Спосіб мінералізації питної води

Реферат: Спосіб мінералізації питної води включає забезпечення контактування води з рН-коректорами. При цьому за допомогою щонайменше одного рідинного насоса здійснюють неперервне циклічне прокачування всього об'єму води крізь рН-коректори, забезпечують безпосереднє контактування води з рН-коректорами, а процес циклічного прокачування води продовжують протягом попередньо встановленого часу до збагачення всього об'єму води до попередньо встановленого рівня рН. UA 121829 U (54) СПОСІБ МІНЕРАЛІЗАЦІЇ ПИТНОЇ ВОДИ UA 121829 U UA 121829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі водопідготовки питної води, а саме до способів мінералізації води за допомогою рН-коректорів і може бути використана для одержання питної води з оптимальним рівнем рН, насиченої іонами мінеральних солей. Основною проблемою питної води є її низький рівень рН та недостатня насиченість іонами мінеральних солей. Питна вода із-за низької мінералізації та рівня рН не відповідає вимогам, що висуваються до якості питної води, а вживання такої води має негативний вплив на стан серцево-судинної системи, мінеральну насиченість кісткової тканини і стан організму людини в цілому. На сьогодні існують різні методи вирішення цієї проблеми, найбільш розповсюдженні це підмішування та підсолювання води. Підмішування полягає у змішуванні різних об'ємів води з низьким рівнем рН та води з високим рівнем рН, в результаті чого отримують воду з потрібним рівнем рН. Недоліком такого способу є недостатня мінералізація води і неможливість отримання постійного рівня водневого показника через різне походження води, що змішується. Підсолювання води - це введення до об'єму води концентрованого розчину солей для доведення їх концентрації до необхідного рівня. Проте вживання такої води є шкідливим для здоров'я людини, оскільки склад розчину солей, якими підсолюють воду, є далеким від натуральних мінеральних вод. Також відомі способи настоювання води на мінералах, наприклад, на шунгітах. Такі способи також є неефективними, оскільки іонообмін можливий лише при безпосередньому контакті води з мінералами, молекули води не можуть обмінюватися іонами між собою, тобто, мінералізується лише та частина води що безпосередньо контактує з мінералами. З рівня техніки відомо спосіб кондиціонування питної води (патент РФ № RU 2129994 С1, 10.05.1999 p.), згідно з яким здійснюють мінералізацію води по кальцію, що полягає в . пропусканні її через шари сульфату калію CaSO4 0,5H2O і хлориду кальцію СаСl2. За рахунок контакту води з поверхнею завантаження, що уміщує кальцій, відбувається насичення води іонами кальцію, що тільки частково обумовлює мінералізацію води і її нерівномірна мінералізація. Також відомо спосіб мінералізації (патент СРСР № SU 1699943 А1, 23.12.1991 р.), в якому мінералізацію води здійснюють шляхом пропускання її через активоване вугілля, що покрите мінералізуючи ми компонентами при цьому пропускають електричний струм. Недоліком відомого способу є нерівномірна мінералізація води, а також необхідність використання струму. Найближчим за свою суттю аналогом запропонованої корисної моделі є спосіб мінералізації води іонами магнію і кальцію (патент України № UA 92060 U, 25.04.2014 p.), що включає контактування води недообпаленим доломітом протягом 1-9 хвилин. Недоліком даного способу є неможливість забезпечення рівномірної мінералізації всього об'єму води, оскільки мінералізується лише частина води, що безпосередньо контактує з доломітом, крім того, оброблена вода має недостатньо високий рівень рН. Задачею корисної моделі є створення способу мінералізації води для збільшення рівня рН води, а також який би забезпечував насичення води іонами мінеральних солей. Технічний результат запропонованої корисної моделі полягає у поліпшенні якості води за рахунок збільшення рівня рН води та забезпечення рівномірного розчинення мінералів у всьому об'ємі води, що обробляється без використання розчину солей. Поставлена задача вирішується запропонованим способом мінералізації води, при якому забезпечують контактування води з рН-коректорами, для чого за допомогою щонайменше одного рідинного насоса здійснюють неперервне циклічне прокачування об'єму води крізь рНкоректори, при цьому забезпечують безпосереднє контактування всього об'єму води з рНкоректорами, а процес циклічного прокачування продовжують протягом попередньо встановленого часу до збагачення всього об'єму води до попередньо встановленого рівня рН. Спосіб здійснюється таким чином. Воду закачують у щонайменше один основний резервуар, в якому розташований шар рН-коректорів земельно-лужних