Исследование очистки воды из скважины от ионов железа с помощью цеолитного фильтра с подвижным слоем. Оценка цеолита с поверхностным покрытием из катализатора – окиси марганца как фильтрирующего материала. Описание механизма фильтрации питьевой воды.
При низкой оригинальности работы "Очистка скважиной воды с помощью самопромывного цеолитного фильтра", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В статье описано исследование очистки скважиной воды от ионов железа с помощью цеолитного фильтра с подвижным слоем. В качестве фильтрирующего материала использовался цеолит, поверхность которого покрывалась пленкой катализатора - окись марганца. Процесс фильтрации происходит путем окисления иона Fe2 и последующего гидролиза по уравнению: 4Fe2 MNO4- 8НСО3 2H2O = 4Fe(ОН)3 ? MNO? 8СО2 вода фильтрация цеолит В процессе эксперимента была получена питьевая вода с содержанием железа менее 0,3 мг/дм3 при скорости фильтрации 4,2 м/ч, при высоте фильтрирующего слоя 0,8 м. Актуальность получения питьевой воды отвечающей требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»» не вызывает сомнения.В исследованиях использовалась экспериментальная установка - цеолитный фильтр с подвижным слоем «Цеолит - Г», рисунок 1. Принципиальная схема устройства цеолитного фильтра с подвижным слоем приведена на рисунке 2. Фильтр функционирует на принципе противотока. Исходная технологическая жидкость поступает на входной патрубок 1, затем по коаксиальной трубе 2 через распределительную воронку 3 фильтруется через слой цеолита, который находится в корпусе 4, очищенная вода сливается через затвор 5 по назначению. Загрязненный цеолит опускается в коническую часть фильтра 8, откуда с помощью эрлифта 6 подается в узел отмывки 9, далее по специальному патрубку дренажная вода сбрасывается в пластинчатый отстойник.Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: - разработанный цеолитный фильтр с подвижным слоем позволяет производить кондиционирование скважинной воды до уровня требований ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», т.е.
Введение
вода фильтрация цеолит
В статье описано исследование очистки скважиной воды от ионов железа с помощью цеолитного фильтра с подвижным слоем. В качестве фильтрирующего материала использовался цеолит, поверхность которого покрывалась пленкой катализатора - окись марганца. Процесс фильтрации происходит путем окисления иона Fe2 и последующего гидролиза по уравнению: 4Fe2 MNO4- 8НСО3 2H2O = 4Fe(ОН)3 ? MNO? 8СО2 вода фильтрация цеолит
В процессе эксперимента была получена питьевая вода с содержанием железа менее 0,3 мг/дм3 при скорости фильтрации 4,2 м/ч, при высоте фильтрирующего слоя 0,8 м. Данная технология удаления избыточного железа и марганца позволяет минимизировать потребление реагентов. По результатам испытаний оформлена и подана заявка на патент Украины.
1. Постановка проблемы и анализ существующих конструкции и технологий
Основные источники получения питьевой воды для условий Украины это поверхностные водоемы и артезианские скважины. Актуальность получения питьевой воды отвечающей требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»» не вызывает сомнения. При использовании артезианских скважин основная техническая проблема - избыточное содержание соединений железа и марганца в исходной сырой воде. Согласно [1] железо в природных водах встречается преимущественно в виде ионов Fe2 , а также в виде органических и неорганических соединений (коллоидов и взвесей). Содержание железа в артезианских водах в бассейне р. Днепр более 3 мг/дм3, иногда встречается величина равная 12…15 мг/дм3. В подземных водах железо находится в виде сложного органоминерального комплекса - органического железа, в котором, как правило, присутствует марганец. Переход растворимой формы железа в нерастворимую зависит от многих факторов - реакции среды (РН), наличия в растворе окислителей и катализаторов. Катализаторами могут быть двухвалентные ионы марганца, меди, а также фосфат-ион. Реакция окисления Fe2 кислородом воздуха осуществляется по реакции (1). При обработке воды перманганатом калия реакция окисления и последующего гидролиза протекает по уравнению (2).
