Juodosios geležies oksidacija. Geležies pašalinimas iš vandens

Daugelyje pasaulio regionų požeminis vanduo dažnai pasižymi dideliu geležies kiekiu. Pavyzdžiui, Indokinijoje požeminis vanduo, kuriame geležies kiekis viršija standartus, yra apie 60 proc. Geležies turintys vandenys plačiai paplitę Šiaurės ir Vidurio Europa, Sibire ir Tolimieji Rytai, Šiaurės Amerikoje, Pietų Afrikoje.

Padidėjęs geležies kiekis vandenyje suteikia rusvą spalvą, nemalonų metalo skonis, sukelia vandentiekio tinklų ir vandentiekio jungiamųjų detalių apaugimą, sukelia defektus tekstilės, maisto, popieriaus, chemijos ir kitose pramonės šakose. Didelis geležies kiekis geriamajame vandenyje kenkia žmonių sveikatai. Ilgai patekus į organizmą geležies, jos perteklius kaupiasi kepenyse koloidinėje geležies oksido formoje, vadinamoje hemosiderinu, kuris žalingai veikia kepenų ląsteles ir sukelia jų sunaikinimą. Todėl vanduo, kuriame yra daug geležies, turi būti atidėtas.

Geležies formų ir koncentracijų įvairovė randama natūraliose ir nuotekų, privertė sukurti daugybę vandens atidėjimo metodų, technologinių schemų ir konstrukcijų. Didelį indėlį sprendžiant natūralių ir perdirbtų vandenų atidėjimo problemą įnešė Rusijos mokslininkai I.E. Apeltsinas, V.A. Klyachko, G.I. Nikoladze, L.A. Kulskis, A.M. Perlina, K.A. Mamontovas, G. Yu. Asilas.

Paviršiniuose vandenyse geležis dažniausiai būna organinių ir mineralinių kompleksinių junginių arba koloidinių arba smulkių suspensijų pavidalu. Vyraujanti geležies egzistavimo forma požeminiame vandenyje yra geležies (II) bikarbonatas, kuris yra stabilus tik esant reikšmingus kiekius anglies dioksidas ir ištirpusio deguonies trūkumas. Be to, geležis randama geležies (II) sulfido, karbonato ir sulfato, sudėtingų junginių su humatais ir fulvo rūgštimis, pavidalu.

Geležies hidroksidas vandenyje gali būti koloidinio pavidalo, o tai yra viena iš pagrindinių egzistavimo formų. Jis žymiai padidėja dėl apsauginio humusinių medžiagų poveikio, nes vandenyje nestabilaus (hidrofobinio) koloido dalelės ant jų paviršiaus adsorbuojasi kito koloido, kuris turi stipresnį ryšį su vandens molekulėmis, daleles, t.y. hidrofilinis pobūdis. Geležis iš šio komplekso į nuosėdas gali būti pernešta dviem būdais: natūraliu – dalyvaujant bakterijoms, kurios naikina organines medžiagas, ir dirbtinai – naudojant stiprius oksiduojančius agentus, kurie naikina apsauginius koloidus. Tuo pačiu metu geležies hidroksido nusodinimą iš koloidinės būsenos palengvina priešingai įkrautų silicio rūgšties zolių buvimas (koaguliacija).

Ryžiai. 1. Geležies (a) ir mangano (b) Pourbaix diagramos.

Fig. 1, ir pateikta Pourbaix diagrama, atspindinti geležies – vandens sistemos būklę koordinatėse redokso potencialo – pH vertės. Vertikalios tiesios linijos rodo hidrato susidarymo pH vertes esant faktinei pusiausvyrai sistemoje. Kaip matyti iš diagramos, esant pH vertėms<4,5 железо находится в воде в виде ионов Fe3+, Fe2+ и Fe(OH)2+. Повышение значения рН приводит к окислению железа(II) в железо(III), которое выпадает в осадок. В этих же условиях при Е<0,2 В и наличии в воде сульфидов может выделяться черный осадок FeS. В восстановительной среде в присутствии карбонатов и при рН>8,4, galimas karbonato išsiskyrimas, o esant pH> 10,3 – geležies (II) hidroksido.

Esant katalizatoriams – vario, mangano ir fosfato jonams, ištirpusiems apdorojamame vandenyje, taip pat kai jis liečiasi su mangano oksidais arba su anksčiau nusodintu geležies(III) hidroksidu, geležies(II) oksidacijos deguonimi greitis. žymiai padidėja (2.2 pav., a) . Didėjant aplinkos pH vertei, geležies (II) junginių oksidacijos laikas žymiai sumažėja. Geležies (I) oksidacija atmosferos deguonimi vyksta pagal reakciją

4Fe2+ + 02 + 8HCO3- + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8C02

Ryžiai. 2. Geležies (I) oksidacijos deguonimi esant katalizatoriams (a) ir jos oksidacijos deguonimi, chloraminu ir chloru (b) kinetikos grafikai esant skirtingam vandens pH. 1 - be katalizatoriaus; 2, 3 - esant variui ir mangano dioksidui (0,02 mg/l dozės); 4 - esant heksametafosfatui (dozė 2 mg/l);

Pagal stechiometriją 1 mg geležies (II) oksidacijai sunaudojama 0,143 mg vandenyje ištirpusio deguonies; Tuo pačiu vandens šarmingumas sumažėja 0,036 mg-ekv/l. Geležies(II) junginių oksidacijos greitis žymiai padidėja, kai vanduo chloruojamas (normalus chloro redokso potencialas E = 1,36 V). Geležies(II) junginiai, esant bikarbonatams natūralūs vandenys visiškai hidrolizuojasi vykstant reakcijai:

2Fe2+ + C12 + 6HCO3- = 2Fe(OH)3 + 2Cl+ 6C02

Pagal stechiometriją 1 mg geležies (II) oksidacijai sunaudojama 0,64 mg chloro; Tuo pačiu vandens šarmingumas sumažėja 0,018 mg-ekv/l. Kaip matyti iš fig. 2.2, b, pakeitus laisvą chlorą dichloraminu (E = 0,66 V, kai pH 5), laikas, reikalingas geležies (II) junginių oksidacijai, žymiai padidėja.

Valant vandenį kalio permanganatu, oksidacijos reakcija ir vėlesnė hidrolizė vyksta pagal lygtį

4Fe2+ + MnO4- + 8HCO3- + 2H20 = 4Fe(OH)3 + MnO2 + 8C02

Pagal stechiometriją 1 mg geležies (II) oksidacijai sunaudojama 0,71 mg kalio permanganato; Tokiu atveju vandens šarmingumas sumažėja 0,036 mg-ekv/l.

Norint atidėti vandenį, reikia naudoti kelis metodus, atsižvelgiant į šaltinio vandens formas, geležies kiekį ir buferines savybes. Visa vandens atidėjimo technologijoje naudojamų metodų įvairovė gali būti sumažinta iki dviejų pagrindinių tipų: reagento ir nereagento. Iš šiuo metu naudojamų vandens atidėjimo be reagentų būdų perspektyvūs: vakuuminis išmetimo aeravimas ir filtravimas (2.3 pav., a); supaprastinta aeracija ir filtravimas; "sausas filtravimas"; filtravimas ant rėmo filtrų; filtravimas požeminėmis sąlygomis su išankstiniu oksiduoto vandens ar oro tiekimu į formaciją (2.4 pav.); aeracija ir dviejų pakopų filtravimas; ultrafiltracija.

Reagentai apima sekančius metodus: supaprastinta aeracija, oksidacija, filtravimas, slėginė flotacija su kalkimu ir vėlesnis filtravimas; kalkinimas, nusodinimas plonasluoksnėje sedimentacijos talpykloje ir filtravimas, filtravimas per modifikuotą apkrovą; elektrokoaguliacija, katijonizacija; ozonavimas ir filtravimas.

Vandens atidėjimo metodų įvairovė atmeta jų lygiavertiškumą patikimumo, pagaminamumo, ekonominio pagrįstumo, paprastumo, taikymo srities ir kt. požiūriu. Paviršinio vandens atidėjimas gali būti atliekamas tik naudojant reagentų metodus, o geležies pašalinimas iš požeminio vandens, plačiausiai naudojami nereagentiniai metodai.

Atidėjimo be reagentų metodai gali būti naudojami, kai šaltinio vanduo pasižymi: pH – ne mažesniu kaip 6,7; Šarmingumas – ne mažesnis kaip 1 mEkv/l; permanganato oksidacija - ne daugiau 7 mg 02/l. Šiuo atveju, kai geležies(III) kiekis sudaro ne daugiau kaip 10 % bendro, o geležies(II) koncentracija bikarbonato arba karbonato pavidalu yra iki 3 mg/l, filtravimo metodas taikomas ant rėminių filtrų be pagalbinio filtro. rekomenduojama terpė, iki 5 mg/l, pageidautina naudoti sausą filtravimą nuo 5 iki 10 mg/l reikėtų naudoti supaprastintą aeravimo būdą su vienpakopiu filtravimu; nuo 10 iki 20 - aeracija ir dviejų pakopų filtravimas; nuo 10 iki 30 mg/l - rekomenduojama vakuuminė išmetimo aeracija su filtravimu per didelės nešvarumų talpos pakrovimą.

Kai anglies dioksido arba geležies karbonato (I) koncentracija didesnė kaip 20 mg/l arba kai sieros vandenilio kiekis yra 1...5 mg/l, pH 6,4, rekomenduojamas vakuuminio išmetimo aeracijos metodas, po kurio atliekamas nusodinimas. ploname vandens sluoksnyje arba apdorojimas suspenduotų nuosėdų sluoksnyje ir filtravimas.

Vandens atidėjimo reagentai turėtų būti naudojami esant žemoms pH vertėms, dideliam oksidavimui ir vandens nestabilumui. Tokiu atveju, kai geležies sulfato ar karbonato arba kompleksinių organinių geležies junginių kiekis: iki 10 mg/l ir permanganato oksidacija iki 15 mg O2/l, rekomenduojama naudoti filtravimą per modifikuotą apkrovą, iki 15 mg/l ir permanganato oksidacija iki 15 mg O2/l yra pageidautinas metodas, apimantis supaprastintą aeravimą, apdorojimą stipriu oksiduojančiu agentu ir filtravimą per granuliuotą, turinčią didelę nešvarumų talpą; virš mg/l ir permanganato oksidacija daugiau kaip 15 mg/l, turi būti naudojama slėginė flotacija su išankstiniu kalkavimu ir vėlesniu filtravimu arba metodas, apimantis aeravimą, kalkinimą, nusodinimą plonu sluoksniu ir filtravimą; virš 10 mg/l, permanganato oksidacija virš 15 mg 02/l, kai augalų produktyvumas iki 200 m3/d., galima rekomenduoti elektrokoaguliaciją su burbuliavimu, nusodinimą plonu sluoksniu ir filtravimą.

Ryžiai. 2.3. Vandens atidėjimo įrenginių technologinės schemos.

a - vakuuminis išmetimo aeravimas ir filtravimas; b - supaprastinta aeracija su vienpakopiu filtravimu; c - supaprastinta aeracija su dviejų pakopų filtravimu; g - sausas filtravimas; d - kalkinimas; e - filtravimas per aliuvinį sluoksnį; 1 I 8 - pradinio vandens tiekimas ir pašalinimas be geležies; 2 - vakuuminis išmetimo aparatas; 3 - rėmo užpildymo filtrai; 4 - plovimo vandens bakas; 5 - stiprintuvo siurblys; 6 ir 11 - fluoravimo ir vandens dezinfekavimo įrenginys; 7 - vandens bakas; 9 - pūstuvas; 10 - greito nuskaidrinimo filtras; 12 - vėdinimo įrenginys; 13 - II pakopos skaidrinimo filtras; 14 - oro išleidimas; 15 - greitas filtras su „sausa pakrova“; 16 - maišytuvas; 17 - sūkurinė kamera flokuliacijai; 18 - plonasluoksnis nusodinimo rezervuaras; 19 - išankstinio sluoksnio filtras

Ryžiai. 17.4. Požeminio vandens valymo rezervuare schemos.

a - „Hydrooxiring“ sistema, b - vieno šulinio įrengimas; c - kelių šulinių. 1 - pagalbinis šulinys, 2 - vamzdynas, 3 - vandens aeracijos įrenginys, 4 - žiedinis infiltracinis baseinas, 5 - gamybinis šulinys, 6 - aeracijos zona, 7 - vandens nutekėjimas vartotojui, 8 - siurblys, 9 - vandens tiekimo vamzdynas į surinkimo bakas, 10 - ežektorius, 11 - vandens tiekimo vamzdis nuo surinkimo rezervuaro iki šulinio, 12 - surinkimo bakas

Vandenį katijonu atidėti patartina tik tais atvejais, kai kartu su atidėjimu reikalingas vandens minkštinimas, o jonų mainai gali išskirti tik geležies (II) jonus.

Supaprastintas aeracijos būdas (žr. 17.3 pav., b) taikomas tiek gravitacijos, tiek slėgio versijose, priklausomai nuo įrenginio našumo. Be to, šio metodo pritaikomumo rodikliai yra sąlygos, kai vandens E po aeracijos yra ne mažesnė kaip +100 mV, o vandens stabilumo indeksas (J) yra ne mažesnis kaip +0,05. Supaprastintas aeravimo metodas pagrįstas vandens, kuriame yra dvivalenčios geležies ir ištirpusio deguonies, gebėjimu, filtruojant per granuliuotą sluoksnį, ant grūdelių paviršiaus išsiskirti geležis, suformuojant dvivalenčios ir trivalenčios geležies jonų ir oksidų katalizinę plėvelę. Ši plėvelė aktyviai sustiprina oksidacijos procesą ir geležies išsiskyrimą iš vandens. Vandens atidėjimas plėvele dengtame krūvyje yra nevienalytis autokatalizinis procesas, dėl kurio plėvelė kaip katalizatorius nuolat atnaujinama tiesiogiai filtro veikimo metu.

