Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования



Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования
Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования
Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования
A61L2/00 - Способы и устройства для дезинфекции или стерилизации материалов и предметов, кроме пищевых продуктов и контактных линз; принадлежности для них (для контактных линз A61L 12/00; распылители для дезинфицирующих составов A61M; стерилизация тары или упаковок и их содержимого при упаковке B65B 55/00; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод C02F; дезинфицирующая бумага D21H 21/36; устройства для дезинфекции в промывных уборных E03D; изделия, имеющие средства для дезинфекции, см. подклассы, соответствующие этим изделиям, например H04R 1/12)

Владельцы патента RU 2717522:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ") (RU)

Изобретение может быть использовано для очистки природных вод. Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования включает обработку воды окислителем, фильтрацию через загрузку, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю. В качестве окислителя используют кислород. Фильтрацию осуществляют в напорном фильтре со скоростью до 5 м/ч, заполненном фильтрационно-сорбционной загрузкой с высотой до 0,8 м, представляющей собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1. Изобретение позволяет снизить мутность до 96%, содержание железа общего до 99%, марганца до 96%, солей жесткости до 95%, а также сократить количество технологических операций и повысить экологичность предлагаемого способа. 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к способам подготовки подземных вод, в частности к способам очистки природных вод, используемых для орошения, особенно с повышенным содержанием железа, марганца и солей жесткости.

Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (RU 2310613, 20.11.2007), включающий озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку, при этом подача воды на фильтры обеих ступеней осуществляется сверху вниз. Отмечено, что перед фильтрами первой ступени в воду вводят атмосферный воздух в количестве, пропорциональном концентрации в ней ионов железа, а после - и проводят обработку озоном в количестве, пропорциональном концентрации ионов марганца.

К недостатком этого способа является небольшая скорость фильтрации (на первой ступени до 9 м/ч, а по второй - до 11-12 м/ч) и большой расход озона (1-2 г/м3), что экономически неэффективно.

Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (RU 2105729, 27.02.1998), включающий озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку с подачей воды снизу-вверх на первой ступени и сверху-вниз на второй ступени. При этом перед подачей воды на первую ступень она подвергается упрощенной аэрации, а перед подачей воды на вторую ступень обрабатывается озоном.

Недостатком указанного способа является высокий расход озона (3,5-5,5 мг/дм3) ввиду того, что озон используется как для окисления марганца, так и наиболее легко вступающего в реакцию окисления двухвалентного железа. Кроме того, при одновременном присутствии в воде в достаточно больших количествах соединений железа и марганца, двухвалентное железо,окисляясь в первую очередь с образованием мелкодисперсной агрегативно-устойчивой взвеси, так же, как и окисление формы марганца, катализуется распад озона, увеличивая тем самым его дозу. Основным недостатком является то, что не указан объем заполнения и состав зернистой загрузки в фильтр.

Известен способ очистки природной воды (RU 2514963, 10.05.2014), включающий обработку воды окислителем, причем в качестве окислителя используют водный раствор оксидантов со значением рН от 5 до 6, фильтрацию обработанной воды через слой загрузки кварцевых частиц (с размером частиц 2,0-5,0 мм при направлении движения очищаемой воды через загрузку сверху вниз) с последующей подачей потребителю.

Недостатком способа является использование только кварцевой загрузки, с размером частиц 2,0-5,0 мм, при направлении движения очищаемой воды через загрузку сверху вниз, что неэффективно в процессах снижения солей жесткости в исходной воде.

Известен способ очистки воды (RU 2238912, 27.10.2004), включающий последовательную обработку перманганатом калия и пероксидом водорода при соотношении от 15:1 до 6:1 с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах. 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.

Недостатком известного решения является применение сравнительно дорогостоящих реагентов, что увеличивает затраты, связанные с закупкой, доставкой и хранением реактивов, приготовлением и дозированием растворов, осуществлением постоянного химико-аналитического контроля и т.д.

Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (RU 2182890, 27.05.2002), заключающийся в аэрации исходной воды, впроцессе которой происходит окисление соединений железа и марганца кислородом воздуха, доокислении соединений железа до форм гидроксида, обезжелезивании и деманганации, осуществляемых в напорном фильтре, заполненном инертной загрузкой. В качестве инертной загрузки, на стадиях доокисления и фильтрации используют кварцевый песок, кварцит, альбитофир, гранодиорит, горелые породы и др. Предусматривается промывка фильтра обратным током воды.

Недостатком является использование нескольких насосных систем и двух резервуаров, а также периодичность процесса: фильтрация-промывка загрузки.

