RU2145576C1

RU2145576C1 - Water deferrization apparatus

Info

Publication number: RU2145576C1
Application number: RU98105134A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Назаров; Э.В. Семенова; В.Б. Соловьев; Г.С. Сапунов
Original assignee: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2000-02-20

Abstract

FIELD: water treatment, in particular, equipment for deferrization of potable or domestic water. SUBSTANCE: apparatus has aeration system, delivery contact granular charge filter, disinfection system, clean water reservoir, catalytic charge filter. Catalytic charge contains 2-26% by weight of natural manganese oxides. Contact filter granular charge contains siliconized calcite active with respect to ions of iron. Disinfection system has sorption filters with silver coated grains. Forefilter and pressure regulating valve are positioned at apparatus inlet end. EFFECT: improved quality of water by intensified oxidation process of molecule of iron bicarbonate organoleptic complex. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности к установкам для обезжелезивания воды, используемой для питьевого - хозяйственного потребления. The invention relates to the field of water treatment, in particular to installations for deferrization of water used for drinking - household consumption.

Известно устройство для очистки воды (Патент РФ N 2086510, C 02 F 1/64, B 01 D 24/16, БИ N 22, 10.08.97 г.), включающее распределительную и сборную системы, зернистый фильтрующий материал, выполненный из кальцитов. Эффективность известного устройства по сорбции железа наблюдается лишь в узких пределах концентрации: верхний предел до 1,6 мас.% магния, железа, кремния. Более высокие концентрации перечисленных компонентов в материале образуют излишне жесткие его структуры и препятствуют взаимодействию кальцитов с солями железа, снижая степень очистки. Нижний предел содержания магния, железа, кремния определяется размыванием материала сорбента с загрязнением воды, что в свою очередь влечет за собой дополнительную ступень очистки. A device for water purification is known (RF Patent N 2086510, C 02 F 1/64, B 01 D 24/16, BI N 22, 08/10/97), including a distribution and prefabricated system, a granular filter material made of calcite. The effectiveness of the known device for sorption of iron is observed only in a narrow concentration range: the upper limit is up to 1.6 wt.% Magnesium, iron, silicon. Higher concentrations of the listed components in the material form excessively rigid structures and interfere with the interaction of calcites with iron salts, reducing the degree of purification. The lower limit of the content of magnesium, iron, silicon is determined by erosion of the sorbent material with water pollution, which in turn entails an additional purification step.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является установка для обезжелезивания подземных вод высокой минерализации (А.С. СССР N 1278303, C 02 F 1/64, 23.12.86 г.), содержащая водозаборное устройство, контактный и осветлительный фильтр, систему аэрации, обратный клапан. Вода насыщается кислородом воздуха, в результате чего на поверхности зернистой загрузки контактного фильтра образуется гидроксид железа. Очистка воды происходит без применения реагента. Катализаторами процесса являются железобактерии, концентрация которых увеличивается из-за присутствия кислорода в строго дозированном количестве. The closest technical solution to the claimed invention is a device for deferrization of groundwater of high mineralization (AS USSR N 1278303, C 02 F 1/64, 12/23/86, containing a water intake device, contact and clarification filter, aeration system, check valve. Water is saturated with oxygen, resulting in the formation of iron hydroxide on the surface of the granular charge of the contact filter. Water purification occurs without the use of a reagent. The catalysts for the process are iron bacteria, the concentration of which increases due to the presence of oxygen in a strictly dosed amount.

Недостатком известной установки является необходимость строгой дозировки количества кислорода, от которого зависит наличие железобактерий, катализирующих процесс. A disadvantage of the known installation is the need for a strict dosage of the amount of oxygen, on which the presence of iron bacteria catalyzing the process depends.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения степени очистки воды. The present invention solves the technical problem of increasing the degree of water purification.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является ускорение процесса окисления молекулы органолептического комплекса бикарбонатного железа. The technical result in the implementation of the invention is to accelerate the oxidation of a molecule of the organoleptic complex of bicarbonate iron.

Технический результат достигается тем, что известная установка обезжелезивания воды, содержащей систему аэрации, напорный фильтр с зернистой нагрузкой, систему обеззараживания, резервуар чистой воды, согласно изобретению дополнительно содержит фильтр с каталитической загрузкой, состоящей из природных оксидов марганца, суммарный состав которых составляет 8-26 мас.%, а напорный фильтр в качестве зернистой загрузки содержит активный относительно ионов железа фильтрующий материал (силицированный кальцит), система обеззараживания содержит сорбционные фильтры с нанесенным на поверхность зерен серебром, на входе установлен механический префильтр и клапан регулирования давления. The technical result is achieved by the fact that the known installation of deferrization of water containing an aeration system, a pressure filter with a granular load, a disinfection system, a clean water tank, according to the invention further comprises a filter with a catalytic loading, consisting of natural manganese oxides, the total composition of which is 8-26 wt.%, and the pressure filter as a granular charge contains active against iron ions filter material (silicified calcite), the disinfection system contains sorption filters applied to the surface of silver grains at the inlet a mechanical pre-filter and a pressure control valve.