Šis metodas nereikalauja juodosios geležies oksidacijos į geležies geležį ir jos pavertimo hidroksidu, todėl nereikia montuoti brangių aeravimo konstrukcijų. Supaprastinta aeracija atliekama naudojant paprastus įrenginius, pilant vandenį iš nedidelio aukščio į kišenę ar centrinį filtro kanalą arba pučiant orą į valomą vandenį. Specialių aeravimo įrenginių ir kontaktinių konteinerių nebuvimas supaprastina darbą ir sumažina valymo išlaidas.

Norint apskaičiuoti filtro apkrovą požeminių bikarbonatinių ir karbonatinių vandenų atidėjimui supaprastintu aeracijos metodu, empirinė formulė G.I. Nikoladzė

(17.1)

čia L yra filtro terpės sluoksnio storis: m; ir -filtravimo greitis, m/h; d3 - ekvivalentinis filtro terpės skersmuo, mm; L=SI/SF (čia SI ir SP yra atitinkamai geležies (II) kiekis šaltinio vandenyje ir filtrate, mg/l); K – geležies (II) oksidacijos reakcijos konstanta, nustatyta empiriškai; a ir n yra atitinkamai grūdelių formos koeficientas ir filtro terpės poringumas; t1 - šaltinio vandens temperatūra, °C; - ištirpusio deguonies kiekis vandenyje, mg/l.

„Sausojo filtravimo“ metodo (žr. 17.3 pav., d) esmė – filtruoti oro-vandens emulsiją per „sausą“ (neužpildytą) granuliuotą filtro apkrovą, sukuriant jame vakuumą arba pumpuojant didelius oro kiekius, po to siurbiant iš apatinės erdvės. Abiem atvejais filtravimo terpės porų kanaluose susidaro turbulentinis mišinio judėjimo režimas, pasižymintis turbulencija ir priešpriešinėmis srovėmis, skatinančiomis molekulinį vandens kontaktą su kontaktinės masės grūdelių paviršiumi. Tuo pačiu metu ant filtravimo terpės grūdelių susidaro adsorbcinė katalizinė geležies junginių (ir mangano, jei yra vandenyje) plėvelė, padidinanti demanganavimo ir atidėjimo procesų efektyvumą.

Proceso ypatybė – ant pakrovimo grūdelių (smėlio, keramzito, antracito, vinilo plastiko, polistirolo, polimetilmetakrilato ir kt.) susidaro dehidratuota plėvelė, kurią, kaip rodo rentgeno tyrimai, sudaro magnetitas, sideritas. , goetitas ir hematitas. Šie junginiai yra tankios struktūros, o jų tūris yra 4...5 kartus mažesnis nei geležies hidroksido. Todėl slėgio nuostolių padidėjimo greitis filtravimo terpėje filtravimo slėginiu būdu, naudojant „sauso filtravimo“ metodą, yra itin mažas, o filtro ciklo trukmė ilga (nuo kelių mėnesių iki metų ar daugiau). Būdingos savybės Procesas yra: minimalus filtravimo terpės „įkrovimo“ laikotarpis (t. y. aktyvios adsorbcijos plėvelės susidarymas ant grūdelių paviršiaus), svyruojantis nuo 0,3 iki 2 valandų, pH padidėjimas ir nedidelis filtro kietumo sumažėjimas. filtratas, didelė nešvarumų sulaikanti terpės talpa ir plovimo vandens nebuvimas (nuo geležies junginių nuplautas 0,5...1 % ditianito tirpalu arba pakeistas nauju, galima plauti 5...10 % inhibuoto tirpalo druskos rūgšties). Filtrate dažniausiai aptinkama geležies(II) ir Fe(III) pėdsakų. Trukmė, dienos. filtro ciklas, filtras, veikiantis pagal „sauso filtravimo“ schemą, pagal G. I. Nikoladze yra lygus

kur K1 yra oro ir vandens santykis. Dėl kitų žymėjimų žr. (17.1) formulę.

Slėginėje versijoje pageidautina naudoti supaprastinto aeravimo metodą su dviejų pakopų filtravimu (17.3 pav., c). Proceso esmė yra panaši į aprašytą aukščiau. Pačioje geležies šalinimo proceso pradžioje, pirmosioms vandens porcijoms patekus į filtrą, kai krovinys dar švarus, geležies junginių adsorbcija ant jo paviršiaus vyksta monomolekuliniame sluoksnyje, t.y., veikiant jėgoms, vyksta fizinė adsorbcija. trauka tarp adsorbato ir adsorbento molekulių (paviršiaus kietas- adsorbentas yra prisotintas adsorbato molekulių). Susidarius monomolekuliniam sluoksniui, geležies junginių išsiskyrimo ant smėlio grūdelių procesas nesustoja, o priešingai, suintensyvėja dėl to, kad susidaręs vienasluoksnis sluoksnis yra chemiškai aktyvesnis už švarų smėlio paviršių. Plėvelės elektroniniai mikroskopiniai tyrimai parodė, kad ji susideda iš sferinių geležies hidroksido ir kitų junginių, tiek geležies (III), tiek geležies (II), molekulių. Surišto vandens kiekis plėvelėje siekia 20%. Tikrasis plėvelės paviršiaus plotas yra ne mažesnis kaip 200 m2/g.

Geležies junginių plėvelės adsorbcijos savybės ant filtravimo terpės grūdelių, didelis jos specifinis paviršiaus plotas ir buvimas didelis kiekis surišto vandens kiekis leidžia daryti išvadą, kad plėvelė yra labai stiprus, kempinės struktūros adsorbentas. Tuo pačiu metu plėvelė veikia kaip į krūvį patenkančios geležies (II) oksidacijos katalizatorius. Šiuo atžvilgiu vandens valymo su granuliuotu sluoksniu efektas yra nepalyginamai didesnis nei galėtų būti vienalytėje aplinkoje.

Šio tipo katalizatoriui kai kurios vandenyje esančios medžiagos (amoniakas, vandenilio sulfidas, laisvas anglies dioksidas, koloidinė silicio rūgštis) yra „nuodai“. Šių medžiagų molekulės turi po vieną laisvųjų elektronų porą, kuri gali dalyvauti kovalentinių ryšių su katalizatoriaus paviršiumi formavime, o tai, esant didelei šių junginių koncentracijai, lemia jo aktyvumo sumažėjimą.

Procesas apibūdinamas tokia lygtimi:

kur Feosity FeH yra atitinkamai geležies kiekis II pakopos filtro filtrate ir išvalytame vandenyje, mg/l; h1 ir h2 yra atitinkamai I ir II pakopos filtrų filtravimo terpės sluoksnių aukščiai; v1 ir i>2 yra atitinkamai I ir II pakopos filtrų filtravimo greičiai.

Karkasinių filtrų filtravimo metodas turėtų būti naudojamas vandens atidėjimui įrenginiuose, kurių našumas yra iki 1000 m3 per dieną. Vandens atidėjimo pagal nagrinėjamą metodą esmė yra ta, kad geležis (II) po oksidacijos pereina į nusodintą geležį (III). Geležies hidroksidas, susidaręs apatinėje aparato dalyje, nuplaunamas ant kasetės. Šiuo atveju proceso pradžioje lemiamą vaidmenį atlieka keraminės kasetės, geležies hidroksido dribsnių ir geležies (II) jonų krūvių skirtumas. Ant kasetės augantis geležies hidroksido sluoksnis tarnauja kaip kontaktinė medžiaga naujiems nuolat plaunamiems agregatams, vykstant tiek fiziniams, tiek cheminiams procesams. Kasetė tarnauja tik kaip geležies hidroksido filtro sluoksnio atraminė kaskada.

Atidedant natūralų vandenį naudojant kasetinius filtrus, pirmasis proceso etapas yra filtravimas su laipsnišku filtro membranos porų užsikimšimu. Šis etapas baigiasi, kai pasiekiamas tam tikras porose sulaikytų kietųjų dalelių tūrio ir pačių porų tūrio santykis, po kurio prasideda antrasis etapas – filtravimas, susidarant pradiniam nuosėdų sluoksniui. Tai užbaigia filtro įkrovimo procesą ir pradeda filtravimą, kad iš vandens būtų pašalinta geležis.

Formulės (17.4) ir (17.5) leidžia nustatyti filtrato kiekį Q, m3/h, gautą iš 1 m2 filtro paviršiaus, ir filtravimo greitį v, m/h:

Q = 100 (37,3-4,8υ-3,5) + 0,27 2 - l,67υ; (17.4)

Pasak G.I. Nikoladze, filtro ciklo trukmę galima nustatyti iš išraiškos

čia Δр yra slėgio kritimas filtravimo metu; mt – kietosios fazės masė, sulaikoma filtro rėme, kai gaunamas filtrato tūrio vienetas; - geležies kiekis apdorotame vandenyje.

Aeracijos metodo naudojant vakuuminius išmetimo įrenginius (17.5 pav.) esmė – geležies(II) oksidacija atmosferos deguonimi į oksidą, suformuojant geležies hidroksido koloidą, jo koaguliacija esant pH = 6,8...7 ir nusodinimas į vidų. rudų dribsnių forma. Vandeniui, kuriame yra geležies(II), kontaktuojant su oru, vandenyje ištirpsta deguonis, padidėja sistemos oksidacinis potencialas, o jei susidaro sąlygos pašalinti dalį ištirpusio anglies dioksido, sistemos pH padidės iki vertę, kuri tai užtikrina oksidacinis potencialas Geležies(III) hidroksido nusodinimas.

Ryžiai. 17.5. Vakuuminis išmetimo įtaisas.

A - bendra forma; b - pjūvis išilgai aparato ašies; I - kūginės konverguojančios nuosėdos; 2 - vakuuminė kamera; 3 - langai oro įsiurbimui ir anglies dioksido pašalinimui; 4 - išmetimo kameros; 5 - atspindinti plokštė (pasirinktinai)

Šioje schemoje naudojant skaidrintuvus su suspenduotų nuosėdų sluoksniu, procesas pagal G.I. Nikoladzė apibūdinama tokia lygtimi:

kur Fe0 ir FeH yra atitinkamai geležies kiekis vandenyje po skaidrintuvo ir išvalytame vandenyje, mg/l; b- eksperimentinis koeficientas, priklausantis nuo vandens savybių, h-1; I - pakabinamo sluoksnio aukštis, m; v – vandens judėjimo aukštyn greitis kabančiame sluoksnyje, m/h; n yra rodiklis, kuriame atsižvelgiama į geležies(II) oksidacijos įtaką geležies šalinimo vandenyje poveikiui.

Vandens atidėjimas filtruojant per modifikuotą terpę yra pagrįstas didėjančiomis sukibimo jėgomis, darant įtaką filtravimo terpės grūdelių paviršiaus molekulinei struktūrai. Norint padidinti sukibimo jėgas, kaip parodė tyrimai, būtina suformuoti plėvelę ant filtravimo terpės grūdelių paviršiaus iš junginių, kurių van der Waals konstanta yra didesnė. Be to, elektrostatinės šių junginių savybės turėtų užtikrinti grūdo paviršiaus zeta potencialo kitimą norima kryptimi. Šiuo atveju kuo didesnė molekulinė masė, tuo didesnė sukibimo jėga tarp besiliečiančių paviršių.

Krovinio modifikavimo būdas apima nuoseklų apdorojimą 1,5% geležies (II) sulfato tirpalu, o po to - 0,5% kalio permanganato tirpalu. Bendra kontakto trukmė yra 30 minučių. Praėjus 20 minučių nuo darbo pradžios, filtratas atitinka GOST 2874-82 ribas. "Geriamas vanduo".

Vandens atidėjimas supaprastintu aeravimu, chloravimu ir filtravimu susideda iš anglies dioksido pertekliaus pašalinimo ir vandens praturtinimo deguonimi aeracijos metu, o tai prisideda prie pH padidėjimo ir pirminės organoferono junginių oksidacijos. Galutinis sudėtingų geležies (II) junginių sunaikinimas ir jo dalinė oksidacija pasiekiama į išvalytą vandenį įvedant oksidatorių (chlorą, ozoną, kalio permanganatą ir kt.). Juodosios ir oksidinės geležies junginiai išgaunami iš vandens, kai jis filtruojamas per granuliuotą įkrovą.

Chloras į vandens dugną patenka per specialią paskirstymo vamzdinę sistemą; Tokiu atveju būtina užtikrinti reikiamą oksidatoriaus sąlyčio su išvalytu vandeniu laiką. Kaip filtravimo įrenginį rekomenduojami kontaktiniai filtrai KF-5 su padidinta nešvarumų sulaikymo galia. Kontaktiniame filtre KF-5 filtravimo medžiaga susideda iš trijų 0,6 m storio sluoksnių: viršutinis sluoksnis- keramzitas arba polimerai, kurių grūdelių dydis 2,3...3,3 mm, vidurinis sluoksnis - antracito arba aukštakrosnių šlakas, kurio grūdelių dydis 1,25...2,3 mm, apatinis sluoksnis - kvarcinis smėlis arba degtos uolienos, kurių grūdelių dydis 0,8...1,25 mm . Filtravimo greitis 7 m/h, skalavimas vandeniu.