Известен способ обезжелезивания подземной воды методом упрощенной аэрации и фильтрования (Д.М. Пичугин «Обезжелезивание подземной воды методом упрощенной аэрации и фильтрования» // Новый венгерский экспортер» (орган Венгерской Торговой палаты), 1977, спец. выпуск), включающий контактные фильтры (I ступень), которые загружены песчано-гравийной смесью высотой слоя 1,5 ми осветлительные фильтры (II ступень), загруженные сульфоуглем марки СК-1 с размером зерен 0,5-1,2 мм и высотой слоя 1,8 м.

Недостатком способа является раздельная однокомпонентная загрузка фильтров, что недостаточно эффективно в процессах подготовки природной воды от нескольких загрязнителей, а также интенсивный прирост потерь напора в загрузке при содержании железа более 5 мг/л и увеличение числа требуемых промывок.

Наиболее близким является способ очистки природной воды (RU 2238916, 27.10.2004), включающий обработку окислителем с последующей фильтрацией через кварцевую загрузку с размером частиц 0,3-2,0 мм. Обработку окислителем ведут в аэраторе, и в качестве окислителя используют кислород воздуха, а после фильтрации очищаемую воду подвергают дезинфекции ультрафиолетовым излучением и подают потребителю. Известный способ позволяет при использовании доступногоокислителя организовать непрерывный процесс при сравнительно высокой степени очистки.

Недостатком способа является продолжительность процесса, необходимость введения дополнительных порций окислителя (таких как перманганат калия, озон и т.п.) в зависимости от состава воды, необходимость проведения дополнительной дезинфекции, громоздкость аппаратурного оформления. Также, однородность инертной загрузки (использование только кварцевого песка) и крупный размер фракций, является неэффективным в процессе очистки от нескольких загрязнителей.

Сущностью заявленного изобретения является способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования с использованием предварительной упрощенной аэрации (стадия окисления кислородом), процесса фильтрации со скоростью до 5 м/ч через фильтрационно-сорбционную загрузку с высотой 0,5-0,7 м, представляющую собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создания условий для снижения показателей воды: железа общего до 99%, марганца до 96%, солей жесткости до 95% с использованием напорного фильтра с фильтрационно-сорбционной загрузкой, представляющую собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменно-угольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1. Использование способа способствует сокращению технологических операций, а также повышает экологичность предлагаемого способа.

Очистке подвергалась природная вода из артезианской скважины с глубины 15-20 м, имеющая следующий состав: железо общее - 0,64 мг/дм3, марганец - 2,25 мг/дм3, хлориды - 836,62 мг/дм3, жесткость - 22,6°Ж, гидрокарбонаты - 366,12 мг/дм3, взвешенные вещества - 1,2 мг/дм3.

Суть предлагаемого изобретения поясняется примерами конкретного исполнения способа.Пример 1. Экспериментальные исследования проводились на установке, состоящей из трех фильтровальных колонок с внутренним диаметром 100 мм и высотой 1200 мм каждая. Фильтр загружали фильтровально-сорбционной загрузкой с высотой 800 мм.

Перед подачей на фильтрационно-сорбционный фильтр, исходная вода подвергалась упрощенной аэрации, где насыщалась кислородом воздуха.

Исходная вода, подвергаясь предварительной упрощенной аэрации, поступает на фильтр и фильтруется в направлении сверху вниз. Так как количество растворенного в воде кислорода, при упрощенной аэрации составило 8,22 мг/дм3 (в исходной воде - 4,82 мг/дм3), что достаточно для полного окисления и гидролиза ионов железа. При этом основная часть растворенного кислорода вступает во взаимодействие с загрязняющими веществами.

Затем насосом (0,3 МПа) вода подавалась в верхнюю часть фильтра, где освобождалась от осадка гидроокиси железа. Периодичность регенерации фильтра обратным током воды зависит от содержания железа в исходной воде и составляет примерно один раз в 15-30 дней. Обезжелезенная вода, после аэрации, подавалась в верхнюю часть фильтра с фильтрационно-сорбционной загрузкой. При прохождении воды через загрузку происходит доокисление, обезжелезивание, деманганация, умягчение воды.

В качестве компонентов для загрузки использовался окатанный (природный) кварцевый песок и активированный уголь на каменноугольной основе. Кварцевый песок характеризуется высоким содержанием кварца, диоксида кремния SiO2 (до 99%), крупностью зерен до 5 мм. Основные характеристики песка соответствуют ГОСТ Р 51641-2000 Материалы фильтрующие зернистые. Общие технические условия.

Активированный уголь использовался марки АГ-2, представляющий собой гранулы от темно-серого до черного цвета. Марка АГ-2 соответствует ГОСТ Р 56358-2015 Уголь активированный АГ-2. Технические условия.В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась различные соотношения смеси кварцевого песка и активированного угля различных фракций. Благодаря развитой структуре как микро-, так и макропор загрузка является универсальным фильтрационно-сорбционным материалом для различных загрязнений из природной воды.