металів і каміння гірських порід, причому шар рН-коректорів пронизаний по всій своїй товщі системою трубопроводів із фільтрами. За допомогою щонайменше одного циркуляційного насосу, вхід якого підключений до системи трубопроводів із фільтрами, забезпечують неперервне циклічне прокачування об'єму води крізь шар рН-коректорів в основному резервуарі, при цьому система трубопроводів із фільтрами виконує подвійну функцію: по-перше, забезпечує захист насосу від потрапляння до нього каміння, по-друге, забезпечує рівномірне прокачування об'єму води крізь шар рНкоректорів. Вихід циркуляційного насосу може бути з'єднаний або із входом другого резервуару, вихід якого з'єднаний із входом основного резервуару, або напряму зі входом основного резервуару. Таким чином створюють так званий "циркуляційний пояс" води, при якому повністю 1 UA 121829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 весь об'єм води циклічно прокачується через шар рН-коректорів, до тих пір, доки вода не збагатиться до необхідного рівня рН та до необхідного рівня мінералізації. Як видно із опису способу здійснення корисної моделі, циркуляційна установка може складися як з лише одного резервуара, як було описано вище так і з декількох. В одному з варіантів здійснення корисної моделі рН-коректори розміщують у декількох резервуарах, в залежності від кількості резервуарів, використаних у циркуляційній установці, наприклад, два, три, чотири резервуари тощо. Вибір кількості резервуарів в циркуляційній установці залежить від необхідного об'єму питної води та необхідності одночасного застосування різних рН-коректорів. В одному резервуарі може бути розташовано одночасно декілька шарів різних рН-коректорів у будь-якій комбінації. Також, у різних резервуарах можуть бути розміщені різні типи рН-коректорів окремо, наприклад, в одному резервуарі - кальцит, в другому каміння гірських порід, в третьому - рН-коректори земельно-лужних металів. В одному з варіантів здійснення корисної моделі мінералізацію води проводять при попередньо встановленому значенні температури води. Така схема роботи дозволяє рівномірно мінералізувати весь об'єм води, оскільки іонообмін здійснюється лише при безпосередньому контакті води з камінням і займає досить тривалий час. Використання рН-коректорів саме земельно-лужних металів і каміння гірських порід впродовж технологічного розрахованого часового інтервалу забезпечує максимально ефективне розчинення мінералів у воді і вода збагачується додатковими мінералами, катіонами 2+ 2+ 222Са , Mg і аніонами СО3 , НСО3 , SO3 . Можливість здійснення корисної моделі підтверджується проведеними випробуваннями. Приклад здійснення корисної моделі за допомогою двох резервуарів із застосуванням кальциту як рН-коректорів. Для мінералізації води шляхом її циркуляції крізь шар кальциту була застосована циркуляційна установка для мінералізації води, що складається із двох резервуарів об'ємом 1 3 м кожний. Верхні частини резервуарів поєднані верхнім трубопроводом для вільного переливу води між ними. Перший резервуар являє собою накопичувальну ємність, обладнану також вхідним трубопроводом, яку наповнюють демінералізованою водою. Під час роботи установки за допомогою рідинного насоса воду із першого резервуара через вихідний трубопровід в його нижній частині перекачують у другий резервуар. Вхід другого резервуара розташований в його нижній частині і обладнаний розподільчою системою трубопроводів типу "павук" з фільтрами. Нижня частина другого резервуара, в якій знаходиться розподільча система трубопроводів, заповнена шаром кальциту таким чином, що труби розподільчого трубопроводу рівномірно пронизують весь шар кальциту. При роботі рідинного насоса демінералізована вода із першого резервуара потрапляє у другий резервуар через розподільчу систему трубопроводів і рівномірно протікає через весь шар кальциту. Зі зменшенням рівня демінералізованої води у першому резервуарі, його поповнюють до тих пір, поки обидва резервуари не будуть повністю заповнені водою, після чого подачу вхідної демінералізованої води у перший резервуар припиняють. При повному заповненні другого резервуару водою, вона починає перетікати в перший резервуар через верхній трубопровід, яким з'єднані їх верхні частини. Таким чином здійснюють неперервне циклічне прокачування всього об'єму води через шар кальциту, створюючи "циркуляційний пояс" води. Під час процесу циркуляції води у резервуарах спостерігається збільшення її рівня рН та збільшення показника загальної мінералізації. В результаті проведених вимірювань рівня рН та рівня загальної мінералізації води, що контактувала з кальцитом