Geležies pašalinimas slėgine flotacija grindžiamas molekulinių jėgų, skatinančių atskirų geležies hidroksido dalelių sukibimą su vandenyje smulkiai išsklaidytais oro burbuliukais ir susidariusių agregatų plūdimą į vandens paviršių, veikimu. Natūralių vandenų dispersinių ir koloidinių priemaišų flotacinio atskyrimo metodas yra labai perspektyvus dėl smarkiai sutrumpėjusios proceso trukmės (3...4 kartus), palyginti su sedimentacija ar apdorojimu suspenduotų nuosėdų sluoksnyje.

Geležies hidroksido dribsnių atskyrimo slėginiu flotaciniu būdu procesą galima suskirstyti į šiuos etapus: juodosios geležies oksidacija į oksidinę geležį, oro ištirpimas vandenyje ir burbuliukų susidarymas; kompleksų „oro burbulo – geležies hidroksido dribsnių“ susidarymas ir šių kompleksų iškilimas į vandens paviršių. Kiekvienas etapas turi didelę įtaką proceso efektyvumui ir ekonomiškumui.

Dribsnių plūduriavimo proceso efektyvumui flotacinio atskyrimo metu įtakos turi skendinčių kietųjų dalelių koncentracija (pradinė geležies koncentracija, kalkių dozė), burbuliukų skaičius ir dydis, flotacijos trukmė, taip pat hidrodinaminės sąlygos. Flotacijos efektą galima nustatyti pagal formulę

kur uп yra burbulo kilimo greitis; T – vandens buvimo flotatoriuje trukmė; P – oro burbuliukų skaičius vandens tūrio vienete; H0 – vandens sluoksnio aukštis flotatoriuje; a – burbuliukų fiksavimo ant geležies hidroksido medvilnės tikimybės koeficientas, kai jis pakeltas 1 cm.

Didėjant flotacijos trukmei, slėgiui slėginiame bake, kalkių dozei, taip pat pradiniam geležies kiekiui, geležies šalinimo efektas didėja, o padidėjus dispersinio vandens kiekiui – mažėja. Kiti veiksniai, kaip rodo regresijos lygtys, reikšmingos įtakos neturi.

čia T – vandens buvimo flotatoriuje trukmė, min; (/ - oru prisotinto vandens kiekis, l; Di - kalkių dozė, mg/"l; p - prisotinimo slėgis, MPa; Fe" - pradinė geležies koncentracija, mg/l; E - atidėjimo efektas; Gerai – oksiduojamumas.

Oksidacijos sumažėjimas daugiausia priklauso nuo oro prisotinto vandens kiekio, kalkių dozės ir prisotinimo slėgio.

Labai koncentruotų medžiagų pašalinimas stabilios formos geležis iš vandens aeruojant, kalkinant, nusodinant plonu sluoksniu ir filtruojant pasiekiama visiškai oksidavus geležį (II) ir sunaikinus sudėtingus geležies-organinius junginius esant pH≥7,l. Geležies junginių atskyrimo plonasluoksnėje sedimentacijos talpykloje procesas yra ciklinis, o geležies pašalinimo iš vandens poveikis daugiausia priklauso nuo srauto plonasluoksniuose moduliuose, pradinės geležies koncentracijos ir šarminės medžiagos dozės. reagentas. Geležies hidroksido dribsniams, nusėdantiems nusodinamajame rezervuare, aglomeruoti, sūkurinės flokuliacijos kameros tūris kartu su nusodinimo rezervuaru turi užtikrinti, kad išvalytas vanduo išliktų ne trumpesnis kaip 15 minučių.

Vandens defermentacijos efektas E, %, pasiekiamas plonasluoksniuose moduliuose, priklauso nuo srauto greičio – v, šarminio reagento dozės – Di, geležies kiekio išvalytame vandenyje – FeH ir apibūdinamas lygtimi.

E = 32,23 + 0,33υ - 0,224υ2 + 1,28DI-0,007D2 + 0,37FeH. (17.11)

Vandens judėjimo greitis plonasluoksniuose moduliuose pagal G.I. Nikoladzė

čia l yra nusodinimo bako kameros ilgis, m; υcr - kritinis srauto greitis nusodinimo rezervuare, m/h; A0 – parametras, apibūdinantis nusodinamų nuosėdų koncentraciją, g/l; F yra funkcinis parametras, kuris daugiausia priklauso nuo dumblo tankinimo trukmės ir nusėdimo ciklo, h; K – netirpios suspenduotos medžiagos kiekis šarminiame reagente, mg/l; Fe0 – geležies kiekis nusistovėjusiame vandenyje.

Fe0=FeH(1–0,01 Oe).(17,13)

atidėjimo vandens flotacija

Geležies (II) sulfatui pašalinti naudojamas kalkinimas, kurio metu kalkės pirmiausia reaguoja su geležies (II) sulfatu:

FeS04 + Ca (OH)2 = CaS04 + Fe(OH)2.

Susidaręs geležies (II) hidroksidas oksiduojamas iki Fe(OH)3, o jei vandenyje yra nepakankamas deguonies kiekis oksidacijai, kartu su kalkimu atliekamas vandens chloravimas arba aeravimas.

Kalkių dozė (esant Pe2+/28>SCI), mg/l

čia [CO2] yra laisvo anglies monoksido (IV) kiekis vandenyje, mg/l; - geležies (II) kiekis vandenyje, mg/l; in\ - bevandenės koaguliuojančios medžiagos ekvivalentinė masė, mg/mg-ekv; Šarmingumas – šaltinio vandens šarmingumas, mEq/l.

Chloro arba baliklio dozė nustatoma pagal formulę Dhl = 0,7[Fe2+], mg/l, o kalio permanganato – pagal formulę Dp.m =, mg/l.

Kai kuriais atvejais katalizatoriai naudojami greitam geležies (II) oksidavimui, net esant žemoms pH vertėms. Susmulkintas piroliusitas, „juodas smėlis“ (smėlis, padengtas mangano oksidų plėvele, susidarančių skaidant 1% kalio permanganato tirpalą, šarminamas iki pH = 8,5...9 vandeniniu amoniako tirpalu ) ir sulfonuotos anglies, padengtos mangano oksidų plėvele. Norint gauti pastarąjį, sulfonintos akmens anglys apdorojamos 10 % MnCl2 tirpalu, o po to 1 % KMnO4 tirpalas filtruojamas per susidariusio Mn katijonų keitiklio sluoksnį. Kalis išstumia manganą, kuris oksiduojasi ir nusėda ant anglies paviršiaus mangano oksidų plėvelės pavidalu. Tokiais atvejais, norint oksiduoti geležį (II), vanduo turi būti filtruojamas 10 m/h greičiu per 1 m storio katalizatoriaus sluoksnį.

Geležies (II) oksidacijos aukštesniaisiais mangano oksidais, kurie redukuojami iki žemesnių oksidacijos stadijų ir vėl oksiduojami vandenyje ištirpusio deguonies, procesas apibūdinamas lygtimis:

4Fe (HC03)2 + 3Mn02 + 2H20 -> 4Fe(OH)3 + MnO+ Mn203 + 8C02, 3МnО + 2KMn04 + H20 -> 5Mn02 + 2KOH,

ZMn203 + 2KMn04 + N20 -> 8Mn02 + 2KON.

Vandens atidėjimas katijonizuojant gali būti naudojamas, kai reikia vienu metu pašalinti geležies druskas ir druskas, kurios sukelia kietumą, o išvalytame vandenyje nėra deguonies.

Paviršinių vandenų atidėjimas atliekamas tuo pačiu metu nuskaidrinant ir keičiant spalvą. Geležis, esanti vandenyje koloidų, smulkių suspensijų ir kompleksinių junginių pavidalu, pašalinama apdorojant vandenį koaguliantais [aliuminio sulfatu, geležies (III) chloridu arba mišriu koaguliantu]. Norint sunaikinti sudėtingus organinius geležies junginius, vanduo apdorojamas chloru, ozonu arba kalio permanganatu. Naudojant geležies koaguliantus, užtikrinamas pilnesnis geležies pasišalinimas iš vandens dėl intensyvios geležies jonų adsorbcijos ant Fe(OH)3 dribsnių. Optimali geležies jonų adsorbcija, tiek naudojant aliuminio, tiek geležies koaguliantus, yra vandens pH 5,7...7,5 diapazone. Koagulanto dozė nustatoma eksperimentiniu būdu. Vandens atidėjimo koaguliacijos metodu technologinė schema apima reagentų įrenginius, maišytuvus, skaidrintuvus ir filtrus.

Bendrojo instituto ir neorganinė chemija Ukrainos mokslų akademija sukūrė vandens atidėjimo metodą, naudojant natrio aliuminatą ir geležies (III) chloridą. Šiuo metodu vandenyje randama geležis pašalinama neorganinių ir organinių (humuso) junginių pavidalu. Tuo pačiu metu koloidinė silicio rūgštis, manganas, neorganinės suspenduotos medžiagos ir organinės medžiagos. Optimalus santykis FeCl3 ir NaA102 – 1:1. Likęs geležies kiekis vandenyje neviršija nustatytų normų geriamas vanduo. Be to, buvo sukurtas geležies pašalinimo iš vandens metodas, filtruojant per suspenduotą smulkios kreidos ir aliuminio hidroksido sluoksnį. Geležies druskos kreida paverčia geležies (II) karbonatu, kuris hidrolizuojasi į geležies (III) hidroksidą. Geležies (III) hidroksidas sulaikomas suspenduotame sluoksnyje. Visą vykstančių reakcijų kompleksą galima išreikšti lygtimi

4CaC03+ 4FeS04 + 02 + 6H20 = 4Fe(OH)3 + 4CaS04 + 4C02

Optimalus pagrindinių komponentų santykis A1(0Н)з/ /CaС0з=0,16. Numatomas srauto aukštyn greitis kabančiu kreidos sluoksniu siekia 0,48 mm/s. Kreidos koncentracija kabančiame sluoksnyje yra 0,02...0,03 g/cm3. Šis metodas pašalina iki 95 proc. visos geležies, esantis vandenyje.

Geležies hidroksidai efektyviausiai išgaunami iš vandens skaidrintuvuose su suspenduotos kontaktinės terpės sluoksniu. Dėl heterogeninio katalizinio proceso geležis(II) suspenduotos kontaktinės terpės sluoksnyje oksiduojasi greičiau. Atidėjimo efektui įtakos turi pH; temperatūra, pradinė geležies koncentracija, nuosėdų sluoksnio aukštis ir vandens srautas aukštyn. Koaguliacijai be kalkinimo šis greitis imamas lygus 0,8 mm/s, kalkinant - 1,0 mm/s. Skaidrintuve pakabinamos kontaktinės terpės sluoksnio aukštis imamas 2 m, apsauginio vandens sluoksnio aukštis virš nuosėdų – 1,5 m. Nuosėdų tankintuvo tūris skaidrintuve turi užtikrinti, kad jame liktų nuosėdos 6 val.. Į nuosėdų tankintuvą įsiurbiamas vandens kiekis 20...30 %.

Greiti vieno ir dviejų sluoksnių filtrai naudojami kaip geležies šalinimo įrenginių dalis. Kai grūdelių dydis yra 0,6...1,2 mm, filtro sluoksnio storis laikomas 1,0...1,5 m. Greitųjų filtrų filtravimo greitis yra 5...7, o dvisluoksnių - didesnis. iki 10 m/val. Filtro sluoksniams valyti naudojamas vandens-oro plovimas, papildomas viršutiniu plovimu.

LITERATŪRA

1. Aleksejevas L.S., Gladkovas V.A. Minkšto vandens kokybės gerinimas. M., Stroyizdat, 1994 m

2. Alferova L.A., Nechaev A.P. Uždaros vandens sistemos pramonės įmonės, kompleksai ir sritys. M., 1984 m.

3. Ayukaev R.I., Meltser V.3. Filtravimo medžiagų gamyba ir naudojimas vandens valymui. L., 1985 m.

4. Weitzer Yu.M., Miits D.M. Didelės molekulinės masės flokuliantai vandens valymo procesuose. M., 1984 m.

5. Egorovas A.I. Vandens valymo įrenginių slėginių vamzdinių sistemų hidraulika. M., 1984 m.

6. Žurba M.G. Vandens valymas naudojant granuliuotus filtrus. Lvovas, 1980 m.

Pagalba internetu tik susitarus

Reikiamą vandens geležies pašalinimo laipsnį lems galutiniai tikslai, kuriems šis vanduo bus naudojamas. Ir nors šiandien nėra nė vieno universalus metodas visapusiškas visų pašalinimas esamas formas geležies iš vandens, naudojant vieną ar kitą valymo schemą, kiekvienu konkrečiu atveju galite pasiekti norimą rezultatą.

Oksidacinis atidėjimas

Tradiciniai vandens atidėjimo būdai yra pagrįsti dvivalenčios geležies oksidavimu oro deguonimi (aeracija) ir stipriais oksidatoriais (chloru, kalio permanganatu, vandenilio peroksidu, ozonu) iki trivalentės būsenos, susidarant netirpiam geležies (III) hidroksidui, kuris vėliau pašalinamas nusodinant, nusodinant pridedant koaguliantų ir flokuliatorių (A-T 9.303) ir (ar) filtruojant.

Aeracija

Geležies oksidacija aeracijos būdu gali būti atliekama: šlifuojant (vadinamieji purškimo įrenginiai), duše, naudojant purkštuką, ežektorių ar kompresorių, įleidžiant orą į vamzdį esant slėgiui, burbuliuojant.

Daugeliu atvejų vanduo, iš kurio buvo pašalinta geležis aeruojant, po to nusodinama ir filtruojama, jau tinka gerti. Pagal šią supaprastintą schemą geležies šalinimas efektyvus, kai pradinė geležies koncentracija neviršija 10 mg/ml (kai dvivalentės geležies kiekis sudaro ne mažiau kaip 70 % bendros), o H2S koncentracija neviršija 2,5 mg/l. Vandens oksidacijos-redukcijos potencialas (redokso potencialas) po aeracijos turi būti ne mažesnis kaip 100 mV, o stabilumo indeksas (Langelier indeksas) – ne mažesnis kaip 0,05.

