способ глубокой очистки воды, преимущественно питьевой

Формула изобретения

1. Способ глубокой очистки воды, преимущественно питьевой, при котором ведут обработку воды в очистительном модуле (1), включающую флотационную обработку очищаемой воды во флотаторе (2) водовоздушной смесью, поступающей из эжектора (3), пузырьково-пленочную экстракцию поверхностно-активных веществ с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (4), а также вывод очищенной воды и удаление поверхностно-активных веществ, отличающийся тем, что выполняют комплексную очистку воды, по меньшей мере, в одном очистительном модуле (1), включающую, по меньшей мере, один кольцевой многоступенчатый цикл очистки воды, при котором дополнительно выполняют фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр (5), после которого отфильтрованную воду выводят с помощью дренажно-отсасывающего средства (6) и подают на бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовом облучателе (7), после чего выполняют флотационную обработку осветленной воды во флотаторе (2) водовоздушной смесью, поступающей из эжектора (3), и пузырьково-пленочную экстракцию поверхностно-активных веществ с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (4), а затем дополнительно выполняют биологическую очистку воды в аэробном биореакторе (8) с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов, инкубированных в нем, после чего выполняют повторную подачу воды на следующий кольцевой многоступенчатый цикл очистки воды - рециркуляцию, при этом вывод очищенной воды выполняют после многократной рециркуляции.

2. Способ глубокой очистки воды, преимущественно питьевой, по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр (5), бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовом облучателе (7), флотационную обработку очищаемой воды во флотаторе (2) водовоздушной смесью, поступающей из эжектора (3), сопровождающуюся пузырьково-пленочной экстракцией поверхностно-активных веществ с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (4), и биологическую очистку воды в аэробном биореакторе (8) с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов, инкубированных в нем, выполняют последовательно в каждом кольцевом многоступенчатом цикле очистки воды в очистительном модуле (1).

3. Способ глубокой очистки воды, преимущественно питьевой, по п.1, отличающийся тем, что при фильтрации воды через насыпной песчаный фильтр (5) отфильтрованную воду выводят с помощью дренажно-отсасывающего средства (6), которое выполняют в виде заглубленной в насыпной песчаный фильтр (5) перфорированной дренажной коробчатой насадки (9), снабженной насосом (10), который устанавливают внутри или снаружи очистительного модуля (1).

4. Способ глубокой очистки воды, преимущественно питьевой, по п.1, отличающийся тем, что очистительные модули (1) соединяют по параллельной схеме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области многоступенчатой обработки воды, в частности к технологии рециркуляционной обработки воды флотацией в сочетании с другими способами (методами) обработки, и может быть использовано для очистки питьевых вод в быту и пищевой промышленности, а также для доочистки технических и сточных вод промышленных предприятий.

Из уровня техники известны различные способы очистки питьевой воды, например включающие фильтрацию, биологическую очистку микроорганизмами, бактерицидную обработку УФ-облучением и их комбинации, например реализованные в следующих технических решениях:

«Способ очистки питьевой воды» RU 2174956 (С2) (Еремеева В.А. и другие) C02F 1/28, 1/68//C02F 103:04, 20.10.2001 [1];

«Способ обеззараживания воды» SU 1679747 (А1) (Омский сельскохозяйственный институт им. С.М. Кирова) C02F 1/74, 3/00, 10.01.1996 [2];

«Способ получения питьевой воды» RU 2182128 (C1) (000 «Космо-Дизайн интерпэшнл» C02F 1/50, 1/32, 1/76//C02F 103:04, 10.05.2002 [3]:

«Способ получения питьевой воды» RU 2220115 (C1) (Федеральное государственное унитарное предприятие «Пермский завод им. С.М. Кирова» C02F 9/12//(C02F 9/12, 1:28, 1:32, 1:52, 1:56, 1:72), 103:04; 27.12.2003 [4];

«Способ очистки воды и модульное устройство для его осуществления» RU 2151106 (C1) (Боголицын К.Г. и другие) C02F 9/14//(C02F 9/14, 1:78, 1:463), 103-04; 20.06.2000 [5];

«Установка получения питьевой воды» RU 2209783 (С3) (Боголицын К.Г.) C02F 9/14//(C02F 9/14, 1:28, 1:78, 3:00), 103:02, 10.08.2003 [6].

