Способ очистки подземных вод от железа и марганца

Изобретение относится к очистке подземных вод. Способ предназначен для очистки подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, от железа и марганца при их совместном присутствии в условиях низких температур, низких значений щелочности и жесткости воды. Способ включает озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку, при этом подача воды на фильтры обеих ступеней осуществляется сверху вниз. Перед фильтрами первой ступени в воду вводят атмосферный воздух в количестве, пропорциональном концентрации в ней ионов железа. После фильтров первой ступени осуществляют снижение содержания растворенных в воде агрессивных газов и проводят обработку озоном в количестве, пропорциональном концентрации ионов марганца. Предпочтительно перед фильтрами первой ступени в исходную воду наряду с атмосферным воздухом вводить озон в количестве, необходимом для ограничения роста биомассы на фильтрующей загрузке. Предлагаемый способ обеспечивает снижение капитальных и эксплуатационных затрат за счет увеличения скорости фильтрования и длительности фильтроцикла, снижение дозы озона на обработку воды, а также обеспечение стабильности воды. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к очистке подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, в частности, способ предназначен для очистки подземных вод от железа и марганца при их совместном присутствии в условиях низких температур, низких значений щелочности и жесткости воды.

Как известно (Г.И.Николадзе. «Улучшение качества подземных вод». М.: Стройиздат, 1987), очистка подземных вод от железа и марганца при температуре очищаемой воды выше 4-5°С, щелочности и жесткости не менее 2 ммоль/дм3 не представляет затруднений, и при воздействии окислителей (кислород, перманганат калия, озон и т.д.) двухвалентные ионы железа и марганца окисляются соответственно до двух- и четырехвалентного состояния, образуя нерастворимые в воде соединения, которые удаляются фильтрованием.

При низких температурах окислительные процессы протекают медленно, кроме того, при малых значениях щелочности и жесткости образуются мелкодисперсные продукты реакции, которые просачиваются через зернистую загрузку в фильтрат, ухудшая его качество.

Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (патент RU 2238912), включающий ее обработку перманганатом калия и пероксидом водорода. Обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, дозируемым в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца, а затем пероксидом водорода в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия. Соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода составляет соответственно от 15:1 до 6:1.

Недостатком этого метода, как любого метода обработки химическими реагентами, является необходимость обустройства реагентного хозяйства, связанного с закупкой, доставкой и хранением реактивов, приготовлением и дозированием растворов, осуществлением постоянного химико-аналитического контроля и т.д.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ очистки подземных вод от железа и марганца, включающий озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку с подачей воды на первой ступени снизу вверх и на второй ступени сверху вниз. При этом перед подачей воды на первую ступень она подвергается упрощенной аэрации, а перед подачей воды на вторую ступень обрабатывается озоном. Такой способ позволяет снизить расход озона на обработку воды.

К недостаткам этого способа относятся низкая скорость фильтрования (7 м/ч) и большой расход озона (3,5-5,5 г на м3 воды). Кроме того, упрощенная аэрация при низких температурах воды (менее 4-6°С) и при карбонатной щелочности и жесткости менее 2 ммоль/дм3 не обеспечивает необходимое снижение содержания свободной углекислоты, что препятствует удалению железа и марганца до нормативных значений, а также устранению агрессивности воды (Б.Н.Фрог. Водоподготовка. - М., 2001.)

Задачей предлагаемого изобретения является снижение капитальных и эксплуатационных затрат за счет увеличения скорости фильтрования и длительности фильтроцикла, снижения дозы озона на обработку воды по сравнению с прототипом, а также обеспечение стабильности воды.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе очистки подземных вод от железа и марганца, включающем озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку, согласно изобретению подача воды на фильтры обеих ступеней осуществляется сверху вниз, перед фильтрами первой ступени в воду вводится атмосферный воздух в количестве, пропорциональном концентрации в ней ионов железа, после фильтров первой ступени осуществляется необходимое снижение содержания растворенных в воде агрессивных газов и обработка озоном в количестве, пропорциональном концентрации ионов марганца.

Другой особенностью предлагаемого способа является то, что перед фильтрами первой ступени в исходную воду наряду с атмосферным воздухом вводится озон в количестве, необходимом для ограничения роста биомассы на фильтрующей загрузке.