Supaprastinto aeravimo būdo pasirinkimas priklauso nuo šaltinio vandens parametrų. Taigi, jei sieros vandenilio koncentracija yra didesnė nei 0,5 mg/l, o laisvojo anglies dioksido kiekis yra didesnis nei 40 mg/l, nereikia tiekti oro į vamzdyną esant slėgiui – pakanka įrengti atvirą indą su laisvu vandens srautas į jį. Panašų efektą galima pasiekti nusiprausus ar nusiprausus po dušu.

Juodosios geležies oksidacija, pridedant stiprių oksidatorių

Į vandenį įpylus stiprių oksiduojančių medžiagų, dvivalenčios geležies oksidacijos procesas žymiai suintensyvėja. Plačiausiai taikomas chloravimas, kuris leidžia išspręsti ir vandens dezinfekcijos problemą, o ozonavimas – efektyviausias (2 pav.). Jau vien todėl, kad kiti oksidatoriai, išskyrus ozoną, yra neveiksmingi organinės geležies atžvilgiu. Tačiau ozonavimas taip pat yra brangiausias būdas, reikalaujantis daug elektros energijos. Be to, geležis beveik visada pašalinama tuo pačiu metu, kai iš vandens pašalinamas manganas, kuris oksiduojasi daug sunkiau nei geležis. didelės vertės pH.

Koloidinės geležies nusodinimas tradiciniu pramoniniu būdu

IN normaliomis sąlygomis koloidinių geležies hidroksido dalelių (dalelių dydis 1–3 μm) nusodinimo procesas nusėdimo metu vyksta lėtai. Dalelių padidėjimas, taigi ir sedimentacijos pagreitis pasiekiamas pridedant koaguliantų. To paties reikalauja valymo įrenginiuose naudojami smėlio ar antracito filtrai, kurie nesugeba sulaikyti smulkių dalelių. Šie filtrai taip pat prastai sulaiko organinę geležį.

Dėl lėto geležies (III) hidroksido koloidinių dalelių nusodinimo, mažo oksiduojančių medžiagų naudojimo ir aeracijos efektyvumo, palyginti su organine geležimi, taip pat dėl ​​viršutinės geležies koncentracijos šaltinio vandenyje apribojimo. Sunku naudoti tradicinę pramoninę geležies šalinimo schemą santykinai mažose autonominėse sistemose, veikiančiose su dideliu našumu. Tokiose schemose naudojami kiti įrenginiai, kuriuose geležies šalinimas atliekamas pagal katalizinės oksidacijos principus, po to vyksta filtravimas ir jonų mainai.

Katalizinė oksidacija su filtravimu

Tai šiandien dažniausiai naudojamas individualių, nelabai didelių įmonių, individualių kotedžų pramoninio vandens tiekimo būdas. Katalizinės oksidacijos ir filtravimo įrenginiai yra kompaktiški ir pasižymi gana dideliu našumu (0,5–20,0 m3/h ir daugiau, priklausomai nuo sorbento, pradinių vandens savybių ir rezervuaro geometrinių charakteristikų - stiklo pluošto arba nerūdijančio plieno cilindro). ). Geležies oksidacijos reakcija vyksta montavimo bako viduje ant užpildymo granulių – specialios filtravimo terpės, pasižyminčios katalizinėmis savybėmis. Visų pirma, šių medžiagų katalizines ir filtravimo savybes lemia didelis jų poringumas, kuris suteikia terpė vykti oksidacijos reakcijai ir lemia gebėjimą sugerti.

Sintetinė medžiaga Birm plačiai naudojama kaip katalizinis užpildas, leidžiantis efektyviai ir ekonomiškai pašalinti iš vandens mažos ir vidutinės koncentracijos geležies ir mangano junginius. „Birm“ užpildymo įrenginiai tiekiami su iš anksto aeruotu vandeniu. Jame ištirpusio deguonies dalis turi sudaryti ne mažiau kaip 15% geležies (arba geležies ir mangano) dalies. Didelis medžiagos poringumas ir mažas tūrinis tankis (0,7–0,8 g/cm3) leidžia lengvai pašalinti nuosėdas atgalinio plovimo metu. Šaltinio vandens šarmingumas turi būti du kartus didesnis už chloridų ir sulfatų koncentraciją. „Birm“ medžiagos trūkumai yra didelis polinkis dilti, dėl kurio per metus prarandama iki 10–15% užpildo, o ne pats plačiausias eksploatacinių pH verčių diapazonas – 8,0–9,0. Jo pranašumas yra maža kaina.

Gana plačiai naudojami ir kataliziniai užpildai, kurių pagrindą sudaro natūralūs mineralai, tokie kaip dolomitas, ceolitas, glaukonitas. Taip pat naudojamas sintetinis ceolitas.

Remiantis dolomitu, kuriame yra kalcio ir magnio karbonatų, gaminamos katalizinės užpildymo medžiagos, tokios kaip Magnofilt ir Damfer, kurios pasižymi dideliu poringumu, kuris prisideda prie katalizinių savybių pasireiškimo, plataus veikimo temperatūrų diapazono ir šarminės reakcijos. Terpės šarminimas pagreitina juodosios geležies oksidacijos reakciją su vandenyje ištirpusiu deguonimi. Termiškai apdorojant dolomite esantis magnio karbonatas virsta MgO oksidu, oksidas, susilietus su vandeniu, hidrolizuojasi ir į tirpalą išskiria hidroksilo jonus, kurie savo ruožtu suriša vandenilio jonus ir padeda pagreitinti dvivalenčios geležies oksidacijos reakciją. Ši savybė būdinga visoms filtrų medžiagoms, turinčioms katalizinių savybių dolomito pagrindu. Dolomito grūdeliai, be kita ko, yra chemiškai atsparūs ir labai patvarūs, todėl eksploatacijos metu praktiškai nesunaudojami. Magnofiltui taikomi tam tikri apribojimai: šaltinio vandenyje neturi būti alyvų ir sieros vandenilio, organinių medžiagų kiekis neturi viršyti 4–5 mg/l, ištirpusio deguonies kiekis turi būti 15% didesnis nei ištirpusio. geležies, pH = 6,8–8, 5. Esant aukštesnėms pH vertėms, susidaro koloidinės geležies formos, kurias sunku filtruoti. Chloravimas sumažina šios medžiagos aktyvumą, todėl chloro dozė turi būti minimali.

Dampher turi papildomų privalumų. Vidinės dolomito katalizinės savybės sustiprėja dėl to, kad stadijoje karščio gydymas geležis į medžiagos sudėtį įvedama kataliziškai aktyvi forma, taip pat kiti kataliziniai priedai: varis, sidabras, manganas, fosfatai. Sidabro buvimas šioje medžiagoje taip pat leidžia slopinti geležies bakterijų augimą. Palyginti su Birm medžiaga, geležies oksidacijos greitis ant Damfer yra 250 kartų didesnis. Be to, ši medžiaga gali veikti esant žemesnei nei 6,0 pH vertei, išvalo vandenį tiek iš dvivalenčios, tiek iš trivalenčios geležies ir nėra apsinuodijusi vandenilio sulfidu ir likutiniu chloru. Geležies (III) hidroksido sluoksnis, susidaręs gryninant ant Damfer granulių, dar labiau pagerina jo katalizines savybes. Pirma, jis skatina katalizinę geležies oksidaciją, antra, turėdamas kempinę struktūrą, yra papildomas sorbentas, sugeriantis smėlio, molio daleles, sunkieji metalai ir net huminių rūgščių.

Kita plačiai naudojama medžiaga kataliziniam oksidaciniam filtravimui yra gaunama iš glaukonito žalio smėlio – Glauconite Manganese Greensand. Apdorojant glaukonitinį smėlį į Greensand kompoziciją įvedama didesni mangano oksidai, suteikiantys papildomos šios medžiagos oksidacinės savybės. Be to, be savo katalizinio ir oksidacinės savybėsŽaliasis smėlis jungiasi su oksiduojančiomis medžiagomis, tokiomis kaip kalio permanganatas, chloras ir ištirpęs deguonis. Visa tai suteikia didelis greitis ir oksidacinių reakcijų baigtumas. Žaliasis smėlis pasižymi didžiausiu sugeriamumu ir efektyviai valo vandenį, kuriame yra didelė geležies ir mangano koncentracija (iš viso iki 10 mg/l), esant plačiam pH diapazonui – 6,2–8,8. Sistemos, užpildytos šia medžiaga, yra naudojamos vandens valymui iš bet kokio gylio šulinių. Vandenilio sulfidas oksiduojamas iki netirpių sulfatų. Krituliai filtruojami žalio smėlio sluoksniu ir jį lydinčiais filtrų sluoksniais. Sorbentas nėra jautrus mikroorganizmams ar organinėms priemaišoms ir nereikalauja dezinfekcijos. Terpė regeneruojama kalio permanganato tirpalu, po to plaunama šaltinio vandeniu.

Yra ir kitų medžiagų, turinčių katalizinį ir oksidacinį aktyvumą, naudojamų kaip geležies šalinimo filtrų užpildai, tačiau naudodamiesi aukščiau pateiktais pavyzdžiais galite susidaryti supratimą apie pagrindinius geležies šalinimo principus naudojant šį metodą.

Jonų mainų metodas geležies šalinimui

Norint pašalinti geležį šiuo metodu, naudojami katijonai (3 pav.). Be to, ceolitas ir kiti natūralūs jonų mainai vis dažniau pakeičiami sintetinėmis jonų mainų dervomis; žymiai padidėja jonų mainų panaudojimo efektyvumas.

Bet kokie katijonai gali pašalinti iš vandens ne tik ištirpusią dvivalentę geležį, bet ir kitus dvivalečius metalus, ypač kalcį ir magnį, kuriems jie pirmiausia naudojami. Teoriškai jonų mainų metodas gali pašalinti labai didelės koncentracijos geležis, nereikalaujant ištirpusios geležies oksidavimo etapo, kad būtų gautas netirpus hidroksidas. Tačiau praktikoje šio metodo panaudojimo galimybės yra gerokai apribotos.

Visų pirma, jonų mainų naudojimas geležies šalinimui riboja geležies buvimą, kuris greitai „užkemša“ dervą ir prastai išplaunamas. Todėl bet koks deguonies ar kitų oksiduojančių medžiagų buvimas vandenyje, tekančiame per jonų keitiklį, yra labai nepageidautinas. Tai taip pat riboja pH verčių diapazoną, kuriame derva yra veiksminga.

Daugeliu atvejų jonų mainų dervų naudojimas geležies šalinimui yra nepraktiškas, nes geležis, turėdama didesnį afinitetą katijonų keitėjams, žymiai sumažina kalcio ir mangano jonų pašalinimo iš jų ir bendrosios demineralizacijos efektyvumą. Organinių medžiagų, įskaitant organinę geležį, buvimas vandenyje lemia greitą jonų mainų dervos peraugimą organine plėvele, kuri tarnauja kaip maistinė terpė bakterijoms. Todėl jonų mainų katijonaičiai dažniausiai naudojami geležies šalinimui tik tais atvejais, kai reikia papildomai išvalyti vandenį pagal šį parametrą iki mažiausių koncentracijų ir kai galima vienu metu pašalinti kietumo jonus.

Geležies šalinimas membraniniais metodais

Mikrofiltravimo membranos tinka koloidinio geležies(III) hidroksido dalelėms šalinti; ultrafiltravimo ir nanofiltravimo membranos taip pat gali pašalinti koloidinę ir bakterinę organinę geležį, o atvirkštinio osmoso metodas leidžia pašalinti iki 98% vandenyje ištirpusios dvivalenčios geležies. Tačiau membraniniai metodai yra brangūs ir nėra specialiai sukurti geležies šalinimui. Tai įvyksta vandens dezinfekavimo (mikrofiltravimo membranų) metu, giluminio jo valymo (ultrafiltravimo ir nanofiltravimo) arba gėlinimo (atvirkštinio osmoso) metu. Be to, membranos lengvai apauga organine plėvele ir užkemša paviršių netirpiomis dalelėmis, įskaitant rūdis, taip pat sugeria ištirpusią dvivalenčią geležį ir praranda gebėjimą efektyviai sulaikyti kitas medžiagas. Atvirkštinio osmoso membranų gamintojai garantuoja jų technologinių savybių išsaugojimą eksploatuojant, kai bendras geležies kiekis vandenyje ne didesnis kaip 0,1–0,3 mg/l, suspenduotų priemaišų – ne daugiau 0,5–0,6 mg/l, permanganato oksidacijos – ne daugiau. daugiau kaip 5 mg O2/l, o koloidinis indeksas ne didesnis kaip 2–4 vnt. (parametrai atsižvelgiant į organinės geležies kiekį).

Tačiau membraninių metodų naudojimas yra pateisinamas ten, kur tai tiesiog būtina aukštas laipsnis vandens valymas, įskaitant geležies šalinimą, pavyzdžiui, medicinos ar Maisto pramone(4 pav.).

Biologinis atidėjimas

Šis metodas apima geležies bakterijų, kurios oksiduoja dvivalenę ištirpusią geležį į trivalenčią geležį, naudojimą vandeniui valyti, o po to pašalinami koloidai ir bakterijų plėvelės nusodinimo rezervuaruose ir filtruose. Kai kuriais atvejais tai yra vienintelis priimtinas būdas sumažinti geležies kiekį vandenyje. Visų pirma, kai geležies koncentracija vandenyje ypač didelė, viršija 40 mg/l. Biologinis atidėjimas taip pat naudojamas, jei vandenyje yra daug vandenilio sulfido ir anglies dioksido. Toks vanduo, kurio pH labai žemas, negali būti išvalytas nuo geležies pertekliaus naudojant supaprastintą aeraciją. Jis filtruojamas per bakterijų kolonijas ant lėtų filtrų su smėlio ir žvyro pakrovimu. Tada jie yra išvalomi sorbciniu būdu, siekiant išlaikyti bakterijų atliekas ir dezinfekuoti ultravioletiniais spinduliais.