На чертеже представлена технологическая схема установки обезжелезивания воды. The drawing shows a process diagram of a water deferrization installation.

Установка обезжелезивания воды содержит механический фильтр 1, счетчик-расходомер 2, обратные клапана 3, фильтры с каталитической загрузкой 4, воздухоотделитель 5, монометры 6, краны 7, напорные контактные обезжелезивающие фильтры 8, сорбционные угольные фильтры 9, насосы 10, резервуар чистой воды 11, регулятор давления 12 систему аэрации 13. The water deferrization unit contains a mechanical filter 1, a flow meter 2, non-return valves 3, filters with catalytic loading 4, an air separator 5, monometers 6, taps 7, pressure contact deferrizing filters 8, sorption carbon filters 9, pumps 10, a clean water tank 11 pressure regulator 12 aeration system 13.

Механический фильтр 1 предназначен для сбора механических примесей, окалин и др. Элементом очистки является сетка, изготовленная из нержавеющей стали с ячейкой 0,8 мм. The mechanical filter 1 is designed to collect mechanical impurities, scale, etc. The cleaning element is a mesh made of stainless steel with a cell of 0.8 mm.

Регулятор давления 12 ограничивает давление после себя на уровне 0,3 - 0,35 мПа при входном давлении до 0,8 мПа городской водопроводной сети. The pressure regulator 12 limits the pressure after itself at the level of 0.3 - 0.35 MPa with an inlet pressure of up to 0.8 MPa of the city water supply network.

Напорный контактный обезжелезивающий фильтр предназначен для удаления железа (8), содержащегося в водопроводной сети, состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов запорной арматуры, входного монометров (6), пробоотборных устройств, крана - воздухоотделителя 5 с обратным клапаном 3 для возможной разборки и очистки крана-воздухоотделителя от гидроокиси железа без снятия давления с фильтров. В качестве обезжелезивающего материала он содержит силицированный кальцит-природный материал Башкирского месторождения (Патент РФ N 2086510, гигиенический сертификат N 678 от 24.08.95 г.). Pressure contact deferrizing filter is designed to remove iron (8) contained in the water supply network, consists of a housing, lower and upper distribution devices, valves of inlet valves, inlet monometers (6), sampling devices, faucet - air separator 5 with check valve 3 for possible disassembling and cleaning the air-separator valve from iron hydroxide without relieving the pressure from the filters. As a deferrizing material, it contains silicified calcite-natural material of the Bashkir deposit (RF Patent N 2086510, hygienic certificate N 678 from 08.24.95).

Сорбционные фильтры 9 предназначены для удаления из воды органических загрязнений, улучшения органолептических свойств путем адсорбции на активированном угле АГ-3. Для дезинфекции воды на активированный уголь методом электролиза нанесено серебро. Окисление двухвалентного железа происходит в фильтрах 4, содержащих в качестве каталитической загрузки оксиды марганца. Промывной насос 10 АР-12 фирмы ГРУНДФОС представляет собой одноступенчатый погружной насос, работающий как в автоматическом, так и в режиме ручного обслуживания. Резервуар чистой воды 11 состоит из двух баков, выполненных из нержавеющей стали. Обратный клапан 9 исключает попадание воздуха в водопровод исходной воды. Sorption filters 9 are designed to remove organic contaminants from water, improve organoleptic properties by adsorption on activated carbon AG-3. To disinfect water, silver is applied to activated carbon by electrolysis. The oxidation of ferrous iron occurs in filters 4 containing manganese oxides as a catalytic charge. The GRUNDFOS washing machine 10 AR-12 is a single-stage submersible pump operating in both automatic and manual maintenance modes. The clean water tank 11 consists of two tanks made of stainless steel. The non-return valve 9 prevents air from entering the water supply pipe.