при температурі 25 °C були отримані такі показники. Час мінералізації, хв. Рівень рН 0 1 3 5 7 9 11 15 20 6,70 6,79 6,99 7,09 7,46 7,99 8,10 8,23 8,30 2 Рівень загальної мінералізації, мг/л 4 6,4 14 20 24 25,6 26 26,8 26,8 UA 121829 U Час мінералізації, хв. 30 40 60 180 5 Рівень рН 8,33 8,33 8,35 8,5 Рівень загальної мінералізації, мг/л 26,84 26,92 27,44 30 Як видно із проведених вимірювань, в процесі контактування води з рН-коректорами спостерігається зростання рівня рН та рівня загальної мінералізації води. Насичення води мінералами відбувається вже через 30 хвилин, після чого зростання рівня загальної мінералізації сповільнюється і складає 30 мг на літр через 180 хвилин, при цьому показник рівня рН складав 8,5 одиниць. При зниженні температури води процес її мінералізації сповільнюється. Наприклад, при проведенні процесу мінералізації води при температурі 7 °C були отримані таки показники. Час мінералізації, хв. Рівень рН 0 2 6 10 14 18 22 30 40 60 80 120 360 6,60 6,70 6,90 7,10 7,50 7,70 8,00 8,15 8,25 8,33 8,36 8,40 8,42 Рівень загальної мінералізації, мг/л 4 6,5 15 21 24,5 25,5 26 26,7 27 27,5 27,8 28 29,5 10 15 20 25 30 Як видно із проведених вимірювань, показник мінералізації в 29,5 мг/л був досягнутий через 360 хв. Як свідчать проведені випробування, швидкість мінералізації води прямо пов'язана з її температурою і оптимальною температурою води в процесі її мінералізації є температура в 25 °C. На основі представлених вимірювань можна зазначити, що в середньому, в залежності від температури та типу оброблюваної води процес мінералізації необхідно проводити від двох до шести годин для отримання необхідного рівня рН та рівня загальної мінералізації. Приклад реалізації корисної моделі, що ілюструє одержання мінеральної води із вмістом 2+ 2+ 222катіонів Са , Mg і аніонів СО3 , НСО3 , SO3 . Циркуляція води була організована за допомогою двох резервуарів, в перший з яких як рНкоректор було поміщено каміння гірських порід. За допомогою рідинного насоса прокачували воду через каміння в першому резервуарі і нагнітали у другий резервуар з якого воду знову подавали на вхід першого резервуару. Процес циркуляції води між резервуарами здійснювали протягом шести годин. Аналіз води, проведений після завершення описаного процесу мінералізації показав, що в залежності від початкових параметрів води, мінералізована вода мала значення рН на рівні 7,3-9 моль/л, а вміст мінеральних солей на рівні 50-90 мг/л. Отримана згідно заявленого способу вода, збагачена мінеральними солями в збалансованій формі, відповідає за своїм складом фізіологічним потребам організму людини, має "лужний" рівень рН (7,3-9), завдяки чому володіє антиоксидантними властивостями, сприяє процесу дезінтоксикації та придатна для приготування їжі і напоїв. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 1. Спосіб мінералізації питної води, при якому забезпечують контактування води з рНкоректорами, який відрізняється тим, що за допомогою щонайменше одного рідинного насоса здійснюють неперервне циклічне прокачування всього об'єму води крізь рН-коректори, при цьому забезпечують безпосереднє контактування води з рН-коректорами, а процес циклічного 3 UA 121829 U 5 10 15 20 прокачування води продовжують протягом попередньо встановленого часу до збагачення всього об'єму води до попередньо встановленого рівня рН. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що рН-коректорами є рН-коректори земельно-лужних металів і каміння гірських порід. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що використанням рН-коректорів земельно-лужних 2+ металів і каміння гірських порід забезпечують збагачення всього об'єму води катіонами Са , 2+ 222Mg і аніонами СО3 , НСО3 , SO3 . 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що для неперервного циклічного прокачування всього об'єму води крізь рН-коректори застосовують щонайменше один резервуар. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що рН-коректори розміщують в щонайменше одному резервуарі. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що рН-коректори в щонайменше одному резервуарі розташовують пошарово. 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що в шарі рН-коректорів розташовують розподільчу систему трубопроводів із фільтрами, через яку прокачують воду. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що процес мінералізації води проводять при попередньо встановленому значенні температури води. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що попередньо встановлене значення температури води складає 25 °C. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4