СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ


RU (11) 2188168 (13) C1

(51) 7 C02F9/12, C02F9/12, C02F1:32, C02F1:50, C02F1:78, C02F103:42 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2002.08.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001132158/12 
(22) Дата подачи заявки: 2001.11.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.11.29 
(45) Опубликовано: 2002.08.27 
(56) Аналоги изобретения: GB 2306463 A, 07.05.1997. RU 2142421 C1, 10.12.1999. SU 1678770 A1, 23.09.1991. US 4752401 A, 21.06.1988. US 5352269 A, 04.10.1994. DE 19801705 A1, 22.07.1999. JP 11- 005086 B, 12.01.1999. JP 2001-170666 B, 26.06.2001. JP 11- 226596 B, 24.08.1998. CA 2356976 A, 03.05.2001. 
(71) Имя заявителя: Гутенев Владимир Владимирович 
(72) Имя изобретателя: Гутенев В.В. 
(73) Имя патентообладателя: Гутенев Владимир Владимирович 
(98) Адрес для переписки: 103009, Москва, Тверской б-р, 24, оф.13, ООО "Космо-Дизайн интернэшнл", В.В. Гутеневу 

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ 

Изобретение относится к многостадийным методам обработки воды с использованием озонирования, ультрафиолетового (УФ) облучения и введения химических реагентов и может быть использовано для обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов. Способ обработки оборотной воды плавательных бассейнов включает первую стадию механической фильтрации, вторую стадию озонирования, третью стадию дезинфекции УФ-облучением и четвертую стадию кондиционирования путем введения ионов меди и серебра из растворов их солей, при этом придерживаются следующей схемы обработки воды, которую ведут в циркуляционном режиме, обеспечивающем полный оборот воды за 8 ч: на первой стадии озон вводят в концентрации 0,5 мг/л, дезинфекцию проводят импульсным УФ-излучением сплошного спектра путем пропускания воды со скоростью 0,2-0,8 м3/ч через реактор, содержащий ксеноновые лампы, преимущественно вырабатывающие УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 2-5 кДж/м3 и плотности потока 2-7 кВт/м2, а затем осуществляют кондиционирование, вводя через каждые 3 ч работы бассейна ионы меди и серебра из расчета их концентрации в объеме бассейна, соответственно равной 0,1 и 0,001 мг/л. Технический результат - расширение арсенала эффективных средств многостадийной обработки оборотной воды и создание надежного и простого в эксплуатации способа обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов, обеспечивающего возможность его использования в условиях повышенного содержания патогенных бактерий, вирусов и грибков. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к многостадийным методам обработки воды с использованием озонирования, ультрафиолетового (УФ) облучения и введения химических реагентов. Оно может быть использовано, например, для обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов.

Известен способ обеззараживания оборотной воды, в том числе плавательных бассейнов, при помощи полученных электролизом ионов меди и УФ-излучения, вырабатываемого лампой, работающей от высоковольтного (по крайней мере 300 В) источника напряжения, в том числе пульсирующего (US 4752401, 1988).

Другой известный способ санитарной обработки воды плавательных бассейнов предусматривает первоначальное введение диизодецилдиметиламмоний хлорида в сочетании с катионами меди II, а затем - окислителя, в частности озона, и поддержание постоянной концентрации последнего не менее 0,1 мг/л (US 5332511, 1994).

Недостатки этих способов - ограниченные возможности очистки сильно зараженной воды.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является известный из GB 2306463, 1997 способ обработки оборотной воды бассейнов, включающий ее механическую фильтрацию и контактирование части оборотной воды (5-50%) с озоном в специальных камерах с последующей ее обработкой УФ-излучением длиной волны 200-300 нм.

Однако этот метод эффективен в отношении не всех встречающихся в воде плавательных бассейнов микроорганизмов, вирусов и грибков.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось расширение арсенала эффективных средств многостадийной обработки оборотной воды и создание надежного и простого в эксплуатации способа обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов, обеспечивающего возможность его использования в условиях повышенного содержания патогенных бактерий, вирусов и грибков.

