Система очищення води та спосіб очищення води

Реферат: Винахід стосується системи очищення води, способу очищення води при використанні системи і способу виготовлення системи очищення води. Зокрема, винахід стосується системи очищення води, призначеної для упаковки невеликих кількостей твердого хлоровмісного дезінфікуючого засобу, який стабільний протягом тривалого періоду часу, тим самим, забезпечуючи активність кількості хлору, достатньої для знищення шкідливих мікроорганізмів у воді, що зробить її безпечною для вживання людиною. Відповідно до цього, винахід пропонує систему очищення води, що включає ємність (саше), що містить гранули гіпохлориту кальцію. UA 101314 C2 (12) UA 101314 C2 UA 101314 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки Винахід належить до системи очищення води, способу очищення води при використанні системи, способу виготовлення системи очищення води і способу очищення води. Зокрема, винахід стосується системи очищення води, призначеної для упаковки невеликих кількостей твердого хлорвміщуючого дезинфікуючого засобу, який є стабільним протягом тривалого періоду часу, тим самим, забезпечуючи активність кількості хлору, достатньої для знищення шкідливих мікроорганізмів у воді, що робить її безпечною для вживання людиною. Рівень техніки Існують мільярди людей, особливо в слаборозвинених та тих, що розвиваються, країнах, особливо, в сільській місцевості, помешкання яких не мають водопровідного постачання очищеною водою. Муніципальні системи обробки води на даних територіях в загальному випадку недоступні. Люди вимушені збирати воду з джерел, подібних до річок, колодязів, озер, струмків і артезіанських свердловин, в горщики і зберігати їх у себе удома для цілей як приготування їжі, так і пиття. Така вода часто інфікована шкідливими мікроорганізмами, подібними до цисти, вірусу і бактерії. Унаслідок вживання такої забрудненої води на даних територіях великі смертність і захворюваність, особливо у немовлят і маленьких дітей. У загальному випадку люди починають усвідомлювати те, що кип'ячення води робить воду мікробіологічно безпечною, але багато людей просто нагрівають воду до температури в діапазоні приблизно від 60 до 70 °C, а не кип'ятять її протягом 20 хвилин, як рекомендує ВОЗ. Крім того, кип'ячення води коштує дорого і вимагає наявності палива, як наприклад вугілля, гасу або деревини, джерела якого стають все більш мізерними. Передові побутові системи очищення, подібні до систем на основі УФ (ультрафіолету), ЗО (зворотного осмосу) і тому подібного, вимагають безперервного протікання води і електрики, що також недоступне на даних територіях в безперервному режимі. Таким чином, завжди існувала потреба в пропозиції простого, легкого в застосуванні, недорогого і безпечного способу, що задовольняє потребу даних людей у питній воді. Для знищення мікроорганізмів у воді традиційно використовували дезінфікуючі засоби на основі галогенів. Такі дезінфікуючі засоби включають йод, йодовані смоли, сполуки хлору, подібні до гіпохлориту кальцію, натрій-дихлорізоціанурової кислоти (NаДХЦК), трихлорізоціанурової кислоти (ТХЦК) і тому подібне. Дані дезінфікуючі засоби дуже ефективні при знищенні мікроорганізмів, але кожному з них властиві свої власні невід'ємні обмеження і проблеми. Вода з вищезазначених ґрунтових джерел поступає забрудненою не тільки мікроорганізмами, але також й іншими забрудниками, такими як суспензійований пил і ґрунт та розчинені домішки в кількостях слідів, подібні до органічних домішок, розчинених солей і залишків пестицидів. Для того, щоб зробити воду придатною для вживання людиною, важливо також видалити і ці домішки. У таких ситуаціях у минулому запропонували і використовували комбінацію з флокулювання та дезінфікувань. У документі WO96/32194 (1996, Truetech) описується композиція для обробки води у формі для одноразового застосування, наприклад, пігулки, що дозволяє проводити періодичне очищення води для питних цілей і що в основному містить дезінфікуючий засіб, який є хлорорганічною сполукою, коагулянт-осаджувач, первинний і вторинний флокулянт, буферну речовину для дисперсії, агломераційну матрицю і фільтр попереднього очищення, і об'ємистий іонообмінний абсорбент. Як виявили винахідники цього винаходу, використання хлорорганічної сполуки ефективне для дезінфікування, і пігулка характеризується високою стабільністю відносно активного хлору навіть при зберіганні протягом тривалих періодів часу в жарких і вологих умовах. Проте, хлорорганічним сполукам властивий недолік, який полягає у тому, що після вивільнення хлору із сполуки при розчиненні останнього у воді залишається органічна сполука, наприклад, ціанурова кислота, яка є шкідливою і повинна бути з води видалена. Це робить необхідним використання акцепторів, подібних до активованого вугілля, що може виявитися обтяжливим для використання побутовим споживачем. У документі WO02/00557 (P&G) описується композиція для очищення води, що по суті містить первинний коагулянт, зв'язуючий флокулянт, добавку, яка сприяє коагуляції, і необов'язково дезінфікуючий засіб. Названа патентна заявка також заявляє спосіб освітлювання і очищення води, який включає декілька стадій, які обираються з коагуляції і флокулювання, дезінфікування, фільтрування, нейтралізації і насичення. У документі ЕР0066421 (Buchan, 1982) описується композиція у формі для одноразового застосування для одностадійного періодичного очищення відносно невеликої кількості води при використанні комбінації з твердої неорганічної солі металу, що містить тривалентний катіон, твердого водорозчинного лугу, твердого аніонного полімерного гідрофільного колоїду і необов'язково бактерициду. 