Sąlygos

Katijonai:– jonų mainų sorbentai, galintys keistis katijonais susilietus su elektrolitų tirpalais.

Jonų mainai (jonų keitikliai, jonų mainų sorbentai):– medžiagos, galinčios keistis jonais susilietus su elektrolitų tirpalais.

Jonų mainų dervos:– jonų mainų polimerai, sintetiniai organiniai jonitai. Kieti, netirpūs, kryžminiai polimerai, ribotai išsipučiantys elektrolitų tirpaluose ir organiniuose tirpikliuose, galintys elektrolitiškai disociuotis ir keistis jonais susilietus su elektrolitų tirpalais.

Redokso potencialas:- potencialus cheminiai elementai elektrocheminių įtampų serijoje, palyginti su įprasto vandenilio elektrodo potencialu 18 o C temperatūroje.

Poreikis atidėti vandenį dažniau kyla kaimo kotedžų ir vasarnamių savininkams, nes geriamajame vandenyje iš vietinių šaltinių, taip pat iš centrinio vandens tiekimo, dažnai yra daug geležies. Kaip išspręsti geležies šalinimo problemą, kodėl šio metalo yra beveik bet kuriame vandenyje? Visi esamus metodus Vandens atidėjimas naudojamas tik tam tikrais atvejais. Kreipdamiesi į vieną ar kitą, jie dažnai pažymi ir teigiamus, ir neigiamos pusės kiekvienas individualus metodas.

Geležis kietas metalas negali ištirpti vandenyje, tiesiog pasiduoda oksidacijai, vėliau laikui bėgant rūdija, o šios rūdys, savo ruožtu, kaip netirpios nuosėdos, nusėda skysčio dugne. Dvivalentės ir beveik visada tirpios geležies buvimas nepastebimas, skystis išlieka skaidrus ir bespalvis.

Kodėl reikalingas vandens atidėjimas?

Dvivalentė geležis geriant patenka į organizmą, jame kaupiasi, o jos perteklius tampa pavojingas žmogui. Vandenyje, kuris šiek tiek nusistovėjęs, galite stebėti geležies oksidacijos procesą, kai ji nusėda. Tai yra įrodymas, kad dvivalentė geležis virto trivalenčia geležimi. Jei pirmajame etape geriamasis vanduo nėra tinkamai išvalytas iš geležies, jo oksidacija įvyks organizmo viduje, o tai gali sukelti jo tinkamo veikimo pažeidimą. Oksidacija ir transformacija dirbtinaiį kietą dvivalenčios geležies suspensiją, tada ją pašalinkite galimas metodas iš skysčio - tai yra vandens atidėjimo proceso esmė.

Apie vandens atidėjimo būdus

Tiesą sakant, metodų įvairovėje yra dvi pagrindinės grupės: reagentas ir nereagentas. Jie visi priklauso arba vienam, arba kitam. Šie metodai laikomi perspektyviais be reagentų:

1. Elektrokoaguliacija.
2. Supaprastinta ir gili aeracija.
3. Sausas filtravimas.
4. Dviguba aeracija.

Vandens valymo reagentai yra tokie:

1. Katijonas.
2. Kalkinimas, po to nusodinimas ir filtravimas.
3. Slėgio flotacija.

Leidžiama naudoti reagentinius metodus tik paviršiniam vandeniui atidėti, o nereagentinius – geriamajam vandeniui valyti. Pastarųjų atveju dažnai naudojamas giluminio aeracijos būdas.

Vandens nusėdimas yra lengviausias būdas jį atidėti. Šiems tikslams į rezervuarą pumpuojamas vanduo. Šis konteineris naudojamas kaip nusodinimo bakas, kuriame nusėda oksiduota geležis. Viršutinis, jau išgrynintas vandens sluoksnis vartojimui pumpuojamas į namo vandentiekio sistemą.Proceso paspartinimui dažnai naudojama aeracija, kai oras įpumpuojamas kompresoriumi. Čia yra trūkumų: jums reikia laisvos vietos didelis bakas ir speciali siurbimo įranga. Be to, geležies pašalinimo greitis yra mažas.

Naudodami šiuolaikinius geležies šalinimo prietaisus, kuriuose šis procesas atliekamas naudojant cheminius reagentus, galite žymiai pagreitinti valymo procesą. Pagrindinis šios įrangos principas yra dvivalentės geležies pavertimas geležies būsena dėl jos sąlyčio su reagento granulėmis. Cheminiai tirpalai padeda išvalyti vandenį ten, kur yra per daug geležies. Metodas veikia labai greitai ir vadinamas reagento atidėjimu. Su nereikšmingomis metalo koncentracijomis galima susidoroti naudojant atidėjimo be reagentų metodus.

Aeracijos metodas gali būti naudojamas tiek su cheminių reagentų pridėjimu, tiek be jo, tačiau abiem atvejais vandens atidėjimas vyksta daug greičiau, todėl reikia įrengti specialią įrangą ir ją prižiūrėti. Šis atidėjimo būdas atliekamas tiekiant į vandenį tam tikro slėgio orą. Taip oras sąveikauja su geležimi ir veikia kaip oksidacijos katalizatorius, taip ją pagreitindamas.

Kaip pašalinti geležį iš organinių junginių?

Vandens atidėjimo be reagento filtro schema: 1 - įleidimo anga, 2 - išleidimo anga, 3 - valdymo blokas, 4 - drenažas, 5 - solenoidinis vožtuvas.

Iš tokių junginių sunku pašalinti geležį. Būtina arba sunaikinti organinius kompleksus, arba juos agreguoti, kad būtų sudarytos sąlygos nusodinti, arba pašalinti iš tirpalo.

Organiniai kompleksai yra gana stabilūs, nes humusines ir fulvo rūgštis sunku visiškai sunaikinti; chloruojant neišvengiamai susidaro toksiški produktai. Ozonavimas yra saugus aplinkai, tačiau kadangi vanduo turi skirtingą sudėtį, šio metodo efektyvumas nustatomas eksperimentiškai. Dažnai ozonavimas negali duoti 100% valymo rezultato. Bakterinė geležis gali būti pašalinta ultrafiltravimo ir koaguliacijos būdu arba biologiniais metodais.

Filtravimo sistema kaip skysčių valymo būdas

Tose vietose, kur yra pažymėta, patartina įrengti dviejų pakopų filtravimo sistemas padidintas turinys juodoji geležis. Pirmosios grupės filtrų užduotis – išvalyti vandenį nuo jame neištirpusių skendinčių dalelių. Antroji filtrų grupė skirta skysčiui valyti nuo ištirpusios geležies. Šiuose įrenginiuose dažnai naudojami reagento atidėjimo metodai.

Siekiant supaprastinti priežiūrą ir pakeisti reagentus, dauguma prietaisų naudoja specialius dizainus su keičiamais filtrais arba kasetėmis su iš anksto įdiegtais chemikalai, griežtai dozuojamas tam tikru kiekiu. Reguliarus naudotų, namuose naudojamų kasečių keitimas užtikrins tinkamą jų veikimą ilgam.

Naudojant šiuos konstrukcinius elementus galima ženkliai palengvinti gyventojų naudojimąsi valymo sistemomis. Dauguma įmonių, užsiimančių vandens valymu, teikia atidėjimo filtrų paslaugą, o esant poreikiui, juos pakeičia pačios. Kasetes reikia pakeisti, kai baigiasi jų tarnavimo laikas.

Kaip išsirinkti reikiamą įrangą?

Visų pirma, vanduo turi būti paveiktas cheminė analizė, kuriame bus parodytas jame esančių metalų ir kenksmingų medžiagų laipsnis. Jei jų mažai, valymui pakaks įrengti vandens atidėjimo stotį be reagentų. Esant dideliam užterštumui, reikia naudoti atidėjimo stotį, kurioje naudojami reagentai, nes po valymo šis vanduo gali būti naudojamas tik techniniais tikslais.

Universalaus valymo varianto nėra, tačiau visada galima pasirinkti filtrus geriamam ir pramoniniam vandeniui.

Skirtingi reikalavimai tam tikros paskirties vandeniui ir tinkamo filtro parinkimas maksimaliai apsaugos šeimos sveikatą ir pagerins gyvenimą.

1.2. Vandens atidėjimo būdai

Norint pašalinti geležį iš paviršinio vandens, naudojami tik reagento metodai, po kurių atliekamas filtravimas. Požeminio vandens atidėjimas atliekamas filtruojant kartu su vienu iš pirminio vandens valymo būdų:

• supaprastinta aeracija,
• vėdinimas naudojant specialius prietaisus,
• krešėjimas ir skaidrumas,
• oksiduojančių reagentų, tokių kaip chloras, natrio arba kalcio hipochloritas, ozonas, kalio permanganatas, įvedimas;

Turint motyvuotą pagrindimą, naudojami ir kiti metodai, pavyzdžiui, katijonizacija, dializė, flotacija, elektrokoaguliacija ir kt.

Geležies, esančios geležies hidroksido koloido Fe(OH) 3 arba koloidinių organinių junginių, tokių kaip geležies humatai, pavidalu, pašalinimui iš vandens naudojamas koaguliavimas aliuminio sulfatu arba geležies sulfatu, pridedant chloro arba natrio hipochlorito. .

Kaip filtrų užpildai daugiausia naudojami smėlis, antracitas, sulfonuotos akmens anglys, keramzitas, piroliusitas, taip pat filtrų medžiagos, apdorotos katalizatoriumi, pagreitinančiu dvivalenčios geležies oksidaciją į geležies geležį. IN Pastaruoju metu Vis labiau paplitę užpildai, turintys katalizinių savybių: mangano žalias smėlis (MGS), Birm, MTM ir MZhF.

Jei vandenyje yra koloidinės dvivalentės geležies, reikia atlikti bandomąjį atidėjimo testą. Jei to neįmanoma atlikti pirmajame projektavimo etape, pasirinkite vieną iš aukščiau pateiktų metodų, remdamiesi laboratorijoje atliktu bandomuoju atidėjimu arba patirtimi su panašiais įrenginiais.

Supaprastinta aeracija

Aeracijos proceso metu atmosferos deguonis oksiduoja dvivalenčią geležį, o iš vandens pašalinamas anglies dioksidas, kuris pagreitina oksidacijos procesą ir vėlesnę hidrolizę, susidarant geležies hidroksidui.

Šis metodas gali būti naudojamas su šiais vandens kokybės rodikliais:

• bendras geležies kiekis iki 10 mg/l, kai dvivalenčios geležies kiekis ne mažesnis kaip 70 %;
• pH vertė ne mažesnė kaip 6,8;
• šarmingumas didesnis nei (1+ /28) mg-ekv/l, kur yra juodosios geležies koncentracija mg/l;
• vandenilio sulfido kiekis ne didesnis kaip 2 mg/l;
• permanganato oksidacija ne daugiau (0,15 + 5 mg/l O 2).

Jei viena iš šių sąlygų nesilaikoma, būtina iš anksto aeruoti vandenį aeratoriuose, pridedant reikiamų reagentų (chloro, natrio hipochlorito, kalio permanganato ir kt.).

FeSO 4 + Ca(OH) 2 = Fe(OH) 2 + CaSO 4 (3)

Po kalkinimo reikia nusodinti ir filtruoti vandenį.

Supaprastintą aeraciją galima pasiekti pilant vandenį į kišenę arba į centrinį atvirų filtrų kanalą iš 0,5–0,6 m aukščio virš vandens lygio.

Naudojant slėgio filtrus, oras tiekiamas tiesiai į tiekimo vamzdyną, kurio suvartojimas yra 2 litrai 1 g Fe 2+ geležies. Jei šaltinio vandenyje yra daugiau nei 40 mg/l laisvo anglies dioksido ir daugiau kaip 0,5 mg/l sieros vandenilio, oras į dujotiekį neįleidžiamas. Tokiu atveju prieš slėgio filtrą būtina įrengti tarpinį baką su laisvu vandens srautu ir stiprintuvą.

SNiP nustato projektinį filtravimo greitį, kai vanduo atidedamas supaprastintu aeravimu, naudodamas toliau pateiktą lentelę.

1 lentelė

Naudojant konkretaus filtro užpildo charakteristikas ir vadovaujantis lentelės parametrais. 1, galite apskaičiuoti filtravimo stotį. SNiP reikalauja, kad filtrų veikimo laikas tarp plovimų būtų bent 8-12 valandų įprastu režimu ir mažiausiai 6 valandos priverstiniu režimu arba val. pilna automatika filtro plovimas.

Bendras filtravimo paviršius gali būti nustatomas pagal formulę:

F = Q / (T st v n - n pr q pr - n pr t pr v n), (1)

čia Q – naudingas filtravimo stoties našumas 1 parai, m 3 ; T st - stoties veikimo trukmė paros metu, h; v n - numatomas filtravimo greitis normaliu režimu, m/h, paimtas iš lentelės. 1, atsižvelgiant į ryšį (3); n pr - vieno filtro plovimų skaičius per dieną įprastomis darbo sąlygomis; q pr - specifinis vandens suvartojimas vienam filtro plovimui, m 3 / m 2 (nustatomas pagal filtro paso duomenis ir užpildo eksploatacines charakteristikas); t pr - filtro prastovos dėl plovimo, h (nustatoma pagal filtro paso duomenis ir užpildo eksploatacines charakteristikas).