Однако известные способы [1-6] не обеспечивают высокую степень очистки питьевой воды от спектра их загрязнений.

Нашел распространение также экономичный способ очистки воды флотацией, например реализованный в следующих технических решениях:

«Установка для очищения води вiд поверхнево-активних речовин» UA 19391 (С2) (Гевод B.C.), C02F 1/24, 25.12.1997 [7];

«Установка для глибокого очищения води» UA 23032 (С2) (Гевод B.C.), C02F 1/24, 30.06.1998 [8];

«Пристрiй для очищения води» UA 25068 (С2) (Iнститут колоiдноi хiмиii iм. А.I. Думанського Нацiональноi академii наук Украiни, UA) C02F 1/24, C02F 1/40, 25.12.1998 [9].

Известные способы в [7-9] также не обеспечивают высокую степень очистки питьевой воды от спектра их загрязнений.

Наиболее близким к изобретению по количеству общих признаков является способ глубокой очистки воды, преимущественно питьевой, при котором ведут обработку в очистительном модуле, включающую флотационную обработку очищаемой воды в флотаторе водовоздушной смесью, поступающей из эжектора, пузырьково-пленочную экстракцию поверхностно активных веществ с помощью пузырьково-пленочного экстрактора, а также вывод очищенной воды и удаление поверхностно активных веществ, реализованный в устройстве [«Установка для очищения води флотацi ю» UA 58076 (А) (Гевод B.C. та iнши) C02F 1/24, 15.07.2003; наиболее близкий аналог - прототип] [10].

Недостатком известного способа [10] является то, что им не обеспечивается необходимая степень очистки (доочистки) воды по всему спектру загрязнений, подлежащих удалению, что снижает качество воды.

Вызвано это тем, что данным способом осуществляется только флотация и пузырьково-пленочная экстракция поверхностно активных веществ.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование известного способа путем применения в нем дополнительных методов (стадий) очистки воды, обеспечивающих многоступенчатую ее обработку по замкнутому неоднократно повторяющемуся циклу в очистительном модуле (агрегате) с эффектом активизации индивидуальных водоочистительных процессов на каждой супени (стадии) рециркуляционой технологии очистки воды.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи и использовании усовершенствованного способа состоит в повышении степени очистки (доочистки) и качества воды.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе глубокой очистки (доочистки) воды, преимушественно питьевой, при котором ведут обработку воды в одном очистительном модуле (агрегате), включающую флотационную обработку очищаемой воды в флотаторе водовоздушной смесью, поступающей из эжектора, пузырьково-пленочную экстракцию поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ), а также вывод очищенной воды и удаление ПАВ, согласно изобретению, выполняют комплексную очистку (доочистку) воды, по меньшей мере, в одном очистительном модуле (агрегате), включающую, по меньшей мере, один кольцевой многоступенчатый цикл очистки (доочистки) воды, при котором дополнительно выполняют фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр, после которого отфильтрованную воду выводят с помощью дренажно-отсасывающего средства и подают на бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовом облучателе (УФ-облучателе), после чего выполняют флотационную обработку осветленной воды в флотаторе водовоздушной смесью, поступающей из эжектора, и пузырьково-пленочную экстракцию поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ), а затем дополнительно выполняют биологическую очистку воды в аэробном биореакторе с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем, после чего выполняют повторную подачу воды на следующий кольцевой многоступенчатый цикл очистки воды - рециркуляцию, при этом вывод очищенной воды выполняют после многократной рециркуляции.

При этом фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр, бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовом облучателе (УФ-облучателе), флотационную обработку очищаемой воды в флотаторе водовоздушной смесью, поступающей из эжектора сопровождающуюся пузырьково-пленочной экстракцией поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ), и биологическую очистку воды в аэробном биореакторе с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем, выполняют последовательно в каждом кольцевом многоступенчатом цикле очистки (доочистки) воды в очистительном модуле (агрегате).

Кроме того, при фильтрации воды через насыпной песчаный фильтр отфильтрованную воду выводят с помощью дренажно-отсасывающего средства, которое выполняют в виде заглубленной в насыпной песчаный фильтр перфорированной дренажной коробчатой насадки, снабженной насосом, который устанавливают внутри или снаружи очистительного модуля (агрегата).

