Главная Технологические схемы и сорбенты для получения высококачественной питьевой воды

МИЦ "Пиво и напитки ХХI век"

12.JPG

Читайте нас

 

Лаборатория сорбционных методов (ГЕОХИ РАН) на протяжении ряда лет ведет исследования, направленные на создание новых сорбционных материалов и новых технологий их использования. Особое внимание уделяется изучению свойств и модификации природных сорбентов с целью придания им многофункциональных сорбционных свойств.

В результате этих работ предложены высокоэффективные сорбенты, технологические схемы и оборудование, позволяющие получать питьевую воду, отвечающую самым строгим требованиям мировых стандартов, воду для бытовых и технологических целей, с возможностью в широком диапазоне регулировать содержание в ней минеральных веществ, щелочности, что имеет важное значение в пищевой промышленности (производство пива, водки, безалкогольных напитков), а также высокочистую воду для фармацевтической и электронной промышленности, научных учреждений.

1. Актуальность доочистки городской водопроводной воды обуславливается в первую очередь колебаниями содержания в ней органических веществ, железа, активного хлора, фтора и др.. компонентов. Загрязнение воды, особенно в период весенних паводков, связано с дефектами городских коммуникаций, а также с попаданием в водоисточники избыточных количеств загрязнителей, что диктует необходимость доочистки питьевой воды непосредственно перед ее поступлением потребителю.

Технологическая схема установки для получения высококачественной питьевой воды, которая может монтироваться в жилых домах, включает в себя блок механических и сорбционных фильтров, блок фторирования, узел бактерицидной обработки, систему регенерации сорбентов.

На первом фильтре, загруженном кварцевым песком и мраморной крошкой, покрытой специальным каталитическим слоем, происходит очистка от механических примесей и обезжелезивание поступающей воды. Фильтры второй и третий загружены посеребреным активированным углем, модифицированным серебром. На них происходит очистка воды от органической составляющей и извлечение активного хлора, что придает воде хорошие органолептические качества, кроме того, осуществляется первичная бактерицидная обработка. В картриджном фильтре вода очищается от пылевидных механических загрязнений, фторирующий блок за счет уникальной конструкции дозатора обеспечивает концентрацию фтора в заданном - медицински обоснованном интервале в зависимости от расхода воды. В проточной ультрафиолетовой лампе УФ происходит окончательная бактерицидная обработка воды.

С целью предотвращения забивания фильтрующих материалов примесями, содержащимися в исходной воде, и уплотнения сорбционных слоев ежемесячно производится регенерация (взрыхление) фильтров путем подачи на них исходной воды в направлении снизу вверх.

Производительность установок доочистки воды может колебаться в широких пределах — от 0,2-0,5 до десятков кубических метров в час. От объема водопотребления зависят размеры и количество фильтров, площадь, занимаемая установкой и ее стоимость. Установка производительностью до 5м3/час требует 12-17 м2 помещения, и в зависимости от степени автоматизации и комплектующей арматуры, её цена составляет 20-25 тыс. долл. США.

Установки просты в монтаже и эксплуатации, не требуют специальной подготовки имеющегося технического персонала.

2. За счет варьирования свойств модифицированных сорбентов и новых технологических приёмов разработаны схемы получения воды со строго регламентированным содержанием ионов кальция, магния, брома, бора, железа и других нормируемых элементов. Технологии позволяют осуществлять водоподготовку для нужд пищевой промышленности, в частности для производства безалкогольных напитков, пива, водки и т.д., где требования к качеству воды особенно высоки.

В зависимости от качества исходной воды (по результатам количественного анализа) и требований, предъявляемых ВНИИПБТ к конкретным производствам, предложены различные варианты водоподготовки, отличающиеся используемыми сорбентами, технологическими приемами, комплексом оборудования.

Из опыта работы с предприятиями-производителями водки, пива, безалкогольных напитков следует, что исходная вода, как правило, не соответствует требованиям, предъявляемым к ней соответствующими технологическими регламентами. Чаще всего это обусловлено общей жесткостью и минерализацией, щелочностью, а также содержанием железа, бора и т.д.

Для решения этих проблем разработаны и могут быть поставлены "под ключ" технологические линии, состоящие из установки обратного осмоса и сорбционных аппаратов, заполненных специальными модифицированными природными сорбентами.

Общая минерализация получаемой воды не превышает 50 мг/л, обратноосмотическая очистка одновременно решает проблему щелочности.

В качестве исходной, поступающей в обратноосмотическую установку, может использоваться любая, имеющаяся на предприятии вода: неумягченная, смесь умягченной и неумягченной или умягченная вода.

При производстве пива особую проблему создает наличие в исходной воде ионов магния. Использование разработанных в Институте селективных сорбентов позволяет извлечь их практически полностью (до следовых количеств), сохранив необходимую концентрацию ионов кальция (около 80 мг/л,) одновременно снижается концентрация фторидов и силикатов до 1 мг/л, железа до 0,05 мг/л и повышается концентрация хлоридов и сульфатов до 120 мг/л.

Варианты принципиальных технологических схем процессов получения воды для производства водки, пива, безалкогольных напитков приведены на рис 2,3,4.

Стоимость оборудования и загрузки фильтров для установки производительностью 50 м3 в час колеблется от 140 до 160 тыс. долларов США, эксплуатационные расходы составляют 30-50 тыс. долларов США в год. Себестоимость 1 м3 воды —15-20 центов.

3. Для очистки подземных питьевых вод, характеризующихся содержанием стабильного стронция, превышающим ПДК, на Na-форме цеолитового туфа специалистами Института разработаны способ и условия, позволяющие многократно использовать загрузку фильтров. Причем, при одних и тех же режимах эксплуатации возможна одновременная эффективная очистка вод как от стронция, так и от железа (ионного и гидролизованного). Используя метод математического моделирования ионообменного процесса рассчитано время защитного действия клиноптилолитового фильтра при различных скоростях фильтрации и гранулометрическом составе загрузки.

Технология предусматривает многоразовое использование сорбента, регенерирующего раствора, возможность организации безотходной технологии - использование карбонатов стронция и калия, получаемых из регенерата, в полимерной и резиновой промышленности.

4. Для нужд электронной и фармацевтической промышленности специалистами Лаборатории разработана технология получения воды с низкой электропроводностью (от 1-2 до 10 Мом).

5. Полученные в ГЕОХИ на основе природных цеолитов модифицированные алюмосиликатные сорбенты, в частности клиноптилолиты, обладающие одновременно фильтрующими, сорбционными и бактерицидными свойствами, могут эффективно использоваться для очистки и непрерывной обработки воды в бассейнах и других водохозяйственных объектах.

Принципиальные элементы технологических процессов переработки и очистки воды, в том числе, способы получения сорбентов защищены патентами в России и за рубежом, кроме того, содержат большое число технологических тонкостей и "know-how"

Учеными Лаборатории могут быть решены другие проблемы, связанные с получением вод различного компонентного состава (качественного и количественного) под технические условия конкретных заказчиков.

 

Источник: http://www.geokhi.ru/develop/tekhnol.htm