Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ И ДЕМАНГАНАЦИЯ ВОДЫ

ХАРАКТЕРИСТИКА ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ВОД. МЕТОДЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ

Повышенное содержание соединений железа в природной воде в концентрациях, превышающих нормативные, делает ее непригодной для питья и использования в технологических процессах текстильной, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической и других отраслей промышленности. Обезжелезивание воды для хозяйственнопитьевых целей производится при содержании в ней железа более 0,3 мг/л. В поверхностных водах железо встречается в виде органических и минеральных комплексных соединений, в виде коллоидных и тонкодисперсных взвесей. В подземных водах железо находится в виде бикарбоната железа (II), который устойчив при наличии значительного количества углекислоты и отсутствии растворенного кислорода. Наряду с этим, железо встречается также в виде сульфида, карбоната и сульфата железа (II), комплексных соединений с гума- тами и фульвокислотами.

Одна из основных форм существования железа в поверхностных водах — гидроксид железа (коллоид). Устойчивость коллоидного железа в значительной степени повышается благодаря защитному действию гумусовых веществ. Из комплексных соединений железо может быть выведено в осадок двумя путями: естественным — при участии бактерий, разрушающих органическое вещество, и искусственным — с помощью сильных окислителей, уничтожающих защитные коллоиды.

Многообразие форм и концентраций железа, встречающихся в природных водах, вызвало необходимость разработки ряда методов, технологических схем и сооружений обезжелезивания воды.

Диаграмма Пурбе (рис. 34.1) отражает состояние системы железо- вода в координатах окислительно-восстановительный потенциал Е — значение pH. В соответствии с диаграммой при pH < 4,5 железо в воде находится в виде ионов Fe3+,Fe2+ и Fe(OH)2+ . Повышение pH приводит к окислению железа (II) в железо (III), которое выпадает в осадок в виде Ре(ОН3)ч1. В этих же условиях при наличии в воде сульфидов может выделяться черный осадок FeSi. В восстановительной среде в присутствии карбонатов при рН>8,4 выделяется осадок FeC03-l, а при pH > 10,3 — Ре(ОН)2ч1.

Диаграмма Пурбе для железа

Рис. 34.1. Диаграмма Пурбе для железа

При наличии в обрабатываемой воде катализаторов — ионов Си2+, Мп2+, Р043_, а также при контакте ее с оксидами марганца или с ранее выпавшим осадком Fe(OH)3i скорость окисления Fe(II) кислородом возрастает. С увеличением pH среды время, затрачиваемое на окисление соединений железа (II), значительно сокращается. Окисление Fe(II) кислородом воздуха происходит по реакции

На окислении 1мг Fe(II) расходуется 0,143 мг растворенного в воде кислорода, щелочность воды при этом снижается на 0,036 мг- экв/л.

Скорость окисления соединений железа (II) возрастает при хлорировании воды:

При замене свободного хлора дихлорамином длительность окисления железа (II) значительно возрастает.

Железо из природных вод удаляется методами, которые Г.И. Ни- коладзе предложил разделить на безреагентные (физические) и реагентные.

Обезжелезивание поверхностных вод можно осуществить лишь реагентными методами, а для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение получили безреагентные методы.

Безреагентные методы обезжелезивания могут быть применены, когда исходная вода характеризуется следующими показателями: pH не менее 6,6; щелочность не менее 1,5 мг-экв/л; содержание углекислоты до 80 мг/л и сероводорода до 2 мг/л; перманганатная окисляемость — не более 9,5 мг 02/л. При соблюдении этих условий при содержании железа (III) не более 10% общего и концентрации железа (II) в бикарбонатной или карбонатной форме до 3 мг/л реко-

Схемы установок обезжелезивания природных вод методами

Рис. 34.2. Схемы установок обезжелезивания природных вод методами: а — вакуумно-эжекционной аэрации и фильтрования; 6 — упрощенной аэрации; в — упрощенной аэрации с двухступенчатым фильтрованием; г — сухой фильтрации; д — фильтрования на каркасных фильтрах; е — обезжелезивания в пласте; ж — известкования (установка «Струя»); 1,4 — подача исходной и отвод обработанной воды; 2 — вакуумно-эжекционный аппарат; 3 — скорый каркасно-засыпной фильтр; 5 — бак- аэратор; 6 — реагентное хозяйство; 7 — насос-дозатор; 8 — насос; 9 — ресивер;

  • 10 — скорый фильтр; 11 — ввод хлора (вариант); 12 — бактерицидная установка;
  • 13 — компрессор; 14 — скорый фильтр II ступени; 15 — водонапорная башня; 16 — сброс воздуха; 17 — намывной фильтр; 18 — керамические пористые фильтрующие патроны (размер пор ~ 100 мкм); 19 — смеситель; 20 — воздуходувка; 21 — подача воды на аэрацию; 22 — зона аэрации; 23 — аэрационное устройство; 24 — кольцевой инфильтрационный бассейн; 25 — эксплуатационный колодец; 26 — вспомогательный колодец; 27 — трубчатый смеситель; 28 — камера хлопьеобразования;
  • 29 — тонкослойный отстойник мендуется метод фильтрования на каркасных фильтрах без вспомогательных фильтрующих средств (рис. 34.2, д); до 5 мг/л — предпочтительно применять метод «сухой» фильтрации (рис. 34.2, г); от 5 до 10 мг/л — следует использовать метод упрощенной аэрации с одноступенчатым фильтрованием (рис. 34.2, б); от 10-20 мг/л — аэрации и двухступенчатого фильтрования (рис. 34.2, в); от 10—30 мг/л реко-
Окончание мендуется вакуумно-эжекционная аэрация с фильтрованием через загрузку большой грязеемкости

Рис. 34.2. Окончание мендуется вакуумно-эжекционная аэрация с фильтрованием через загрузку большой грязеемкости (рис. 34.2, а). При содержании углекислого или карбонатного железа (II) более 20 мг/л или при наличии сероводорода 1—5 мг/л, pH не ниже 6,4 рекомендуется метод ваку- умно-эжекционной аэрации с последующим отстаиванием в тонком слое воды или обработкой в слое взвешенного осадка и фильтрованием. Перспективным является фильтрование в подземных условиях с предварительной подачей в пласт оксидированной воды или воздуха (рис. 34.2, е).

Реагентные методы обезжелезивания воды применяют при низких значениях pH, высокой окисляемости, нестабильности воды. При этом при содержании сернокислого или карбонатного железа либо комплексных железоорганических соединений до 10 мг/л и перман- ганатной окисляемости до 15 мг 02/л рекомендуется применять фильтрование через модифицированную загрузку; до 15 мг/л и пер- манганатной окисляемости до 15 мг 02/л предпочтителен метод, предусматривающий упрощенную аэрацию, обработку сильным окислителем и фильтрование через зернистую загрузку большой грязеемкости; свыше 10 мг/л и перманганатной окисляемости более 15 мг 02/л следует применять напорную флотацию с предварительным известкованием и последующим фильтрованием (рис. 34.2, ж) или метод, предусматривающий аэрацию, известкование, отстаивание в тонком слое и фильтрование; свыше 10 мг/ л, перманганатной окисляемости более 15 мг 02/л при производительности установок до 200 м3/сут можно рекомендовать электрокоагуляцию с барботи- рованием, отстаиванием в тонком слое и фильтрованием. Обезжеле- зивание воды катионированием целесообразно лишь в тех случаях, когда одновременно с обезжелезиванием требуется умягчение воды, при этом ионным обменом могут быть извлечены только ионы железа (II). Рассмотрим некоторые из этих методов.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>