RU1773878C - Способ очистки подземных вод от железа - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : подземные воды аэрируют и фильтруют через загрузку. Из клиноптилолита с размером зерен 1-4 мм. предварительно модифицированного раствором солей железа, или исходной железосодержащей водой, или их смесью до содержани  в слое 0,5-1,5 г железа на 1 кг фильтрующего материала. Способ обеспечивает остаточное содержание железа до 0,1-0,2 мг/дм при повышении скорости фильтровани  до 13-15 м/ч и увеличении общей продолжительности фильтроцикла на 60-80%, по сравнению с известным способом . 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к области очистки воды и может быть использовано дл  удалени  из подземных вод соединений железа .

Известен способ очистки подземных вод от железа, в котором сыра  вода аэрируетс  и фильтруетс  через двухслойную загрузку из дробленого клиноптилолита фракции 20-40 мм (верхний слой) и смеси клиноптилолита фракции 20-40 и 0,8-1,1 мм (нижний слой). Верхний слой высотой 0,9- 1,0 м предназначен дл  снижени  гр зевой нагрузки на основной рабочий материал фракции 0,8-1,1 мм высотой сло  0,8-1,2 м. Фракционный состав материала определен с учетом следующих требований к процессу:

возможности всвешивани  при промывке и последующего осаждени  мелких частиц клиноптилолита;

снижение темпа прироста потерь напора в слое при фильтровании.

Скорость фильтровани  при этом принимаетс  посто нной и равной 7 м/ч.

Критический анализ рекомендуемых па раметров фильтрующего сло  позвол ет установить следующие очевидные недос гатки известного способа. В процессе промывки клиноптилолитовый щебень фракции 20-40 мм, составл ющий каркас сло , не расшир етс  и в нем накапливаютс  остаточные загр знени , привод щие к кольматации каркаса. Материал фракции 0,8-1,1 мм при промывке переноситс  в межзерновое пространство крупной фракции и после промывки неравномерно осаждаетс  в каркасе, что приводит к образованию пустот в слое, значительному увеличению скоростей фильтровани  на отдельных его участках. Кроме того, фракции размером 0,8-1,1 мм зажаты в каркасе, плохо взвешиваютс  и отмываютс  при промывке, что усугубл ет рассмотренную выше картину.

Пример 1. В табл. 1 приведешь; результаты практической реализации прототипа . Через двухслойный фильтр, загруженный клиноптилолитом фракции 20 40 и

ч

4J

Сл 00 VJ 00

смесью фракции 20-40 и 0.8-1,1 мм, фильтровалась подземна  ьода с концентрацией железа от 1,2 до 25,0 мг/дм3. Известный способ позвол л обеспечить хорошее качество фильтрата, однако в начальный период после промывки всегда имело место ухудшение качества воды, показанное на чертеже , и подробно рассмотренное ниже. Продолжительность этого ухудшени  не учитываетс  в полезную часть фильтроцик- лов, приведенных в табл. 1. Это отразилось соответственно и на объеме воды, качество которой соответствовало предельно допустимой концентрации (ПДК) железа 0,3 мг/дм3). Кроме того, максимальна  полезна  продолжительность фильтроцикла даже дл  концентраций железа 1,2 мг/дм не превышала 2-3 сут, что св зано, в первую очередь , с чрезмерно малым размером фракции рабочего материала (0,8-1,1 мм). Это привело к увеличению числа промывок фильтров и соответственно среднесуточного расхода промывной воды на собственные нужды установки.

Таким образом, недостатками известного способа  вл ютс  низка  степень очистки воды в начале цикла фильтровани , мала  продолжительность фильтроциклов, относительно невысока  производительность фильтров и большой расход промывной воды.

Целью изобретени   вл етс  повышение степени очистки воды от железа, увеличение продолжительности фильтровани , снижение расхода промывной воды.