4Fe2 О2 8Н2СО3- 2Н2О=4Fe(ОН)3? 8СО2 (1)
4Fe2 MNO4- 8НСО3- 2H2O=4Fe(ОН)3? MNO? 8СО2 (2)
Методы удаления железа делятся на безреагентные и реагентные. К применяемым в настоящее время безреагентным методам относятся: упрошенное аэрирование, аэрирование с последующим отстаиванием и фильтрованием, электрокаогуляция, фильтрование в подземных условиях с предварительной подачей в пласт окисленной воды (метод «Виредокс»), магнитная обработка. К реагентным методам относятся: окисление, известкование, отстаивание, катионирование, коагуляция и флокулирование осадка. Аппаратурное оснащение реализации данных методов, очень разнообразно. Для предварительной аэрации применяются инжектирующие и барботажные устройства, для фильтрации выпавшей гидроокиси железа используют фильтры - песчаные, цеолитные, скоро-гравийные и др. Для осаждения осадка в дренажной воде используются отстойники различного типа. Из всех данных методов наиболее удобен безреагентный метод аэрирования воды воздухом, с последующим фильтрованием на песчаном (цеолитном) фильтре с подвижным слоем. Дренажная вода очищаеться на малогабаритном пластинчатом отстойнике [2, 3].
Цель исследования. Целью исследования является изучение очистки скважиной воды с помощью цеолитного фильтра с подвижным слоем, который бы обеспечивал одновременность проведения процесса удаления избыточного железа и марганца из исходной скважиной воды и регенерации (очистки) рабочего цеолитного слоя фильтра от нерастворимой гидроокиси железа с минимальными энергетическими и реагентными затратами.
Вывод
В данной работе представлен экспериментальный материал, полученный в результате исследования проведенного в течении 2007г. Были проведены лабораторные исследования и стендовые испытания в производственных условиях Черкасского горводоканала. В исследованиях использовалась экспериментальная установка - цеолитный фильтр с подвижным слоем «Цеолит - Г», рисунок 1. Принципиальная схема устройства цеолитного фильтра с подвижным слоем приведена на рисунке 2.
Рисунок 1 - Внешний вид установки «ЦЕОЛИТ-Г»
Фильтр функционирует на принципе противотока. Исходная технологическая жидкость поступает на входной патрубок 1, затем по коаксиальной трубе 2 через распределительную воронку 3 фильтруется через слой цеолита, который находится в корпусе 4, очищенная вода сливается через затвор 5 по назначению. Загрязненный цеолит опускается в коническую часть фильтра 8, откуда с помощью эрлифта 6 подается в узел отмывки 9, далее по специальному патрубку дренажная вода сбрасывается в пластинчатый отстойник. Очищенный цеолит по лабиринтному каналу 10 поступает в верхнюю часть фильтрующего слоя. Таким образом, цеолит движется сверху вниз, а очистка воды происходит через слой чистого цеолита - это обеспечивает постоянный процесс фильтрации.
Для предварительного испытания окисления закисного железа в скважинной воде была собрана экспериментальная лабораторная установка, состоящая из стеклянной колонки, диаметром 35 мм, высотой 40 см, высота фильтрующего слоя 19 см, снабженной фильтром Шота. В качестве фильтрующего материала использовался цеолит, на который с помощью специальной процедуры была нанесена пленка катализатора - окись марганца. При пропускании через данный фильтр модельных растворов, содержащих железный купорос, было доказана возможность получения очищенной воды с содержанием общего железа менее 0,3 мг/дм3. Дальнейшие исследования проводились с использованием скважиной воды, отобранной в с. Геронимовка (Черкасская область), на установке «ЦЕОЛИТ-Г». Результаты испытаний приведены в таблице 1. Ниже приведены графики изменения концентрации железа от времени фильтрации очищенной (рисунок 3) соответственно.
Рисунок 3 - Изменение концентрации железа на выходе C(Feвых) (мг/дм3) от времени t (час)
Как видно с результатов эксперимента с помощью цеолитного фильтра возможно получение питьевой воды с содержанием железа менее 0,3 мг/дм3 при скорости фильтрации 4,2 м/час, при высоте фильтрующего слоя 0,8 м. Важен также факт, что даже если концентрация на входе превышает 10 мг/дм3 фильтр при данных геометрических размерах уменьшает содержание железа в очищаемой воде более чем в три раза.
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о возможности использования песчаного фильтра с подвижным слоем для удаления закисной формы железа из скважинной воды. Суточные эксперименты свидетельствуют о достаточно быстром выходе фильтра на стационарный режим. Проблема дренажной воды может быть устранена путем использования малогабаритного пластинчатого отстойника.
По результатам испытаний оформлена и подана заявка на патент Украины.Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы: - разработанный цеолитный фильтр с подвижным слоем позволяет производить кондиционирование скважинной воды до уровня требований ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», т.е. до уровня менее 0,3 мг/дм3;
- технология удаления избыточного железа и марганца позволяет минимизировать потребление реагентов.
Список литературы
1. Г.И. Николадзе. Обезжелезивание природних и оборотних вод. - М.: Стройиздат, 1978. - 161 с.
2. www.astarco paques.nl
3. www.nordic water products.sw
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
