способ приготовления питьевой или технологической воды и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ приготовления питьевой или технологической воды, включающий очистку исходной воды, полученной из скважины, от взвешенных частиц и растворенных органических веществ, умягчение воды и дальнейшую фильтрацию с использованием наполнителей из кварцевого песка и глины, отличающийся тем, что фильтрацию осуществляют через систему отдельных фильтров со следующими наполнителями: первый фильтр с наполнителем из суглинка с прослоями супесей, второй фильтр с наполнителем из песка кварцевого мелкозернистого, третий фильтр с наполнителем из глины бурой с включением гравия и гальки, четвертый фильтр с наполнителем из песка кварцевого слабоглинистого, пятый фильтр с наполнителем из алеврита дробленого глинистого, шестой фильтр с наполнителем из глины зеленовато-светло-серой с гравием, седьмой фильтр с наполнителем из алеврита дробленого зеленовато-серого, восьмой фильтр с наполнителем из песка кварцевого, далее воду пропускают через девятый фильтр свечной керамический, обеззараживают в УФ-стерилизаторе и подают на выход.

2. Устройство для приготовления питьевой или технологической воды, содержащее средство для фильтрования с наполнителями из кварцевого песка и глины, отличающееся тем, что средство для фильтрования выполнено в виде последовательно соединенных фильтров: первый фильтр с наполнителем из суглинка с прослоями супесей, второй фильтр с наполнителем из песка кварцевого мелкозернистого, третий фильтр с наполнителем из глины бурой с включением гравия и гальки, четвертый фильтр с наполнителем из песка кварцевого слабоглинистого, пятый фильтр с наполнителем из алеврита дробленого глинистого, шестой фильтр с наполнителем из глины зеленовато-светло-серой с гравием, седьмой фильтр с наполнителем из алеврита дробленого зеленовато-серого, восьмой фильтр с наполнителем из песка кварцевого, при этом устройство снабжено фильтром свечным керамическим и УФ-стерилизатором, расположенными последовательно за восьмым фильтром.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам улучшения качества воды, может быть использовано при приготовлении питьевой воды для розлива или при приготовлении технологической воды для дальнейшего использования в пищевой промышленности, например в ликеро-водочной отрасли при производстве водки.

Из уровня техники известно установка для подготовки воды для розлива, в которой вода из скважины поступает в аккумулирующую емкость и далее насосом через фильтры и теплообменник воду направляют в проточный реактор, загруженный гранулированными солями. Состав солей зависит от вида минеральной воды, которую необходимо получить. Из реактора через промежуточную емкость минеральная вода поступает в сатуратор, где насыщается до заданной концентрации углекислым газом, и через бактерицидную установку - в резервуар разливочной машины (Авторское свидетельство СССР № 1830385, C02F 1/68, опубл. 1993 г.)

Данная установка позволяет получить искусственную минеральную воду, состав которой не может в полной мере соответствовать природной минеральной воде.

Известен способ для приготовления питьевой воды, в которой предварительно очищенную воду фильтруют через слой почвы, взятой в месте расположения природного минерального источника воды для того, чтобы насытить воду ионами, присущими природной минеральной воде. Предполагается фильтрование через несколько слоев почвы разных зон, граничащих с источником. Во время фильтрования вода насыщается комплексом микро- и макроэлементов, становится биологически активной. Состав воды определяется ионами, типичными для определенной естественной минеральной воды и содержащимися в почве около источника, слои которой размещены в фильтре (US 5910233 А, Кл. В01D 15/00, опубл. 1999).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ водоподготовки, включающий очистку воды от механических примесей и растворенных загрязнителей, ее облучение светом в ультрафиолетовой области спектра, которое производят порциями после ее очистки от растворенных загрязнителей, затем воду пропускают через дезинтегрированный неклассифицированный материал, состоящий из практически нерастворимых минералов - кварцевого песка и глиносодержащего минерального комплекса, преимущественно кремня, в гидродинамическом режиме, аналогичном ее движению в природных условиях в области питания родника, чем разделяют поток воды на неравные микроструи с резким изменением их направления и скорости и, тем самым, осуществляют эффекты, аналогичные встряхиванию и потенцированию переходящих в воду из песка и глиносодержащего минерального комплекса в микродозах биологически активных элементов - кремния, селена, йода, цинка, меди, молибдена (патент Российской Федерации № 2278830, C02F 9/04, опубл. 2006 г.)

К недостаткам указанного выше технического решения по патенту США и ближайшего аналога относится то, что для минерализации воды требуется засыпка системы наполнителей в колонну в определенной последовательности, что делает невозможным в случае необходимости замену одного наполнителя. Кроме того, использование колонны требует создания сложного гидродинамического режима для того, чтобы обеспечить минерализацию воды.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении способа получения воды, по составу приближенной к природной минеральной воде (обогащенной природными минеральными комплексами) и пригодной как для розлива, так и для использования в пищевой промышленности, а также улучшение органолептических свойств получаемого продукта.

Сущность изобретения - способа заключается в том, что способ включает очистку исходной воды, полученной из скважины, от взвешенных частиц и растворенных органических веществ на станции обезжелезивания, умягчение воды на установке умягчения и дальнейшую каскадную фильтрацию через систему насыпных фильтров. На 85% по высоте фильтр засыпан поддерживающим и фильтрующим материалами. Нижний щелевой коллектор закрыт поддерживающим слоем (слоем отмытого гравия с размерами 2-5 мм). Далее насыпается слой фильтрующего материала. Каждый фильтр последовательно заполняется одним видом фильтрующего материала:

суглинок с прослоями супесей

песок кварцевый мелкозернистый

глина бурая с включением гравия и гальки

песок кварцевый слабоглинистый

алеврит дробленый глинистый

глина зеленовато-светло-серая с гравием

алеврит дробленый зеленовато-серый

песок кварцевый,

далее воду пропускают через свечной керамический фильтр и через УФ-стерилизатор направляют на выходной кран готового продукта. Скорость фильтрации 0,1-1,0 м/час. Промывка фильтра производится в автоматическом режиме при достижении нормируемого значения падения давления на фильтре.