Filtrų skaičius filtravimo stotyje, kurios talpa didesnė kaip 1600 m 3 /parą, turi būti ne mažiau kaip keturi. Kai produktyvumas didesnis nei 8-10 tūkstančių m 3 per dieną, filtrų skaičius N turėtų būti nustatomas apvalinant iki artimiausių sveikųjų skaičių (lyginių arba nelyginių, priklausomai nuo filtro išdėstymo) naudojant formulę:

N = (F) 0,5 / 2 (2)

Tokiu atveju reikia išlaikyti šį santykį:

V f = V n N / (N - N 1) (3)

čia N 1 yra remontuojamų filtrų skaičius; V f - filtravimo greitis priverstiniu režimu.

Aeracija specialiuose įrenginiuose

Aeracija naudojant specialius prietaisus taikoma, kai iš vandens reikia pašalinti geležį, kai jos koncentracija vandenyje viršija 10 mg/l ir pH vertę padidinti virš 6,8.

Aeracijai atlikti ventiliatoriaus aušinimo bokštai (degazatoriai) arba kontaktiniai aušinimo bokštai su natūrali ventiliacija. Fig. 1 paveiksle parodyta įrenginio, skirto vandens atidėjimui aeruojant, schema. Šaltinio vanduo tiekiamas vamzdžiu 1 į viršutinė dalis ventiliatoriaus aušinimo bokštas, užpildytas keraminiu antgaliu 4 (Raschig žiedai, kurių matmenys 25x25x4 mm) arba mediniu stygos antgaliu, pagamintu iš strypų. Oras nukreipiamas į vandens srautą naudojant ventiliatorių 5. Aeracijos proceso metu išsiskiria anglies dioksidas (anglies dioksidas), vanduo prisodrintas deguonimi. Iš aušinimo bokšto vanduo teka į kontaktinį baką 7, iš kurio pumpuojamas į slėgio filtrą. Filtro užpildo tūryje baigiamas geležies hidroksido dribsnių susidarymas ir jų sulaikymas.

Ryžiai. 1. Vandens atidėjimo aeruojant įrenginio schema.

1 - vamzdis šaltinio vandens tiekimui į ventiliatoriaus aušinimo bokštą; 2 - drenažo vamzdžiai; 3 - oro vamzdžiai; 4 - antgalis; 5 - ventiliatorius; 6 - vamzdis išvalytam vandeniui nutekėti; 7 - kontaktinis konteineris su hidrauline sklende; 8 - vamzdis dujoms iš aušinimo bokšto išleisti.

Degazatoriaus skerspjūvio plotas apskaičiuojamas pagal drėkinimo tankį (P op):

• keraminis antgalis - 60 m 3 / h 1 m 2 degazatoriaus ploto,
• medinis stygos antgalis - 40 m 3 / h 1 m 2 plotui.

Degazavimo ventiliatorius turi tiekti ne mažiau kaip 15 m 3 oro vienam kubiniam metrui. metras apdoroto vandens. Ventiliatoriaus sukuriamas slėgis turėtų būti nustatomas atsižvelgiant į purkštuko atsparumą. Kiekvienam keraminio antgalio sluoksnio aukščio metrui prarandama 30 mm vandens. Art., o mediniam chordatui - 10 mm vandens. Art.

Vandens buvimo laikas kontaktiniame inde t cont (po degazatoriaus) yra 30-45 min.

Antgalio sluoksnio aukštis, reikalingas anglies dioksido kiekiui vandenyje sumažinti, nustatomas pagal lentelę. 2. Anglies dioksido kiekis tiekiamame į aušinimo bokštą (degazatorių) vandenyje priklauso nuo ištirpusio (pusiausvyros) laisvo anglies dioksido [CO 2 ] sauso koncentracijos, mg/l ir vandens metu sunaikinto šaltinio vandens karbonatinio kietumo. apdorojimas, mekv/l:

[CO 2 ] = ([CO 2 ] sv + 44 J k) (4)

2 lentelė

Aeracijos oksidavimo įrenginys yra „Deferrit“ įrenginio dalis, kurią sukūrė Komunalinio vandens tiekimo ir vandens valymo tyrimų institutas ir pagamino „Vodkommuntekh“ įmonė. Gamyklos našumas išvalytam vandeniui yra nuo 50 iki 20 000 m 3 /parą.

1 PAVYZDYS. Apskaičiuokite atidėjimo įrenginį tokiu našumu:

• kasdien, Q diena - 12000 m 3,
• valandinis, Q valanda - 500 m 3.

Laisvo anglies dioksido koncentracija 35 mg/l, karbonato kietumas 4,5 mg-ekv/l.

Aeracijai naudokite degazatorių su ventiliatoriumi. Degazatoriaus priedas yra Raschig žiedai.

1. Reikalingas degazatoriaus plotas F degazatorius, m 2, nustatomas pagal formulę:

F pinigai = Q valanda / P arba

Raschig žiedais užpildyto degazatoriaus drėkinimo tankis yra 60 m 3 /val.

Tada: F pinigai = 500/60 = 8,33 m 2.

2. Degasintuvo skersmuo nustatomas pagal formulę:

D = (4 F laipsnis / 3,14) 0,5 = (4 * 8,33 / 3,14) 0,5 = 3,26 m.

3. Naudodamiesi (4) išraiška, nustatome anglies dvideginio kiekį šaltinio vandenyje: [CO 2 ] = (35 + 44*4,5) = 233 mg/l.

Pakuotės iš Raschig žiedų H p sluoksnio aukštis pagal 2 lentelę yra lygus 5,5 m.

4. Degazatoriaus ventiliatoriaus našumas yra toks:

Q ventiliatorius = 15 * Q valanda = 15 * 500 = 7500 m 3 / val.

5. Slėgis, kurį turi sukurti ventiliatorius, yra lygus:

N anga = 30 * N p = 30 * 5,5 = 165 m.

6. Kontaktinės talpos tūris:

V kont = Q valanda t kont /60 = 500*40/60 = 333,33 m 3.

Jei laikysime, kad vandens sluoksnio aukštis kontaktiniame rezervuare cilindrinio rezervuaro pavidalu yra 8 m, tada jo skersmuo bus 7,3 m.

Koaguliacija ir skaidrinimas, kalkinimas

Paprastai iš paviršinių vandenų būtina pašalinti suspenduotas medžiagas ir koloidines disperguotas medžiagas, įskaitant geležies junginius. Vandenį iš skendinčių ir koloidinių medžiagų galima išleisti tik įvedus specialius koaguliuojančius reagentus. Šis vandens valymo būdas vadinamas koaguliacija. Koaguliantas vandenyje sudaro dribsnius, kurie adsorbuoja koloidus ant jų paviršiaus ir išsiskiria kaip nuosėdos.

Darbo režimas ir įranga šaltinio vandens skaidrinimui ir koaguliacijai parenkami atsižvelgiant į teršalų pobūdį ir lygį. Be to, jei reikia vienu metu padidinti vandens šarmingumą ir sumažinti jo druskos kiekį, nagrinėjami procesai derinami su kalkimu.

Krešėjimo procesas yra gana sudėtingas ir nėra griežtų stechiometrinių ryšių tarp koagulianto dozės ir ištirpusių koloidinių medžiagų kiekio šaltinio vandenyje. Todėl dozė nustatoma testo krešėjimo metodu.

Kaip koaguliantai naudojami šie vaistai:

• aliuminio sulfatas (aliuminio oksidas) Al 2 (SO4) 3 * 18 H 2 O esant šaltinio vandens pH 6,5-7,5;
• geležies sulfatas (geležies sulfatas) FeSO 4 * 7 H 2 O esant vandens pH 4-10;
• geležies chloridas FeCl 3 * 6 H 2 O vandeniui, kurio pH 4-10.

Krešėjimo procesui suintensyvinti į vandenį papildomai įleidžiama flokuliatorių (dažniausiai naudojamas poliakrilamidas). Flokuliantai skatina nuosėdų šiurkštėjimą ir pagreitina nusėdusių koloidinių ir suspenduotų dalelių agregacijos procesą.

Jei karbonato kietumas vandenyje yra pakankamas (virš 1 mEq/l), koaguliantai pirmiausia sudaro nestabilius bikarbonatus (4 reakcija), kurie suyra ir susidaro hidroksido dribsniai (5 reakcija):

Al 2 (SO 4) 3 + 3 Ca(HCO 3) 2 = 2 Al(HCO 3) 3 + 3 CaSO 4 (4)

FeSO 4 + Ca(HCO 3) 2 = Fe(HCO 3) 2 + CaSO 4

2 Al(HCO 3) 3 = 2 Al (OH) 3 ↓ + 6 CO 2 (5)

4 Fe(HCO 3) 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 Fe(OH) 3 ↓ + 8 CO 2

Iš 5 reakcijos aišku, kad geležies hidroksido dribsnių susidarymui būtinas vandenyje ištirpusio deguonies buvimas.

Jei šaltinio vandens karbonatinis kietumas yra mažas, jis šarminamas natrio hidroksido tirpalu arba „kalkių pienu“ (Ca(OH) 2 tirpalu):

4 FeSO 4 + 4 Ca(OH) 2 + 2 H 2 O + O 2 = 4 Fe(OH) 3 ↓ + 4 CaSO 4 (6)

Šviesinimas ir balinimas neramūs vandenys Esant padidintam kietumui, pageidautina naudoti koaguliantus, kurių pH vertės aukštas, ir spalvotus minkštus vandenis, kurių pH vertės žemos.

Įgyvendinant koaguliacijos procesą, vandens temperatūra palaikoma 20-25 o C ribose, o atliekant koaguliaciją kalkinant, vanduo pašildomas iki 30-40 o C.

Aliuminio sulfato koagulianto dozė paprastai yra 0,5-1,2 mEq/l. Vandeniui, kuriame yra vidutinis (iki 100 mg/l) skendinčiosios medžiagos kiekis ir mažas oksidacinis gebėjimas, dozė mažinama, o vandeniui, kuriame yra geležies ir kurio oksidacija yra aukšta (15 mg/l O 2 ir daugiau), padidinama iki 1,5 mg. -ekv/l. Spalvotiems vandenims dozę galima apytiksliai nustatyti pagal formulę:

D k = 4 (C) 0,5, (5)

čia D k – koagulianto dozė, mg/l; C - vandens spalva, laipsniai.

Poliakrilamido flokulianto 0,1% tirpalo pavidalu dozė yra 0,1-1,0 mg kiekvienam litrui apdoroto vandens (100% produkto atžvilgiu). Flokuliantas įpilamas praėjus 1-3 minutėms po koagulianto dozavimo, kad būtų baigtas mikrodribsnių susidarymas ir teršalų adsorbcija.

Jei reikia šarminti vandenį, šarmo dozę galima nustatyti pagal išraišką:

D sh = E sh (D k / E k - Sh + 1) * 100 / C, (6)

čia D sh – šarmo dozė, mg/l;

Esh yra lygiavertė šarminamojo reagento aktyviosios dalies masė, lygi 28 kalkėms (pagal CaO) ir 53 sodai (pagal Na 2 CO 3), mg/mg-ekv.

E k yra bevandenio koagulianto ekvivalentas, lygus 57,02 mg/mg-ekv. Al 2 (SO 4) 3 ; 75,16 - FeSO 4; 54,07 - FeCl3;

Ш - bendras šaltinio vandens šarmingumas + 1 (rezervinis šarmingumas), mEq/l;

C – veikliosios medžiagos koncentracija šarminimo reagente, %.

Jei Dsh reikšmė, apskaičiuojama naudojant (6) išraišką, yra neigiama, šarminimas nereikalingas.

Kai suspenduotų kietųjų dalelių kiekis šaltinio vandenyje yra mažesnis nei 100 mg/l, koaguliacija atliekama tiesiai ant skaidrinimo filtrų, į tiekimo vamzdyną įleidžiant koagulianto dozę. Atstumas nuo koagulianto įpurškimo taško iki filtro turi būti ≥ 50 vamzdyno skersmenų (50 Dу).

Kai suspensijos koncentracija didesnė nei 100 mg/l, į išvalytą vandenį su atitinkamu laiko intervalu, be koagulianto, įpilama ir poliakrilamido, o procesas vyksta skaidrintuve.

Dozavimo siurbliai parenkami pagal maksimalią koagulianto dozę. Kasdienis koagulianto suvartojimas (bevandenio 100 % produkto, kg) nustatomas pagal formulę:

P k = 24*Q valanda *E k *D k /1000, (7)

kur Q valanda yra įrenginio vandens našumas, m 3 / h;

Ek yra bevandenio koagulianto ekvivalentas, lygus 57,02 Al 2 (SO 4) 3; 75,16 - FeSO 4; 54,07 - FeCl3;

D k - didžiausia reikalinga koagulianto dozė, mEq/l.

Koaguliuojančio tirpalo suvartojimas nustatomas naudojant tokį ryšį:

V k = 100 *P k / (C k *ρ k), (8)

čia V k – paros koagulianto tirpalo tūris, m 3 /parą;

C iki - koagulianto koncentracija dozuojamame tirpale, paprastai lygi 5-10%;

ρ k - koaguliuojančio tirpalo tankis, kg/m3.