1 UA 101314 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Не дивлячись на спрямованість обох вищезазначених публікацій - від P&G і від Buchan - на очищення води при використанні комбінації з флокулювання і дезінфікувань (з використанням неорганічних сполук на основі хлору), описи в даних документах відносяться до композицій, що містять дозу для одноразового застосування, де всю композицію перемішують і упаковують для використання споживачем. Композиції, описані в даних двох публікаціях, є кращими, ніж композиція від Truetech, в тому сенсі, що як дезінфікуючі засоби використовують неорганічні сполуки хлору, які ефективні і мають залишок, що нешкідливий для споживання на відміну від органічних сполук хлору. Винахідники цього винаходу протягом тривалого часу також працюють в даній сфері, і одна проблема, з якою вони зіткнулися, полягає в тому, що неорганічні сполуки хлору, подібні до гіпохлориту кальцію, дуже нестабільні, особливо у присутності вологи. У рецептурі дози для одноразового застосування інші інгредієнти композиції, подібні до глини і тому подібного, гігроскопічні і мають тенденцію до вбирання вологи, що приводить до нестабільності сполуки хлору, тим самим, зменшуючи кількість активного хлору на той час, коли споживач використовуватиме композицію. У вищезазначеній публікації від P&G повідомляється про досягнення оптимального очищення у разі переважного використання дезинфікуючого засобу у формі з контрольованим, затриманим, пролонгованим або сповільненим вивільненням. Способи отримання такого сповільненого вивільнення включають перемішування сполуки хлору з погано розчинним у воді або гідрофобним матеріалом або нанесення на перше покриття з другого. Як виявили винахідники цього винаходу, для досягнення бажаного розчинення і ефективності дані типи композицій вимагають тривалого часу перемішування композицій з водою, що очищається, і для забезпечення легкості в застосуванні для споживача бажаним є використання коротших часів перемішування. Крім того, для досягнення бажаної якості очищеної води на попередньому рівні техніки потрібні великі кількості композицій для очищення. Винахідники цього винаходу наполегливо працювали над вирішенням даної проблеми і розробили систему очищення води, що забезпечує відповідність очищеної води бажаним стандартам по видаленню небезпечних мікроорганізмів. Система включає неорганічну сполуку хлору, яка має заздалегідь задані властивості і упакована в саше (у ємність). Кількість хлору, потрібна для води в цілях дезінфікування, повинна знаходитися у вузькому вікні, а саме, від 6 до 10 ч./млн. (мас.). У разі надмірно малої його величини бажане дезінфікування не відбувається за бажаний час, менший, ніж 5 хвилин. У разі надмірно великої його величини при подальших обробках необхідно буде використовувати високі рівні вмісту акцептора, що може змінити смак води. Таким чином, кількість неорганічної сполуки хлору, подібної до гіпохлориту кальцію, яка упаковується в саше для використання побутовим споживачем, що має ємність з водою місткістю в діапазоні приблизно від 10 до 50 літрів, має порядок величини в діапазоні від 0,05 до 0,5 грама. Такі невеликі кількості матеріалу, особливо корозійно-активного матеріалу, подібного до гіпохлориту кальцію, дуже важко упакувати в саше. Особливо це вірно тому, що технологія орієнтована на масовий ринок, коли мільярди таких саше повинні бути виготовлені при низькій вартості, великій надійності і високій швидкості. Винахідники цього винаходу провели всесторонній пошук технології упаковки, що задовольняє даній вимозі, і не змогли такої відшукати. Тоді як деякі доступні технології не могли задовольнити жорстку вимогу точності зважування, іншим були властиві проблеми, пов'язані з характеристиками сипучості сполуки хлору, що використовується. Після цього винахідники цього винаходу приступили до вирішення даної проблеми. Як вони виявили, у разі відповідності гіпохлориту кальцію визначеним заздалегідь заданим властивостям стають можливими упаковка бажаної невеликої кількості в саше, відповідність високій точності зважування, забезпечення надійності при високошвидкісній упаковці, у будь-якому випадку при гарантованому непогіршенні стабільності упакованої сполуки хлору при зберіганні. У документі JP2002136975 (Anto KK) описується спосіб дозування невеликих кількостей питної води, маніпулювання з ними і їх стерилізації в результаті додавання до гіпохлориту кальцію сульфату кальцію для збільшення об'єму гіпохлориту кальцію Як виявили винахідники цього винаходу, дана технологія непридатна, оскільки не може бути задоволений жорсткий критерій стабільності при зберіганні у вигляді втрати в упакованій композиції не більше ніж 20 % активного хлору. Таким чином, мета цього винаходу полягає в пропозиції системи очищення води, яка робить можливою упаковку в саше неорганічного дезинфікуючого засобу, подібного до гіпохлориту кальцію, в невеликій кількості в діапазоні від 0,05 до 0,5 грама. Ще одна мета цього винаходу полягає в пропозиції системи очищення води, яка використовує саше, що містить від 0,05 до 0,5 грама гіпохлориту кальцію, де втрата активного хлору складає не більше ніж 20 %, у разі зберігання при 40 °C і 85 %-ній відносній вологості протягом трьох місяців. 