СПОСОБ ВОДОПОДГОТОВКИ НА ОБЪЕКТАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR WATER TREATMENT IN WATER SUPPLY AND SEWAGE FACILITIES

Изобретение относится к области медицины, ветеринарии и гигиены, а именно к способам обработки питьевой и технической воды, а также дезинфекции объектов водоснабжения и канализации [C02F 1/50].
Природные воды, которые используют для питьевого и производственного водоснабжения, должны иметь благоприятные органолептические свойства, и быть безопасными в санитарно-эпидемиологическом отношении. Поэтому перед производителями питьевой воды стоит важная задача обеспечения ее эпидемической и химической безопасности, т.е. достаточной очистки и обеззараживания. Под обеззараживанием питьевой воды понимают мероприятия по уничтожению микроорганизмов, которые находятся в воде и могут вызывать инфекционные заболевания. Питьевая вода непосредственно потребляется человеком и должна соответствовать самым жестким гигиеническим требованиям и нормативам. Сейчас проблема дезинфекции и обеззараживания воды является очень актуальной и обсуждаемой в научной среде по всему миру. В настоящее время применяются следующие методы обеззараживания питьевой воды: реагентные, физические, а также комплексное обеззараживание. К реагентным (химическим) способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку такими окислителями, как хлор, озон и т.п., а также ионами тяжелых металлов [https://nauchforum.ru/studconf/med/xv/4338, опубл.: 05.06.2019].
Из уровня техники известен СПОСОБ ДЕЗИНФЕКЦИИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ БАССЕЙНА [RU 2182127 (C1), опубл.: 10.05.2002], включающий в себя первую стадию фильтрации, вторую стадию озонирования, третью стадию дезинфекции УФ-облучением и четвертая стадию, включающую обработку воды раствором, содержащим диамминаргенат-ионы [Ag (NH3) 2] +, полученным электролизом воды в электролизере при периодической замене электродов, содержащей не менее 99 мас.% серебра, и последующее добавление газообразного аммиака или аммиачной воды при условии избытка аммиака 3-5% до стехиометрии, указанный раствор дозируют в воду в количестве, соответствующем концентрации серебра 0,001-0. для дезинфекции бассейна возврат воды.
Недостатком аналога является высокая трудоемкость и дороговизна дезинфекции воды, обусловленная значительным объемом проводимых технологических операций.
Также известен МЕТОД ДЕЗИНФЕКЦИИ ВОДЫ [RU2012147784 (A), опубл. 20.05.2014], включающий обработку воды окислителем и ионами меди и серебра, полученными путем растворения их солей, после чего воду выдерживают в течение 0,5-2 часов. Используемый окислитель представляет собой 0,2-0,4% водный раствор персульфата натрия, который добавляют в воду одновременно с растворами солей меди, серебра и цинка до достижения следующих его концентраций в воде: персульфат натрия 1-5 мг/л; ионы серебра 0,02-0,05 мг/л; ионы меди 0,07-1,0 мг/л; ионы цинка 3,0-5,0 мг/л.
Недостатком аналога является низкие вкусовые качества воды, обусловленные наличием в составе растворов солей меди и цинка, превышение содержания которых отрицательно влияет при употреблении воды в пищу.
2
4
3
3
2
4
3
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕРЕБРЯНОГО КОМПЛЕКСА [RU 2182129 (C1), опубл.: 10.05.2002], включающий ее хлорирование и последующее добавление комплексных соединений серебра, отличающийся тем, что в отделенной емкости предварительно готовят 0,1-1,0% раствор AgSO или AgNO, где добавляют газообразный аммиак или гидроксид аммония при перемешивании до массового отношения Ag +: NH = 2,8-3,0. Затем приготовленный раствор аммонийного комплексного соединения серебра добавляют в хлорированную воду с помощью дозатора до концентрации серебра 0,005-0,05 мг/л. Предпочтительно, для приготовления аммиачного комплекса серебра готовят 0,1%-ный раствор AgSO или 0,2%-ный раствор AgNO.
