Патент на изобретение №2170044

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к безалкогольной промышленности, в частности к приготовлению вод высокой чистоты, используемых в качестве минеральных лечебно-столовых вод, питьевой и технологической воды для приготовления пищи, лечебной и диетической практике. Способ заключается в том, что водопроводную воду подвергают грубой очистке, затем подвергают обратноосмотической очистке, подкисляют до рН 4,5 – 5,5, пропускают через двухслойную фильтрующую загрузку со скоростью 1,2 – 7 м³/ч. Двухслойная загрузка состоит из подложки из дробленого кварца и слоя частично кальцинированного доломита с размером зерна 2,5 – 4,5 мм. В процессе пропускания через фильтрующую загрузку воду насыщают гидрокарбонатами кальция и магния до минерализации 50 – 1500 мг/л. Частично кальцинированный доломит получают кальцинированием натурального доломита при температурах порядка 850°С. По сравнению с натуральным доломитом CaMg(CO₃)₂ происходит его частичная нейтрализация до CaCO₃* MgO. Минералогический состав материала представлен следующими соединениями, об.%: CaCO₃ – 60,0 – 70,0; свободный СаO – 0,8 – 1,5; MgCO₃ – 5,0 – 6,0; свободный MgO – 20,0 – 30,0; микроэлементы – остальное. В результате разработанного способа получают питьевую воду высокой чистоты с минимальным содержанием хлоридов и сульфатов натрия, которые отрицательно влияют на здоровье людей, вызывая различные сосудистые заболевания. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к безалкогольной и алкогольной промышленности, в частности к приготовлению вод высокой чистоты, используемых в качестве минеральных лечебно-столовых вод, питьевой и технологической воды для приготовления пищи, лечебной и диетической практике, для приготовления безалкогольных и алкогольных напитков.

Известен способ получения воды, пригодной для питья, включающий пропускание воды через фильтровальную среду с питательным субстратом, включающим доломит, используемый для вытеснения болезнетворных бактерий из фильтрующей среды (Патент США N 5198114, C 02 F 1/28, 3/00, 1989 г.).

Известен способ получения питьевой воды ” Елизавета” (RU Патент N 2100941, A 23 L 2/38, 1997 г.). Способ заключается в том, что природную минеральную воду Гдовского водоносного слоя подвергают обратно-осмотической очистке, после чего смешивают в определенном соотношении с природной экологически чистой минеральной водой до получения питьевой воды с определенным контролируемыми содержанием катионов калия, натрия, магния, кальция, анионов хлора.

Известен способ получения питьевой воды высокого качества (Авторское свидетельство N 12105880, A 23 L 2/38, 1986 г.), включающий грубую очистку водопроводной воды, операцию тонкой очистки через ультрафильтрационные мембраны, после чего вода практически не содержит коллоидных примесей и микроорганизмов и характеризуется также пониженным содержанием органических веществ. Далее вода поступает в установку обратного осмоса, где получают деминерализованною воду с последующим добавлением солей до общей минерализацией 0,1 – 0,5 г/л. Полученная вода может быть использована для производства газированных фруктовых напитков и в алкогольной промышленности. Полученный в результате обратноосмотической очистки воды концентрат имеет минерализацию 25-35% и является продуктом для получения солей.

Задачей изобретения является разработка способа очистки водопроводной воды, обеспечивающего получение воды высокой чистоты с различной степенью минерализации. В результате разработанного способа получают питьевую воду с минимальным содержанием хлоридов и сульфатов натрия, которые отрицательно влияют на здоровье людей, вызывая различные сосудистые заболевания.

Сущность способа заключается в том, что водопроводную воду подвергают грубой очистке, затем обратноосмотической очистке, подкисляют до pH 4,5 – 5,5, пропускают через двухслойную фильтрующую загрузку со скоростью 1,2 – 7 м³/ч. Двухслойная загрузка состоит из подложки из дробленого кварца и слоя частично кальцинированного доломита с размером зерна 2,5 – 4,5 мм. В процессе пропускания через фильтрующую загрузку воду насыщают гидрокарбонатами кальция и магния до минерализации 50 – 1500 мг/л.

Частично кальцинированный доломит получают кальцинированием натурального доломита при температурах порядка 850^oC. По сравнению с натуральным доломитом CaMg(CO₃)₂ происходит его частичная нейтрализация до CaCO₃*MgO. Минералогический состав материала представлен следующими соединениями: CaCO₃ – 60,0-70,0 об. %, свободный CaO 0,8 – 1,5 об.%, MgCO₃ – 5,0 – 6,0 об.%, свободный MgO – 20,0 – 30,0 об.%, микроэлементы – остальное.

Физико-химические характеристики материала: фактическая плотность 3,33 г/мл, кажущаяся плотность 1,14 г/мл, величина pH 11, растворимость в H₂O – 0,27%.

Принцип работы фильтра на основе фильтрующей загрузки, состоящей из кварцевой подложки и слоя частично кальцинированного доломита, основан на растворении в воде карбоната кальция и окиси магния в кислой среде с образованием гидрокарбонатов кальция и магния.

