Способ обеззараживания воды

Способ обеззараживания воды

Реферат

Настоящее изобретение относится к способам комплексной обработки воды окислителем персульфатом натрия и ионами тяжелых металлов, в частности серебра, меди, цинка. Оно может быть использовано для дезинфекции и обеззараживания оборотной воды бассейнов и для доочистки сточных вод предприятий.

Наиболее распространенным способом обеззараживания воды является ее хлорирование [Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. М.: Издательство МГУ, 2003. 680 с.]. Для усиления антимикробного действия хлорирование сочетают с использованием других реагентов, таких как ионы меди, серебра или цинка (US 5858246, C02F 1/50, 1999). Однако этот метод имеет ряд ограничений, связанных с ухудшением вкуса воды, появлением неприятного запаха и образованием значительного количества побочных продуктов, содержащих хлор, некоторые из которых канцерогенны.

Более перспективным является замена хлорирования воды на озонирование, что обусловлено, 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, а также необходимостью производства озона на станции очистки воды.

Известен способ обеззараживания воды плавательных бассейнов, предусматривающий ее периодическую обработку диизодецил-диметиламмоний хлоридом и ионами меди, получаемыми при растворении ее солей, с последующим введением окислителя - хлора или озона и поддержание постоянной концентрации последнего не менее 0,1 мг/л (US 5332511, C02F 1/50, 1994).

Известен способ обеззараживания воды путем ее обработки озоном и ионами меди, причем обработку ведут в несколько стадий, при этом на первой стадии в воду вводят озон до его концентрации в воде 0,5-1 мг/л, на второй стадии озонированную воду выдерживают в течение 0,5-2 ч, после чего на третьей стадии воду обрабатывают ионами меди при концентрации 0,05-0,8 мг/л, полученными с использованием электролизера, анод и катод которого выполнены из рафинированной меди, а полярность электродов меняют через 5-10 мин (пат. 2182123 РФ, МКИ C02F 1/50).

Известен способ обеззараживания воды, включающий ее обработку озоном и ионами серебра, причем обработку ведут в несколько стадий, при этом на первой стадии в воду вводят озон до его концентрации в воде 0,5-1,0 мг/л, на второй стадии озонированную воду выдерживают в течение 0,5-2,0 ч, после чего на третьей стадии воду обрабатывают ионами серебра при концентрации 0,005-0,01 мг/л, полученными с использованием электролизера, анод и катод которого содержат не менее 99 мас.% серебра, а полярность электродов периодически изменяют. Предпочтительно озонирование необходимо вести при температуре воды 10-20°C, а электролиз - при 20-30°C и pH 6,5-8,5 (пат. 2182124 РФ, МКИ C02P 1/50, 1/78).

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ обеззараживания воды, включающий ее обработку окислителем с последующим введением ионов серебра и меди, полученных при растворении их солей, причем в качестве окислителя используют озон, который вводят в воду в количестве 0,5-1 мг/л, затем воду выдерживают в течение 0,5-2 ч и при помощи по крайней мере одного устройства дозирования вводят раствор соли серебра до достижения концентрации ионов Ag⁺ в воде, равной 0,005-0,01 мг/л, после чего вводят раствор соли меди до достижения концентрации Cu²⁺, равной 0,05-0,5 мг/л (пат. 2182125 РФ, МКИ C02F 1/50).

Недостатком данного способа является необходимость производства озона на станции очистки воды, и поскольку уже через два часа после обработки воды концентрация озона в ней приближается к нулю, то вода может подвергнуться вторичному бактериальному заражению.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного, экологически безопасного и экономически дешевого способа обеззараживания воды с одновременной олигодинамической обработкой ионами металлов и окислителя, позволяющего обеспечить обеззараживание воды и предотвратить вторичное бактериальное заражения воды в течение длительного времени.

Это достигается тем, что в способе обеззараживания воды, включающем ее обработку ионами серебра и меди, полученных при растворении их солей, после чего воду выдерживают течение 0,5-2 часов, согласно предлагаемому изобретению дополнительно применяются ионы цинка, а в качестве окислителя применяют 0,2-0,4% водный раствор персульфата натрия, который вводят одновременно с растворами солей серебра, меди и цинка до достижения их концентрации в воде: персульфат натрия 1-5 мг/л; ионов серебра 0,02-0,05, ионов меди 0,07-1,0 и ионов цинка 3,0-5,0 мг/л, при этом обработку воды проводят при температуре 10-25°C.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале готовят водные растворы персульфата натрия (0,2-0,4% раствор), нитрата серебра и сульфата меди и цинка (2-5% растворы).

Затем в обеззараживаемую воду одновременно при перемешивании добавляют растворы персульфата натрия до его концентрации 1-5 мг/л, нитрата серебра и сульфата меди и цинка до концентраций ионов серебра, меди и цинка 0,02-0,05, 0,07-1,0 и 3,0-5,0 мг/л соответственно.

После чего обеззараживаемую воду выдерживают в течение 0,5-2 часов при температуре 10-25°C.

