Спосіб очищення природної та доочищення питної води

Спосіб очищення природної і доочищення питної води, що передбачає обробку води композицією коагулянт - флокулянт, який відрізняється тим, що як композиція використовується коагулянт - дигідроксосульфат алюмінію, і флокулянт суміш полігексаметиленгуанідинхлориду та полігексаметиленгуанідин фосфату. (19) (21) u200707138 (22) 25.06.2007 (24) 25.10.2007 (72) ХИЖНЯК ОЛЬГА ОЛЕКСАНДРІВНА, UA, ЗАПОЛЬСЬКИЙ АНАТОЛІЙ КИРИЛОВИЧ, UA, КОВТУН ЮРІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA (56) 3 Очищення природної і доочищення питної води передбачає коагуляцію природних домішок за допомогою більш ефективного коагулянту основного сульфату алюмінію. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. В якості основного сульфату алюмінію використовується дигідроксосульфат алюмінію (ДГСА) з молекулярним відношенням SO3/Al2O3=2,0. Емпірична формула ДГСА Al2(SO4)2(OH)2, який отримуємо згідно реакції взаємодії металічного алюмінію чи його гідроксиду з сульфатом алюмінію: 2Аl+2Аl2(SO4)3+6Н2O+aq=3Al2(OH)2(SO4)2+3Н2+ aq. В результаті отримуємо розчин ДГСА з концентрацією 1%, при якій розчин коагулянту є найбільш стійким. Переваги ДГСА перед сульфатом алюмінію такі: він працює в ширшому інтервалі рН очищуваної води; потребує меншого лужного резерву і має значно кращу пластівцеутворювальну здатність, особливо за низьких температур очищуваної води; міцели, що утворені в результаті гідролізу, мають вищий позитивний заряд і кращу адсорбційну здатність. Завдяки тому, що ДГСА є більш основним коагулянтом ніж сульфат алюмінію, його розчини менш корозійне агресивні. Його отримання не потребує використання агресивних реагентів, зокрема сульфатної кислоти. Як флокулянт використовували катіонний полімер - суміш полігексаметиленгуанідинхлориду та полігексаметиленгуанідин фосфату (торгова назва «Валеус»). Нами проведені дослідження очищення природної води р. Десна за допомогою відомого способу - сульфатом алюмінію з поліДАДМАХом тазапропонованою композицією - ДГСА з Валеусом відомим методом пробної коагуляції. Спосіб реалізується наступним чином. Сульфат алюмінію та ДГСА дозували (по Аl2O3) за формулою: Д 1 = 0,15 * (1...3) * К , де Д1 - доза сульфату алюмінію або ДГСА, мг/дм3, по Аl2О3; К - кольоровість природної води, град. Дозу флокулянту Д2 визначали за відношенням: Д2=(2...2,35)*Д1, для поліДАДМАХу; Д2=(0,17...0,25)*Д1, для Валеусу. Першим з реагентів вводили коагулянт сульфат алюмінію або ДГСА при перемішуванні зі швидкістю 140об/хв. Через 5-7 хвилин додавали дозу флокулянту і продовжували повільно перемішувати при 40об/хв впродовж ще 3-5 хвилин для утворення флокул. Після чого розчин відстоювали впродовж 30 хвилин і фільтрували. Річкова вода мала такі показники якості: температура води - 6,5°С, кольоровість - 54град, каламутність - 13мг/дм3, лужність - 2,4мг/дм3. Показники, за якими оцінювали якість очищеної 27355 4 води: кольоровість, каламутність, залишковий алюміній. Порівняльну ефективність коагуляції і флокуляції композиціями - сульфат алюмінію з поліДАДМАХом та ДГСА з Валеусом проводили на тест-мікроорганізмах Е.соlі, якими попередньо проводили зараження дистильованої води в кількості 105 КУО/дм3. В усіх прикладах використовували ряд доз коагулянтів, а також, де вказано, ряд доз флокулянтів. Приклади реалізації способу. Приклад 1 В 10 стаканів заливали природну воду в кількості 1 дм3, додавали певну кількість коагулянту (сульфат алюмінію або ДГСА), та флокулянту (Валеус або поліДАДМАХ), які дозували з 1%-их розчинів. Після додавання кожного компоненту воду перемішували певний час при певній швидкості перемішування. Для завершення процесу седиментації суміш витримували протягом 30 хвилин, після чого воду з реагентами фільтрували і визначали фізикохімічні показники якості очищуваної води. Сукупність суттєвих ознак запропонованого способу очищення води дозволяє значно покращити всі проаналізовані показники води (кольоровість, каламутність, лужність, окисність, залишковий алюміній). Це вигідно відрізняє заявлене технічне рішення від відомих: використання