Oksiduojančių reagentų įvedimas

Oksiduojančių reagentų, pirmiausia chloro, naudojimas dezinfekcijai, taip pat geležies pašalinimui Rusijoje buvo naudojamas nuo XX amžiaus pradžios. Kulsky L.A. nurodė, kad chloruojant beveik visais atvejais vanduo išlaisvinamas iš jame esančios geležies. Šiuo metodu išvalius skirtingus vandenis, geležies kiekis visais atvejais išlieka mažesnis nei 0,1 mg/l, o šis būdas efektyvus, kai kiti metodai neveikia. Chloro veikiami humatai ir kiti organiniai geležies junginiai sunaikinami ir virsta neorganinės druskos geležies, kurios lengvai hidrolizuojasi. Dėl hidrolizės nusėda geležies hidroksido nuosėdos arba nepilnos hidrolizės produktai – bazinės geležies druskos. skirtinga kompozicija. Šiuos procesus sąlygiškai galima apibūdinti šia bendrąją lygtimi:

4 Fe(HCO 3) 2 + 2 Cl 2 + 4 H 2 O = 4 Fe(OH) 3 ↓ + 8 CO 2 + 4 HCl (7)

Kaip matyti iš (7) lygties, vanduo parūgštinamas. Pagal stechiometriją (pagal reakcijos lygtį) 1 mg dvivalenčios geležies oksidacijai sunaudojama 0,64 mg chloro, o šarmingumas sumažėja 0,018 mEq/l.

Chloras taip pat oksiduoja dvivalentį manganą, naikina organines medžiagas ir vandenilio sulfidą.

Chloro dozė, priklausomai nuo geležies kiekio, gali būti 5-20 g 1 kubiniam metrui. metras vandens kontaktuojant, iki bent jau, 30 minučių (ne tik geležies oksidacijai, bet ir patikimai dezinfekcijai). Kuriame higienos reikalavimus leisti, kad laisvojo chloro kiekis geriamajame vandenyje būtų iki 0,5 mg/l, o surištojo – iki 1,2 mg/l.

SNiP nustato apskaičiuotą chloro dozę (100%, mg/l) geležies šalinimo tikslais, naudodamas šią išraišką:

D x = 0,7 * , (9)

kur yra juodosios geležies koncentracija mg/l.

Aktyvaus chloro dozė vandens dezinfekcijos tikslams nustatoma remiantis technologinių tyrimų duomenimis. Jeigu jų nėra, tai preliminariai skaičiuojant paviršiniam filtruojamam vandeniui reikėtų 2-3 mg/l, požeminių šaltinių vandeniui – 0,7-1,0 mg/l.

Vandens valymas chloru atliekamas naudojant chlorintuvus, kuriuose dujinis (išgarintas) chloras yra absorbuojamas vandens. Chlorinis vanduo iš chloratoriaus tiekiamas į vartojimo vietą. Nors šis metodas vandens valymas ir yra labiausiai paplitęs, tačiau jis turi nemažai trūkumų. Taip yra visų pirma dėl sudėtingo didelio skysto, labai toksiško chloro kiekio transportavimo ir saugojimo. Vandens valymo stotyse būtina turėti ekologišką pavojingi etapai chloro valdymas, pvz., konteinerių su skystu chloru iškrovimas, jo išgarinimas, paverčiant jį darbine forma. Darbinių chloro atsargų susidarymas sandėliuose kelia pavojų ne tik gamyklos dirbančiam personalui, bet ir gyventojams.

Kaip alternatyva chloravimui pastaraisiais metais Vandens valymas natrio hipochlorito (NaClO) tirpalu vis dažniau taikomas, šis metodas taikomas tiek dideliuose vandens valymo įrenginiuose, tiek mažuose įrenginiuose, įskaitant privačius namus.

Vandeniniai natrio hipochlorito tirpalai ruošiami chemiškai:

Cl 2 + 2 NaOH = NaClO + NaCl + H 2 O, (8)

arba elektro cheminis metodas:

NaCl + H 2 O = NaClO + H2, (9).

Pagal natrio hipochlorito tirpalą, gautą cheminiu būdu, galima įsigyti trijų rūšių. Žemiau pateikiami produktų sudėties rodikliai.

Vandens dezinfekcija ir priemaišų oksidacija naudojant elektrochemiškai pagamintą natrio hipochloritą pirmą kartą buvo panaudota Jungtinėse Amerikos Valstijose praėjusio amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pabaigoje. Tolimesnis vystymas elektrochemija, naujos elektrocheminės įrangos konstrukcijų kūrimas naudojant modernias atsparias elektrodų medžiagas, leido sukurti įrenginius, galinčius konkuruoti su kitais vandens dezinfekavimo būdais.

Kaip pavyzdį galime išskirti Sanator ® serijos elektrocheminius įrenginius, kuriuos sukūrė ir pagamino įmonė Ecoservice Technokhim. Sanator ® instaliacija ruošia natrio hipochloritą iš Valgomoji druska tiesiai vartojimo vietoje. Be to, juose yra įtaisas proporcingai dozuoti hipochlorito tirpalą į tiekimo vamzdyną prieš filtrus. Fig. 2 paveiksle parodyta hipochlorito tiekimo į pagrindinį dujotiekį schema; Fig. 3 montavimo jungties schema.

Ryžiai. 2. Vamzdžių surinkimo sujungimo schema.

1 - šaltinio vandens tiekimo vamzdis; 2 - išvalyto vandens išleidimo vamzdis; 3 - vamzdis su atbuliniu vožtuvu natrio hipochlorito tirpalui tiekti; 4 - vandens skaitiklis; 5 - lanksti žarna su veržle; V1-V4 - rutuliniai vožtuvai.

3 pav. Scheminė sanatoriaus prijungimo schema.

1 - tinklo kabelis; 2 - mikrovaldiklis; 3 - impulsų išvesties kabelis; 4 - apkrovos kabelis; 5 - paskirstymo blokas (lizdai); 6 - maitinimo jungties kabelis; 7 - Sanatoriaus maitinimo šaltinis; 8 - kabelis dozavimo siurbliui prijungti; 9 - kabelis elektrodo kasetei prijungti; 10 - Sanatoriaus bakas; 11 - dozavimo siurblys; 12 - vandens skaitiklis; V1-V4 - rutuliniai vožtuvai.

Natrio hipochloritas turi nemažai techniškai vertingų savybių. Jo vandeniniai tirpalai neturi suspensijų, todėl jų nereikia nusodinti, pavyzdžiui, priešingai nei baliklis. Natrio hipochlorito naudojimas vandens valymui nepadidina jo kietumo, nes jame nėra kalcio ir magnio druskų, tokių kaip baliklis ar kalcio hipochloritas. NaClO tirpalo, gauto elektrolizės būdu, baktericidinis poveikis yra didesnis nei kitų dezinfekavimo priemonių, kurių veiklioji medžiaga yra aktyvusis chloras. Be to, jis turi dar didesnį oksidacinį poveikį nei chemiškai paruošti tirpalai dėl didesnio didelis kiekis hipochloro rūgštis (HClO).

Geležies oksidacija vyksta pagal šią lygtį:

2 Fe(HCO 3) 2 + NaClO + H 2 O = 2 Fe(OH) 3 ↓ + 4 CO 2 + NaCl (10)

Apskaičiuojant vandens valymo natrio hipochloritu įrenginį, pirmiausia reikia nustatyti aktyvaus chloro suvartojimą oksidacijos, dezinfekcijos ir vandenilio sulfido naikinimo procesams.

Reikalingas aktyvaus chloro suvartojimas kintamo vandens valymui (100 % chloro, g/h) nustatomas pagal šią išraišką:

AX = Q valanda * (D x + * K Fe ] + * K Mn + * K CB ), (9)

kur Q valanda yra vandens tūrinis srautas (maksimalus), m 3 / h;

D x - aktyvaus chloro dozė vandens dezinfekcijai, mg/l;

Geležies kiekis šaltinio vandenyje, mg/l;

K Fe – aktyvaus chloro suvartojimas geležies oksidacijai (0,67 mg aktyvaus chloro 1 mg dvivalenčios geležies);

K Mn – aktyvaus chloro suvartojimas dvivalenčiam manganui oksiduoti (1,3 mg aktyvaus chloro 1 mg mangano);

K CB – aktyvaus chloro sunaudojimas vandenilio sulfidui sunaikinti (2,1 mg aktyvaus chloro 1 mg vandenilio sulfido).

Kaip matyti iš reakcijos lygties (10), oksiduojant geležį natrio hipochloritu vanduo nerūgštėja, o tai labai svarbu filtravimo procesui. Be to, tiek komercinis, tiek elektrocheminis natrio hipochlorito tirpalas yra šarminis, o tai palanku filtruoti.

2 PAVYZDYS. Apskaičiuokite įrenginį, skirtą vandens valymui komerciniu „B“ klasės natrio hipochlorito tirpalu, kuriame aktyvaus chloro kiekis yra 170 g/l. Prieš įvedant hipochloritą, tirpalą praskieskite 17 kartų (K p – praskiedimo koeficientas) iki koncentracijos C p = 10 g/l (darbinis tirpalas).

Valandinis įrenginio vandens našumas, Q valanda - 5,5 m 3,

paros vandens suvartojimas, Q para - 88 m 3, t.y. įrenginys veikia t=16 valandų per parą.

Vandens šaltinio sudėtis:

• dvivalentė geležis 8 mg/l,
• dvivalentis manganas 0,5 mg/l,
• vandenilio sulfidas 0,4 mg/l,
• pH vertė = 6,9.

Bandomasis vandens valymas parodė, kad dezinfekcijos tikslais reikia įvesti 3,5 mg/l aktyvaus chloro.

1. Reikalingas aktyvaus chloro suvartojimas (100 proc.) nustatomas pagal (9) išraišką:

AX = 5,5 * (3,5 + 8 * 0,67 + 0,5 * 1,3 + 0,4 * 2,1) = 56,9 g/val.

2. Natrio hipochlorito darbinio tirpalo padavimo greitis (būtinas renkantis dozavimo siurblį pagal našumą):

Pgn = AH / C p = 56,9 / 10 ≈ 6 l/val.

3. Kasdienis hipochlorito darbinio tirpalo suvartojimas (būtinas renkantis baką darbiniam tirpalui laikyti ir dozuoti):

P gn * t = 6*16 = 96 l.

4. Kasdienis komercinio „B“ klasės natrio hipochlorito tirpalo suvartojimas (būtinas reagento kainai nustatyti):

R gn = P gn * t / K r = 6 * 16 / 17 = 5,6 l.

Taip pat naudojamas juodosios geležies oksidavimo būdas, kai į šaltinio vandenį prieš filtrus įleidžiamas kalio permanganato KMnO 4 tirpalas. Pastarasis taip pat gali būti naudojamas kartu su natrio hipochloritu, siekiant išvalyti sudėtingus vandenis ir išsaugoti gana brangų oksidatorių - kalio permanganatą.

Vandenį apdorojant permanganatu, geležies oksidacijos reakcija, po kurios vyksta hidrolizė, vyksta pagal lygtį (supaprastintas žymėjimas):

4 Fe(HCO 3) 2 + MnO 4 - + 2 H 2 O = 4 Fe(OH) 3 ↓ + MnO 2 ↓ + 8 CO 2 (11)

Pagal (11) lygtį 1 mg Fe 2+ oksiduojant išeikvojama 0,71 mg kalio permanganato, o vandens šarmingumas sumažėja 0,036 mEq/l. SNiP nustato apskaičiuotą kalio permanganato dozę (100%, mg/l) geležies ir mangano oksidacijai naudojant šią išraišką:

D pc = + 2* , (10)

kur yra juodosios geležies koncentracija šaltinio vandenyje, mg/l;

Dvivalenčio mangano koncentracija, mg/l.

Ruošdami darbinius kalio permanganato tirpalus, turėtumėte vadovautis duomenimis apie permanganato tirpumą vandenyje:

• 20 0 C temperatūroje 6,34 g KMnO 4 100 g vandens;
• 60 0 C temperatūroje 22,2 g KMnO 4 100 g vandens.

Kai kalio permanganatas ir natrio hipochloritas kartu įvedami į išvalytą vandenį, šių reagentų dozes (100 % produkto, mg/l) galima nustatyti iš lygčių:

D pc = 0,2* + 2*, (11)

Dgn = 0,7*.

Lyginant (10) ir (11) lygtis, išplaukia, kad bendras reagentų įvedimas leidžia sutaupyti iki 80% kalio permanganato. Permanganato įvedimas prieš tiekiant natrio hipochloritą sunaikina organines medžiagas, kurios reaguoja su chloru ir sudaro produktus su aštrus kvapas, pavyzdžiui, fenoliai. Jei reagentai įvedami kitokia seka, tada kalio permanganatas sunaikins susidariusius chloro produktus.

Vienas iš perspektyvių geležies oksidacijos būdų yra ozonavimas. Ozonas O3 yra vienas iš galingiausių oksidatorių, naikinančių bakterijas, sporas ir virusus. Palyginti su chloru, ozono naudojimas yra veiksmingesnis ploviklių, herbicidų, pesticidų, fenolių oksidavimui ir kitų sunkiai oksiduojamų medžiagų oksidacijai. cheminiai junginiai. Kartu su dezinfekcija vyksta dvivalenčios geležies ir mangano oksidacijos, vandens spalvos išnykimo, taip pat jo dezodoravimo ir organoleptinių savybių gerinimo procesai.

Ozonas iš oro gaunamas specialiuose įrenginiuose – ozonatoriuose. Ozonizatoriuje pravažiuojant elektros srovė Per išleidimo erdvę su oru vyksta koronos tipo iškrova, dėl kurios iš ore esančio deguonies susidaro ozonas.

Remiantis stechiometrija, ozono dozė juodosios geležies oksidacijai gali būti nustatyta naudojant šią išraišką:

D dozė = 0,14 * , mg/l (12)

kur yra juodosios geležies koncentracija šaltinio vandenyje, mg/l.