Пример 1. Для проверки бактерицидного действия указанного способа осуществлялась обработка воды из поверхностного источника водоснабжения. В исходную воду добавляли 0,2% раствор персульфата натрия до его концентрации 1 мг/л и 2% растворы нитрата серебра и сульфата меди и цинка до концентраций ионов серебра, меди и цинка 0,02; 0,07 и 3,0 мг/л соответственно.

На второй стадии обработанную воду выдерживают в течение 2,0 часов при температуре 25°C.

Пример 2. Для проверки бактерицидного действия указанного способа осуществлялась обработка воды из поверхностного источника водоснабжения. В исходную воду добавляли 0,3% раствор персульфата натрия до его концентрации 3 мг/л и 3% растворы нитрата серебра и сульфата меди и цинка до концентраций ионов серебра, меди и цинка 0,03; 0,5 и 4,0 мг/л соответственно.

На второй стадии обработанную воду выдерживают в течение 1,0 часа при температуре 15°C.

Пример 3. Для проверки бактерицидного действия указанного способа осуществлялась обработка воды из поверхностного источника водоснабжения. В исходную воду добавляли 0,4% раствор персульфата натрия до его концентрации 5 мг/л и 4% растворы нитрата серебра и сульфата меди и цинка до концентраций ионов серебра, меди и цинка 0,05; 1,0 и 5,0 мг/л соответственно.

На второй стадии обработанную воду выдерживают в течение 0,5 часа при температуре 10°C.

Исследование результатов проводилось в испытательном лабораторном центре ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Пензенской области».

В таблице приведены некоторые показатели качества воды до и спустя 0,5; 1; 2 часа и через 30 дней после ее обработки по предлагаемому способу.

Дата отбора пробы	Место отбора пробы	Количество введенного реагента	Содержание загрязняющих веществ до очистки	Температура воды, °C	Содержание загрязняющих веществ после очистки
Через 0,5 часа	Через 1 час	Через 2 часа	Через 30 дней открытого хранения
3.07.2012	Река Сура	Na2S2O8 до концентрации 1 мг/л, [Ag+] до концентрации 0,02 мг/л, [Cu+2] до концентрации 0,07 мг/л, [Zn+2] до концентрации 3,0 мг/л	Термотолерантные колиформные бактерии, КОЕ в 100 мл: 2,6·103	25	1		Отсутствие	Отсутствие
Общие колиформные бактерии, КОЕ в 100 мл: 2,6·103	25	1		Отсутствие	Отсутствие
20.12.2013	Na2S2O8 до концентрации 3 мг/л, [Ag+] до концентрации 0,03 мг/л, [Cu+2] до концентрации 0,5 мг/л, [Zn+2] до концентрации 4,0 мг/л	Термотолерантные колиформные бактерии, КОЕ в 100 мл: 3,2·103	15		Отсутствие		Отсутствие
Общие колиформные бактерии, КОЕ в 100 мл: 3,2·103	15		Отсутствие		Отсутствие
20.12.2013	Na2S2O8 до концентрации 5 мг/л, [Ag+] до концентрации 0,05 мг/л, [Cu+2] до концентрации 1,0 мг/л, [Zn+2] до концентрации 5,0 мг/л	Термотолерантные колиформные бактерии, КОЕ в 100 мл: 3,2·103	10	Отсутствие			Отсутствие
Общие колиформные бактерии, КОЕ в 100 мл: 3,2·103	10	Отсутствие			Отсутствие

Как видно из таблицы, в исходной воде были обнаружены термотолерантные колиформные бактерии КОЕ и общие колиформные бактерии КОЕ. После обработки воды по предлагаемому способу содержание термотолерантных колиформных бактерий (КОЕ в 100 мл) и общих колиформных бактерий (КОЕ в 100 мл) значительно меньше установленных ПДК для воды хозяйственно-питьевого водоснабжения соответственно ≤100 и ≤500 [СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод] и соответствуют требованиям для воды централизованных систем питьевого водоснабжения [СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества"] и для воды плавательных бассейнов [«Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества. СанПиН 2.1.2.1188-03»].

Из таблицы также видно, что в обеззараженной воде при открытом хранении в течение одного месяца не происходит вторичное ее бактериальное заражение.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о высоком качестве обработанной воды, проведенной данным способом, а предложенный способ обеззараживания воды является эффективным, относительно простым и доступным.

Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку окислителем и ионами меди и серебра, полученными при растворении их солей, после чего воду выдерживают в течение 0,5-2 часов, отличающийся тем, что дополнительно применяются ионы цинка, а в качестве окислителя применяют 0,2-0,4% водный раствор персульфата натрия, который вводят в воду одновременно с растворами солей меди, серебра и цинка до достижения их концентраций в воде:персульфата натрия 1-5 мг/л;ионов серебра 0,02-0,05 мг/л;ионов меди 0,07-1,0 мг/л;ионов цинка 3,0-5,0 мг/л,при этом обработку воды проводят при температуре 10-25°C.