RU2057077C1

RU2057077C1 - Method for removal of iron and fluorine from underground water

Info

Publication number: RU2057077C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Николадзе; В.Б. Викулина; Г.Н. Канделаки
Original assignee: Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1996-03-27

Abstract

FIELD: purification of underground water. SUBSTANCE: simultaneous removal of iron and fluorine from underground water is effected by filtration after modification of filtering medium with coagulant and additional treatment with polyphosphate or substituted with sodium orthophosphates. EFFECT: removal of iron and fluorine in one treatment structure, reduced capital outlays, increased efficiency of purification plants. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к очистке подземных вод от железа и фтора и может быть использовано при очистке подземных вод для хозяйственно-питьевых целей. The invention relates to the purification of groundwater from iron and fluorine and can be used in the treatment of groundwater for domestic and drinking purposes.

Известен способ удаления железа из подземных вод, включающий фильтрование через модифицированную загрузку, обработанную водным раствором сернокислого закисного железа и водным раствором перманганата калия [1]
Недостатком данного способа очистки воды является то, что он позволяет удалить только один элемент железо. Кроме того, этот способ связан со значительным расходом перманганата калия, что резко удорожает процесс очистки.A known method of removing iron from groundwater, including filtering through a modified charge treated with an aqueous solution of ferrous sulfate and an aqueous solution of potassium permanganate [1]
The disadvantage of this method of water purification is that it allows you to remove only one element of iron. In addition, this method is associated with a significant consumption of potassium permanganate, which dramatically increases the cost of the cleaning process.

Известен способ удаления фтора, включающий обработку щелочными реагентами, сорбцию во взвешенном слое в контактной камере при концентрации во взвешенном слое в контактной камере 50-100 г/л и при рН воды 9-9,5 [2]
Недостатком данного способа удаления фтора из подземных вод является наличие в схеме очистки двух стадий стадии сорбции в контактной камере и стадии отделения осадка при фильтровании, а также невозможность удаления других элементов.A known method of fluorine removal, including treatment with alkaline reagents, sorption in the suspended layer in the contact chamber at a concentration in the suspended layer in the contact chamber of 50-100 g / l and at a water pH of 9-9.5 [2]
The disadvantage of this method of removing fluorine from groundwater is the presence in the purification scheme of two stages of the sorption stage in the contact chamber and the stage of separation of the precipitate during filtration, as well as the inability to remove other elements.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ удаления железа и фтора при двухстадийной обработке: первая стадия удаление железа с использованием предварительного окисления, а затем отделение гидрооксида железа при фильтровании; вторая удаление фтора сорбцией на осадке гидрооксидов металлов [3]
Недостатком этого способа является необходимость удаления железа и фтора поэтапно: сначала удаляется железо, а затем фтор. Такая технологическая схема громоздка, требует строительства очистных сооружений, в два раза больших по объему.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of removing iron and fluorine in a two-stage treatment: the first stage is the removal of iron using pre-oxidation, and then the separation of iron hydroxide during filtration; second fluorine removal by sorption on a precipitate of metal hydroxides [3]
The disadvantage of this method is the need to remove iron and fluorine in stages: first, iron is removed, and then fluorine. Such a technological scheme is cumbersome, requires the construction of treatment facilities, twice as large in volume.

Технический результат изобретения удаление железа и фтора в одном сооружении и как следствие этого снижение капительных затрат и увеличение производительности очистных сооружений. The technical result of the invention is the removal of iron and fluorine in one building and as a result of this reduction in capital costs and an increase in the productivity of treatment facilities.

Технический результат достигается тем, что в способе одновременного удаления железа и фтора из подземных вод, включающего фильтрование, после модификации загрузки коагулянтом ее дополнительно обрабатывают водным раствором полифосфатов или замещенных ортофосфатов натрия. The technical result is achieved by the fact that in the method for simultaneously removing iron and fluorine from groundwater, including filtering, after modifying the loading with a coagulant, it is additionally treated with an aqueous solution of polyphosphates or substituted sodium orthophosphates.