Ozono dozė priklauso nuo to, kokiu tikslu naudojamas vandens ozonavimas. Filtruoto vandens dezinfekcijai ozono dozė yra 1-3 mg/l, gruntinio vandens valymui - 0,75-1 mg/l. Įvedant ozoną geležies oksidacijai, vandens nuspalvinimui kartu su dezinfekcija, dozė gali siekti iki 4 mg/l. Ozono-oro mišinys iš ozonatoriaus į vandenį patenka naudojant ežektorius arba per poringų vamzdžių tinklą, nutiestą maišymo kamerose.

Likučio ozono koncentracija po maišymo kamerų turi būti 0,1-0,3 mg/l. Ozono kontakto su vandeniu trukmė priklauso nuo vandens sudėties, ozono koncentracijos ozono-oro mišinyje, maišytuvo konstrukcijos, temperatūros ir vidutiniškai 5-20 min., dažnai 5-12 min.

Mūsų pramonė gamina žemo dažnio ozonizatorius, veikiančius pramoninio dažnio srove, taip pat aukšto dažnio (0,4-10 kHz), kurie yra kompaktiškesni ir mažiau metalo imlūs. Kurgankhimmash gamykla masiškai gamina ozonizatorius, kurių ozono našumas yra nuo 0,25 iki 10 kg/val.

Reikia pažymėti, kad ozonas yra labai toksiškas ir gali pažeisti kvėpavimo sistemą. Didžiausia leistina ozono koncentracija darbo zonos ore (MPC r.z.) yra 0,1 mg/m 3 . Palyginimui galime pažymėti, kad chlorui ši vertė yra 10 kartų mažesnė ir lygi 1 mg/m3.

Nors ozonavimo metodas turi puikių perspektyvų, įranga vis dar yra gana brangi, o procesas pasižymi gana didelėmis energijos sąnaudomis.

Vandenį iš geležies pašalinti jonų mainų (katijonizavimo) būdu leidžiama, kai kartu su geležies šalinimu reikalingas vandens minkštinimas. Tačiau šiuo atveju geležį galima išgauti tik ištirpusią dvivalentę formą, o jonų mainų medžiagos tarnavimo laikas gerokai sutrumpės. Tokiu atveju valomas vanduo turi būti be deguonies.

Atidėjimas- geležies ir mangano pašalinimas iš vandens yra sunki užduotis kasdieniam gyvenimui ir gamybai. Visiems atvejams nėra universalaus metodo, kuris būtų ekonomiškai pagrįstas visose vietose. Jei jis egzistuotų, mes apie jį žinotume viską. Tačiau metodų yra daug ir kiekvienas iš jų pritaikomas tam tikrose ribose ir, žinoma, turi savo trūkumų. Dauguma man rašo: „Pauliau, vandenyje yra geležies. Įmonės siūlo skirtingi metodai nuo 30 iki 150 tūkstančių rublių. Kam tikėti? Ką daryti?"

Įdėkite ant filtro viršaus

Valdymo vožtuvas yra kanalų, kuriais juda vanduo, sistema, fiksavimo mechanizmas, nukreipiantis vandenį išilgai kanalo, reikalingo šiame ciklo etape, ir elektrinis automatinio vožtuvo valdymo blokas arba rankinio režimų perjungimo rankena rankiniam režimui. valdymo vožtuvas.

Filtrai yra trijų ciklų, skirtų bereagentams, arba penkių ciklų, skirtų reagentų plovimui. Reagento plovimas – tai ne tik įkrovos atlaisvinimas, bet ir reagento (pavyzdžiui, kalio permanganato tirpalo) perleidimas per įkrovą, kad įkrova būtų giliai išvalyta ir atkurtos jo katalizinės savybės.

Perjungdami režimus naudodami rankenėlę arba automatiškai naudodami elektroninį valdymo bloką, organizuojame filtrų plovimą.

Plaunant filtrą vanduo neteka vartotojui, o išmetamas į drenažo sistemą.

Skalbimas vyksta keliais etapais, kiekvienas turi savo svarbius niuansus. Rekomenduoju mokytis

Atlikus kitą plovimą, filtras vėl paruoštas naudoti. Tinkamai veikiantis filtro pakrovimas paprastai „gyvena“ (veikia) 3-5 metus.

Oksidavimas ir filtravimas piroliusitu (MnO2).

Šis metodas puikiai tinka nedideliam geležies Fe(OH)3 in kiekiui pašalinti paprastos sąlygos ir mažam vandens suvartojimui. Aukštas pH, organinių medžiagų ir vandenilio sulfido trūkumas vandenyje - prielaidas. Metodo esmė yra ta, kad mes oksiduojame geležį naudodami magišką filtro pakrovimo komponentą be aeracijos, be dozavimo, be ozono, be reagentų - tik geležies valiklis su įkrovimu: sorbentas + piroliusitas.

Piroluzitas- Tai natūralus mineralas. Mangano dioksidas. Jis naudojamas gamybai baterijos. Iš jo gaminamas kalio permanganatas (KMnO 4) ir apskritai gana plačiai naudojamas chemijos pramonėje. Vandens valymui piroliusitas MnO2 naudojamas kaip katalizinė medžiaga geležies, mangano, organinių junginių ir vandenilio sulfido šalinimui, nes piroliusitas yra geras oksidatorius.

Piroliutas vandens valymui- medžiaga unikali. Beveik visos katalizinės medžiagos yra pagamintos iš pirolizito:

BIRM yra lengvas, kompleksiškai akytas aliuminio silikatas, kurio išorinis katalizinis sluoksnis yra piroliusitas. Idėja puiki, tačiau ji trunka neilgai ir bijo organikos.

Greensand Plus yra kvarcinis smėlis su piroliusitu, užteptu ant grūdelių paviršiaus. Jis veikia tik nuolat dozuojant hipochloritą arba praplaunant kalio permanganatu.

MZhF, MSK, Pyrolox, Sorbent MS ir daug kitų medžiagų – visos pagamintos naudojant piroliusitą.

Kuriame piroliusitas yra mineralas, kuriame yra 75-95 proc. MnO2, jis tiekiamas granuliuotas, tinkamos frakcijos. Pigus, bet labai sunkus. Norint jį nuplauti, reikalingas greitas vandens srautas. Kuo didesnis kolonėlės skersmuo, tuo didesnis slėgis, reikalingas sistemoje, kad būtų sukurtas reikiamo greičio srautas, kad suskystėtų įkrova.

Tačiau piroliusitas gali būti naudojamas kaip reagento priedas prie MS sorbento, kad būtų pašalintas nedidelis geležies ir mangano kiekis be oksidacijos. Turite vieną kolonėlę - deferizerį su pakrovimu - sorbentas + piroliusitas. Jokių reagentų. Nėra aeracijos ar kitų oksiduojančių medžiagų. Ši sistema yra šiek tiek unikali. Jokia kita medžiaga, išskyrus pirolizitą, negali oksiduoti metalų, ištirpusių vandenyje metų metus be aktyvios oksidacijos ar reagento regeneracijos. Nes naudojame ne piroliusito turinčius produktus (BIRM, Greensand, MZhF ir kt.), o iš tikrųjų patį pirolisitą. Eksploatacijos metu jis praktiškai nesunaudojamas, gali šiek tiek „dulkėti“ - gaminti pilką vandenį - susidėvėjęs jis nuplaunamas į vandens tiekimą filtravimo režimu, tačiau tai taikoma ne tik piroliusitui, bet ir visoms apkrovoms. bendras. Prie išleidimo angos galite sumontuoti anglies filtrą su kasete, kad piroliuzito dalelės nepatektų į vandentiekį ir rekomenduoju virtuvėje įrengti atvirkštinio osmoso sistemą geriamajam vandeniui gauti, nes... esant tam tikroms papildomoms sąlygoms, piroliusitas gali išskirti manganą vartotojui, galbūt šiek tiek viršydamas DLK.

PYROLUSITO kaip geležies oksidatoriaus naudojimo sąlygos:

• Geležis Fe(OH)2<3мг/л
• Manganas Mn2+<0,2мг/л
• pH >6,8
• Permanganato oksidacija<2
• Vandenilio sulfidas< 0,005

Jei šios sąlygos yra įvykdytos, rekomenduoju naudoti stulpelį 1354, kad gautumėte iki 1,5 kubinio metro švaraus vandens per valandą. Filtrą reikia plauti kas kelias dienas. Rankinio vožtuvo atveju plovimo ciklą priimtina pratęsti kartą per savaitę.

Geležies šalinimo priemonės pirolizito pagrindu kaina

Jonų mainai (minkštinimas)

Įvairioms priemaišoms iš vandens, įskaitant ištirpusius metalus ir organinius junginius, pašalinti jau daugiau nei 50 metų naudojamos jonų mainų dervos – katijonų keitikliai ir anijonų keitikliai įvairiais deriniais, kuriuos reikia regeneruoti su NaCl stalo druska tabletėse.

Vadinamasis druskų ir metalų pašalinimo procesas naudojant jonų mainų dervas minkštinimas. Iš pradžių šis metodas buvo naudojamas ir dabar daugiausia naudojamas kietumo druskoms (kalcio ir magnio druskoms) pašalinti. Tačiau dabar yra didelis jonų mainų dervų pasirinkimas geležies ir organinių medžiagų šalinimui.

Jonų mainų dervos yra labai plati tema. Mes čia kalbame tik apie buitinį vandens valymą ir papasakosiu tik tai, ką reikia žinoti apie dervas mūsų užduoties kontekste - valyti vandenį privačiuose namuose ar nedidelėje pramonėje nuo ištirpusių metalų.

Kas yra Derva? Tai sintetiniai rutuliai, pagaminti iš polimerinių medžiagų. Jie labai maži, jų yra daug, jie atrodo kaip maži pollock, lydekos ikrai arba "tobiko" - skraidančios žuvies ikrai. Mes, vandens ruošimo montuotojai, net ir savo malonumui, dervą vadiname „ikrais“ profesionaliu slengu.

Proceso esmė minkštinimas iš esmės skiriasi nuo atidėjimas. Dervos neoksiduoja ir neverčia ištirpusių medžiagų kietu pavidalu, kad būtų galima vėliau filtruoti, o pakeičia („absorbuoja“) vandenyje ištirpusias medžiagas natrio katijonais, o tai nesuteikia vandeniui tokios savybės kaip kietumas. Bendras vandens prisotinimas druska išlieka nepakitęs arba net didėja. Tai priklauso nuo tirpių medžiagų, kurias pasiima derva, tipo.

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, iškyla svarbus jonų mainų dervų parametras – jonų mainai dervos talpykla. Dervos talpa panaši į elektros akumuliatoriaus talpą. Yra natrio, kuris palaipsniui sunaudojamas vykstant jonų mainams, taip sumažinant dervos gebėjimą paimti iš vandens ištirpusias medžiagas. Kai baigiasi natris, baigiasi ir valymas – vanduo praeina per dervos storį, nepakeisdamas jos savybių.

Minkštiklio veikimą apskaičiuojame iš anksto taip, kad derva būtų regeneruota (išplaunama) valgomosios druskos tirpalu prieš pastebimai sumažėjus talpai. Šis laikotarpis vadinamas vandens valymu filtro ciklas. Informacijos apie dervos kiekio, regeneracijai skirtos druskos ir filtravimo ciklo apskaičiavimą rasite straipsnyje apie minkštinimą.

Daugiakomponentiniai atsisiuntimai, pvz Ecotar, Ecomix, FeroSoft, APT-2, Ionofer su skirtingais indeksais A, B, C ir tt yra skirtos ištirpusių druskų, metalų, organinių junginių, taip pat įvairiausių kitų medžiagų joniniam šalinimui: sunkiųjų metalų, amonio jonų, organoferrono junginių, fosforo, kalcio, silicio ir daugelio kitų.

Kaip jau sakiau, derva regeneruojama naudojant tabletuotą valgomąją druską NaCl, druska parduodama visose statybų rinkose, santechnikos parduotuvėse, kainuoja apie 7 USD už 30 kg maišą. Druskos suvartojimą daugiausia lemia pašalintų medžiagų kiekis.

Vidutiniškai vandens minkštinimui per mėnesį išleidžiama apie 1 maišą druskos.

Atvirkštinis osmosas.

Atvirkštinio osmoso sistemos yra iš esmės kitoks vandens valymo būdas. Čia mes susiduriame su vandens filtravimu per membraną. Grubiai tariant, tai tinklas, per kurį praeina vandens molekulės, bet nepraeina kietumo druskų ir ištirpusių metalų molekulės. Tokiu atveju sulaikytos molekulės nesudaro nuosėdų membranos paviršiuje, o iš karto nuleidžiamos į drenažo sistemą. Atvirkštinio osmoso filtravimo proceso metu vanduo padalijamas į du srautus - prasiskverbti(išgrynintas) ir susikoncentruoti(purvinas vanduo) .

Vidutiniškai už 1 kubinį metrą. Išvalytu vandeniu gauname pusantro kubinio metro koncentrato, kurį reikia kur nors nupilti.

Atvirkštinio osmoso sistemos efektyviai šalina ištirpusius metalus ir kietumo druskas. Jie nepakeičia kai kurių medžiagų kitomis, pavyzdžiui, jonų mainų dervomis, o iš tikrųjų išvalo vandenį nuo priemaišų – tai didžiulis atvirkštinio osmoso privalumas. Tačiau tai bene brangiausias vandens valymo procesas ir dėl tikslingumo mažiausiai naudojamas ištirpusios geležies ir mangano pašalinimui.

Tačiau esant dideliam ištirpusios geležies Fe2+ geležies kiekiui ir žemam pH<7 осмос может быть весьма эффективен для удаления 20 и выше мг, потому что молекулы железа гораздо крупнее пор мембраны — их легко фильтровать.

pasakyk draugams