2 UA 101314 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ще однією іншою метою цього винаходу є пропозиція способу формування і запаковування саше, що містять від 0,05 до 0,5 грама гіпохлориту кальцію, на високошвидкісній машині при великій надійності зважування одночасно без погіршення стабільності гіпохлориту кальцію при зберіганні. Ще однією іншою метою цього винаходу є пропозиція системи очищення води, яка забезпечує очищення сирої води при дотриманні жорстких критеріїв ВОЗ по видаленню бактерій на б логарифмічних одиниць, видаленню вірусів на 4 логарифмічних одиниці і видаленню цист на 3 логарифмічних одиниці у разі використання засобів флокулюваннядезінфікування. Короткий виклад винаходу Відповідно до одного аспекту цього винаходу пропонується система очищення води, яка включає саше, що містить від 0,05 до 0,5 грама гранул гіпохлориту кальцію, що містить від 55 до 68 % активного хлору і аж до 3 % вологи, при цьому, принаймні, 80 % згаданих гранул мають розмір частинок в діапазоні від 300 до 850 мікрон. Відповідно до одного переважного аспекту винаходу система очищення води включає саше, що має два відділення, при цьому перше відділення містить від 0,05 до 0,5 грама гранул гіпохлориту кальцію, що містить від 55 до 68 % активного хлору і аж до 3 % вологи, причому, принаймні, 80 % згаданих гранул мають розмір частинок в діапазоні від 300 до 850 мікрон, а друге відділення містить флокулюючу композицію. Особливо переважним є виготовлення саше системи очищення води винаходу з ламінату, утвореного з полімеру і металу. Відповідно до ще одного аспекту винаходу пропонується спосіб очищення води при використанні системи очищення води за винаходом, який включає стадію перемішування вмісту саше з водою, що очищається. Відповідно до ще одного аспекту винаходу пропонується спосіб формування і заповнення саше системи очищення води за винаходом, який включає стадії (a) формування ємності (саше) в результаті зварювання поздовжніх і нижньої кромок, які перекриваються двох накладених один на одного ламінатів; (b) заповнення таким чином сформованої ємності (саше) згаданими гранулами гіпохлориту кальцію з чаші заздалегідь заданого об'єму; і (c) термозварювання верхніх кромок, які перекриваються. Докладний опис винаходу Всі частини в цьому документі є масовими, якщо тільки не буде вказано іншого. Перший аспект винаходу пропонує систему очищення води, яка включає саше, що містить дуже невелику кількість селективного дезинфікуючого засобу, а саме, гіпохлориту кальцію, що має виключно селективні властивості. Як виявили винахідники цього винаходу, при задоволенні потреб індивідуальних споживачів та їх сімей, які мають потребу в питній воді в горщиках або відрах місткістю в діапазоні приблизно від 10 до 50 літрів в день, для дезінфікування води потрібна наявність дуже невеликої кількості сполуки хлору порядку величини в діапазоні від 0,05 до 0,5 грама. Маса сполуки хлору розрізняється залежно від вибраної сполуки, її молекулярної маси і її рівня вмісту активного хлору, але вона знаходиться в межах даного діапазону мас. Термін "активний хлор" широко використовується в промисловості очищення води. Даний термін був створений для зіставлення потенційної вибілюючої або окисляючої або дезінфікуючої здатності сполук хлору. Дане зіставлення здійснюють в результаті проведення кількісного аналізу хлору, який є активним для окислення, за методом, відомим під найменуванням йодометричного методу. Термін "активний хлор" відповідає розрахованій масі молекули хлору (Сl2), яка буде потрібна для вивільнення тієї ж самої кількості молекули йоду (І2). Оскільки тільки половина молекули хлору в розчині має позитивну валентність (ступінь окислення + 1), рівень вмісту активного хлору для будь-якої сполуки хлору, яка містить С1+, (наприклад, НОСІ) завжди буде вдвічі більшим наявної кількості даного катіона. Кажучи коротко, термін "активний хлор" відноситься до окисляючої здатності сполуки, що піддається випробуванню. Для отримання докладнішої інформації можна звернутися до роботи "Handbook of chlorine and alternative disinfectants", fourth edition, Geo. Clifford White (John Wiley & sons Inc.). Більшість хлорвміщуючих дезінфікуючих засобів дуже нестабільні, особливо у присутності вологи і повітря і при високих температурах, подібних до температур в діапазоні від 30 до 45 °C, які превалюють в тропічних країнах. Гіпохлорит кальцію, що широко використовується, є твердим, неорганічним хлорвміщуючим дезінфікуючим засобом. У загальному випадку він доступний в двох формах. Форма, що частіше зустрічається, описується формулою Са(ОСl)Сl і зазвичай називається стабілізованим хлорним вапном (СХВ). У загальному випадку комерційно 3 UA 101314 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 доступне хлорне вапно містить активний хлор в кількостях в діапазоні від 30 до 35 мас. %. У загальному випадку СХВ доступне у вигляді тонкомеленого порошку і при малому вмісті вологи, меншому, ніж 1 мас. %. Інша форма гіпохлориту кальцію називається висококонцентрованим гіпохлоритом і описується хімічною формулою Са(ОСl)СІ2. Вона може бути комерційно придбана при рівні вмісту активного хлору в діапазоні від 60 до 65 мас. %. У загальному випадку комерційний висококонцентрований гіпохлорит доступний при рівні вмісту вологи в діапазоні від 5 до 10 мас. %. Коли винахідники цього винаходу приступили до пошуку вирішення цієї проблеми пропозиції системи очищення води, яка може дезінфікувати воду для індивідуальних споживачів і їх сімей в сільській місцевості, вони