При пропуске раствора коагулянта через загрузку происходит образование молекулярного слоя вокруг зерен загрузки. Затем через такую загрузку пропускают растворы полифосфатов или ортофосфатов натрия. Все полифосфаты имеют линейное строение фосфат-анионов или циклическое. При этом происходит образование комплексных соединений, так как фосфаты при определенных условиях образуют полимерные соединения, а в сочетании с коагулянтами происходит комплексообразование и эти комплексы способны задерживать ионы железа и фтора. When the coagulant solution passes through the batch, a molecular layer forms around the batch grains. Then, solutions of sodium polyphosphates or orthophosphates are passed through such a load. All polyphosphates have a linear structure of phosphate anions or cyclic. In this case, the formation of complex compounds occurs, since phosphates form polymer compounds under certain conditions, and in combination with coagulants complexation occurs and these complexes are capable of trapping iron and fluorine ions.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Через песчаную кварцевую загрузку снизу вверх подают водный раствор коагулянта, например сернокислого алюминия, концентрацией от 1 до 3% затем после такой обработки подают раствор полифосфатов, например одно-, двух- или трехзамещенных ортофосфатов, содержащих соответственно Н₂РО $\binom{-}{4}$ , НРО $\binom{2-}{4}$ , РО $\binom{3-}{4}$ анионы, концентрацией от 1 до 3% При этом вокруг зерен загрузки образуется тонкий слой комплексного соединения.An aqueous solution of a coagulant, for example, aluminum sulfate, with a concentration of 1 to 3% is fed from the bottom to the top through a sandy quartz sand; then, after this treatment, a solution of polyphosphates, for example, one-, two- or three-substituted orthophosphates, containing respectively Н ₂ РО $\binom{-}{4}$ NRA $\binom{2-}{4}$ , RO $\binom{3-}{4}$ anions, with a concentration of 1 to 3%. A thin layer of complex compound is formed around the loading grains.

После подготовки загрузки к работе начинают сразу фильтровать подземную воду, содержащую ионы железа и фтора, без предварительного окисления. Затем происходит одновременное удаление ионов железа и фтора из подземных вод в результате процесса адсорбции и ионного обмена, которые одновременно происходят в тонком слое комплексного соединения, образовавшегося в результате предлагаемого способа удаления ионов железа и фтора. After preparing the load for work, they immediately begin to filter underground water containing iron and fluorine ions, without prior oxidation. Then there is a simultaneous removal of iron and fluorine ions from groundwater as a result of the adsorption and ion exchange processes, which simultaneously occur in a thin layer of a complex compound formed as a result of the proposed method for removing iron and fluorine ions.

Предлагаемый способ удаления железа и фтора из подземных вод осуществляется в одном сооружении при извлечении из воды двух элементов одновременно в одну стадию при фильтровании, при этом исключается строительство дополнительных очистных сооружений. The proposed method for removing iron and fluorine from groundwater is carried out in a single structure when two elements are extracted from the water simultaneously in one stage during filtration, while the construction of additional treatment facilities is excluded.

П р и м е р. Предлагаемый способ удаления железа и фтора из подземных вод проверялся на подземной воде г.Химки Московской области. Подземная вода содержала, мг/л: железа 6,5; фтора 4,5. PRI me R. The proposed method for removing iron and fluorine from groundwater was tested on groundwater in Khimki, Moscow Region. Groundwater contained, mg / l: iron 6.5; fluoride 4,5.

Фильтрование осуществлялось через зернистую загрузку диаметром 0,8-1,4 мм, при этом высота загрузки 1,6 м, скорость фильтрования 6,0 м/ч, концентрация коагулянта от 1 до 3% концентрация ортофосфата натрия от 1 до 3% диаметр фильтровальной колонны 50 мм. Filtration was carried out through a granular charge with a diameter of 0.8-1.4 mm, with a loading height of 1.6 m, a filtration rate of 6.0 m / h, a coagulant concentration of 1 to 3% sodium orthophosphate concentration of 1 to 3% filter diameter columns of 50 mm.