Поставленная задача решается тем, что способ обработки оборотной воды плавательных бассейнов, включающий первую стадию механической фильтрации, вторую стадию озонирования и третью стадию дезинфекции УФ облучением, отличается тем, что включает дополнительную четвертую стадию кондиционирования путем введения ионов меди и серебра из растворов их солей, при этом придерживаются следующей схемы обработки воды, которую ведут в циркуляционном режиме, обеспечивающем полный оборот воды за 8 ч: на первой стадии озон вводят в концентрации 0,5 мг/л, дезинфекцию проводят импульсным УФ-излучением сплошного спектра путем пропускания воды со скоростью 0,2-0,8 м3/ч через реактор, содержащий ксеноновые лампы, преимущественно вырабатывающие УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 2-5 кДж/м3 и плотности потока 2-7 кВт/м2, а затем осуществляют кондиционирование, вводя через каждые 3 ч работы бассейна ионы меди и серебра из расчета их концентрации в объеме бассейна, соответственно равной 0,1 и 0,001 мг/л.

Указанная в формуле изобретения совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает получение предусмотренного технического результата.

Привлекательность озона по сравнению с другими окислителями, применяемыми для обработки воды, обусловлена, в первую очередь, его высокими окислительными свойствами и способностью эффективно разрушать различные неорганические и органические соединения, а также патогенные микроорганизмы, в том числе стойкие к действию других окислителей, например хлора. При озонировании воды у нее исчезают неприятный вкус и запах, повышается прозрачность и возрастает содержание растворенного кислорода. Разложение остаточного озона протекает быстро, с выделением кислорода, без образования токсичных соединений.

Однако наряду с перечисленными выше достоинствами метод обработки озоном имеет существенный недостаток - вода может подвергнуться вторичному бактериальному заражению, поскольку уже через два часа после обработки концентрация озона в ней приближается к нулю.

Сочетание озонирования воды, ее УФ обработки и введения ионов меди и серебра по предложенной схеме обеспечивает эффективную очистку и практически полное обеззараживание воды плавательных бассейнов.

В результате предварительного введения в воду озона и последующего ее облучения ультрафиолетом образуются свободные радикалы, которые, в свою очередь, являются более мощными окислителями:

О3+h(~254 нм)-->O2+О(1D)

O(1D)+Н2O-->{2OН}

Таким образом, совместная обработка воды озоном и ультрафиолетом на несколько порядков (по сравнению с использованием только озона или только ультрафиолета) увеличивает скорость реакции окисления и разложения органических примесей, бактерий, вирусов и грибков. Эффект еще заметнее в присутствии ионов меди и серебра.

Синергетический эффект при использовании предложенного многостадийного метода обеззараживания воды связан также с тем, что в сильно окисленной среде возникают условия для перехода Ag+ в Аg2+. Образовавшиеся катионы Ag2+, обладая повышенной индивидуальной окислительной способностью, характеризуются и повышенными (по сравнению с (Ag+) бактерицидными свойствами. При этом даже после обратного перехода Аg2+ в более стабильное состояние (Аg+), устойчивость обработанной воды ко вторичному бактериальному загрязнению сохраняется.

Использование импульсных ксеноновых ламп сплошного спектра, предпочтительно излучающих в области 200-400 нм ультрафиолетового спектра, включающей "бактерицидный" участок и участок, соответствующий условиям деструкции органических соединений, позволяет получить высокий обеззараживающий и очищающий эффект, снижает время обработки и обеспечивает экологическую чистоту, поскольку замена ртутных ламп на ксеноновые исключает возможность заражения воды ртутью при разрушении лампы.

Предложенные параметры процесса и концентрации реагентов являются оптимальными для данной схемы обработки воды.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1.

Проводили обработку воды бассейна объемом 330 м3 в циркуляционном режиме, обеспечивающем полный оборот воды за 8 ч (т.е. 45 м3/ч) в соответствии со СанПиН 2.1.2.568-96.

Комплект оборудования для обработки воды включал:

- песчаные фильтры с общей площадью фильтрации 4,5 м2;

- барботажные камеры для смешения озона с очищаемой водой суммарным объемом 9 м3;

- озонаторы, обеспечивающие выработку 150 г О3 в ч и систему подготовки воздуха для них;

- нейтрализатор непрореагировавшего в воде озона;

- установки УФ дезинфекции производительностью 5 м3/ч, содержащие погружные блоки импульсных ксеноновых ламп сплошного спектра, преимущественно излучающих в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 1 Гц, плотности потока 4 кВт/см2 и удельных энергозатратах 4 кДж/м3 воды;

- смесительную емкость для приготовления раствора солей меди и серебра на 50 л;

- дозатор для подачи раствора солей меди и серебра;

- насосы подающие и перекачивающие;

- комплект трубопроводов и запорно-регулирующей аппаратуры;

- полуавтоматическую систему управления с необходимыми блокировками и центральным пультом управления.