Высокая эффективность фильтра основана как на значительном содержании в частично кальцинированном доломите свободного MgO, который в таком виде обладает высокой активностью, так и на повышенной реакционной способности CaCO₃, обусловленной его высокой пористостью и тонким распределением в частично кальцинированном доломите.

Пример реализации способа.

Водопроводную воду пропускают через фильтр с зернисто-сорбционной загрузкой, который представляет собой емкость цилиндрической формы, выполненную из коррозионностойкой стали 12Х12Н10Т, с дренажным устройством трубчатого типа. Фильтр задерживает взвешенные вещества, присутствующие в водопроводной воде, устраняет запах, привкус, а также снижает содержание хлора.

В качестве загрузки используют:
1-й слой – дробленый кварц с крупностью частиц 2,0-3,0 мм;
2-й слой – фильтросорбционный материал Chemviron Corbon марки F-200 с крупностью частиц до 1 мм.

Габаритные размеры фильтра: диаметр 800 мм, высота 2000 мм.

Производительность фильтра до 6000 л/ч.

Полученную воду подвергают опреснению и обратноосмотической очистке на установке СОМ 3,0-16, работающей на принципе обратного осмоса или нанофильтрации (в зависимости от состава исходной воды и требований к опресненной выбирается определенный тип мембран) – отделение пресной воды от минерализованной через полупроницаемую мембрану под давлением, которое для заданных условий и типа мембран лежит в пределах 10-15 кг/см². При таком давлении через поры синтетических композиционных мембран проходят молекулы чистой воды и задерживаются гидратированные солеобразующие ионы: HCO₃^–, SO₄^2-, Cl^–, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, F^–, а также танины и весь спектр органических соединений и коллоидов, имеющих значительно больший размер. Получаемая очищенная вода не только освобождается от ионов растворенных солей, но и является стерильной, так как мембраны задерживают бактерии и вирусы.

Полезная производительность установки по очищенной воде 3,0 – 4,5 м³/ч в зависимости от ионного состава и температуры исходной воды.

После обратноосмотической очистки воду подкисляют до pH 4,5-5,5.

Далее очищенная подкисленная вода подается на доломитовый фильтр.

Фильтр представляет собой емкость цилиндрической формы, выполненную из коррозионностойкой стали 12Х12Н10Т, с дренажными устройствами трубчатого типа. Верхнее дренажное устройство оборудовано сеткой, что препятствует выносу загрузки из фильтра при его продувке-промывке.

В нижней части фильтра имеется люк, предназначенный для выгрузки загрузки. Загрузка фильтра осуществляется через отверстие в крышке фильтра при снятом верхнем дренаже. Габаритные размеры фильтра: диаметр 800 мм, высота 2000 мм. Фильтрующая загрузка включает:
Кварц дробленый зернистый NFQ с крупностью 8 мм, 5 мм, 3 мм.

Частично кальцинированный доломит марки – Семидол K2.

Минералогический состав Семидола K2 представлен следующими соединениями: CaCO₃ – 68,5 об.%, свободный CaO 1,0 об.%, MgCO₃ – 5,6 об.%, свободный MgO – 25,1 об.%, микроэлементы – остальное.

Соотношение между кварцевой подложкой и доломитовым слоем составляет 1: 50. Максимально возможная загрузка фильтра Семидолом K2 – 2000 кг.

Деминерализованная вода подается в фильтр сверху через регулировочный вентиль.

С нижней части фильтра отбирается минерализованная вода.

В таблице приведены примеры получения воды разного состава.

Изменяя объем доломитовой загрузки, pH воды и скорость пропускания воды через фильтрующую загрузку, можно получать воду требуемого состава по содержанию кальция и магния. Кроме того, получив воду с высоким содержанием кальция и магния и разбавив ее водой после обратноосмотического фильтра, можно получить желаемое солесодержание в товарной воде. Содержание хлоридов и сульфатов натрия в полученной воде составляет не более 10 мг/дм³, в то время, как норма в питьевой воде содержания указанных соединений составляет 350-500 мг/дм³.

Примеры работы фильтра приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ приготовления питьевой минерализованной воды, включающий грубую очистку водопроводной воды, обратноосмотическую очистку и последующую минерализацию, отличающийся тем, что воду после обратноосмотической очистки подкисляют до pH 4,5 – 5,5, после чего пропускают со скоростью 1,2 – 7 м³/ч через двухслойную фильтрующую загрузку, состоящую из подложки на основе дробленого кварца и слоя частично кальцинированного доломита с размером зерна 2,5 – 4,5 мм, при этом в процессе пропускания через фильтрующую загрузку воду насыщают гидрокарбонатами кальция и магния до минерализации 50 – 1500 мг/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют частично кальцинированный доломит минералогического состава, об.%: CaCO₃ – 60,0 – 70,0; свободный CaO – 0,8 – 1,5; MgCO₃ – 5,0 – 6,0; свободный MgO – 20,0 – 30,0, микроэлементы – остальное.

РИСУНКИ