RU2326823C1 - Sorption drinking water treatment method - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method involves preliminary cleaning of water using pulp from powdered clinoptilolite-montmorillonite ore and activated carbons with continuous supply of the pulp to the cleaning system. At the first stage the water is more than 50% pure and goes through the basic cleaning stage by coagulation, elutriation and filtration. Filtration is carried out by three filters: with filtering material - granodiorite in the first two filters and clinoptilolite in the third filter. At the finishing purification stage, the water undergoes extra filtration through filter cassettes with filtering material made from clinoptilolite with its subsequent decontamination using ultraviolet beams.

EFFECT: improvement of the quality of water with lower concentration of harmful substances with lower cost price of purification.

1 ex

Description

Изобретение относится к водоподготовке питьевой воды из открытых водоемов природными сорбентами и может быть использовано для очистки воды с повышенной концентрацией растворенных и нерастворенных вредных веществ.The invention relates to the water treatment of drinking water from open reservoirs with natural sorbents and can be used to purify water with a high concentration of dissolved and undissolved harmful substances.

Известен способ очистки питьевой воды через измельченный магнетитовый кварцит и дробленый цеолит при равном массовом соотношении сорбентов (RU, п. 2041167, C02F 1/28).A known method of purification of drinking water through crushed magnetite quartzite and crushed zeolite with an equal mass ratio of sorbents (RU, p. 2041167, C02F 1/28).

Известен способ сорбционной очистки питьевой воды, включающий последовательное фильтрование через дробленые природные минералы, первым из которых является смесь цеолита и шунгита при содержании последнего 10-25 мас.%, вторым - шунгит. Расход воды 1,2-1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36-45 и при равном массовом соотношении сорбентов (RU, п. 2074120 от 26.07.1994 г., С02А 1/28).A known method of sorption purification of drinking water, including sequential filtering through crushed natural minerals, the first of which is a mixture of zeolite and shungite with a content of the latter of 10-25 wt.%, The second is shungite. Water consumption is 1.2-1.5 l / min with a ratio of sorbent volumes to hourly water volume of 1: 36-45 and with an equal mass ratio of sorbents (RU, p. 2074120 dated July 26, 1994, С02А 1/28).

В данных технических решениях очистка воды осуществляется путем фильтрации ее через стационарные фильтры с загрузкой дроблеными и измельченными сорбентами.In these technical solutions, water is purified by filtering it through stationary filters loaded with crushed and ground sorbents.

Недостатком данных технических решений является то, что сорбенты в таком состоянии имеют повышенную истираемость и измельчаемость и с учетом предела сорбционной емкости требуют периодической замены или регенерации.The disadvantage of these technical solutions is that the sorbents in this state have increased abrasion and grindability and, taking into account the limit of sorption capacity, require periodic replacement or regeneration.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является общеизвестный типовой способ водоподготовки воды из открытых водоемов, включающий водозабор воды из открытого водоема, предварительную очистку с помощью пульпы из порошкообразного активированного угля, очистку, включающую коагуляцию, хлорирование, отстаивание, фильтрацию через три фильтра с зернистой загрузкой - гранодиоритами и финишное обеззараживание в виде хлорирования. (Справочник по очистке природных сточных вод. М., «Высшая школа», 1994 г., стр.150).The closest technical solution to the claimed is a well-known standard method of water treatment of water from open reservoirs, including water intake from an open reservoir, preliminary treatment with pulp from powdered activated carbon, purification, including coagulation, chlorination, sedimentation, filtration through three filters with a granular charge - granodiorites and finishing disinfection in the form of chlorination. (Handbook of natural wastewater treatment. M., "Higher School", 1994, p. 150).

Недостатком данного способа является то, что используемый на этапе предочистки активированный уголь, обладающий высокой сорбционной способностью, трудно выводится из технологической цепочки - часть его не улавливается в отстойниках и поступает через распределительную систему водопроводов потребителю вместе с загрязнениями. Кроме того, приготовление угольной пульпы осложняется ввиду высокой физико-механической прочности активированного угля, что значительно повышает трудозатраты и, как следствие, стоимость. Используемый в трех фильтрах в качестве зернистой загрузки гранодиорит обладает невысокой грязеемкостью, не является сорбентом и не может быть преградой для большинства растворенных в воде загрязнителей. Используется как аналог кварцевого песка в качестве инертного зернистого фильтрующего материала. В результате хлорирования образуются вредные для здоровья органические соединения, которые не поддаются очистке и в значительном количестве поступают в распределительную водопроводную систему.The disadvantage of this method is that the activated carbon used in the pre-treatment stage, which has a high sorption ability, is difficult to remove from the process chain - part of it is not captured in the settlers and enters the consumer along with the contaminants through the distribution system of the water pipes. In addition, the preparation of coal pulp is complicated due to the high physical and mechanical strength of activated carbon, which significantly increases labor costs and, as a result, cost. The granodiorite used in the three filters as a granular charge has a low dirt capacity, is not a sorbent, and cannot be an obstacle for most pollutants dissolved in water. It is used as an analogue of quartz sand as an inert granular filter material. As a result of chlorination, organic compounds that are harmful to health are formed, which are not amenable to purification and in significant quantities enter the distribution water system.