Отбираемая из бассейна вода имела следующие показатели: рН 7,0, содержание взвешенных веществ 2,75 мг/л, мутность 3,8 мг/л, цветность 30 град, щелочность 0,65 мг-экв/л, окисляемость перманганатная 7,5 мг/л О3, коли-индекс 4. Воду пропускали через песчаные фильтры, затем ее направляли в камеру смешения с озоном до достижения концентрации озона 0,5 мг/л. Потом воду со скоростью 0,5 м3/ч подавали в установку УФ обработки, содержащую блоки импульсных ксеноновых ламп. Температура на выходе из установки 30oС. Каждые 3 ч циркуляции в поток воды из смесительной емкости при помощи дозатора подавали концентрированный раствор CuSO45H2O и АgNО3 до достижения в оборотной воде концентрации Си2+ и Аg+, соответственно равной 0,1 и 0,001 мг/л. Растворение солей осуществляли при температуре 30oС до концентрации Сu2+ и Аg+, соответственно равной 5 и 0,05 г/л.

Направляемая в бассейн после всех стадий обработки вода имела следующие основные показатели: рН 7,4, содержание взвешенных веществ 0,4 мг/л, мутность <0,2 мг/л, цветность 8 град, щелочность 0,3 мг-экв/л, окисляемость перманганатная 1,3 мг/л O2, колиформные бактерии не обнаружены.

Пример 2.

Для изучения возможности использования предложенного метода в условиях повышенной концентрации бактерий, вирусов и грибков из бассейна брали пробу воды объемом 10 л и искусственно ее поочередно заражали бактериями, вирусами и грибками, указанными в таблице. Обработку воды вели на лабораторной установке, имитирующей реальную, описанную в примере 1.

Для фильтрации использовали колонку с кварцевым песком, озонирование вели до концентрации озона 0,5 мг/л. Для УФ облучения использовали камеру, по оси которой располагали импульсную ксеноновую лампу с частотой импульсов 1,3 Гц при удельных энергозатратах 5 кДж/м3 и плотности потока 7 кВт/м2. Скорость потока воды через камеру составляла 0,8 м3/ч. Камеру врезали в линию подачи озонированной воды. Далее в линию обрабатываемой воды был включен дозатор для подачи раствора солей меди и серебра, который вводили каждые 3 ч до достижения в воде концентрации ионов Си2+ и Аg+, соответственно равной 0,1 и 0,001 мг/л. Раствор, содержащий CuSO45H2O и АgNО3, получали путем растворения указанных солей в воде при температуре 35oС. Концентрация ионов меди и серебра в этом растворе в 1000 раз превосходила требуемую для обработки воды. В таблице показано содержание примесей в воде до и после обработки в соответствии с предложенным способом, а также результаты сравнительных опытов, проведенных без завершающей обработки ионами меди и серебра.

Проведенные испытания показали, что предложенный способ позволяет полностью обеззараживать воду от бактерий, вирусов и грибков. Полученная вода соответствует гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству воды СанПиН 2.1.2.568-96. Преимуществом также является то, что обработка импульсными ксеноновыми лампами обеспечивает подогрев воды бассейна.

Таким образом, предложенный способ расширяет арсенал эффективных, надежных в эксплуатации средств многостадийной обработки оборотной воды плавательных бассейнов, в том числе в условиях повышенного содержания патогенных микроорганизмов и вирусов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ обработки оборотной воды плавательных бассейнов, включающий первую стадию механической фильтрации, вторую стадию озонирования и третью стадию дезинфекции УФ-облучением, отличающийся тем, что включает дополнительную четвертую стадию кондиционирования путем введения ионов меди и серебра из растворов их солей, при этом придерживаются следующей схемы обработки воды, которую ведут в циркуляционном режиме, обеспечивающем полный оборот воды за 8 ч: на первой стадии озон вводят в концентрации 0,5 мг/л, дезинфекцию проводят импульсным УФ-излучением сплошного спектра путем пропускания воды со скоростью 0,2-0,8 м3/ч через реактор, содержащий ксеноновые лампы, преимущественно вырабатывающие УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 2-5 кДж/м3 и плотности потока 2-7 кВт/м2, а затем осуществляют кондиционирование, вводя через каждые 3 ч работы бассейна ионы меди и серебра из расчета их концентрации в объеме бассейна, соответственно равной 0,1 и 0,001 мг/л.