Основной технической проблемой прототипа является высокий расход дезинфицирующего средства, обусловленный его низкими дезинфицирующими свойствами связанные со сложностью расчета дозы хлора для обеззараживания воды и реагента, обеспечивающей полное уничтожение бактерий и микробов, кроме того, указанный в прототипе раствор не обеспечивает дезинфекцию технологического оборудования, технологических установок, объектов и помещений для приготовления, хранения и транспортирования воды.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является уменьшение количества дезинфицирующего средства, требуемого для дезинфекции воды до установленных норм.
р
воды
воды
р
воды
воды
р
воды
3
3
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ водоподготовки на объектах водоснабжения и канализации характеризуется тем, что осуществляют приготовление дезинфицирующего средства на основе ионов серебра, получаемого путем химической реакции при одновременном растворении в дистиллированной воде при комнатной температуре композиции из порошков лимонной кислоты, оксида серебра и пероксида водорода с концентрацией ионов серебра в растворе дезинфицирующего средства после растворения - 200±20 мг/л, готовят водный раствор дезинфицирующего средства в котором доводят содержание ионов серебра в растворе до концентрации от 0,02 до 20 мг/л, наносят приготовленный раствор на поверхность, контактирующую с водой, выдерживают упомянутую поверхность под действием раствора после чего ополаскивают поверхность водой, рассчитывают количество вводимого раствора дезинфицирующего средства в воду после ополаскивания поверхности по формуле V = VхС/С, где V - объем приготовленной очищенной воды, дм, С - требуемое содержание ионов серебра в дезинфицированной воде, С - концентрация ионов серебра в дезинфицирующем средстве, мг/дм, при этом С не превышает 0,05 мг/дм, вводят рассчитанный объем раствора в воду, при этом для обеззараживания питьевой воды раствор вводят непосредственно в сборную емкость очищенной питьевой воды, а для дезинфекции поверхностей плавательных бассейнов и аквапарков, а также дезинфекции подводных частей водозаборных скважин рассчитанный объем раствора вводят непосредственно в воду бассейна или водозаборной скважины.
На фигуре схематично представлен способ водоподготовки на объектах водоснабжения и канализации, на котором обозначено: 1 - водозаборная скважина, 2 - трубы водопроводной сети, 3 - резервуар, 4 - оборудование, 5 - помещения, 6 - инвентарь, 7 - оборотная тара, 8 - канализационная станция, 9 - приготовление раствора, 10 - расчет количества вводимого раствора, 11 - заполнение раствором, 12 - орошение раствором, 13 - выдержка с раствором, 14 - промывка водой, 15 - механическая очистка, 16 - ополаскивание водой, 17 - дозированное введение раствора, 18 - перелив раствора, 19 - бассейны.
Осуществление изобретения
3
Дезинфицирующее средство представляет собой жидкий раствор на основе ионов серебра, полученный в результате химической реакции при одновременном растворении в дистиллированной воде при комнатной температуре композиции из порошков лимонной кислоты, оксида серебра и пероксида водорода. Концентрация ионов серебра в растворе после растворения - 200±20 мг/л, водородный показатель (pH) - 3-4, плотность при температуре 20°С - 1-1,1 кг/м. Дезинфицирующее средства имеет различные оттенки и цвета. Допустимо присутствие осадка на дне тары, при этом средство хорошо смешивается с водой в любых соотношениях. Средство обладает высокой стойкостью к саморазложению, экологически безопасно и не требует специальных мер предосторожности при хранении и транспортировке, не вызывает коррозии дезинфицируемых поверхностей, не повреждает изделия из металлов (в том числе из алюминия), стекла, резины, полимерных пакетов, лакокрасочные и гальванические покрытия, не обесцвечивает и не уменьшает прочность тканей, обладает бактерицидным (грамотрицательная и грамположительная микрофлора, в том числе возбудители туберкулеза (Mycobacterium B5, Mycobacteriumterrae), внутрибольничные инфекции, легионеллез, анаэробная инфекция и другие), вирулицидным (возбудители энтеровирусных инфекций - полиомиелит, Коксаки, ECHO; энтеральные и парентеральные гепатиты, ВИЧ-инфекции, грипп, парагрипп, «птичий» грипп H5N1, «свиной» грипп, атипичная пневмония и др.; ОРВИ, герпетическая, цитомегаловирусная, аденовирусная и др.), фунгицидным (в том числе грибы и плесени родов Кандида, Трихофитон, Аспергиллюс, Мукор их спор и пр.), спороцидным (споровые формы бактерий) действием и пролонгированным характером бактериостатического действия.