усвідомили те, що дезінфікуючий засіб, який упаковується повинен бути в дуже невеликих кількостях, менших, ніж 0,5 грама, а дуже часто менших, ніж 0,1 грама. Вони виявили те, що технології упаковки таких невеликих кількостей матеріалів не дуже точні і надійні, особливо у разі корозійно-активних матеріалів, подібних до сполук хлору. Вони спробували додавати різні наповнювачі, які збільшуватимуть масу упаковуваного матеріалу. Вони також працювали з різними технологічними умовами, опціями таблетування і використанням різних дезінфікуючих засобів, кожний з яких має різні властивості. Вони виявили те, що існує безліч умов, які повинні бути задоволені, для того, щоб продукт задовольняв би всім вимогам споживача. Продукт повинен бути упакований так, щоб він був би стабільний для забезпечення наявності кількості хлору, достатньої для проведення дезінфікування, в той же самий час рівень вмісту активного хлору не повинен бути настільки великим, щоб зробити вживання води ускладненим. У більшості випробуваних опцій винахідники зіткнулися з безліччю різних проблем, подібних до точності зважування, закупорювання і відсутності надійності заповнення саше унаслідок виникнення проблем з сипучістю порошку/гранул, незадовільній стабільності упакованої сполуки хлору, повільному розчиненню гранул/порошку, в числі багатьох інших проблем. Як виявили винахідники цього винаходу, тільки у разі гіпохлориту кальцію, який відповідає високоселективним властивостям, що полягають у рівні вмісту вологи, меншому, ніж 3 %, і рівні вмісту активного хлору в діапазоні від 55 до 68 мас. %, розмірі частинок, такому щоб більш, ніж 80 %, знаходилися б у діапазоні розмірів від 300 до 850 мікрон, була можливість провести його упаковку в саше в кількостях у діапазоні від 0,05 до 0,5 грами і, проте, задовольнити всі вищезазначені суперечливі вимоги, які були описані раніше. У разі невідповідності будь-якій з даних властивостей виникали одна або декілька проблем, і цілей винаходу добитися було неможливо. Надається перевага, щоб, принаймні, 90 % гранул, переважніше, принаймні, 95 % гранул, гіпохлориту кальцію знаходилися б у діапазоні розмірів від 300 до 850 мікрон, при цьому згадані гранули містять менше ніж 3 % вологи, і від 55 до 68 % активного хлору. Надається перевага, щоб гіпохлорит кальцію містив би активний хлор в діапазоні від 60 до 68 мас. %, переважніше від 60 до 65 мас. %. Що стосується системи очищення води винаходу, то саше переважно містить від 0,1 до 0,2 5 грама гранул гіпохлориту кальцію. Особливо переважним є гіпохлорит кальцію, що описується хімічною формулою Са(ОС1)2. Віддається перевага, щоб саше додатково містило б від 2 до 10 % оксиду кальцію при розрахунку на масу гранул гіпохлориту кальцію. Як було виявлено, такі композиції, що містять оксид кальцію, забезпечують досягнення додатково покращуваної стабільності. При отриманні оптимальної стабільності і інших бажаних властивостей упакованого дезинфікуючого засобу також важливий і пакувальний матеріал. Пакувальним матеріалом переважно є ламінат, що включає шар з алюмінію і шар з поліетилену. У загальному випадку поліетиленовий шар знаходиться у контакті з гранулами гіпохлориту кальцію. Алюмінієвий шар знаходиться на зовнішній стороні поліетиленового шару. На алюмінієвий шар необов'язково можуть бути додатково нашаровані інші один або декілька полімерних шарів. Відповідним для використання полімером є поліетилентерефталат (ПЕТФ). Внутрішній поліетиленовий шар переважно має товщину шару в діапазоні від 30 до 100 мікрон, переважніше в діапазоні від 35 до 75 мікрон. Товщина алюмінієвого шару переважно знаходиться в діапазоні від 5 до 15 мікрон, переважніше в діапазоні від 8 до 12 мікрон. Гранули гіпохлориту кальцію в системі очищення води присутні так, щоб при перемішуванні з водою, що очищається, вони б розчинялися впродовж менш ніж однієї хвилини. У разі використання системи очищення води винаходу рівень вмісту активного хлору в згаданих гранулах зменшується менш ніж на 20 %, переважніше менш ніж на 10 %, при зберіганні в ємності (саше) протягом трьох місяців при 40 °C і 85 %-ній відносній вологості. Один переважний аспект винаходу пропонує систему очищення води, де саше включає два відділення, при цьому перше відділення містить гранули гіпохлориту кальцію, а друге відділення містить флокулюючу композицію. У разі наявності у ємності (саше) двох відділень особливо 4 UA 101314 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 віддається перевага, щоб площа зовнішньої поверхні згаданого першого відділення була б меншою, ніж площа зовнішньої поверхні згаданого другого відділення. Причина використання даного співвідношення площ поверхонь обумовлюється необхідністю зведення до мінімуму величини площі поверхні, доступної для надходження вологи, що забезпечить мінімальне надходження вологи для досягнення максимальної стабільності. Флокулююча композиція, присутня в другому відділенні, переважно містить коагулянт, який є водорозчинною сіллю тривалентного неорганічного металу; флокулянт, який є високомолекулярним водорозчинним полімером; і адсорбуючу глину. Коагулянтом є сполука, яке є водорозчинною неорганічною сіллю металу, що містить тривалентний катіон, придатними для використання тривалентними катіонами є АІ 3+ і Fe3+. У загальному випадку коагулянт не містить атомів вуглецю. Прикладами коагулянтів є сульфат тривалентного заліза, сульфат алюмінію та хлорид поліалюмінію. Як можна собі уявити, не обмежуючи себе теорією, дані