В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась смесь кварцевого песка фракции 0,4-0,8 мм и активированного угля фракции 0,5-1,5 мм в соотношении компонентов 1:3.

Вода со скоростью фильтрования 3,5 м/ч фильтруется сверху вниз через фильтрационно-сорбционную загрузку.

Данные, свидетельствующие о целесообразности заявляемых параметров процесса очистки подземных вод для сельскохозяйственных целей, представлены в таблице 1.

Наименьшая скорость фильтрации и минимальный размер фракций загрузки приводит к увеличению скорости фильтрования и неоправданному удорожанию процесса.

Пример 2. Способ осуществляется аналогично примеру №1 при следующих средних значениях всех параметров. В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1.

Вода со скоростью фильтрования 3,7 м/ч фильтруется сверху вниз через фильтрационно-сорбционную загрузку.

Данные, свидетельствующие о целесообразности заявляемых параметров процесса очистки подземных вод для сельскохозяйственных целей, представлены в таблице 2.

Незначительное увеличение скорости, размера фракций и преобладание в соотношении загрузки кварцевого песка способствуют предотвращению проскока соединений железа, марганца, взвешенных частиц и снижение определяемых показателей исследуемой воды.Пример 3. Способ осуществляется аналогично примеру №1 и при максимальных значениях всех параметров. В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась смесь кварцевого песка 2-5 мм фракции и активированного угля фракции 2,8-5,0 мм в соотношении компонентов 2:1.

Вода со скоростью фильтрования 4,3 м/ч фильтруется сверху вниз через фильтрационно-сорбционную загрузку.

Данные, свидетельствующие о целесообразности заявляемых параметров процесса очистки подземных вод для сельскохозяйственных целей, представлены в таблице 3.

Увеличение скорости фильтрования и увеличение размера фракций приводит к проскоку соединений марганца и взвешенных частиц, что отрицательно сказывается на процессе очистки воды от определяемых показателей.

Во всех представленных примерах можно отметить, что произошло снижение определяемых показателей качества подземной воды: железа общего до 99%, марганца до 96%, солей жесткости до 95%, что доказывает эффективность разработанного способа и подтверждает заявленный технический результат.

Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования, включающий обработку воды окислителем, фильтрацию через загрузку, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют кислород, фильтрацию осуществляют в напорном фильтре со скоростью до 5 м/ч, заполненном фильтрационно-сорбционной загрузкой с высотой до 0,8 м, представляющей собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для получения очищенной воды из нефтепромысловых сточных вод (НСВ) и может быть использовано в системе поддержания пластового давления при заводнении нефтяных месторождений.

Изобретение относится к системам оборотного водоснабжения и может применяться преимущественно для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ производственных сточных вод на автотранспортных и промышленных предприятиях.

Группа изобретений относится к промышленной установке для очистки изделий и промышленному способу отделения твердых частиц и масла от чистящей жидкости. Загрязненную чистящую жидкость подают к фильтру (17) обратной промывки.

Изобретение может быть использовано в водоподготовке. Система подготовки подпиточной воды для теплогенерирующих установок содержит установку предварительной очистки 10 с механическим фильтром 13 с фильтрующим слоем 131 и установку обратноосмотического обессоливания 70 с баком сбора концентрата 72.

Изобретение относится к комплексной обработке нефтесодержащих вод и может быть использовано в отраслях промышленности, где происходит образование промывных, ливневых и технологических загрязненных вод, содержащих нефтепродукты наряду с другими растворенными и механическими примесями с целью снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Устройство относится к аппаратам для очистки промышленных сточных вод от загрязняющих веществ и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, нефтехимии, строительной индустрии и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано для очистки промышленных сточных вод, загрязненных остатками промывных вод отделочно-красильных производств текстильной промышленности.

Изобретения могут быть использованы в сельском хозяйстве в технологии получения растворов минеральных удобрений, используемых для фертигации - орошения и одновременного внесения удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур.

Изобретение может быть использовано для получения деаэрированной и декарбонизированной воды и ее использования в теплоэнергетике. Способ дегазации воды включает предварительное осветление исходной воды, подачу в Na-катионитовые фильтры, при этом жесткость умягченной воды поддерживают в пределах 0,02-0,1 мг-экв/л.

Группа изобретений относится к переработке природных солоноватых вод с получением растворов минеральных удобрений, предназначенных для фертигации: орошения и одновременного внесения удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур, и может быть использована в сельском хозяйстве.

Изобретение относится к переработке отходов целлюлозно-бумажной промышленности в виде коллоидных осадков шлам-лигнина путем удаления коллоидно-связанной воды. Способ включает естественное вымораживание осадка шлам-лигнина в картах-накопителях в холодное время года с последующим оттаиванием, сопровождающийся разрушением его пастообразной коллоидной структуры и переходом в твердое гранулированное состояние.

