Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Водоснабжение и водоотведение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

7.11. Обезжелезивание воды и удаление марганца

В природных условиях в воде, чаще подземной, а иногда и в воде поверхностных источников содержится железо в таком количестве, которое делает ее непригодной для использования без специальной обработки. Так, при большом содержании железа вода в случае поглощения кислорода получает бурый цвет и неприятный вкус вследствие выпадения хлопьев гидроксида железа. Эти хлопья, выпадая в осадок, могут вызвать зарастание труб. Зарастанию способствуют также железистые бактерии, которые развиваются в воде, содержащей железо.

В некоторых производствах вода с большим содержанием железа может вызвать порчу продукции, окрашивая ее (например, в текстильной промышленности).

Допустимое содержание железа в хозяйственно-питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л, а в воде, используемой в производственных процессах, определяется технологией самого производства.

Только известкование может быть применено для обезжелезивания как подземных, так и поверхностных вод, но его обычно используют с одновременным частичным умягчением воды. Добавка извести повышает pH воды, что значительно ускоряет окисление, гидролиз железа и последующую коагуляцию его гидроксида. При этом коллоидные железистые соединения переходят в раствор, растворенное же железо окисляется кислородом воздуха, гидролизируется с образованием оксида железа, который в виде хлопьев, получающихся вследствие его коагуляции, задерживается в отстойниках и на фильтрах.

В подземных водах железо чаще всего встречается в виде растворенного двухвалентного железа, а в поверхностных источниках – в виде его комплексных соединений или в виде коллоидных или тонкодисперсных взвесей. Поэтому обезжелезивание подземных вод проводится с помощью аэрации на специальных установках (рис. 7.18) с применением в случае необходимости дополнительных процессов (известкование, хлорирование, осветление и др.), а также путем катионирования. Для обезжелезивания поверхностных вод, как правило, используют реагентный метод.

Обезжелезивание подземных вод производится наиболее распространенным методом аэрирования. В состав установки по обезжелезиванию входят аэрационное устройство, катионитовый резервуар и фильтр. В аэрационных устройствах происходит насыщение воды кислородом, удаление части диоксида углерода и частичное окисление двухвалентного железа в трехвалентное; в контактном резервуаре (катионите) завершается процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное и образуется хлопьевидный осадок оксида железа в результате гидролиза трехвалентного железа. Фильтры служат для удаления из воды выпавшего гидроксида железа.

Аэрация может быть осуществлена различными способами: подачей воздуха во всасывающий патрубок насоса; засасыванием воздуха инжектором или нагнетанием его в воду (через перфорированные трубы или пористые пластины) компрессором; разбрызгиванием воды в воздухе с помощью разбрызгивающих устройств (например, брызгательный бассейн), пропуском воды через вентиляторные градирни.

Вода подается в градирню (при производительности более 100 м3/ч) сверху через систему лотков и дырчатых труб. Она проходит вниз через слой насадки и поступает в расположенный внизу контактный резервуар объемом, рассчитанным на 30...40-минутный расход воды.

Периодически насадку промывают от отложившегося на ней слоя осадка гидроксида железа, подавая в 5...10 раз большее количества воды, чем нормальное.

При использовании для аэрирования вентиляционных градирен применяют насадку из керамических колец Рашига или из деревянных реек.

Установки обезжелезивания воды

Рис. 7.18. Установки обезжелезивания воды:

а, б – упрощенной аэрацией и одно- и двухступенным фильтрованием; в – сухой фильтрацией; г – с использованием вакуумно-эжекционных аппаратов; 1,9 – подача исходной и отвод обезжелезенной воды; 2 – воздуходувка (компрессор); 3 – аэратор; 4 – насос; 5 – сброс промывной воды; 6, 10 – скорый фильтр I и II ступеней; 7 – фторирование (или обеззараживание) воды; 8 – водонапорная башня; 11 – скорый фильтр с "сухой" загрузкой; 12 – вакуумно- эжекционный аппарат; 13 – каркасно-засыпной фильтр

При величине pH > 6,7 и содержании железа в воде до 5 мг/л обезжелезивание можно производить без градирен с обогащением воды воздухом путем излива ее с высоты 0,5 м в карман открытого фильтра или путем введения воздуха в трубопровод перед напорными фильтрами.