коагулянти при додаванні до води утворюють гелеподібні гідроксидні сполуки при значенні рН, більшому або рівному 6. Механізм коагуляції через утворення гелеподібного гідроксиду оптимальний у разі доведення значення рН до величини в діапазоні від 6 до 8,5. Гелеподібний осад у міру свого осідання або коагуляції захоплює дрібні суспендовані частинки та мікроби. Коагуляція переважно присутня в кількості в діапазоні від 5 до 50 %, переважніше від 15 до 40 %, при розрахунку на масу флокулюючої композиції. Флокулянтом у флокулюючій композиції даного винаходу є сполука, яка є високомолекулярним водорозчинним полімером. Прикладами флокулянтів є полісахариди (декстранцелюлози), білки, модифікована целюлоза (гідроксиетильна/гідроксипропільна або карбоксиметильна) і поліакриламіди, переважно високомолекулярний поліакриламід. Особливо віддається перевага, щоб поліакриламід був би або аніоно-, або неіономодифікованим, переважніше аніономодифікованим. Придатні для використання молекулярні маси даних 5 7 поліакриламідів знаходяться в діапазоні від 10 до 10 . Переважним флокулянтом є Superfloc (від компанії Cytec). Переважні кількості флокулянта знаходяться в діапазоні від 0,5 до 15 %, переважніше від 1 до 10 %, а найпереважніше від 2 до 8 %, при розрахунку на масу флокулюючої композиції. Адсорбуючою глиною у флокулюючій композиції є ті глини, які здатні адсорбувати великі кількості води і органічних або неорганічних сполук. Приклади глини, яка може бути введена, є монтморилонітова глина (дюктаедральна смектитова глина), лапоніт, гекторит, нонтроніт, сапоніт, волконсит, сауконіт, бейделіт, алварліт, іліт, галуазит, атапульгіт, морденіт, каоліни та бентоніт. Виключно переважною глиною, яка відповідає даному винаходу, є бентонітова глина. У разі введення адсорбуючої глини вона присутня в кількості в діапазоні від 5 до 75 %, переважніше від приблизно 10 до 60 %, при розрахунку на масу флокулюючої композиції. Флокулююча композиція переважно містить акцептор, який здатний вступати в реакцію з хлором, тим самим роблячи воду придатною для вживання людиною. Придатними для використання акцепторами є тіосульфат натрію або аскорбінова кислота. Акцептор переважно присутній в кількості в діапазоні від 1 до 20 %, переважніше від приблизно 2 до 12 %, при розрахунку на масу флокулюючої композиції. Ще одним необов'язковим інгредієнтом, який може бути присутнім у флокулюючій композиції, є буферна речовина, здатна зберігати значення рН в діапазоні від 6 до 8,5 при розчиненні/диспергуванні флокулюючої композиції у воді. Відповідними для використання буферними речовинами є оксид кальцію, карбонат натрію або бікарбонат натрію. Буферну речовину у разі її присутності вводять у кількості в діапазоні від 0,5 до 10 % при розрахунку на масу флокулюючої композиції. Флокулююча композиція переважно знаходиться в другому відділенні саше в кількостях в діапазоні від 0,5 до 10 грамів, переважніше в діапазоні від 1 до 5 грамів. Відповідно до ще одного аспекту цього винаходу пропонується спосіб очищення води при використанні системи очищення води за винаходом, який включає стадію перемішування вмісту саше з водою, що очищається. У разі конфігурації саше, що має два відділення, переважний спосіб очищення води включає стадії (і) перемішування вмісту згаданого першого відділення з брудною водою з подальшими; (іі) домішуванням вмісту згаданого другого відділення для отримання в ній флокульованого осаду; та (iii) відділенням згаданого флокульованого осаду від згаданої брудної води для отримання очищеної води. Вміст першого відділення зазвичай домішують протягом періоду часу тривалістю від 0,5 до 5 хвилин, а після цього воді дають можливість постояти протягом періоду часу тривалістю від 2 до 10 хвилин, після чого додають вміст другого відділення. Потім суміш перемішують протягом періоду часу тривалістю від 0,5 до 5 хвилин і ще раз дають можливість постояти протягом 5 UA 101314 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 періоду часу тривалістю від 2 до 10 хвилин. Після цього флокульованій масі дають можливість відстоятися, а потім її відокремлюють від суміші зазвичай в результаті фільтрування або декантування. Для фільтрування може бути використана проста тканина. При використанні системи очищення води винаходу може бути очищена партія води об'ємом в діапазоні від 10 до 50 літрів. Спосіб очищення води винаходу забезпечує видалення бактерій на 6 логарифмічних одиниць (приклади 2-4), видалення вірусів на 4 логарифмічних одиниці (приклади 5 і 6) і видалення цист на 3 логарифмічних одиниці (приклад 7). Переважний спосіб формування і заповнення ємності (саше) включає стадії (a) формування ємності (саше) в результаті зварювання подовжніх, що перекриваються, і нижньої кромок двох накладених один на одного ламінатів; (b) отримання зварного шва по подовжньому перетину ємності (саше) для отримання двох відділень; (c) заповнення згаданого першого відділення ємності (саше) згаданими гранулами гіпохлориту кальцію з чаші заздалегідь заданого об'єму і згаданого другого відділення саше флокулюючою композицією; і (d) зварювання верхніх кромок, що перекриваються. Відповідно до ще одного іншого аспекту винаходу пропонуються гранули гіпохлориту кальцію, що містять від 55 до 68 % активного хлору і аж до 3 % вологи, при цьому, принаймні, 80 % згаданих гранул мають розмір частинок в діапазоні від 300 до 850 мікрон, для використання при упаковці в саше в кількості в діапазоні від 0,05 до 0,5 грами. Далі винахід буде