Дл  достижени  поставленной цели осуществл ют аэрирование подземной воды с последующим фильтрованием через природный клиноптилолит с размером зерен 1-4 мм, предварительно модифицированный раствором соли железа из расчета 0,5-1,5 г сорбированного железа на 1 кг материала. При этом предварительную модификацию клиноптилолита можно осуществл ть в процессе очистки фильтрованием исходной железосодержащей воды со скоростью 1-5 м/ч. Если в сырой воде железо содержитс  в небольших концентраци х (до 2 мг/дм3), к воде подмешивают раствор соли железа с целью ускорени  начальной стадии модификации загрузки.

Сопоставительный анализ предложенного и известного способов показывает, что предложенный способ отличаетс  от известного тем, что используют предварительно модифицированный клиноптилолит другого фракционного состава. При этом модификацию материала производ т искусственным (сол ми железа), естественным (природной

железосодержащей водой) и комбинированными пут ми.

Дл  осуществлени  способа клиноптилолит с размерами зерен 1-4 мм дл  устранени  стадии зар дки, (проскока повышенных концентраций железа в фильтрат ) предварительно обрабатывают раствором соли железа до накоплени  на материале сорбата в количестве 0,5-1,5 г (по

0 железу) на 1 кг материала. После такой обработки материал становитс  эффективным сорбентом при удалении соединений железа . Исходна  железосодержаща  вода после аэрировани  подаетс  на фильтр и

5 фильтруетс  через слой модифицированной таким образом загрузки. При заилении зернистого сло  его промывают водой или водой и воздухом.

На промытый фильтр вновь подают ис0 ходную железосодержащую воду, повтор   вышеописанный цикл фильтровани . При потере активности модифицированного клиноптилолита вновь провод т обработку материала раствором соли железа.

5 На чертеже показаны результаты опытов по очистке воды с концентрацией железа 8 мг/дм3 на смеси клиноптилолита фракции 20-40 и 0,8-1,1 мм (прототип) при фильтровании с посто нной скоростою 7

0 м/ч (крива  1). Там же показана (крива  2) зависимость концентрации железа в воде, фильтрованной через дробленый клиноптилолит фракции 1-4 мм, при изменении скорости фильтровани  после стадии

5 модификации от 3 до 13 м/ч (предлагаемый способ). Скорость повышали с градиентом 2 м/ч после достижени  кривой 2 точки А с концентрацией железа 0,08 мг/дм3. Штриховой линией отмечены нормативные тре0 бовани  к концентрации железа в питьевой воде (0,3 мг/дм3).

Как видно из чертежа, при фильтровс; нии в режиме, соответствующем прототипу, имеет место длительное (30 ч) и значитель5 ное (в 5 раз) превышение нормативно концентрации железа. Указанное врем  не может быть включено в полезную продолжительность фильтроцикла (Тф1), котора  в итоге меньше продолжительности цикла

0 фильтровани  в за вл емом способе (Тф2).

Сравнительна  характеристика известного и предлагаемого способов, приведенна  в табл. 1, показывает, что обща  продолжительность фильтроцикла при

5 включении в него первой (начальной) стадии повышаетс  на 60-80%. При этом в 1,3-1,8 раз сокращаетс  общий расход промывной воды. Оптимизаци  фракционного составе фильтрующего материала в сочетании с естественной его модификацией позволит

увеличить общий объем очищенной воды на 45-130%.

Дл  оЬезжелезивани  могут примен тьс  традиционные системы аэрации (градирни , распылители) и фильтры в безнапорном и напорном исполнени х. Приготовление р створа солей железа (например, сернокислого железа) производ т в обычных аппаратах дл  растворени , дозирование - стандартными дозаторами.