При большом потреблении очищенной воды очистительные модули соединяют по параллельной схеме.

В связи с тем, что в заявляемом способе выполняют комплексную очистку (доочистку) воды, по меньшей мере, в одном очистительном модуле, включающую, по меньшей мере, один кольцевой многоступенчатый цикл очистки (доочистки) воды, то тем самым обеспечивают рециркуляционный процесс комбинированной обработки (очистки) воды различными, но дополняющими друг друга методами, которые с одной стороны допускает возможность минимизации габаритов очистительного модуля (агрегата) и его функциональных узлов, а с другой стороны иницианируют возникновение обратных связей между используемыми составными процессами рециркуляционной технологии, которые оптимизируют процесс эффективной очистки воды.

Фильтрация воды в стартовом и последующих циклах через насыпной песчаный фильтр обеспечивает разделение твердой (дисперсной) и жидкой фаз путем осаждения седиментирующих и коллоидных примесей воды в поровом пространстве песчаного фильтра под действием силы тяжести и перепада давления. Фильтрация в основном задерживает частицы в толще фильтрующей среды. Скорость локальных потоков воды в пространстве загрузки охватывает режимы "быстрой" и "медленной" фильтрации. Этим обеспечивается эффективное изъятие из воды тех веществ, которые обусловливают показатель "мутность".

Вывод отфильтрованной воды с помощью дренажно-отсасывающего средства и подача ее на бактерицидную обработку в ультрафиолетовом облучателе (УФ-облучателе), обеспечивает стерилизацию циркулирующих и выходных потоков воды УФ-облучателем, укомплектованным бактерицидными лампами соответствующей мощности. Стерилизация достигается за счет деструкции ДНК в клетках бактериальной микрофлоры, в вирусах, в спорах грибков и микроводорослей под действием квантов света ультрафиолетового излучения (например с длиной волны 264 нм), что повышает степень очистки воды.

После бактерицидной обработки поток осветленной и стерилизованной воды во флотаторе смешивается с потоком пузырьков воздуха, продуцируемых эжектором. При этом обеспечивается накопление адсорбирующихся и абсорбирующихся примесей воды на поверхности и в обеме пузырьков эжектированного воздуха и происходит их перемещение с воздушными пузырьками из объема воды в пространство пузырьково-пленоченого экстрактора (ППЭ), а затем ввиде тонких пленок флотационных продуктов микробиального метаболизма и других поверхностно-активных загрязнений воды концентрат флотообработки удаляется из водного обьема водоочистительного агрегата через пространство пузырьково-пленоченого экстрактора (ППЭ). То есть во флотаторе происходит обменная абсорбция летучих веществ воды, при которой пузырьки воздуха изымают из воды хлор, хлороформ, метан, аммиак, сероводород и другие токсичные летучие вещества, концентрация которых в воде выше, чем в атмосфере и одновременно насыщают воду кислородом воздуха. Пузырьки также адсорбируют на своей поверхности истинно растворенные и коллоидные поверхностно активных веществ (ПАВ) воды (молекулы белков, липидов, синтетических моющих средств, их мицеллы и комплексные соединения с катионами тяжелых и поливалентных металлов) и доставляют их в пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ). В пузырьково-пленочном экстракторе (ППЭ) эти примеси в виде пленок выводятся вверх и поверхностно активные вещества (ПАВ) концентрируются в ограниченном водном объеме и в виде жидкого отхода водоочистки и по мере накопления удаляются.

В связи с тем, что вода после флотационной обработки дополнительно поступает на биологическую очистку в аэробном биореакторе с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем, то тем самым обеспечивается завершающий этап очистки одного цикла обработки воды. Аэробный биореактор представляет собой проточный тубус с загрузкой из гранулированного мезопористого активированного угля. Колонии аэробных гетеротрофов биокаталитически очищают поток циркулирующей воды от органических и минеральных поверхностно-инактивных веществ, служащих компонентами питания для роста и размножения этого вида микроорганизмов. Аэробные гетеротрофы в природе являются основными факторами самоочищения водных пространств и поэтому существенно повышают степень очистки воды.

