Способ очистки воды от марганца и/или железа

 

Способ относится к области очистки воды для хозяйственных и питьевых целей и может найти применение, в частности, для очистки природных (подземных, поверхностных) и техногенных вод от марганца и/или железа. Способ очистки воды от марганца и/или железа заключается в пропускании ее через фильтрующую загрузку, в качестве которой используют марганцевую руду псиломелан, служащую одновременно катализатором процесса окисления марганца и/или железа до малорастворимых оксидов. Способ обеспечивает гарантированное качество очистки воды в пределах ПДК при упрощении и удешевлении процесса за счет исключения операции известкования и более экономичного режима отмывки фильтрующей загрузки. 3 табл.

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки воды для хозяйственных и питьевых целей и может найти применение, в частности, для очистки природных (подземных, поверхностных) и техногенных вод от марганца и/или железа.

Известен способ очистки воды от марганца по патенту РФ №2184708, С 02 F 1/64, 1/72//(С 02 F 1/72, 101:20), 103:06, опубл. в БИ №19 за 2002 г., фильтрованием ее через марганцевую руду карбонатного типа (родохрозит), термически модифицированную при 400-600°С в течение 30 минут, которая одновременно является катализатором процесса окисления марганца до малорастворимого оксида.

Недостаток указанного способа заключается в необходимости термического модифицирования марганцевой руды. Способ обеспечивает необходимое качество очистки воды, но операция модифицирования требует повышенных затрат электроэнергии и времени, что неэкономично и усложняет схему очистки воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является способ очистки воды от марганца фильтрованием ее через контактные фильтры, наполненные дробленым пиролюзитом (Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - Киев: Наукова Думка, 1980, с.487).

Недостатками указанного способа являются необходимость предварительного известкования воды, что усложняет технологию очистки, и высокий удельный вес пиролюзита, требующий повышенные интенсивности промывки воды при регенерации фильтрующей загрузки. Кроме того, остаточное содержание марганца в воде после очистки составляет 0,1-0,2 мг/л (при предельно допустимой концентрации 0,1 мг/л), что не обеспечивает гарантированного качества очистки воды в пределах ПДК.

Технической задачей предлагаемого способа является обеспечение гарантированного качества очистки воды в пределах ПДК при упрощении и удешевлении процесса за счет исключения операции известкования и более экономичного режима отмывки фильтрующей загрузки.

Это достигается тем, что в способе очистки воды от марганца и/или железа, заключающемся в пропускании ее через фильтрующую загрузку, согласно техническому решению, в качестве фильтрующей загрузки используют марганцевую руду псиломелан, который одновременно является катализатором процесса окисления марганца и/или железа до малорастворимых оксидов.

Псиломелан - природная марганцевая руда, сложный гидратированный окисел, широко распространенный. Псиломелан более дешевое сырье, чем пиролюзит, обладает меньшими удельным весом и хрупкостью.

Использование псиломелана в качестве фильтрующей загрузки в процессе очистки воды согласно техническому решению позволяет отказаться от предварительного известкования и получить воду гарантированного качества в пределах ПДК по содержанию марганца и/или железа. Меньший удельный вес псиломелана позволяет отмывать его в более экономичном режиме, а более высокая прочность - реже возобновлять. Такая совокупность указанных признаков упрощает и удешевляет процесс очистки воды от марганца и/или железа.

Сущность технического решения иллюстрируется тремя примерами конкретной реализации.

Пример 1. Марганцевую руду псиломелан с содержанием марганца 14-41% измельчают до крупности 0,5-2,5 мм, помещают в фильтровальные колонки диаметром 18 мм, высота фильтрующей загрузки в каждой колонке 500 мм.

Модельный раствор, приготовленный на водопроводной воде, содержащий 1 мг/л двухвалентного марганца, пропускают через фильтровальные колонки со скоростью 15 мл/мин (3,5 м/ч). В фильтратах периодически (3-4 раза в сутки) определяют содержание марганца. Один раз в сутки фильтровальные колонки отмывают обратным током воды для удаления накопившегося осадка оксидов марганца и газовой фазы.

Фильтровальные колонки работают в непрерывном режиме 15 суток. Содержание марганца в фильтратах каждой колонки практически не изменялось в течение всего периода испытаний. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Из таблицы видно, что каталитические свойства фильтрующей загрузки зависят от содержания марганца в руде. Оптимальным можно считать содержание 20-40%.

Пример 2. Марганцевую руду псиломелан с содержанием марганца 28% измельчают до крупности 0,5-2,5 мм, помещают в фильтровальную колонку диаметром 18 мм, высота фильтрующей загрузки 500 мм.

Природную подземную воду, содержащую 2,0-2,5 мг/л двухвалентного железа, пропускают через фильтровальную колонку со скоростью 15 мл/мин (3,5 м/ч). В фильтрате периодически (один раз в сутки) определяют содержание железа. Один раз в сутки фильтровальную колонку отмывают обратным током воды для удаления накопившегося осадка оксидов железа и газовой фазы.

Фильтровальная колонка работает в непрерывном режиме 15 суток. Содержание железа в фильтрате составляло 0,01-0,1 мг/л. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Пример 3. Псиломелан измельчают до 1,0-5,0 мм, помещают в фильтровальную колонку диаметром 56 мм, высота фильтрующей загрузки 1400 мм. Подземную воду с содержанием марганца 0,3-0,4 мг/л и железа 2,0-3,0 мг/л пропускают через фильтровальную колонку в непрерывном режиме в течение трех месяцев. Скорость фильтрации 240 мл/мин (6 м/ч). В фильтратах периодически определяют содержание марганца и железа. Один раз в сутки фильтровальную колонку отмывают обратным током воды для удаления накопившегося осадка оксидов марганца, железа и газовой фазы.

Результаты испытаний представлены в таблице 3. Остаточное содержание марганца и железа не превышает 0,1 мг/л.

Таким образом, способ отличается простотой. Использование псиломелана в качестве фильтрующей загрузки и катализатора процесса окисления марганца и железа до малорастворимых оксидов позволяет очистить воду от марганца и одновременно от железа до норм ПДК в одну ступень.

В процессе эксплуатации псиломелана в качестве фильтрующей загрузки не требуется химической или какой-либо другой регенерации его каталитических свойств.

Формула изобретения

Способ очистки воды от марганца и/или железа, заключающийся в пропускании ее через фильтрующую загрузку, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей загрузки используют марганцевую руду псиломелан, который одновременно является катализатором процесса окисления марганца и/или железа до малорастворимых оксидов.