Сущность изобретения - устройства заключается в том, что оно включает последовательно соединенные кран входа исходной воды, насыпные фильтры с фильтрующими материалами:

суглинок с прослоями супесей

песок кварцевый мелкозернистый

глина бурая с включением гравия и гальки

песок кварцевый слабоглинистый

алеврит дробленый глинистый

глина зеленовато-светло-серая с гравием

алеврит дробленый зеленовато-серый

песок кварцевый,

свечной керамический фильтр, УФ-стерилизатор и выходной кран готового продукта.

Техническим результатом от использования изобретений является упрощение производства минерализованной воды. Другим техническим результатом является повышение производительности при получении минерализованной воды с обеспечением ее высоких органолептических показателей за счет того, что ее минерализация проходит в условиях, наиболее приближенных к природным. Устройство (линия), кроме того, обладает хорошими эксплуатационными свойствами. При необходимости замена наполнителя какого-либо фильтра линии осуществляется без демонтажа остальных ее фильтров. Промывка фильтра производится в автоматическом режиме.

Общими признаками для заявленных технических решений и прототипа являются следующие признаки:

- очистка воды от механических примесей и растворенных загрязнителей;

- пропускание очищенной воды через минеральный материал, состоящий из кварцевого песка и глиносодержащего минерального комплекса.

Отличительными признаками заявленного изобретения является:

- наличие последовательно расположенных отдельных фильтров, в каждом из которых находится свой фильтрующий материал;

- предложенная последовательность обработки воды в фильтрах, имеющих разные фильтрующие материалы;

- использование суглинка в качестве фильтрующего материала первого фильтра;

- использование в качестве фильтрующего материала алеврита дробленого глинистого и алеврита дробленого зеленовато-серого.

Использование в составе системы фильтров первого фильтра с наполнителем суглинком с прослоями супесей позволяет повысить производительность обработки воды за счет того, что содержащиеся в суглинке водорастворимые гуминовые кислоты интенсифицируют последующие этапы насыщения воды минеральными веществами.

Включение в состав системы фильтров фильтра с наполнителем из глины бурой с включением гравия и гальки позволяет насытить воду ионами веществ из минералов, содержащихся в глине: кварц (SiO₂); гипс (CaSO₄·2H₂ O); доломит (MgO·CaO·CO₂); кальцит (СаО·СO ₂); глауконит (K₂O·Fe₂O ₃·4SiO₂·10H₂O); лимонит (Fe₂O₃·3H₂O); рутил (ТiO ₂); серпентин (3MgO·2SiO₂·2H₂ O).

Содержание водорастворимых солей мг/экв.100 г глины бурой с включением гравия и гальки:

Cl-	0,30
SO4 2-	0,61
Ca2+	0,42
Mg2+	1,12

Наполнитель из глины зеленовато-светло-серой с гравием позволяет дополнить состав воды содержанием ионов двухвалентного железа из содержащегося в ней минерала сидерит (FeO·CO₂).

Наполнитель из песка кварцевого слабоглинистого позволяет помимо фильтрации (кварцевый песок) обогатить воду ионами из имеющейся в нем примеси глины.

Содержание водорастворимых солей мг/экв.100 г в песке кварцевом слабоглинистом:

Са2+	0,026
Mg2+	0,0253

Введение в качестве наполнителя алеврита дробленого зеленовато-серого, состоящего преимущественно из минеральных зерен (кварц, полевой шпат, слюда и др.) размером 0,01-0,1 мм, обеспечивает дополнительную очистку воды, а использование наполнителя алеврита дробленого глинистого, кроме фильтрации, позволяет на этом этапе также добавить в воду ионы из имеющейся в нем примеси глины.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема каскадной фильтрации воды.

Способ осуществляют на линии каскадной фильтрации воды. Линия содержит кран проходной 1, через который подается исходная вода. Далее установлена система насыпных фильтров 2 (на чертеже обозначены номерами от № 1 до № 8) с различными наполнителями. Фильтр № 1 в качестве наполнителя содержит суглинок с прослоями супесей, фильтр № 2 в качестве наполнителя содержит песок кварцевый мелкозернистый, фильтр № 3 в качестве наполнителя содержит глину бурую с включением гравия и гальки, фильтр № 4 в качестве наполнителя содержит песок кварцевый слабоглинистый, фильтр № 5 в качестве наполнителя содержит алеврит дробленый глинистый, фильтр № 6 в качестве наполнителя содержит глину зеленовато-светло-серую с гравием, фильтр № 7 в качестве наполнителя содержит алеврит дробленый зеленовато-серый, фильтр № 8 в качестве наполнителя содержит песок кварцевый.

Далее вода традиционным образом фильтруется через свечной керамический фильтр (0,2 мкм) - поз.3, обычно используемый для фильтрации воды в пищевой промышленности, и направляется в УФ-стерилизатор 4 для обеззараживания. С УФ-стерилизатора 4 готовый продукт - минерализованная вода подается на выходной кран 5. Давление в системе контролируется манометрами 6. Вода может разливаться в емкости для продажи потребителям или использоваться в пищевой промышленности.