проілюстрований за допомогою подальших не обмежуючих прикладів. ПРИКЛАДИ Приклад 1 і порівняльні приклади від А до D Приклад 1 Зразок гіпохлориту кальцію, що описується хімічною формулою Са(ОСl) 2 і що містить 60 % активного хлору, висушували до приблизно 2,8 % вологи. Зразок просіювали для отримання розміру частинок, такого щоб приблизно 95 % частинок мали б розмір в діапазоні від 300 до 800 мікрон. Для упаковки зразка в саше, виготовлене з ламінату, що включає поліетилен як внутрішній шар, поліетилентерефталат як зовнішній шар і алюмінієвий шар між даними двома шарами, використовували формовочно-фасовочно-закупорювальну пакетуючу машину. Машина працювала протягом приблизно години без виникнення яких-небудь проблем, випадковим чином в якості зразків відбирали приблизно десять саше і в них визначали масу гранул гіпохлориту кальцію. Саше прагнули заповнити до середньої цільової маси в 0,155 грама. Дані по варіативності маси продемонстровані в таблиці 1. Порівняльний приклад А Виготовляли ємності (саше), відповідні прикладу 1, за винятком того, що гіпохлорит кальцію характеризувався розміром частинок, таким, щоб 90 % розміру частинок знаходилися б в діапазоні від 500 до 2000 мікрон, 70 % знаходилися б в діапазоні розмірів від 300 до 800 мікрон, а 10 % знаходилися б в діапазоні розмірів від 150 до 500 мікрон. Дані по варіативності маси для десяти таких випадковим чином вибраних ємностей (саше) узагальнено представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Приклад 1 0,155 від 0,150 до 0,158 0,003 Середня маса, грами Діапазон за вагою, грами Середньоквадратичне відхилення, грами 45 50 Порівняльний приклад А 0,165 від 0,151 до 0,180 0,011 Дані в таблиці 1 свідчать про те, що при використанні гіпохлориту кальцію, який відповідає властивостям винаходу, (приклад 1) може бути забезпечене отримання дуже високого ступеня контролю кількості гіпохлориту кальцію, упакованого в саше, тоді як в прикладі, не відповідному винаходу, (порівняльний приклад А) ступінь контролю незадовільний. Порівняльний приклад В Запаковували саше, відповідні прикладу 1, за винятком того, що первинна вологість гіпохлориту кальцію складала приблизно 5,9 %. Дані саше зберігали в жаркій і вологій камері (85 %-ва відносна вологість і 40 °C) протягом декількох тижнів. Раз на декілька тижнів відбирали зразки. Вміст саше розчиняли в 10 літрах води в результаті перемішування протягом однієї хвилини. Вимірювали рівень вмісту активного хлору в 10 літрах води. Середні значення для двох таких вимірювань узагальнено представлені в таблиці 2. Приклад 1 6 UA 101314 C2 5 Подібні дослідження зберігання провели для зразків, отриманих відповідно до прикладу 1. Дані по рівню вмісту активного хлору у вигляді середнього значення для двох вимірювань узагальнено представлені в таблиці 2. Після зберігання в даних жарких і вологих умовах протягом трьох місяців прийнятним вважається рівень вмісту активного хлору у воді, що очищається, більший, ніж 6 ч./млн. Таблиця 2 Приклад 1: Первинна вологість = 2,94 % Тиждень Активний хлор (ч./млн.) 0 10,2 12 8,2 10 15 20 25 Порівняльний приклад В: Первинна вологість = 5,87 % Тиждень Активний хлор (ч./млн.) 0 10,0 5 3,9 Дані в таблиці 2 свідчать про те, що гіпохлорит кальцію, що має властивості, які не відповідають винаходу, (порівняльний приклад В) нестабільний протягом менш ніж 5 тижнів зберігання, тоді як зразок, який відповідає винаходу, (приклад 1) задовольняє бажаним критеріям стабільності. Порівняльні приклади С і D: Гіпохлорит кальцію, що характеризується рівнем вмісту активного хлору і розміром частинок, які не відповідають діапазонам винаходу. Порівняльний приклад С: Для введення в ємність (саше) при заповненні 0,15 грама у формовочно-фасовочно-закупорювальній пакетуючій машині використовували зразок гіпохлориту кальцію, що описується хімічною формулою Са(ОСl)СІ, що характеризується приблизно 30 %-вим рівнем вмісту активного хлору і рівнем вмісту вологи 1 % і комерційно доступний під найменуванням стабілізованого хлорного вапна. Розмір частинок гіпохлориту кальцію був такий, що 90 % частинок за розміром були меншими, ніж 250 мікрон. Спостереження під час упаковки узагальнено представлені в таблиці 3. Порівняльний приклад D: Зразок, який відповідає порівняльному прикладу, - С, гранулювали для отримання розміру частинок, такого щоб 90 % частинок знаходилися б у діапазоні розмірів від 500 до 1500 мікрон. Спостереження по використанню ємностей (саше), запакованих при використанні даного зразка, для випадку розчинення в 10 літрах води узагальнено представлені в таблиці 3. Таблиця 3 Порівняльний приклад С D 30 35 40 Спостереження Операція по заповненню проходила важко. Частинки гіпохлориту кальцію прилипали до деталей машини, сипучість частинок була незадовільною, і бажаної однорідності заповнення добитися було неможливо. Повного розчинення у воді не відбувалося навіть після перемішування протягом п'яти хвилин. Дані в таблиці 3 свідчать про те, що дуже важко упакувати в ємність (саше) невелику кількість гіпохлориту кальцію, що має властивості, які не відповідають селективному діапазону у відношенні % активного хлору і розміру частинок. Приклади від 2 до 7: Мікробіологічна ефективність системи винаходу Отримували ємності (саше), які відповідають прикладу 1 Готували і при використанні вмісту ємності (саше) очищали воду для випробування, що характеризується різними рівнями вмісту бактерій, вірусу поліомієліту і цисти. Вимірювали кількість логарифмічних одиниць видалення різних мікроорганізмів. Методи вимірювання рівня вмісту мікроорганізмів/сурогатів відносяться до використання методу, детально описаного в публікації статті Tropical Medicine and International Health, volume 11, no. 9, pp. 1399-1405, September 2006, "Microbiological performance of a water treatment unit designed for household use in developing countries", Tomas Clasen, Suresh Nadakatti and Shashikala Menon. Дані узагальнено представлені в таблиці 4. 