Сравнительные экспериментальные данные приведены в табл.1. Comparative experimental data are given in table 1.

Таким образом, в предлагаемом способе увеличивается продолжительность фильтроцикла и увеличивается производительность за счет того, что процесс удаления фтора и железа осуществляется с одинаковой скоростью, тогда как в прототипе скорость удаления фтора ниже, чем железо в 1,5 раза. Качество фильтрата в прототипе и в предлагаемом способе поддерживалось одинаковое. Thus, in the proposed method increases the duration of the filter cycle and increases productivity due to the fact that the process of removing fluorine and iron is carried out at the same speed, while in the prototype the speed of fluorine removal is lower than iron by 1.5 times. The quality of the filtrate in the prototype and in the proposed method was maintained the same.

В табл. 2 и 3 приведены экспериментальные данные по применению других реагентов для удаления железа и фтора из подземных вод. In the table. Figures 2 and 3 show experimental data on the use of other reagents for removing iron and fluorine from groundwater.

Условия проведения эксперимента такие же, как и в примере. The experimental conditions are the same as in the example.

Использование 1-3%-ного водного раствора замещенного ортофосфата натрия является наиболее оптимальным вариантом. Однако экспериментальные исследования по применению других полифосфатов, например гексаметафосфата натрия или триполифосфата натрия, также приводят к достижению поставленного технического результата. The use of a 1-3% aqueous solution of substituted sodium orthophosphate is the most optimal option. However, experimental studies on the use of other polyphosphates, for example sodium hexametaphosphate or sodium tripolyphosphate, also lead to the achievement of the technical result.

При применении для модификации раствора Na₃P₃O₁₀ были изучены такие же показатели технологического процесса, а доза триполифосфата натрия составила 10 мг/л на 1 мг F^-.When Na ₃ P ₃ O ₁₀ was used to modify a solution, the same process parameters were studied, and the dose of sodium tripolyphosphate was 10 mg / L per 1 mg F ^- .

Как видно из данных табл.2 и 3, применение других коагулянтов и фосфатов для модификации зернистой загрузки фильтра не влияет на процесс удаления железа и фтора из подземных вод. As can be seen from the data in Tables 2 and 3, the use of other coagulants and phosphates to modify the granular filter load does not affect the removal of iron and fluorine from groundwater.

Таким образом, по сравнению с известным способ существенно увеличивается продолжительность фильтроцикла и производительность, так как происходит выравнивание скорости протекания двух процессов процесса удаления железа и фтора, сокращается объем сооружений в два раза, так как предлагаемый способ осуществляется в одном сооружении. Thus, in comparison with the known method, the duration of the filter cycle and productivity are significantly increased, since the flow rate of the two processes of the removal of iron and fluorine is equalized, the volume of structures is halved, since the proposed method is carried out in one structure.

Дополнительная обработка загрузки полифосфатами после обработки коагулянтом приводит к образованию в слое тонкого слоя комплексного соединения. За счет этого образования ионы железа и фтора задерживаются одновременно в этой загрузке. Additional processing of the charge with polyphosphates after treatment with a coagulant leads to the formation of a thin layer of a complex compound in the layer. Due to this formation, iron and fluorine ions are trapped simultaneously in this load.

Технический результат изобретения состоит в одновременном удалении железа и фтора в одном сооружении при фильтровании воды для хозяйственно-питьевых целей, увеличении производительности как следствия выравнивания скоростей прохождения двух процессов удаления железа и удаления фтора. The technical result of the invention consists in the simultaneous removal of iron and fluorine in one building while filtering water for drinking and drinking purposes, increasing productivity as a result of equalizing the rates of passage of the two processes of iron removal and fluorine removal.

Claims

1. METHOD FOR REMOVING IRON AND FLUORINE FROM UNDERGROUND WATERS, including filtering, characterized in that after modifying the filter load with a coagulant, it is additionally treated with an aqueous solution of polyphosphates or substituted sodium orthophosphates.

2. The method according to p. 1, characterized in that as a coagulant use salts of iron or aluminum.