Особенностью рециркуляционной системы комбинированной обработки воды является то, что с одной стороны такая система допускает возможность минимизации габаритов ее функциональных узлов, а с другой стороны в ней обеспечивается возникновение обратных связей, оптимизирующих ее работу в целом.

Так, если типовой прямоточный песчаный фильтр имеет высоту h и при заданной скорости фильтрации обеспечивает десятикратное понижение мутности фильтруемого раствора, то такое же понижение мутности раствора в рециркуляционном процессе обеспечивает фильтр с высотой 0,1h, когда число руциркуляционных циклов в этой системе достигает десяти.

Аналогичным образом интенсификация процесса очистки происходит при флотации.

При работе рециркуляционной фильтрационно-флотационной системы остаточная концентрация i-го вида примеси в обрабатываемом поликомпонентном водном растворе может быть понижена до любого желаемого уровня, так как кинетика изъятия веществ подчиняется закону обратной экспоненты.

При рециркуляционной фильтрации базовые механизмы отделения веществ из фильтруемой жидкости при биологической очистке воды в аэробном биореакторе с загрузкой, остаются такими же, как и в любом другом зернистом фильтре. В частности, крупнодисперсные примеси осаждаются на поверхности фильтра с образованием «мостиковых» структур и рыхлого осадка, частично блокирующего сечение устьев входных пор фильтра. Коллоидные частицы образуют коагулюм внутри фильтра по механизмам инерционной и безинерционной гетерокоагуляции.

Но отличительной чертой работы зернистого фильтра в аэробном биореакторе в рециркуляционном режиме вместе с флотатором и пузырьково-пленочным экстрактором (ППЭ), является то обстоятельство, что в поровое пространство загрузки, состоящей из активированного угля, непрерывно поступает раствор обогащенный атмосферным кислородом (за счет обменной абсорбции при флотации в флотаторе). Одновременно этот раствор оказывается обеднен поверхностно-активными ингибиторами микробиального метаболизма за счет работы пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ).

Насыщение фильтруемого потока атмосферным кислородом и изъятие из него поверхностно-активных ингибиторов микробиального метаболизма также стимулирует активность биообрастаний при фильтрации через насыпной песчаный фильтр внутри песчаной массы и тем самым превращает ее в биофильтр и биореактор.

Таким образом, реализуются положительные обратные связи между функциональными узлами фильтрационно-флотационного комплекса.

Вклад этих составляющих в «производительность» рециркуляционной фильтрации зависит от возраста и видового состава биообрастаний на зернах песка, а также от наличия в фильтруемом потоке веществ служащих субстратами для бактериального питания.

Биообрастания поглощают из потока фильтруемой жидкости те органические вещества, которые легко усваиваются ферментными системами бактериальных клеток. По мере утилизации этих веществ бактерии приступают к «перевариванию» более сложных органических соединений. При этом поток воды на выходе из фильтра и биореактора оказывается дополнительно очищенным от растворенных органических соединений. Одновременно в выходной поток из песчаного фильтра и биореактора поступают продукты жизнедеятельности биообрастаиий. Это углекислый газ, вода, эндогенные сурфактанты, а также трудноразлагаемые фрагменты отмирающих бактериальных колоний. Из рециркулирующего объема водной фазы их эвакуирует пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ).

Усовершенствованный способ обеспечивает удаление из объема рециркулирующей водной фазы совокупность веществ, которые относятся к разным классам по степени дисперсности и природе происхождения. К ним относятся органические и неорганические вещества, седиментирующие и не седиментирующие, коллоидные и истинно растворенные поверхностно-активные и инактивные, а также летучие органические соединения и газы. А выходные потоки воды подвергаются упомянутой выше стерилизации УФ-облучателями, укомплектованными бактерицидными лампами соответствующей мощности.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием примера его осуществления.

На фиг.1 схематично изображено устройство для глубокой очистки (доочистки) воды, преимущественно питьевой, в котором реализован заявленный способ.

На фиг.2 схематично изображены несколько усторойств для глубокой очистки (доочистки) воды, соединеннные по параллельной схеме.

Предлагаемый способ реализуется в устройстве для глубокой очистки (доочистки) воды, преимущественно питьевой (фиг.1, 2).