7 UA 101314 C2 Таблиця 4 Мікроби Приклад Бактерія (Е. Соlі) Вірус поліомієліту (типу 1 за Сейбіном) Циста (опромінена) 5 10 15 2 3 4 5 6 7 Концентрація на вході Концентрація на виході 8 2 × 10 /100 мл 6 2 × 10 /100 мл 6 7 × 10 /100 мл 4,25 10 БОЕ/50 мкл 4,10 10 БОЕ/100 мкл 4 5 × 10 /л < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 50/л Зменшення в логарифмічних одиницях 8,30 6,30 6,80 4,25 4,10 3,00 Дані в таблиці 4 свідчать про те, що при використанні системи цього винаходу може бути отримана вода, що характеризується дуже високим ступенем мікробіологічної чистоти, відповідної видаленню бактерій на 6 логарифмічних одиниць, видаленню вірусів на 4 логарифмічних одиниці і видаленню цист на 3 логарифмічних одиниці. Приклади 8 і 9: Ефект від введення оксиду кальцію Приклад 8 Отримали зразок, подібний тому, що і в прикладі 1, за винятком того, що кількість вологи на момент упаковки складала 2,32 %. Приклад 9 Отримали зразок, подібний тому, що і в прикладі 8, за винятком того, що в саше вводили оксид кальцію в кількості 5 мас. % від гіпохлориту кальцію. У прикладах 8 і 9 цільова маса складала 0,17 грама. Ємність (саше) виготовляли з ламінату, що включає 70-мікронний поліетилен з внутрішньої сторони, покритий 12-мікронним поліетилентерефталатом (ПЕТФ), покритим 9-мікронним алюмінієм, покритим 12-мікронним ПЕТФ. Зразки ємності (саше) зберігали в жарких і вологих умовах (40 °C і 85 %-ва вологість) протягом декількох тижнів. Раз в декілька тижнів відбирали зразки і вміст ємності (саше) розчиняли в 10 літрах води. Вимірювали рівень вмісту активного хлору в 10 літрах води. Дані узагальнено представлені в таблиці 5. 20 Таблиця 5 Тиждень 0 12 20 25 30 Приклад 8 Активний хлор(ч./млн.) 10,0 8,0 0,8 Тиждень 0 12 40 Приклад 9 Активний хлор (ч./млн.) 10,6 10,4 9,4 Дані в таблиці 5 свідчать про те, що зразок, який відповідає винаходу, (приклад 8) задовольняє бажаному критерію стабільності при зберіганні у вигляді рівня вмісту активного хлору, більшого, ніж б ч./млн., після зберігання в жарких і вологих умовах протягом 12 тижнів. Введення оксиду кальцію додає підвищену стабільність, відповідну більш ніж 40 тижням зберігання в жарких і вологих умовах. Приклади від 10 до 19 У формовочно-фасовочно-закупорювальній пакетуючій машині виготовляли ємність (саше), які мають два відділення. У перше відділення упаковували 0,15 грама гранул гіпохлориту кальцію винаходу, а в друге відділення упаковували 1,85 грама флокулюючої композиції, як це продемонстровано в приведеній далі таблиці 6. 8 UA 101314 C2 Таблиця 6 Перше відділення Гіпохлорит кальцію* Друге відділення Хлорид поліалюмінію Поліакріламід Бентонітова глина Безводний тіосульфат натрію Оксид кальцію Маса, грами 0,15 Маса, грами 0,40 0, 08 1,25 0,10 0,03 * Використовували гранули гіпохлориту кальцію, які відповідають винаходу. 5 10 15 Отримали приблизно 3000 таких ємностей (саше) без якої-небудь перерви в роботі пакетуючої машини. Приблизно десять випадковим чином вибраних зразків використовували для очищення води, яка характеризується каламутністю, рівною приблизно 80-90 нефелометричним одиницям каламутності. Спосіб, використаний для очищення води, приводиться далі: Спосіб очищення води: Готували воду для випробування, що характеризується вказаною величиною каламутності. До 10 літрів води для випробування додавали і протягом однієї хвилини перемішували вміст першого відділення і все залишали, постояти протягом п'яти хвилин. Після цього додавали і протягом однієї хвилини перемішували вміст другого відділення і все залишали постояти протягом п'яти хвилин. Після цього воду фільтрували через грубу чисту тканину. Визначали рівень вмісту хлору у воді до додавання вмісту другого відділення і після фільтрування. Також вимірювали каламутність води до додавання вмісту першого відділення і після фільтрування. У загальному випадку прийнятною вважалася величина каламутності, менша, ніж 1 нефелометрична одиниця каламутності. Дані узагальнено представлені в таблиці 7. Таблиця 7 Після додавання вмісту першого відділення Приклад % вологи 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 Активний хлор в обробленій воді 2, 04 1,92 1,71 1,52 1,76 3, 01 1,75 1,35 2, 03 2,28 8,15 8,72 8,33 8,54 8,36 8,93 8,10 8,21 8, 57 8, 82 Після додавання вмісту другого відділення Каламутність, нефелометрична Чи акцептували одиниця каламутності залишковий ** хлор? Вода для Оброблена вода випробування 81 0, 69 Так 81 0,50 Так 81 0, 8 Так 81 0,85 Так 81 0,94 Так 81 0, 82 Так 81 0,76 Так 87 0, 80 Так 87 0,93 Так 87 0,99 Так Дані в таблиці 7 свідчать про те, що у разі високошвидкісної пакетуючої машини, що використовує ємність (саше), що має два відділення, де в перше відділення в дуже невеликих кількостях упаковували гіпохлорит кальцію, а в друге відділення упаковували флокулюючу композицію, надзвичайно високоефективним чином може бути отримана високочиста вода. Порівняльні приклади Е і F: Вплив типу пакувального матеріалу Порівняльний приклад Е Гранули гіпохлориту кальцію, використані в прикладі 