Фильтры для окончательного осветления могут быть открытыми или напорными. Загрузку фильтра лучше всего устраивать двухслойную: первый слой толщиной 700 мм из кварцевого песка крупностью 0,5...0,8 мм и второй слой толщиной 300 мм из дробленого антрацита крупностью 0,8...1,2 мм. Скорость фильтрования принимают из расчета, чтобы при промывке одного из фильтров эта скорость не превышала 12 м/ч. Интенсивность промывки 12...15 л/(с • м2).

При содержании железа в обезжелезенной воде более 10 мг/л вместо контактных резервуаров нужно установить осветлитель или отстойник, иначе цикл значительно укорачивается и фильтры часто необходимо выводить на промывку.

Чем больше значение pH воды, тем быстрее происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное (при pH = 8,3 на это требуется 3...5 мин). При величине pH > 5,5 ускорение окисления достигается применением катализаторов – оксидов марганца. В качестве катализаторов можно использовать пиролюзит или так называемый черный песок, представляющий собой кварцевый песок, покрытый оксидом марганца, с крупностью зерен 0,7...1,5 мм.

Обезжелезенную воду фильтруют, пропуская сначала через контактный фильтр, загруженный катализатором (слоем высотой не менее 0,9 м), со скоростью фильтрования 15 м/ч, а затем через обычный песчаный фильтр. Должна быть предусмотрена возможность периодического введения в воду перманганата калия (2...3 мг/л).

Обезжелезивание катионированием применяют при одновременном обезжелезивании и умягчении воды, а также в тех случаях, когда воду не обогащают кислородом при поступлении ее на катионитовые фильтры. На катионитовом фильтре может быть задержано только железо, находящееся в ионной форме. Обезжелезивание катионированием производят в катионитовых фильтрах, загруженных слоем сульфоугля толщиной 2,5 м. Корпус фильтров должен быть покрыт антикоррозионным составом, а дренажная система выполнена из винипласта или нержавеющей стали во избежание обогащения воды железом. Скорость фильтрования 25 м/ч.

Регенерацию производят 5%-ным раствором НС1. Через каждые 5...20 регенераций катионитовая загрузка должна быть промыта 1%-ным раствором ингибированной кислоты.

Обезжелезивание воды поверхностных источников производят, как правило, реагентным методом.

Реагенты выбирают на основе данных, полученных в результате пробного обезжелезивания. В качестве реагентов могут быть использованы сульфат алюминия, известь и хлор. При отсутствии данных о пробном обезжелезивании необходимо предусмотреть подачу всех этих реагентов. Доза сульфата алюминия принимается в зависимости от мутности и цветности воды, как и при обычном коагулировании.

Установка для реагентного обезжелезивания воды состоит из устройства для растворения и дозирования реагента, аэратора-смесителя, осветлителя и фильтра.

Аэратор-смеситель располагается над осветлителем и представляет собой систему дырчатых днищ (пять и более в зависимости от содержания железа и щелочности воды), расположенных одно над другим на расстоянии 250 мм. Вода подается сверху. Реагент, если он предназначен для понижения величины pH воды (коагулянт, хлор), вводят сверху аэратора, а для повышения величины pH (известь) – перед вторым расположенным снизу днищем.

Скорость восходящего потока в осветлителе принимают при обезжелезивании коагуляцией 0,8...0,9 мм/с, при обезжелезивании известкованием – 1 мм/с.

Удаление из воды марганца требуется в некоторых случаях для производственного водоснабжения, когда марганец, как и железо, может вызвать нежелательное окрашивание продукции (ткани, бумаги, кинопленки и т.д.).

Марганец содержится в незначительном количестве в подземных водах в виде бикарбоната вместе с железом. В водах поверхностных источников марганец может содержаться в виде сульфата в результате сброса неочищенных промышленных сточных вод.

Марганец удаляют, как и железо, аэрацией воды с последующим подщелачиваем до величины pH = 8,5... 10 и фильтрованием через дробленый пиролюзит, который способствует выделению из воды оксида марганца. Вместо пиролюзитовых можно применять песчаные фильтры, но с предварительным пропусканием через них раствора перманганата калия КМп04, подкисленного соляной кислотой. Марганец, как и железо, может быть удален при фильтровании на Н-катионитовом фильтре. Из поверхностных вод марганец обычно удаляют коагулированием сернокислым железом и подщелачиванием воды до значения pH = 9,5...10,5. При этом бо́льшая часть выделившегося марганца задерживается в отстойниках или осветлителях, а остальная часть – в фильтрах.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>