Установка обезжелезивания воды

 

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности к установкам для обезжелезивания воды, используемой для питьевого и хозяйственного потребления. Установка содержит систему аэрации, напорный контактный фильтр с зернистой загрузкой, систему обеззараживания, резервуар чистой воды, фильтр с каталитической загрузкой, представляющей собой природные оксиды марганца, суммарный состав которых составляет 8 - 26 мас.%. Напорный контактный фильтр в качестве зернистой загрузки содержит активный относительно ионов железа силицированный кальцит, а система обеззараживания содержит сорбционные фильтры с нанесенным на поверхность зерен серебром. На входе установки установлены механический префильтр и клапан регулирования давления. Техническим результатом является повышение степени очистки воды за счет ускорения процесса окисления молекулы органолептического комплекса бикарбонатного железа. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности к установкам для обезжелезивания воды, используемой для питьевого - хозяйственного потребления.

Известно устройство для очистки воды (Патент РФ N 2086510, C 02 F 1/64, B 01 D 24/16, БИ N 22, 10.08.97 г.), включающее распределительную и сборную системы, зернистый фильтрующий материал, выполненный из кальцитов. Эффективность известного устройства по сорбции железа наблюдается лишь в узких пределах концентрации: верхний предел до 1,6 мас.% магния, железа, кремния. Более высокие концентрации перечисленных компонентов в материале образуют излишне жесткие его структуры и препятствуют взаимодействию кальцитов с солями железа, снижая степень очистки. Нижний предел содержания магния, железа, кремния определяется размыванием материала сорбента с загрязнением воды, что в свою очередь влечет за собой дополнительную ступень очистки.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является установка для обезжелезивания подземных вод высокой минерализации (А.С. СССР N 1278303, C 02 F 1/64, 23.12.86 г.), содержащая водозаборное устройство, контактный и осветлительный фильтр, систему аэрации, обратный клапан. Вода насыщается кислородом воздуха, в результате чего на поверхности зернистой загрузки контактного фильтра образуется гидроксид железа. Очистка воды происходит без применения реагента. Катализаторами процесса являются железобактерии, концентрация которых увеличивается из-за присутствия кислорода в строго дозированном количестве.

Недостатком известной установки является необходимость строгой дозировки количества кислорода, от которого зависит наличие железобактерий, катализирующих процесс.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения степени очистки воды.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является ускорение процесса окисления молекулы органолептического комплекса бикарбонатного железа.

Технический результат достигается тем, что известная установка обезжелезивания воды, содержащей систему аэрации, напорный фильтр с зернистой нагрузкой, систему обеззараживания, резервуар чистой воды, согласно изобретению дополнительно содержит фильтр с каталитической загрузкой, состоящей из природных оксидов марганца, суммарный состав которых составляет 8-26 мас.%, а напорный фильтр в качестве зернистой загрузки содержит активный относительно ионов железа фильтрующий материал (силицированный кальцит), система обеззараживания содержит сорбционные фильтры с нанесенным на поверхность зерен серебром, на входе установлен механический префильтр и клапан регулирования давления.

На чертеже представлена технологическая схема установки обезжелезивания воды.

Установка обезжелезивания воды содержит механический фильтр 1, счетчик-расходомер 2, обратные клапана 3, фильтры с каталитической загрузкой 4, воздухоотделитель 5, монометры 6, краны 7, напорные контактные обезжелезивающие фильтры 8, сорбционные угольные фильтры 9, насосы 10, резервуар чистой воды 11, регулятор давления 12 систему аэрации 13.

Механический фильтр 1 предназначен для сбора механических примесей, окалин и др. Элементом очистки является сетка, изготовленная из нержавеющей стали с ячейкой 0,8 мм.

Регулятор давления 12 ограничивает давление после себя на уровне 0,3 - 0,35 мПа при входном давлении до 0,8 мПа городской водопроводной сети.

Напорный контактный обезжелезивающий фильтр предназначен для удаления железа (8), содержащегося в водопроводной сети, состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов запорной арматуры, входного монометров (6), пробоотборных устройств, крана - воздухоотделителя 5 с обратным клапаном 3 для возможной разборки и очистки крана-воздухоотделителя от гидроокиси железа без снятия давления с фильтров. В качестве обезжелезивающего материала он содержит силицированный кальцит-природный материал Башкирского месторождения (Патент РФ N 2086510, гигиенический сертификат N 678 от 24.08.95 г.).