Заявителем из уровня техники не выявлены сведения об аналогичном способе обеззараживания воды, характеризующемся указанной последовательностью выполнения технологических операций с водой и объектами ее приготовления, хранения и транспортирования с применением дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра концентрацией, заданной в зависимости от области применения воды.
Заявленный способ водоподготовки на объектах водоснабжения и канализации осуществляют следующим образом.
На первом этапе осуществляют приготовление раствора 9 дезинфицирующего средства на основе ионов серебра, полученный в результате химической реакции при одновременном растворении в дистиллированной воде при комнатной температуре композиции из порошков лимонной кислоты, оксида серебра и пероксида водорода. Концентрация ионов серебра в растворе после растворения - 200±20 мг/л. Раствор готовят в посуде из стекла, полиэтилена или полипропилена, эмалированной или нержавеющей стали, путем разведения дезинфицирующего средства дистиллированной или деионизированной водой.
Содержание ионов серебра в растворе на первом этапе доводят до концентрации:
- для обеззараживание питьевой воды - 0,02 мг/л;
- для консервации питьевой очищенной воды - 10 мг/л;
- для дезинфекции поверхностей плавательных бассейнов и аквапарков - 2,5 мг/л;
- для стерилизации оборотной тары 7 для очищенной питьевой воды - 10 мг/л;
- для дезинфекции оборудования 4, помещений 5 - 2,5 мг/л;
- для дезинфекции уборочного инвентаря 6 - 10 мг/л;
- для дезинфекции водопроводных сооружений (резервуаров 3) - 20 мг/л;
- для дезинфекции водозаборных скважин 1 - 15 мг/л;
- для дезинфекции сточных вод, например на канализационных станциях 8 - 20 мг/л.
На втором этапе приготовленный раствор наносят на поверхность, контактирующую с водой:
- для стерилизации оборотной тары ополаскиванием 16 оборотной тары;
- для дезинфекции внутренних поверхностей оборудования 4 протиранием или орошением 12 с последующим смывом;
- для дезинфекции наружных поверхностей оборудования 4 и помещений 5 протиранием или орошением 12 без смыва;
- для дезинфекции уборочного инвентаря 6 орошением 12 с последующей промывкой или протиркой;
- для дезинфекции резервуаров 3 орошением 12 или объемным способом;
- для дезинфекции водозаборных скважин 1 орошением 12;
- для дезинфекции сточных вод объемным способом.
Выдерживают с раствором 13 поверхность, контактирующую с водой под рабочим раствором, не менее:
- для стерилизации оборотной тары 7 - 30 мин;
- для дезинфекции внутренних поверхностей оборудования 4 - 30 мин;
- для дезинфекции уборочного инвентаря 5 - 30 мин;
- для дезинфекции резервуаров 3 - 3 часа;
- для дезинфекции труб водопроводной сети 2 или ее участка - 4 часа;
- для дезинфекции резервуаров 3 объемным способом - 5 часов;
- для дезинфекции водозаборных скважин 1 - 12 часов;
- для дезинфекции сточных вод - 30 мин.
р
воды
воды
р
воды
воды
воды
3
3
3
На третьем этапе рассчитывают количество вводимого раствора 10 в воду по формуле V = VхС/С, где V - объем приготовленной очищенной воды, дм, С - требуемое содержание ионов серебра в дезинфицированной воде, Ср - концентрация ионов серебра в дезинфицирующем средстве, мг/дм, при этом С не превышает 0,05 мг/дм в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01.
Рассчитанный объем раствора для обеззараживания питьевой воды дозированно вводят 17 непосредственно в сборную емкость очищенной питьевой воды. Для дезинфекции поверхностей плавательных бассейнов и аквапарков, а также дезинфекции подводных частей водозаборных скважин 1 дозировано вводят рассчитанный объем раствора 17 непосредственно в воду бассейна или водозаборной скважины 1.
Поясним реализацию способа на примерах дезинфекции воды на различных объектах водоснабжения и канализации.