Установка обезжелезивания работает следующим образом. Исходная вода через кран 7 поступает на вход механического фильтра 1, где очищается от механических примесей размером более 0,8 мм. Пройдя счетчик - расходомер 2 вода поступает на клапан регулятор давления 12. После клапана - регулятора 12 вода, насыщенная при помощи компрессора 13 кислородом воздуха под давлением выше 0,35 мПа через обратный клапан 3 поступает в фильтры 4, заполненные природными оксидами марганца в качестве каталитической загрузки. Оксиды марганца при наличии кислорода являются катализаторами и ускоряют процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное с образованием гидроокиси. После фильтра с катализатором 4 вода через открытые краны 7 и верхние распределительные устройства обезжелезивающих фильтров 8 фильтруется через слой зернистой загрузки - силицированного кальцита. Высота слоя зернистой загрузки каждого фильтра не менее 1,2 м. Обезжелезивание воды в контактных фильтрах 8 протекает в два этапа: первоначально происходит адсорбция ионов закисного железа и молекулярного кислорода на поверхности зерен фильтрующей загрузки с образованием пленки сложного химического состава, а затем следует процесс сорбции и окисления железа на поверхности активной пленки. Пленка, как показали результаты исследований, обладает значительно большей сорбционной способностью, чем зерна "чистой" загрузки. Начиная с момента образования пленки, сорбция ионов железа протекает параллельно на оставшейся поверхности зерен фильтрующей загрузки и на поверхности гидроокиси. Первый процесс затухает по мере уменьшения свободной поверхности зерен фильтрующей загрузки и ее электрохимического потенциала, а второй усиливается, вследствие накопления активной поверхности гидроокиси железа. Незатухающий стабильный процесс обезжелезивания воды возможен лишь при условии, когда окислившееся и гидролизующееся железо в единицу времени создает новую сорбционную поверхность, площадь которой равна или превосходит площадь поверхности, покрываемой ионами железа, сорбируемыми из воды за то же время. Таким образом, обезжелезивание воды характеризуется образованием в межпоровом пространстве рыхлой хлопьевидной структуры гидроокиси железа. При этом процесс характеризуется значительным темпом потерь напора, поэтому фильтровальный аппарат выводится на промывку по достижении предельной потери напора. Отфильтрованная от гидроокиси железа вода поступает в сорбционные фильтры 9 с активированным углем и нанесенным на поверхность зерен серебром, где происходит удаление из воды органических загрязнений, а именно, метана, нефтепродуктов и других углеводородов, растворенных в воде, а также улучшение органолептических показателей, а нанесенное на поверхность зерен серебро, обладающее бактерицидными свойствами, способствует уничтожению бактерий. Далее вода через кран 7 поступает в резервуар чистой воды 11. Installation deferrization works as follows. The source water through the valve 7 enters the inlet of the mechanical filter 1, where it is cleaned of mechanical impurities larger than 0.8 mm. Having passed the counter - flow meter 2, water enters the pressure regulator 12 valve. After the valve - regulator 12, water saturated with compressor 13 with atmospheric oxygen at a pressure above 0.35 MPa through the check valve 3 enters the filters 4 filled with natural manganese oxides as catalytic downloads. Manganese oxides in the presence of oxygen are catalysts and accelerate the oxidation of ferrous to ferric with the formation of hydroxide. After the filter with the catalyst 4, water through the open taps 7 and the upper switchgear of the deferrizing filters 8 is filtered through a layer of granular load - siliconized calcite. The granular loading layer height of each filter is at least 1.2 m. Water deferrization in contact filters 8 proceeds in two stages: initially, ferrous iron and molecular oxygen ions are adsorbed on the grain surface of the filter load to form a film of complex chemical composition, and then the sorption process follows and oxidation of iron on the surface of the active film. The film, as shown by the research results, has a significantly greater sorption ability than the grain of the "clean" load. Starting from the moment of film formation, the sorption of iron ions proceeds in parallel on the remaining surface of the grains of the filter charge and on the surface of the hydroxide. The first process decays as the free surface of the grains of the filter charge decreases and its electrochemical potential, and the second intensifies due to the accumulation of the active surface of iron hydroxide. An undamped stable process of water deferrization is possible only if the oxidized and hydrolyzable iron per unit time creates a new sorption surface, the area of which is equal to or greater than the surface area covered by iron ions sorbed from water at the same time. Thus, water deferrization is characterized by the formation in the inter-pore space of a loose flocculent structure of iron hydroxide. At the same time, the process is characterized by a significant rate of pressure loss, therefore, the filter apparatus is flushed out upon reaching the maximum pressure loss. Filtered water from iron hydroxide enters sorption filters 9 with activated carbon and silver deposited on the grain surface, where organic contaminants, namely methane, oil products and other hydrocarbons dissolved in water, are removed from the water, as well as an improvement in organoleptic characteristics, and silver with bactericidal properties on the surface of grains contributes to the destruction of bacteria. Next, the water through the valve 7 enters the clean water tank 11.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в системах подготовки воды для питьевых и хозяйственных нужд. The present invention can be used in water treatment systems for drinking and household needs.

Использование предлагаемого изобретения позволит достигнуть 95-99%-ого эффекта обезжелезивания воды по сравнению с прототипом, в котором максимальный эффект обезжелезивания составляет 83%. Using the invention, it will be possible to achieve a 95-99% water deferrization effect compared to the prototype, in which the maximum deferrization effect is 83%.

Claims

1. Installation of iron removal water containing an aeration system and a contact filter with a granular charge, characterized in that it further comprises a catalytic loading filter, a disinfection system, a mechanical filter and a pressure regulator installed at the inlet, and an air separator, while the pressure contact filter contains an active relative to iron ions, filter material.

2. The water deferrization apparatus according to claim 1, characterized in that the contact filter contains silicified calcite as an active filtering agent for iron ions.

3. The water deferrization unit according to claim 1, characterized in that it contains natural manganese oxides, the total composition of which is 8 - 26 wt.%, As a catalytic charge.

4. Installation of water deferrization according to claim 1, characterized in that the disinfection system comprises sorption filters with silver deposited on the surface of the grains.