Патент на изобретение №2238912
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к реагентным способам обработки подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения и, в частности, предназначено для очистки воды от железа и марганца при их совместном присутствии. Способ очистки питьевой воды включает последовательную обработку очищаемой воды перманганатом калия и пероксидом водорода с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах, причем пероксид водорода подают в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия, а соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода при обработке воды составляет соответственно от 15:1 до 6:1. Кроме того, перманганат калия дозируют в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца. Способ обеспечивает повышение степени очистки питьевой воды от железа и марганца при их совместном присутствии, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, низкой щелочности и пониженной жесткости воды. 2 з.п.ф-лы.
Изобретение относится к реагентной очистке подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, и, в частности, способ предназначен для очистки подземных вод от железа и марганца при их совместном присутствии в условиях низких температур, низких значений щелочности и жесткости воды. Как известно (Г.И.Николадзе. “Улучшение качества подземных вод”. М., Стройиздат, 1987), очистка подземных вод от железа и марганца при температуре очищаемой воды >4… 5 3Fе2++МnO–4+8Н2O 3Мn2++2MnO–4+3H2O Продукты реакции в виде взвешенных веществ обычно отделяются фильтрованием на песчаных фильтрах. При пониженных температурах, низкой щелочности и жесткости эти процессы протекают медленно, образуя мелкодисперсные продукты реакции, которые не могут быть задержаны фильтрованием через песок. Следствием этого является просачивание загрязнений в фильтрат, то есть качество очищенной воды не соответствует предъявляемым требованиям. Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца, заключающийся в дозировании в проточную воду раствора перманганата калия с последующим задержанием продуктов реакции на фильтрах (см. “Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий”, М., Стройиздат, 1977, стр.192-193). Данный способ позволяет достичь остаточных концентраций по железу и марганцу соответственно 0,3 и 0,1 мг/л. Это удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.559-96 “Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества”. Однако эта технология не позволяет обеспечить необходимое качество очищенной воды по железу и марганцу при их совместном присутствии в условиях низких температур (менее Известен способ очистки воды от железа, заключающийся в обработке воды раствором пероксида водорода с последующим отделением продуктов реакции (см., например, В.С.Алексеев и др. “Обезжелезивание подземных вод в пласте с помощью перекиси водорода”, журнал “Водоснабжение и сантехника”, 1981, №6, стр.25). Этот способ позволяет окислить двухвалентное железо до трехвалентного состояния и отделить его от воды 2Fe2++Н2O2+2H+ Fe3++3Н2O Но этот способ обеспечивает очистку воды при наличии в ней достаточного щелочного резерва (щелочность воды не менее 2 мг-экв/л). Кроме того, этот способ не позволяет очистить воду от марганца. Задачей настоящего изобретения является повышение степени очистки питьевой воды от железа и марганца при их совместном присутствии, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, щелочности и жесткости. Поставленная задача решается тем, что очистка питьевой воды, включающая ее обработку перманганатом калия и последующее фильтрование, дополнительно содержит обработку пероксидом водорода. Особенностью способа является то, что обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, а затем пероксидом водорода. Другой особенностью способа является то, что перманганат калия дозируется в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентных ионов железа и марганца, а пероксид водорода подается в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия. Еще одной особенностью способа является то, что соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода, подаваемых в очищаемую воду, составляет соответственно от 15:1 до 6:1. Очистка воды по данному способу осуществляется следующим образом. Подземные воды, содержащие двух- и трехвалентное железо, а также марганец в концентрациях 5-30 ПДК при естественных температуре (1,5-2,5 Первая камера смешения выполнена в виде вертикального перегородчатого смесителя. Введение в поток очищаемой воды раствора перманганата калия осуществляют через, например, штуцер, вмонтированный в трубопровод перед первой камерой смешения. Устройство ввода раствора перманганата калия содержит также дозатор, выполненный, например, в виде мембранного насоса с электромагнитным приводом, и расходный бак раствора реагента. Затем, после первой камеры смешения, в воду дозируют раствор пероксида водорода. После чего очищаемую воду подают во вторую камеру смешения-реакции, где происходит процесс восстановления избыточного количества перманганата калия. После второй камеры смешения очищаемую воду пропускают через засыпной, например, песчаный фильтр, после которого определяют остаточные концентрации железа и марганца в воде. Один из вариантов осуществления изобретения. Подземную воду с содержанием железа трехвалентного до 2,0 мг/л в коллоидной форме, железа двухвалентного до 2,5 мг/л, марганца 0,5 мг/л при температуре 2 Перед первой камерой смешения в очищаемую воду дозируют перманганат калия дозой 5,0-7,0 г/м3. Перед второй камерой смешения в проходящий поток дозируют пероксид водорода дозой 0,3-0,8 г/м3. Затем очищаемую воду фильтруют через известные песчаные фильтры. В результате очистки получают воду с содержанием железа общего не более 0,2мг/л, марганца не более 0,1 мг/л. Железо двухвалентное отсутствует. Цветность очищенной воды не более 5 Другим вариантом осуществления изобретения является следующий. Подземную воду с содержанием железа трехвалентного до 2,0 мг/л в коллоидной форме, железа двухвалентного до 2,5 мг/л, марганца 0,5 мг/л при температуре 1,8 В фильтрованной воде содержится железа общего не более 0,1 мг/л, железа двухвалентного – не обнаружено, марганца не более 0,05 мг/л. Цветность очищенной воды не более 3°БКШ, мутность не более 0,3 мг/л, запахи и привкусы отсутствуют. При проведении процесса очистки воды происходит окисление перманганатом калия двухвалентного железа и двухвалентного марганца. Избыток дозы перманганата калия восстанавливается пероксидом водорода согласно уравнению 2КМnO4+3Н2O2 Образующийся гидрат диоксида марганца – Mn(OH)2 – является мощным сорбентом-соосадителем и переводит в твердую фазу коллоидные формы окисленных железа и марганца, а также соединения, придающие очищаемой воде цветность, привкусы и запахи. Изобретение обеспечивает высокую степень очистки от всех форм железа и марганца в условиях низких температур, низкой щелочности и жесткости воды. Формула изобретения
1. Способ очистки питьевой воды, включающий ее обработку перманганатом калия и последующее фильтрование, отличающийся тем, что воду дополнительно обрабатывают пероксидом водорода, причем пероксид водорода подается в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия, а соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода при обработке воды составляет соответственно от 15:1 до 6:1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, а затем пероксидом водорода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перманганат калия дозируется в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца. PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
(73) Патентообладатель(и):
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 15.05.2008 № РД0036068
Извещение опубликовано: 27.06.2008 БИ: 18/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
С, щелочности и жесткости более 2 мг-экв/л не представляет затруднений и при воздействии реагентов-окислителей, каковым, например, является в известных технологиях перманганат калия, проходит в штатном режиме: двухвалентные ионы железа и марганца окисляются соответственно до трехвалентного и четырехвалентного состояния, образуя нерастворимые в воде продукты реакции. Этот процесс описывается следующими уравнениями реакций:
3Fе(ОН)3
+MnO(OH)2
+2КОН.