2
2
р
воды
воды
р
Пример 1. Для дезинфекции поверхностей плавательных бассейнов 19 осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра не менее 2,5 мг/л. Наносят раствор на поверхности бассейна или оборудования 4 аквапарка, контактирующего с водой протиранием или орошением 12 из расчета расхода раствора при протирании - не менее 150 мл/м, а при орошении 12 - не менее 300 мл/м. Выдерживают с раствором 13 поверхности бассейна или оборудования 4 аквапарка не менее 30 минут и ополаскивают водой 16. После ополаскивания 16 бассейн заливают чистой водой, рассчитывают количество вводимого 10 раствора на объем бассейна по формуле: V = VхС/С. Дозированно вводят приготовленный раствор 17 в воду бассейна с помощью дозирующего автоматического устройства, при этом производят контроль и корректировку содержания активных ионов серебра в воде бассейна. Содержание ионов серебра после введения средства и распределения его по объему бассейна должно составлять 0,05 мг/л. При отсутствии дозирующего автоматического устройства раствор разбавляют водой в отдельной емкости и добавляют в бассейн вблизи места подачи воды.
2
2
Пример 2. Для дезинфекции оборудования 4, помещений 5 и инвентаря 6, осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра 2,5 мг/л. Приготовленный раствор наносят на поверхности оборудования 4 или помещений 5, контактирующих с водой протиранием или орошением 12 из расчета расхода раствора при протирании - не менее 150 мл/м, а при орошении 12 - не менее 300 мл/м. Инвентарь 6 орошают раствором 12 или погружают в раствор или протирают ветошью, смоченной в растворе. Выдерживают с раствором 13 поверхности оборудования 4 или помещений 5, инвентарь 6 под действием раствора не менее 30 минут. После выдержки с раствором 12 внутренние поверхности оборудования 4, контактирующие с водой и инвентарь 6, ополаскивают водой 16. Смывание раствора с наружных поверхностей оборудования 4 и помещений 5 не требуется.
Дезинфекцию упомянутого оборудования 4, помещений 5 и инвентаря 6 проводят в присутствии людей без использования средств индивидуальной защиты органов дыхания и глаз. Растворы применяют многократно в течение срока, не превышающего 5 суток, если их внешний вид не изменился. При первых признаках изменения внешнего вида (изменение цвета, помутнение раствора и т.п.) раствор заменяют.
Растворы, применяемые для дезинфекции оборудования 4 установок приготовления питьевой очищенной воды, используют однократно.
Пример 3. Дезинфекция резервуаров 3 и труб водопроводной сети 2.
Дезинфекцию резервуаров 3 и труб водопроводной сети 2 проводят перед вводом в эксплуатацию новых в целом или отдельных их (резервуары, отдельные участки труб водопроводной сети 2 и т. п.), после ремонтно-аварийных работ, при наличии водных эпидемий (или появлении подозрения) о том, что причиной их возникновения явилось загрязнение, при опасном в эпидемическом отношении загрязнении, после аварии на участках труб водопроводной сети 2.
Дезинфекцию резервуаров 3 осуществляют двумя способами: объемным и орошением 12. При дезинфекции поверхности орошением 12 бактерицидный эффект зависит прежде всего от концентрации ионов серебра в используемом растворе. При объемном способе (на фигуре не показан) - от концентрации в растворе ионов серебра и длительности контакта.
Перед дезинфекцией воду из резервуаров 3 выпускают через грязевую трубу, оставляя слой высотой 30-40 см. Многократно чередуют механическую очистку 15 и ополаскивание водой 16 поверхностей резервуаров 3 и удаление грязной воды через грязевой выпуск. Для дезинфекции резервуаров 3 осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра 20 мг/л.
2
Стены и дно резервуаров 3 орошают раствором 12 из расчета не менее 0,3-0,5 л на 1 м поверхности из шланга под давлением или протирают поверхности щетками, смоченными в растворе. Выдерживают с раствором 13 поверхности резервуаров 3 в течение 3 -3,5 часов и ополаскивают водой 16, которую удаляют через грязевой выпуск.