лише сульфату алюмінію (спосіб 1), чи сульфату алюмінію з поліДАДМАХом (спосіб 2). При цьому слід зазначити, що підвищення ефективності за допомогою заявленої композиції спостерігається у всьому діапазоні доз дигідроксосульфату алюмінію (4,5-9,0мг/дм3). Отримані дані представлені в таблиці 1. Вплив коагулянтів СА і ДГСА та їх композицій з поліДАДМАХ і «Валеус» на очищення води за фізикоКоагулянт Доза, Тип мг/дм3 2 3 4 4,5 6.0 Відомий СА 7,5 9,0 4,5 6,0 Відомий СА 7,5 9,0 4,5 6,0 Відомий ДГСА 7,5 9,0 4,5 6,0 Запропонований ДГСА 7,5 9,0 Спосіб 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Флокулянт Коль Доза, Тип 3 мг/дм 5 6 2,5 2,5 ПоліДАДMAX 2,5 2,5 2,5 2,5 Валеус 2,5 2,5 5 27355 Дані таблиці 1 свідчать про ефективність застосування запропонованої композиції з метою отримання питної води високої якості. Застосування композиції ДГСА з «Валеусом» забезпечує більш повне прояснення води і зменшує привнесення в очищувану воду залишкового алюмінію в 3-5 разів. Зменшення дози коагулянту дозволяє економити реагент на 30-40 %. Застосування катіонного флокулянту підсилює ефект очищення. Приклад 2 Стерилізовану водопровідну воду попередньо контамінували культурою Escherichia coli 1257, отриману з НДІ стандартизації та контролю медичних біологічних препаратів (м. Москва). В воду вносили суспензію мікроорганізмів в кількості 105 КУО/дм3, приготовлену з добової бульйонної культури, яку центрифугували і тричі промивали стерильним фізіологічним розчином (0,9 %-вий розчин NaCl) і далі спосіб реалізували за прикладом 1. При перемішуванні вводили коагулянт дозою 6,0 мг/дм3 (по Аl2О3) і флокулянти («Валеус» дозою 0,05 мг/дм3 та поліДАДМАХ дозою 2,5 мг/дм3), відстоювали і фільтрували. В профільтрованій воді визначали кількість мікроорганізмів, що залишилися. Виживаємість мікроорганізмів розраховували по кількості колонійутворюючих одиниць (КУО) при посіві відібраних проб або їх розведень на середовище Ендо і культивували на протязі 24 год при 37°С. Отримані дані виразили як логарифм числа бактерій (Nt), що вижили, до вихідної кількості (N0) - Lg(Nt'N0) за певний час контакту т. Отримані дані представлені в таблиці 2. 6 21 22 23 24 Порівняльне дослідження знезаражуючої дії СА, ДГСА та композитів СА і поліДАДМАХ та ДГСА і «Валеус» представлено в таблиці 2. Ступінь видалення мікроорганізмів коагулянтами СА та ДГСА становить 98,0 і 99,0% відповідно. Використання композицій - СА і ПоліДАДМАХ та ДГСА і «Валеус» дозволяє більш ефективно видаляти бактерії. Це пов'язано з катіонними властивостями флокулянту. Оскільки відомо, що бактерії Е.соlі, як і більшість мікроорганізмів має на поверхні від'ємний заряд. Ступінь видалення мікроорганізмів становить 99,8% при використанні СА і поліДАДМАХу і 99,99% - ДГСА і «Валеусу». Запропонований спосіб за своїми характеристиками має досить широкий спектр дії і може використовуватися при очищенні природних та доочищенні питної вод і має такі переваги по відношенню до прототипу: використання даного способу забезпечує значне зниження величини залишкового алюмінію в очищеній воді, запропонований спосіб дозволяє отримати воду високої якості за фізико-хімічними показниками при значно менших дозах реагентів, забезпечили економію реагентів, використання запропонованого способу дозволяє ефективно видаляти мікроорганізми - до 99,99 %, доцільність заміни традиційного коагулянту сульфату алюмінію на дигідроксосульфат Таблиця 2 алюмінію представлено в таблицях. Вплив коагулянтів СА і ДГСА та їх композицій з флокулянтами поліДАДМАХ і Валеус на видалення тест-мікроорганізмів Escherichia coli 1257 з води Приклад Спосіб Коагулянт (Тип) Флокулянт 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 3 5 Відомий СА (доза 6,0 мг'дм3) Відомий СА (доза 6,0 мг'дм3) Відомий Запропонований ДГСА (доза 6,0 мг'дм3) ДГСА (доза 6,0 мг/дм3) ПоліДАДМАХ (доза 2,5 мг'дм3) «Валеус» (доза 0,05 мг/дм3) Тривалість контакту, хв 6 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 10 20 Lg(Nt'N0) 7 -1,70 -1,73 -1,75 -1,76 -1,77 -1,80 -2,55 -2,58 -2,60 -2,63 -2,66 -2,70 -1,84 -1,87 -1,89 -1,92 -1,95 -1,99 -3,82 -3,85