В обезжелезивающий фильтр, оборудованный дренажно-распределительными си- стемами, загружают клиног(тилолит фракцией 1-4 мм: высота сло  - пор дка 2 м. Загрузку тщательно промывают водой или водой и воздухом. Затем через материал со скоростью 1-5 м/ч пропускают модифицирующий раствор соли железа или сырую железосодержащую воду или смесь. Окончание этого периода зар дки определ ют соответственно химическим анализом загрузочного материала (0,5-1,5 гжелеза на 1 кг загрузки) или косвенно по кривой изменени  качества фильтрата, как это показано выше. После зар дки скорость фильтровани  начинают повышать с 1-5 до 10-15 м/ч (и более) с градиентом 1-2 м/ч, а затем поддерживают на -этом уровне в течение суток и более. Предельные значени  скорости фильтровани  и продолжительности фильтроцикла определ ютс  качеством фильтрата, который должен соответствовать ПДК, и потер ми напора в слое. По окончании цикла фильтровани  загрузку промывают, а затем фильтр снова пускают в эксплуатацию в режиме модифицировани  материала. Цикл повтор ют.

Пример. Дл  обосновани  параметров процесса очистки воды от железа были выполнены опыты, подобные описанному выше примеру. Их результаты представлены в табл. 2. В зависимости от качества исходной воды клиноптилолитова  загрузка фракции 1-4 мм модифицировалась раствором сернокислого железа (опыты 1-6), исходной железосодержащей водой (опыты 7-12) или их смесью (опыты 13-18). В первом случае врем , затраченное на модификацию (1,5-4 ч), не включалось в полезную продолжительность фильтроциклов,

Установленные параметры в комплексе обеспечивают преимущества предложенного способа. Использование более крупной загрузки (опыт 19) не позвол ет обеспечить необходимое качество фильтрата (0,3

мг/дм ). Более мелка  загру ка (опыт 20) быстро заиливаетс , что приводит к снижению продолжительности фильтровани  и производительности фильтра, а также к увеличению удельного объема промывной воды . Снижение скорости фильтровани  модифицирующего раствора (опыт 21) приводит к значительному простою фильтра (7,5 ч) во врем  зар дки, а превышение скорости 5 м/ч на стадии модификации (опыт 22) вызывает длительный проскок железа в фильтрат. Снижение или увеличение количества модификатора в слое, накопленного при регенерации (опыты 23 и 24) вызывает

соответствующее ухудшение качества воды или сокращение фильтроцикла. Данные табл, 2 показывают, что запредельное изменение факторов об зательно приводит к ухудшению какого-либо (или нескол ь ких)показателей . Прототип (опыт 25) не удовлетвор ет технологическим требовани м к процессу, в первую очередь, из-за длительного (30 ч) ухудшени  качества фильтрата после промывки,

Таким образом, предложенный способ обеспечивает эффективную очистку воды в большом диапазоне концентраций железа и легко применим на станци х водоподготов- ки, что позволит обеспечить его широкую

реализацию.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ очистки подземных вод от железа , включающий аэрирование, фильтрование через загрузку из дробленного

   природного клиноптилолита и последующую промывку отработанной загрузки водой , отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени очистки, увеличени  продолжительности фильтровани , снижени  расхода промывной воды, используют клиноптилолит с размером зерен 1-4 мм, предварительно модифицированный раствором соли железа до содержани  0,5-i,5 г железа на 1 кг загрузки.
2. 2. Способ по п. 1,отличающийс 

   тем, что предварительную модификацию клиноптилолита осуществл ют в процессе очистки фильтрованием исходной железосодержащей воды со скоростью 1-5 м/ч.
3. 3. Способ по п. 2, отличающийс  тем, что при концентраци х железа в исходной воде до 2 мг/дм в ходе фильтровани  с целью ускорени  процесса модификации в исходную воду дополнительно ввод т соль

   железа.

   Примечание. 1. Модификаци  загрузки - естественна , сырой водой.

   2. Интенсивности подачи промывной воды в известном способе 14 л/с м2, предлагаемом - 16 л/с м2, врем  промывки - 8 мин

   данные не учитывались в показател х процесса

   Продолжительное Tt фильтровани , v