Устройство для глубокой очистки (доочистки) воды, преимущественно питьевой содержит очистительный модуль (агрегат) 1, внутри которого расположены флотатор 2, внутрь которого нагнетается водовоздушная смесь, поступающая из эжектора 3, пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ) 4, расположенный над флотатором и служащий для экстракции и удаления поверхностно активных веществ (ПАВ). Внутри очистительного модуля 1 расположен насыпной песчаный фильтр 5, связанный посредством дренажно-отсасывающего средства 6 с ультрафиолетовым облучателем (УФ-облучателем) 7, который соединен с эжектором 3. УФ-облучатель 7 может быть установлен снаружи или внутри очистительного модуля 1. Дренажно-отсасывающее средство 6 выполнено в виде заглубленной в насыпной песчаный фильтр 5 перфорированной дренажной коробчатой насадки 9, снабженной насосом 10, который может быть устанавлен внутри или снаружи очистительного модуля 1.

Очистительный модуль (агрегат) 1 имеет входной патрубок 11 с краном 12 для подачи исходной воды на очистку, выходной патрубок 13 с краном 14 для вывода очищенной воды и сопряженный с выходом УФ-облучателя 7, сливной патрубок 15 для удаления поверхностно активных веществ (ПАВ), связанный с пузырьково-пленочным экстрактором (ППЭ) 4, входной патрубок 16 эжектора 3 для эжекции воздуха из атмосферы, входной патрубок 17 эжектора 3 для подвода воды из ультрафиолетового облучателя (УФ-облучателя) 7 и выходной патрубок 18 эжектора 3, введенный внутрь флотатора 2 для подачи водовоздушной смеси и осуществления флотации.

Способ глубокой очистки (доочистки) воды, преимушественно питьевой (фиг.1, 2), при котором ведут обработку воды в одном очистительном модуле (агрегате) 1 (фиг.1), в общем случае включает флотационную обработку очищаемой воды в флотаторе 2 водовоздушной смесью, поступающей из эжектора 3, экстракцию поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ) 4, а также вывод очищенной воды и удаление поверхностно активных веществ (ПАВ).

Особенностью способа является то, что выполняют комплексную очистку (доочистку) воды, по меньшей мере, в одном очистительном модуле 1 (фиг.2), включающую, по меньшей мере, один кольцевой многоступенчатый цикл очистки (доочистки) воды, при котором дополнительно выполняют фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр 5 (фиг.1), после которого отфильтрованную воду выводят с помощью дренажно-отсасывающего средства 6 и подают на бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовый облучатель (УФ-облучатель) 7.

После этого выполняют флотационную обработку осветленной воды в флотаторе 2 водовоздушной смесью, поступающей из эжектора 3, и экстракцию поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью ППЭ 4.

А затем дополнительно выполняют биологическую очистку воды в аэробном биореакторе 8 с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем.

После этого выполняют повторную подачу воды на следующий кольцевой многоступенчатый цикл очистки воды - рециркуляцию, при этом вывод очищенной воды выполняют после многократной рециркуляции.

Фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр 5, бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовом облучателе (УФ-облучателе) 7, флотационную обработку очищаемой воды в флотаторе 2 водовоздушной смесью, поступающей из эжектора 3 сопровождающуюся пузырьково-пленочной экстракцией поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ) 4, и биологическую очистку воды в аэробном биореакторе 8 с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем, выполняют последовательно в каждом кольцевом многоступенчатом цикле очистки (доочистки) воды в очистительном модуле (агрегате) 1.

При фильтрации воды через насыпной песчаный фильтр 5 отфильтрованную воду выводят с помощью дренажно-отсасывающего средства 6, которое выполняют в виде заглубленной в насыпной песчаный фильтр 5 перфорированной дренажной коробчатой насадки 9, снабженной насосом 10, который устанавливают внутри или снаружи очистительного модуля 1.