Технический результатом заявляемого технического решения является улучшение качества очистки воды с повышенной концентрацией вредных веществ при снижении себестоимости очистки.The technical result of the proposed technical solution is to improve the quality of water treatment with an increased concentration of harmful substances while reducing the cost of treatment.

Технический результат достигается тем, что, в способе сорбционной водоподготовки питьевой воды, включающем водозабор воды из открытого водоема, предварительную очистку с помощью рабочего раствора в виде пульпы, очистку, включающую коагуляцию, отстаивание, фильтрацию через три фильтра с зернистой загрузкой и финишное обеззараживание, согласно изобретению рабочий раствор содержит пульпу из порошкообразных клиноптилолит-монтмориллонитовых руд и активированных углей с содержанием клиноптилолит-монтмориллонитовой руды 90% и активированного угля 10%, или пульпу из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, а на последнем этапе очистки дополнительно проводят фильтрацию воды через кассетные фильтры, при этом в первом и во втором фильтрах с зернистой загрузкой в качестве фильтрующего материала используют гранодиорит, а в третьем фильтре с зернистой загрузкой и в кассетных фильтрах - сорбент в виде дробленного цеолита клиноптилолитового состава, а финишное обеззараживание осуществляют с помощью ультрафиолетовых лучей.The technical result is achieved by the fact that, in the method of sorption water treatment of drinking water, including the intake of water from an open reservoir, preliminary cleaning using a working solution in the form of pulp, cleaning, including coagulation, sedimentation, filtering through three filters with granular loading and final disinfection, according to of the invention, the working solution contains pulp from powdered clinoptilolite-montmorillonite ores and activated carbon with a content of clinoptilolite-montmorillonite ore 90% and is activated coal 10%, or pulp from clinoptilolite-montmorillonite ore, and at the last stage of purification, water is additionally filtered through cassette filters; in the first and second filters with granular loading, granodiorite is used as the filter material, and in the third filter with granular loading and in cassette filters - a sorbent in the form of a crushed zeolite of clinoptilolite composition, and the final disinfection is carried out using ultraviolet rays.

Благодаря высоким сорбционным свойствам используемых сорбентов - клиноптилолит-монтмориллонитовой руды 90% и активированного угля 10%, в результате их совместного действия питьевая вода уже на этапе предочистки подвергается высококачественной очистке от растворенных вредных веществ - так, в значительной мере улавливаются тяжелые металлы, нефтепродукты, аммонийный азот и другие. Высокие же ионообменные и катионообменные свойства цеолита клиноптилолитового состава, используемого в третьем фильтре с зернистой загрузкой и в кассетных фильтрах, обогащают воду сбалансированным количеством полезных для человека микроэлементов, таких как калий, кальций, магний и натрий, и в то же время позволяют полностью доочистить воду от тяжелых металлов, радионуклидов, нефтепродуктов и других загрязнителей.Due to the high sorption properties of the used sorbents - clinoptilolite-montmorillonite ore 90% and activated carbon 10%, as a result of their combined action, drinking water undergoes high-quality purification from dissolved harmful substances already at the pre-treatment stage - heavy metals, oil products, and ammonium are largely captured nitrogen and others. The high ion-exchange and cation-exchange properties of the clinoptilolite zeolite used in the third filter with granular loading and in cassette filters enrich the water with a balanced amount of trace elements useful for humans, such as potassium, calcium, magnesium and sodium, and at the same time completely clean the water from heavy metals, radionuclides, petroleum products and other pollutants.

Использование в качестве основного сорбента дешевых цеолитовых руд значительно снижает себестоимость водоподготовки. Этому же в значительной степени способствует использование клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, обладающей невысокой физико-механической прочностью, позволяющей снизить затраты на изготовление порошкообразного цеолита для приготовления пульпы. При очистке воды практически весь цеолит улавливается в отстойниках в связи с его достаточно высоким удельным весом, при этом он способствует и осаждению значительной части используемого порошкообразного активированного угля. Финишное обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами обеспечивает стабильное уничтожение микробов и бактерий.The use of cheap zeolite ores as the main sorbent significantly reduces the cost of water treatment. The use of clinoptilolite-montmorillonite ore, which has a low physical and mechanical strength, which reduces the cost of manufacturing powdered zeolite for preparing pulp, contributes significantly to this. During water treatment, almost all zeolite is trapped in sedimentation tanks due to its sufficiently high specific gravity, while it also contributes to the deposition of a significant part of the used powdered activated carbon. The final disinfection of water by ultraviolet rays ensures the stable destruction of microbes and bacteria.