Изобретение относится к устойчивым к хлору фильтрационным мембранам, содержащим N-алкилзамещенные производные полианилина, для применения, например, для очистки воды и к способам их получения и применения.

Изобретение предназначено для очистки жидкости. Картридж для обработки жидкости содержит корпус, по меньшей мере часть которого выполнена с возможностью вставки в посадочное гнездо для картриджа через горловину посадочного гнезда.

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Способ фильтрации морской воды на борту судна с помощью устройства (2) фильтрации, содержащего цилиндрический фильтрующий элемент (6), расположенный в резервуаре (5), и устройство (11) очистки, включает этапы: a) закачивания морской воды в устройство (2) фильтрации; b) направления морской воды с входным давлением P_вх в устройство (2) фильтрации с обеспечением выходного давления P_вых в виде фильтрованной морской воды или фильтрата; c) осуществления отведения фазы концентрата или концентрата, удаленного с фильтрующего элемента (6) с помощью устройства (11) очистки, с давлением концентрата P_конц; d) измерения входного давления P_вх, выходного давления P_вых и давления концентрата P_конц предпочтительно с помощью датчиков (22, 23, 24) и передачи их в устройство (21) управления; e) распознания изменения эффективности фильтрации фильтрующего элемента (6) путем определения изменения разности давлений загрязнения ∆PF = P_вх - P_вых между входным давлением P_вх и выходным давлением P_вых и регулирования разности давлений отсасывания ∆PK = P_вых - P_конц, определенную как разность между выходным давлением и давлением концентрата, в зависимости от разности давлений загрязнения ∆PF = P_вх - P_вых.

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Автоматическая станция для очистки воды включает камеру-реактор 9 с датчиками нижнего 8 и верхнего 7 уровня воды, емкость для очищенной воды 17, систему подачи исходной воды, включающую трубку 6, систему подачи озона, включающую генератор озона 1 с подключенным к нему осушителем воздуха 23, распылитель 12, расположенный в камере-реакторе 9, фильтр-деструктуризатор озона 10, закрепленный в верхней части камеры-реактора 9, систему подачи очищенной воды, фильтры тонкой очистки воды 19 и деструктуризатор 20, расположенные в трубопроводе системы подачи очищенной воды, центральный блок управления, функционально подключенный к генератору озона 1 и выполненный с возможностью управления средством контроля подачи исходной воды и с возможностью ручной регулировки времени генерирования озона, насосную станцию 18, фильтр 13, расположенный на дне камеры-реактора 9, систему промывки камеры-реактора 9 с трубопроводом подачи очищенной воды в камеру-реактор 9, таймер начала и окончания промывки.
Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности. Удаление гуминовых веществ, содержащих лигнин и другие соединения лигнинового типа и продукты их распада, из водной щелочной сточной воды от отбеливания химической пульпы осуществляют осаждением с использованием высококатионного крахмала.
Изобретение относится к области пищевой промышленности, в частности к способу получения питьевой воды, которая может использоваться как продукт повышенной биологической ценности, выступая в качестве дополнительного источника кремния, янтарной кислоты и калия.

Изобретение относится к технологии очистки воды, в частности к очистке сточных вод от ионов меди сорбцией. Способ очистки сточных вод от ионов меди включает обработку сорбентом, в качестве которого используют доменный гранулированный шлак, предварительно обработанный 10% раствором кремнезоля, а очистку осуществляют фильтрацией через сорбент толщиной слоя 0,04-0,05 м и размером зерен 2,5-5 мм.

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания хозяйственно-бытовых сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод малых населенных пунктов, коттеджных поселков, вахтовых поселков, образовательных и лечебных учреждений, в том числе инфекционных и туберкулезных больниц.

Изобретение относится к системам получения электрохимически активированных растворов для одновременного получения щелочной электролизованной воды и кислой электролизованной воды.

Изобретение относится к химической промышленности и нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении композиционных полимерных материалов. По одному варианту углеродный материал (I), содержащий одностенные углеродные нанотрубки и не менее 50% углерода, приводят во взаимодействие с раствором хлорида железа с концентрацией не менее 0,1 М.

Изобретение может быть использовано для очистки природных вод. Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования включает обработку воды окислителем, фильтрацию через загрузку, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю. В качестве окислителя используют кислород. Фильтрацию осуществляют в напорном фильтре со скоростью до 5 мч, заполненном фильтрационно-сорбционной загрузкой с высотой до 0,8 м, представляющей собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1. Изобретение позволяет снизить мутность до 96, содержание железа общего до 99, марганца до 96, солей жесткости до 95, а также сократить количество технологических операций и повысить экологичность предлагаемого способа. 3 табл., 3 пр.

Наверх