1, упаковували в саше, виготовлене з ламінату, утвореного з поліетилену низької щільності (ПЕНП) на внутрішній стороні, покритого шаром поліетилену високої щільності (ПЕВП). Порівняльний приклад F 9 UA 101314 C2 5 Гранули гіпохлориту кальцію, використані в прикладі 1, упаковували в саше, виготовлене з ламінату, утвореного з поліпропілену (ПП) на внутрішній стороні, покритого шаром поліетилену високої щільності (ПЕВП). Ємність (саше) з порівняльних прикладів Е і F і ємності (саше) з прикладу 1 зберігали в камері, що витримується при 40 °C і 85 %-вій вологості. Зразки перевіряли, з'ясовуючи можливість їх задоволення критерію у вигляді рівня вмісту активного хлору, рівного, принаймні, 6 ч./млн., при розчиненні гранул в 10 літрах води після закінчення 12 тижнів такого зберігання. Результати узагальнено представлені в таблиці 8. Таблиця 8 Приклади Приклад 1 Порівняльний приклад Е Порівняльний приклад F Стабільність Так Немає Немає 10 15 Таким чином, винахід пропонує систему очищення води, яка робить можливою упаковку гіпохлориту кальцію в ємності (саше) в невеликій кількості в діапазоні від 0,05 до 0,5 грама, яка стабільно забезпечує достатню кількість активного хлору аж до використання споживачем для очищення питної води. Винахід забезпечує високу надійність зважування таких невеликих. кількостей. Система флокулювання-дезинфікування винаходу здатна задовольнити жорсткі критерії ВОЗ по видаленню бактерій на 6 логарифмічних одиниць, видаленню вірусів на 4 логарифмічних одиниці і видаленню цист на 3 логарифмічних одиниці з брудної води. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 1. Система очищення води, що включає ємність (саше), яка містить від 0,05 до 0,5 грама гранул гіпохлориту кальцію, який містить від 55 до 68 % активного хлору і аж до 3 % вологи, при цьому принаймні 80 % гранул мають розмір частинок в діапазоні від 300 до 850 мікрон; у якій ємність має два відділення, причому перше відділення містить гранули, а друге відділення містить флокулюючу композицію, яка містить акцептор. 2. Система очищення води за п. 1, яка відрізняється тим, що ємність виготовляють з ламінату, утвореного з полімеру та металу. 3. Система очищення води за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що рівень вмісту активного хлору в згаданих гранулах зменшується не більше ніж на 20 %, у разі зберігання ємності при 40 °C і 85 %-ій відносній вологості протягом трьох місяців. 4. Система очищення води за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що площа зовнішньої поверхні першого відділення є меншою, ніж площа зовнішньої поверхні другого відділення. 5. Система очищення води за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що флокулююча композиція містить: (і) коагулянт, що є водорозчинною сіллю тривалентного неорганічного металу; (іі) флокулянт, що є високомолекулярним водорозчинним полімером; і (ііі) адсорбуючу глину. 6. Система очищення води за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що флокулююча композиція містить буферну речовину. 7. Система очищення води за п. 6, яка відрізняється тим, що буферною речовиною є карбонат натрію, оксид кальцію або бікарбонат натрію. 8. Спосіб очищення води при використанні системи очищення води за будь-яким з попередніх пп. від 1 до 7, який включає наступні стадії: (і) перемішування вмісту першого відділення із брудною водою з подальшими: (іі) домішуванням вмісту другого відділення для отримання в ній флокульованого осаду; і (ііі) відділенням флокульованого осаду від брудної води для отримання очищеної води. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що стадія (і) триває протягом періоду часу тривалістю від 0,5 до 5 хвилин, і де перед початком проведення стадії (іі) суміші дають можливість постояти протягом періоду часу тривалістю від 2 до 10 хвилин. 10. Спосіб за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що стадія (іі) триває протягом періоду часу тривалістю від 0,5 до 5 хвилин, і де перед початком проведення стадії (ііі) суміші дають можливість постояти протягом періоду часу тривалістю від 2 до 10 хвилин. 11. Спосіб очищення води за будь-яким з пп. 8-10, в якому очищають від 10 до 50 літрів води. 10 UA 101314 C2 5 10 15 12. Застосування композиції для очищення води за будь-яким з пп. 1-7 для забезпечення видалення бактерій на 6 логарифмічних одиниць, видалення вірусів на 4 логарифмічні одиниці і видалення цист на 3 логарифмічні одиниці. 13. Спосіб формування і заповнення ємності за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що включає наступні стадії: (і) формування ємності в результаті зварювання подовжніх та нижньої, які перекриваються кромками двох накладених один на одного ламінатів; (іі) отримання зварного шва по подовжньому перерізу ємності для отримання двох відділень; (ііі) заповнення першого відділення ємності гранулами гіпохлориту кальцію з чаші заздалегідь заданого об'єму та другого відділення ємності флокулюючою композицією; і (iv) зварювання верхніх кромок, які перекриваються. 14. Застосування гранул гіпохлориту кальцію, що містять від 55 до 68 % активного хлору і аж до 3 % вологи, при цьому принаймні 80 % згаданих гранул мають розмір частинок в діапазоні від 300 до 850 мікрон, для упаковки, в ємність в кількості в діапазоні від 0,05 до 0,5 грама; де ємність має два відділення, при цьому перше відділення містить гранули, а друге відділення містить флокулюючу композицію, яка містить акцептор. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11