Дезинфекция объемным способом рекомендуется для резервуаров 3 или напорных баков небольших размеров. После механической очистки 15 и ополаскивания водой 16 резервуары 3 заполняют раствором 11 и осуществляют выдержку с раствором 13 не менее 5-6 часов. После этого раствор сливают через грязевую трубу, а резервуар ополаскивают водой 16.
Дезинфекцию труб водопроводной сети 2 осуществляют следующим образом:
- очищают трубы водопроводной сети 2 путем длительной и интенсивной промывки водой 14 их в течение не менее 4-5 ч при скорости движения воды в трубах не менее 1,2-1,5 м/с;
- осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра 20 мг/л.
- водопроводные трубы 2 заполняют раствором 11 и выдерживают с раствором 13 не менее 6 ч;
- после окончания дезинфекции трубы водопроводной сети 2 промывают водой 14 до получения на выходе воды с содержанием ионов серебра 0,05 мг/л.
Пример 4. Дезинфекция водозаборных скважин 1.
Дезинфекцию водозаборных скважин 1 перед сдачей их в эксплуатацию выполняются в тех случаях, когда качество воды не соответствует по бактериологическим показателям.
Перед дезинфекцией водозаборных скважин 1 расчетным методом определяют объем воды в ней путем умножения площади сечения на высоту водяного столба. Осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра 20 мг/л.
2
Орошают раствором 12 из гидропульта наружную и внутреннюю части ствола-шахты из расчета 0,5 л на 1 м поверхности.
р
воды
воды
р
Зная объем воды в водозаборной скважине 1 рассчитывают необходимое количество вводимого раствора 10 в воду по формуле V = VхС/С, и дозированно вводят раствор 17 в нижнюю (подводную) часть водозаборной скважины 1 при помощи специального смесителя, при этом осуществляют контроль содержания активных ионов серебра и поддерживают концентрацию ионов серебра после смешения с водой на уровне не менее 20 мг/л. Выдерживают с раствором 13 водозаборную скважину 1 в течение 12-24 часа, производят откачку воды из водозаборной скважины 1 до содержания концентрации ионов серебра в воде не более 0,05 мг/л.
2
3
р
воды
воды
р
Пример 5. Для обеззараживания питьевой воды и сохранения ее питьевых качеств при транспортировке по трубам, расфасовке в емкости и консервации осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра не менее 10 мг/л и орошают раствором 12 из расчета не менее 150 мл/м. Упомянутую тару выдерживают с раствором 13 не менее 30 минут после чего раствор сливают. Рассчитывают количество вводимого раствора 10 в воду по формуле V = VхС/С, заполняют оборотную тару питьевой водой и дозированно вводят раствор 17 в оборотную тару, при этом концентрация ионов серебра не должна превышать 0,025 мг/дм для бутилированной воды в конечном продукте, не более 10 мг/ для хранения воды, и не более 0,05 мг/л при употреблении воды.
Пример 6. Для дезинфекции сточных вод на канализационных станциях осуществляют приготовление раствора 9 с концентрацией ионов серебра не менее 200 мг/л и заполняют раствором 11 затворные баки. Из затворных баков осуществляют перелив раствора 18 в растворные или рабочие баки, в которые добавляют чистую водопроводную воду для доведения раствора до концентрации ионов серебра 20 мг/л.
Для станций средней пропускной способности затворные баки оборудуют механическими мешалками. Раствор с концентрацией ионов серебра 20 мг/л смешивают со сточной водой в смесителях доводя концентрацию ионов серебра до 1-2 мг/л.
Для получения необходимого бактерицидного эффекта выдерживают раствор 13 со сточной водой в течение 30-60 мин в специальных контактных резервуарах, устраиваемых по типу вертикальных или горизонтальных отстойников.
Заявителем опытным путем установлено, что указанные концентрации ионов серебра в растворе дезинфицирующего средства, последовательность выполнения технологических операций с водой и объектами ее приготовления, хранения и транспортирования являются оптимальными, так как изменение указанных условий отрицательным образом влияет на качество подготовки воды.
Таким образом, с использованием указанной выше простой, нетрудоемкой и не требующей высокотехнологического оборудования и больших энергозатрат, последовательности технологических процессов обеспечивается низкий расход дезинфицирующего средства при высокой степени дезинфекции питьевой и технической воды, за счет чего достигается заявленный технический результат изобретения.