Сорбционные фильтры 9 предназначены для удаления из воды органических загрязнений, улучшения органолептических свойств путем адсорбции на активированном угле АГ-3. Для дезинфекции воды на активированный уголь методом электролиза нанесено серебро. Окисление двухвалентного железа происходит в фильтрах 4, содержащих в качестве каталитической загрузки оксиды марганца. Промывной насос 10 АР-12 фирмы ГРУНДФОС представляет собой одноступенчатый погружной насос, работающий как в автоматическом, так и в режиме ручного обслуживания. Резервуар чистой воды 11 состоит из двух баков, выполненных из нержавеющей стали. Обратный клапан 9 исключает попадание воздуха в водопровод исходной воды.

Установка обезжелезивания работает следующим образом. Исходная вода через кран 7 поступает на вход механического фильтра 1, где очищается от механических примесей размером более 0,8 мм. Пройдя счетчик - расходомер 2 вода поступает на клапан регулятор давления 12. После клапана - регулятора 12 вода, насыщенная при помощи компрессора 13 кислородом воздуха под давлением выше 0,35 мПа через обратный клапан 3 поступает в фильтры 4, заполненные природными оксидами марганца в качестве каталитической загрузки. Оксиды марганца при наличии кислорода являются катализаторами и ускоряют процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное с образованием гидроокиси. После фильтра с катализатором 4 вода через открытые краны 7 и верхние распределительные устройства обезжелезивающих фильтров 8 фильтруется через слой зернистой загрузки - силицированного кальцита. Высота слоя зернистой загрузки каждого фильтра не менее 1,2 м. Обезжелезивание воды в контактных фильтрах 8 протекает в два этапа: первоначально происходит адсорбция ионов закисного железа и молекулярного кислорода на поверхности зерен фильтрующей загрузки с образованием пленки сложного химического состава, а затем следует процесс сорбции и окисления железа на поверхности активной пленки. Пленка, как показали результаты исследований, обладает значительно большей сорбционной способностью, чем зерна "чистой" загрузки. Начиная с момента образования пленки, сорбция ионов железа протекает параллельно на оставшейся поверхности зерен фильтрующей загрузки и на поверхности гидроокиси. Первый процесс затухает по мере уменьшения свободной поверхности зерен фильтрующей загрузки и ее электрохимического потенциала, а второй усиливается, вследствие накопления активной поверхности гидроокиси железа. Незатухающий стабильный процесс обезжелезивания воды возможен лишь при условии, когда окислившееся и гидролизующееся железо в единицу времени создает новую сорбционную поверхность, площадь которой равна или превосходит площадь поверхности, покрываемой ионами железа, сорбируемыми из воды за то же время. Таким образом, обезжелезивание воды характеризуется образованием в межпоровом пространстве рыхлой хлопьевидной структуры гидроокиси железа. При этом процесс характеризуется значительным темпом потерь напора, поэтому фильтровальный аппарат выводится на промывку по достижении предельной потери напора. Отфильтрованная от гидроокиси железа вода поступает в сорбционные фильтры 9 с активированным углем и нанесенным на поверхность зерен серебром, где происходит удаление из воды органических загрязнений, а именно, метана, нефтепродуктов и других углеводородов, растворенных в воде, а также улучшение органолептических показателей, а нанесенное на поверхность зерен серебро, обладающее бактерицидными свойствами, способствует уничтожению бактерий. Далее вода через кран 7 поступает в резервуар чистой воды 11.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в системах подготовки воды для питьевых и хозяйственных нужд.

Использование предлагаемого изобретения позволит достигнуть 95-99%-ого эффекта обезжелезивания воды по сравнению с прототипом, в котором максимальный эффект обезжелезивания составляет 83%.

Формула изобретения

1. Установка обезжелезивания воды, содержащая систему аэрации и контактный фильтр с зернистой загрузкой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фильтр с каталитической загрузкой, систему обеззараживания, установленные на входе механический фильтр и регулятор давления, и воздухоотделитель, при этом напорный контактный фильтр содержит активный относительно ионов железа фильтрующий материал.

2. Установка обезжелезивания воды по п.1, отличающаяся тем, что в качестве активного относительно ионов железа фильтрующего материала контактный фильтр содержит силицированный кальцит.

3. Установка обезжелезивания воды по п.1, отличающаяся тем, что в качестве каталитической загрузки она содержит природные оксиды марганца, суммарный состав которых составляет 8 - 26 мас.%.

4. Установка обезжелезивания воды по п.1, отличающаяся тем, что система обеззараживания содержит сорбционные фильтры с нанесенным на поверхность зерен серебром.

РИСУНКИ

Рисунок 1