Движение исходной воды, насыщенной воздухом, сверху вниз обеспечивает протекание на фильтрах первой ступени биохимических процессов окисления двухвалентного железа. Скорость этих процессов значительно превышает скорость химического окисления, что позволяет увеличить скорость фильтрования до 8-9 м/ч, при этом на фильтрах задерживается 93-96% железа и 20-35% марганца. Следовательно, расход озона на окисление примесей перед второй ступенью фильтрования меньше по сравнению с прототипом. Дегазация фильтрата с первой ступени обеспечивает значительное увеличение скорости фильтрования на второй ступени (до 11-12 м/ч) и стабильность обработанной воды.

Испытания предлагаемого способа очистки и способа по прототипу проведены на подземной воде действующих подземных водозаборов с использованием установленного на них оборудования - аэратора, генератора озона и напорных фильтров с зернистой загрузкой. Во всех случаях диаметр зерен загрузки аналогично прототипу составил 1,2-2,5 мм на фильтрах первой ступени и 0,60-1,25 мм на фильтрах второй ступени. Высота загрузки определяется конструкцией фильтров. При испытаниях по прототипу исходная вода после упрощенной аэрации подавалась на фильтры первой ступени в направлении снизу вверх, затем обрабатывалась озоном и подавалась на фильтры второй ступени в направлении сверху вниз. По предлагаемому способу в исходную воду, подаваемую на фильтры первой ступени сверху вниз, подавался воздух, после фильтров первой ступени осуществлялось удаление агрессивных газов и обработка воды озоном, после чего вода подавалась на фильтры второй ступени сверху вниз. Скорость фильтрования изменяли от 5 до 10 м/ч на первой ступени и от 6 до 13 м/ч на второй ступени.

На первом объекте использовались фильтры ФОВ-2,0-0,6, высота загрузки 0,9-1,1 м. Фильтрующая загрузка - кварцевый песок на первой ступени и активированный уголь на второй ступени. Температура исходной воды 0,2°С, содержание железа и марганца соответственно 4,5 и 0,18 мг/дм3.

На втором объекте использовались фильтры ФОВ-1,4-0,6, высота загрузки 0,9-1,1 м. Фильтрующая загрузка - дробленые горелые породы на первой ступени и активированный уголь на второй ступени. Температура исходной воды 1,4°С, содержание железа и марганца соответственно 8,0 и 0,76 мг/дм3.

На третьем объекте использовались фильтры ФОВ-2,0-0,6, высота загрузки 0,9-1,0 м. Фильтрующая загрузка - дробленые горелые породы на первой ступени и модифицированный антрацит «PUROLAT-стандарт» на второй ступени. Температура исходной воды 0,8°С, содержание железа и марганца соответственно 17,5 и 1,34 мг/дм3.

Критерием эффективности сравниваемых способов очистки воды служат качество очищенной воды, расход озона на обработку воды, скорость фильтрования и длительность фильтроцикла.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Из таблицы следует, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ очистки позволяет без ухудшения качества фильтрата увеличить скорость фильтрования по первой ступени до 9 м/ч, а по второй - до 11-12 м/ч. При этом фильтроцикл в зависимости от качества исходной воды увеличивается в 2-4 раза, а доза озона по сравнению с прототипом уменьшается с 3,5-6,0 мг/дм3 до 1-2 г/м3. Увеличение скорости фильтрования объясняется тем, что предлагаемый способ обеспечивает более полное и более быстрое окисление железа в фильтрах первой ступени, осаждение которого в толще зернистой загрузки способствует частичному соосаждению марганца. В результате уменьшения содержания железа и марганца в фильтрате первой ступени и удаления избыточных количеств агрессивных газов перед фильтрами второй ступени на обработку воды требуется меньшее количество озона.

