СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ
WATER PURIFICATION METHOD

Изобретение относится к области очистки воды с одновременным приданием ей свойств талой воды и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, медицинской промышленности и в быту.
Известен способ очистки воды [Способ получения высококачественной питьевой воды с пониженной концентрацией растворенных солей и улучшенной структурой воды, обогащенной кислородом, методом пристеночной кристаллизации. Заявка 2005126970. Россия. МПК C02F 1/22/ Глазунов В.Г. Заявл. 2005.08.26, опубл. 2007.03.10], в котором воздействие отрицательных температур со стороны стенок сосуда проводится до момента образования чистого и прозрачного льда на стенках сосуда, после чего рассол выливают, а оставшийся на стенках сосуда лед растапливают и используют как воду с пониженной концентрацией растворенных солей с улучшенной структурой воды.
Недостатком этого способа является то, что в процессе очистки необходимо контролировать время прерывания процесса замораживания для выполнения операции слива воды.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки воды [Способ улучшения качества питьевой воды замораживанием и оттаиванием / Пат. 2186033. Полежаев Ю.М., Русинова А.А. Заявка 2001109787/12. Заявл. 2001.04.11, опубл. 2002.07.27], в котором исходную воду замораживают в сосуде с отношением высоты к линейному размеру поперечного сечения ≥2, растапливают лед в том же сосуде при температуре до 30°С и верхний очищенный слой жидкости объемом ≤75% от общего объема замороженной воды, сливают (сифонируют), при этом оттаивание ведут так, что сосуд находится неподвижно в вертикальном положении, а сливание очищенной воды проводят не позднее чем через сутки по окончании оттаивания.
Недостатком этого способа является сложная операция сифонирования без нарушения установившегося градиента концентрации раствора, а также необходимость обеспечения неподвижности сосуда в течение всего времени с начала процесса таяния льда до процесса сифонирования.
Задачей изобретения является упрощение процесса разделения воды на чистую и содержащую повышенную концентрацию солей и примесей.
Предлагается следующий способ и устройство для очистки воды. Предлагается замораживать воду в сосуде, в боковой стенке которого выполнено переливное отверстие. Перед процессом таяния льда сосуд переворачивают. При оттаивании льда первая порция чистой воды заданного объема самотеком вытекает из сосуда через переливное отверстие по мере оттаивания внешних слоев льда. Вода с повышенной концентрацией солей и осадок остаются в сосуде ниже уровня отверстия. Доля объема чистой воды от общего объема подлежащей очистке замораживаемой воды, а значит, степень очистки воды определяется высотой расположения переливного отверстия.
Предлагаемый способ очистки воды замораживанием основан на том, что температура замерзания водных растворов ниже температуры замерзания чистой воды (0°С). При замерзании воды в сосуде при воздействии отрицательных температур со стороны стенок сосуда сначала замерзают внешние слои более чистой воды. При дальнейшем охлаждении промерзают все более глубокие, внутренние слои воды в сосуде, которые имеют все более высокую концентрацию растворенных веществ. Таким образом, при замораживании происходит самопроизвольное разделение воды на слои с разной концентрацией растворенных веществ. В процессе оттаивании льда при подводе тепла со стороны стенок сосуда сначала начинают таять наружные слои льда, образуя чистую талую воду.
Способ может быть использован также для повышения концентрации растворов.
На фиг.1 показан первый вариант устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит сосуд (1), в боковой стенке которого выполнено одно или несколько переливных отверстий (2) на уровне, соответствующем 60-90% объема сосуда (1). В зависимости от уровня расположения переливных отверстий меняется степень очистки воды. В сосуд (1) заливают подлежащую очистке воду до уровня переливного отверстия (2) и полностью замораживают. Перед процессом таяния льда сосуд (1) переворачивают. При таянии льда первая порция чистой воды, получающаяся из наружного слоя льда и обладающая свойствами талой воды, объемом 30-90% от общего объема замораживаемой воды, самотеком вытекает из переливного отверстия (2) в боковой стенке сосуда (1) и используется по назначению. При этом вода, содержащая соли, примеси и выпавший осадок, получившаяся из внутренней части льда, растаявшего в последнюю очередь, остается в сосуде (1) ниже уровня переливного отверстия (2).
На фиг.2 показан второй вариант устройства для осуществления предлагаемого способа. В сосуде (1) также выполнено одно или несколько переливных отверстий (2) на уровне, соответствующем 60-90% объема сосуда (1). Для удобства заливки подлежащей очистке воды в верхней части сосуда (1) выполнена заливная горловина (3), на которую устанавливают заглушку (4).
Для проверки предлагаемого способа и работы устройства был проведен ряд экспериментов с различными формами и объемом сосуда, размерами и расположением переливных отверстий. Проверялись режимы замораживания и оттаивания. Эксперименты проводились с водопроводной и артезианской водой, а также с растворами поваренной соли, сахара, пищевой соды и раствором марганцевокислого калия. Были получены качественные результаты по очистке воды в широком диапазоне конструктивных и технологических параметров. Стабильно получалась вода с улучшенными органолептическими свойствами.
В бактериологической лаборатории были проведены анализы исходной воды и воды, очищенной по данному способу. Результаты приведены в таблице. Из таблицы видно, что предлагаемый способ обеспечивает существенное снижение содержания солей.
Таблица
№
Наименование проб
ПДК, не более
Исходная вода
Очищенная вода
1
Общая минерализация (сухой остаток), мг/л
1000
490
156
2
Железо, мг/л
0,3
0,13
0,09
3
Хлориды, мг/л
350
46
25
4
Сульфаты (SO<sub>4</sub> <sup>2-</sup>), мг/л
500
77
32
5
Жесткость, ммоль/л
7,0
8,3
2,6