Способ водоподготовки воды осуществляют следующим образом. Исходная вода, поступившая в систему для водоподготовки, вначале проходит предварительную очистку, для чего в очищаемую воду подают предварительно приготовленную рабочую пульпу, состоящую из 10% активированного угля и 90% из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, например, 1-й залежи Середочного месторождения Николаевского района Хабаровского края.The method of water treatment of water is as follows. The initial water entering the water treatment system is first pre-treated, for which a pre-prepared working pulp consisting of 10% activated carbon and 90% clinoptilolite-montmorillonite ore, for example, the 1st deposit of the Seredochny deposit of the Nikolaev district, is fed into the purified water. Khabarovsk Territory.

Приготовление рабочего раствора пульпы осуществляют следующим образом. Вначале готовят пульпу из активированного угля путем замачивания порошка в течение 1 часа в баках с механическим или гидравлическим перемешиванием с последующим введением в эту пульпу сухого порошка из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды.Preparation of a working solution of pulp is as follows. Initially, activated carbon pulp is prepared by soaking the powder for 1 hour in tanks with mechanical or hydraulic stirring, followed by the introduction of dry powder from clinoptilolite-montmorillonite ore into this pulp.

Размеры порошкообразных сорбентов для приготовления пульпы составляют 0,07-0,12 мм. Приготовленную смешанную рабочую пульпу подают в систему очистки при непрерывной ее подаче. Очищенная на стадии предочистки более чем на 50% вода далее проходит стадию основной очистки - это коагуляция, отстаивание и фильтрация через три фильтра с фильтрующим материалом, при этом первые два фильтра загружены грандиоритом, а третий фильтр - клиноптилолитом. На этапе финишной очистки вода подвергается фильтрации через кассетные фильтры с клиноптилолитовой фильтрующей загрузкой 1-3 мм, с последующим обеззараживанием ультрафиолетовыми лучами. Прошедшая все этапы водоподготовки по предлагаемому способу очищенная вода соответствует требованиям ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».The sizes of powdery sorbents for pulp preparation are 0.07-0.12 mm. The prepared mixed working pulp is fed into the cleaning system with its continuous supply. The water purified at the pre-treatment stage by more than 50% then goes through the main purification stage - this is coagulation, settling and filtering through three filters with filter material, with the first two filters loaded with grandiorite and the third filter with clinoptilolite. At the stage of final cleaning, the water is filtered through cassette filters with a clinoptilolite filter load of 1-3 mm, followed by disinfection with ultraviolet rays. Having passed all stages of water treatment according to the proposed method, purified water meets the requirements of GOST R 51232-98 “Drinking water. General requirements for organization and quality control methods. ”

Заявляемый способ водоподготовки питьевой воды с использованием дешевого цеолитсодержащего сырья с обеспечением при этом высокого качества очистки воды с повышенной концентрацией вредных веществ найдет, по мнению автора, широкое промышленное применение.The inventive method of water treatment of drinking water using cheap zeolite-containing raw materials while ensuring high quality water purification with a high concentration of harmful substances will find, in the author's opinion, wide industrial application.

Claims (1)

Способ сорбционной водоподготовки питьевой воды, включающий водозабор воды из открытого водоема, предварительную очистку с помощью рабочего раствора в виде пульпы, очистку, включающую коагуляцию, отстаивание, фильтрацию через три фильтра с зернистой загрузкой и финишное обеззараживание, отличающийся тем, что рабочий раствор содержит пульпу из порошкообразных клиноптилолит-монтмориллонитовых руд и активированных углей с содержанием клиноптилолит-монтмориллонитовой руды 90% и активированного угля 10%, или пульпу из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, а на последнем этапе очистки дополнительно проводят фильтрацию воды через кассетные фильтры, при этом в первом и во втором фильтрах с зернистой загрузкой в качестве фильтрующего материала используют гранодиорит, а в третьем фильтре с зернистой загрузкой и в кассетных фильтрах - сорбент в виде дробленого цеолита клиноптилолитового состава, а финишное обеззараживание осуществляют с помощью ультрафиолетовых лучей.The method of sorption water treatment of drinking water, including water intake from an open reservoir, preliminary cleaning using a working solution in the form of pulp, cleaning, including coagulation, sedimentation, filtering through three filters with a granular load and a final disinfection, characterized in that the working solution contains pulp from powdered clinoptilolite-montmorillonite ore and activated carbon with a content of clinoptilolite-montmorillonite ore 90% and activated carbon 10%, or a clinoptilolite-montmo pulp of rillonite ore, and at the last stage of purification, water is additionally filtered through cassette filters; in the first and second filters with granular loading, granodiorite is used as the filter material, and in the third filter with granular loading and in cassette filters, the sorbent is crushed zeolite clinoptilolite composition, and the final disinfection is carried out using ultraviolet rays.