Подачу исходной воды на очистку в очистительный модуль 1 осуществляют черег входной патрубок 11, снабженный краном 12, вывод очищенной воды осуществляют через выходной патрубок 13, снабженный краном 14 и сопряженный с выходом УФ-облучателя 7, удаление поверхностно активных веществ (ПАВ) осуществляют через сливной патрубок 15, связанный с пузырьково-пленочным экстрактором (ППЭ) 4, подсос воздуха из атмосферы в эжектор 3 осуществляют через входной патрубок 16, подвод воды из УФ-облучателя 7 осуществляют через входной патрубок 17, а подачу водовоздушной смеси на флотацию из эжектора 3 в флотатор 2 осуществляют через выходной патрубок 18 эжектора 3.

При большом водопотреблении очистительные модули 1 соединяют по параллельной схеме (фиг.2).

Когда технология водоочистки реализуется в предложенном рециркуляционном варианте, то в рециркуляционной технологической цепочке песчаный фильтр 5, аэробный биореактор 8 с загрузкой, состоящей из активированного угля, флотатор 2 и пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ) 4, соединенные последовательно и работающие в рециркуляционном режиме, усиливают функции друг друга. То есть насыщение водного потока кислородом воздуха в флотаторе 2 стимулирует биофильтрационную активность микрофлоры в поровом пространстве загрузки, состоящей из активированного угля, в аэробном биореакторе 8 и в песчаном фильтре 5. При этом концентрация поверхностно-активных веществ (ПАВ) - продуктов микробиального метаболизма на входе в пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ) 4 повышается. Эти вещества являются природными флокулянтами. Они обеспечивают агрегирование коллоидных частиц в очистительном модуле 1, облегчая их эвакуацию через пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ) 4 и тем самым позволяют сократить, или вовсе отказаться от применения синтетических флокулянтов.

При флотации продукты микробиального метаболизма вместе с другими примесями непрерывно выводятся из потока рециркулирующей жидкости через пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ) 4. Как следствие, в фильтрационно-флотационной системе реализуется еще одна положительная обратная связь. Ее сущность состоит в том, что микробиальные метаболиты при их накоплении в среде существования бактерий угнетают активность клеток по законам химической кинетики. И по этим же законам бактериальная активность возрастает, когда продукты бактериального метаболизма изымаются из инкубационной среды. Поэтому песчаный фильтр 5 и аэробный биореактор 8 с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем, флотатор 2 и пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ) 4, функционирующие в рециркуляционном варианте, обеспечивают друг друга дополнительными сепарационными возможностями за счет синергического эффекта. Иными словами, биообрастания в зернистом песчаном фильтре 5 и в аэробном биореакторе 8, то есть в его загрузке, состоящей из активированного угля, обогащают фильтрат веществами, которые являются природными флокулянтами и тем самым обеспечивают эффективность флотации в флотаторе 2 и пузырьково-пленочной экстракции поверхностно-активных веществ (ПАВ) в пузырьково-пленочном экстракторе (ППЭ) 4. А пузырьково-пленочная экстракция, принцип действия которой связан с насыщением водного потока кислородом воздуха и удалением из него продуктов жизнедеятельности бактерий, усиливает работу биофильтра. Это продолжается до тех пор, пока в объеме рециркулирующей жидкости не исчерпаются компоненты питания для биообрастаний.

Но на этом преимущества рециркуляционной технологии очистки (доочистки) воды не исчерпываются. Очень важным обстоятельством является то, что в рециркуляционной технологии водоочистки отпадает необходимость применять несколько последовательно соединенных фильтров. Функцию громоздкой фильтрующей цепочки здесь обеспечивает один малогабаритный фильтр. При оптимальной площади разделительных поверхностей в поровом пространстве этого фильтра, поглощение веществ в его рабочем объеме происходит одновременно по механизмам блокировки проходных сечений пор, гравитационного осаждения, инерционной и безинерционной гетерокоагулации, биопреципитации и биокатализа. Суммарная степень изъятия примесей из объема обрабатываемой воды в этом случае подчиняться уравнению:

где С - концентрация примесей воды после обработки;

С₀ - начальная концентрация примесей воды;

k - обобщенная константа скорости обработки воды;

- продолжительность рециркуляционного режима обработки воды

V - объем обрабатываемой воды.