Способ очисткиОпределяемые параметры
Качество фильтрата после первой ступени, мг/дмСкорость фильтрования, м/чДлительность фильтроцикла, чДоза озона, мг/дм3Качество фильтрата после второй ступени, мг/дм3Скорость фильтрования, м/чДлительность фильтроцикла, ч
FeMnFeMn
Пример 1
Качество исходной воды: температура - 0,2°С, содержание железа - 4,5 мг/дм3, содержание марганца - 0,18 мг/дм3
Прототип0,380,167363,50,220,08726
Предлагаемый0,300,149961,00,180,071296
Пример 2
Качество исходной воды: температура - 1,4°С, содержание железа - 8,0 мг/дм3, содержание марганца - 0,76 мг/дм3
Прототип2,240,757244,50,260,08726
Предлагаемый0,420,529721,50,180,081272
Пример 3
Качество исходной воды: температура - 0,8°С, содержание железа - 17,5 мг/дм3, марганца - 1,34 мг/дм3
Прототип3,21,307126,00,280,09724
Предлагаемый1,220,859482,00,200,081248

1. Способ очистки подземных вод от железа и марганца при их совместном присутствии, включающий последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку, упрощенную аэрацию перед подачей воды на фильтры первой ступени и озонирование перед фильтрами второй ступени, отличающийся тем, что подача воды на фильтры обеих ступеней осуществляется сверху вниз, насыщение исходной воды атмосферным воздухом перед фильтрами первой ступени осуществляется в количестве, пропорциональном содержанию железа, после фильтров первой ступени осуществляется удаление растворенных агрессивных газов и обработка озоном в количестве, пропорциональном содержанию в воде ионов марганца.

2. Способ очистки воды по п.1, отличающийся тем, что в воду перед фильтрами первой ступени наряду с атмосферным воздухом вводится озон в количестве, необходимом для ограничения роста железобактерий на зернистой загрузке фильтров.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам очистки моющего щелочного раствора бутылкомоечных машин от взвешенных частиц, карбонатов, алюминатов и других примесей, вносимых в него при мытье возвратных бутылок.

Изобретение относится к технике обеззараживания воды от патогенных микроорганизмов и может быть использовано при очистке бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков, медицине, биотехнологии и др.

Изобретение относится к производству питьевых столовых вод путем глубокой очистки и обеззараживания воды из слабоминерализованных подземных источников с использованием озоно-сорбционной и вакуумно-эжекционной техники.

Изобретение относится к устройствам обработки сточных вод некоторых видов гальванического производства. .

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения моющих и дезинфицирующих растворов. .
Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения растворов с заранее заданными свойствами. .

Изобретение относится к способу очистки донных отложений нефтешламовых накопителей, образовавшихся в процессе переработки производственных сточных вод, в частности, на нефтедобывающих и нефтехимперерабатывающих предприятиях.

Изобретение относится к очистке промышленных стоков, в частности к очистке промывных вод гальванических производств. .

Изобретение относится к очистке промышленных стоков, в частности к очистке промывных вод гальванических производств. .
Изобретение относится к приготовлению очищенных, артезианских вод, обладающих высокой физиологической ценностью и применяемых в качестве питьевой, лечебно-столовой воды.

Изобретение относится к способам очистки цианид- и роданидсодержащих сточных вод и может быть использовано для обезвреживания жидкой фазы хвостов процесса цианидного выщелачивания благородных металлов из руд, концентратов и техногенных отходов

Изобретение относится к способам очистки цианид- и роданидсодержащих сточных вод и может быть использовано для обезвреживания жидкой фазы хвостов процесса цианидного выщелачивания благородных металлов из руд, концентратов и техногенных отходов

Изобретение относится к промышленной очистке сточных вод от нефтепродуктов
Изобретение относится к технологии очистки и обессоливания воды, водных растворов солей в промышленности и быту и может быть использовано для очистки питьевой воды, промышленных стоков

Изобретение относится к области химической очистки воды

Изобретение относится к технике магнитной обработки жидкости и может быть использовано при добыче нефти для магнитной обработки продукции нефтедобывающих скважин в осложненных условиях

Изобретение относится к устройствам для флотационной очистки воды и может быть использовано для очистки производственных сточных вод, содержащих нефтепродукты, жиры и другие загрязнения, а также водоподготовки для различных нужд
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефтей, содержащих сероводород

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии и золотодобывающей промышленности для обезвреживания щелочных цианидсодержащих вод и пульп

Изобретение относится к устройствам для получения талой питьевой воды и может использоваться для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды
Наверх