Показатели качества очищенной заявленым способом воды приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/п	Наименование показателя	Исходная вода	Очищенная вода	Норма
1	Цветность, град (°) платиновокобальтовой шкалы	20-50	<5	20
2	Запах, баллы	2-3	1	2
3	Мутность, мг/дм3	4-14	<0,5	1,5
4	Водородный показатель pH	7,25±0,3	7,32-8,5	6,0-9,0
5	Вкус и привкус, баллы	2-3	1	2
6	Остаточный хлор (Cl), мг/дм3	1,2	<0,3	0,8-1,2
7	Хлороформ (CHCl3), мг/дм 3	0,1	-	0,06
8	Четыреххлористый углерод (CCl4 ), мг/дм3	0,004-0,006	-	0,005
9	Нитраты (HNO3), мг/дм 3	4,0±0,5	<2	45,0
10	Нитриты (NaNO2, HNO 2), мг/дм3	0,0031	<0,002	3,0
11	Алюминий (Al), мг/дм3	0,24±0,02	<0,05	0,5
12	Железо (Fe), мг/дм3	3,0-14,0	<0,01	0,3
13	Кадмий (Cd), мг/дм3	0,0005	-	1,001
14	Марганец (Mn), мг/дм3	<0,001	<0,001	0,1
15	Медь (Cu), мг/дм3	0,06±0,001	0,04±0,001	1,0
16	Стронций (Sr), мг/дм3	0,103	<0,09	2,0
17	Аммиак (NH3), мг/дм 3	<0,04	-	2,0
18	ПАВ (поверхностно-активные вещества), мг/дм3	3,0	<0,025	1,0
19	СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), мг/дм3	0,5	<0,04	0
20	Мышьяк (As), мг/дм3	0,005±0,0001	-	0,05
21	Перманганатная окисляемость, мг O2 /дм3	8,12	<3	-
22	ОМЧ (общее микробное число), число колоний бактерий на 100 мл	63-630	-	100
23	Коли-индекс, количество бактерий Коли на 100 мл	100000	<3	<3

Из таблицы 1 видно, что показатели качества питьевой воды, очищенной (доочищенной) заявленым усовершенствованным способом, при котором фильтрацию воды через насыпной песчаный фильтр 5, бактерицидную обработку воды в ультрафиолетовом облучателе (УФ-облучателе) 7), флотационную обработку очищаемой воды в флотаторе 2 водовоздушной смесью, поступающей из эжектора 3 сопровождающуюся пузырьково-пленочной экстракцией поверхностно активных веществ (ПАВ) с помощью пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ) 4, и биологическую очистку воды в аэробном биореакторе 8 с загрузкой, состоящей из активированного угля с колониями аэробных гетеротрофов инкубированных в нем, выполняют последовательно в каждом кольцевом многоступенчатом цикле очистки (доочистки) воды в очистительном модуле (агрегате) 1, соответствуют или превосходят показатели качества питьевой воды по нормативно-технической документации.

Приведенные сведения подтверждают промышленную применимость заявленного усовершенствованного способа глубокой очистки (доочистки) воды, преимущественной питьевой, основанного на многоступенчатой обработке воды путем рециркуляционной обработки воды, по меньшей мере в одном, очистительном модуле, который может найти широкое применение для очистки питьевых вод в быту и пищевой промышленности, а также для доочистки технических и сточных вод промышленных предприятий.

Перечень обозначений:

1. очистительный модуль (агрегат)

2. флотатор

3. эжектор

4. пузырьково-пленочный экстрактор (ППЭ)

5. насыпной песчаный фильтр

6. дренажно-отсасывающее средство

7. ультрафиолетовый облучатель (УФ-облучатель)

8. аэробный биореактор

9. перфорированная дренажная коробчатая насадка

10. насос

11. входной патрубок очистительного модуля (агрегата)

12. кран входного патрубка очистительного модуля (агрегата)

13. выходной патрубок очистительного модуля (агрегата)

14. кран выходного патрубка очистительного модуля (агрегата)

15. сливной патрубок для удаления поверхностно активных веществ (ПАВ) из пузырьково-пленочного экстрактора (ППЭ)

16. входной патрубок эжектора для эжекции воздуха из атмосферы

17. входной патрубок эжектора для подвода воды из ультрафиолетового облучателя (УФ-облучателя)

18. выходной патрубок эжектора для подачи водовоздушной смеси внутрь флотатора.