ООО "КОМПЕНС"
Напишите нам: zakaz@kompens.ru
Звоните: +7(499) 938-56-00

Технологические схемы очистки и кондиционирования подземных вод

Подземные воды, используемые в качестве источников водоснабжения, отличают­ся от поверхностных значительно большим разнообразием по их качественному соста­ву. Они менее подвержены сезонным колебаниям, связанным с изменением климата и воздействием загрязненности селитебных прилегающих территорий. Глубокие водо­носные горизонты более защищены от внешних источников загрязнений. Исключением являются неглубоко залегающие грунтовые воды и верховодки, имеющие слабозащи­щенную кровлю и нередко питаемые поверхностным стоком.

Сложный физико-химический состав подземных вод, используемых для хозяйст­венно-питьевого водоснабжения, обусловливает многообразие специальных методов их обработки и необходимость их классификации. Г.И. Николадзе была предложена клас­сификация технологий обезжелезивания, деманганации и дефторирования подземных вод. В общем виде рассматриваемые в ней технологии были подразделены на безреа- гентные и реагентные с учетом значений окислительно-восстановительного потенциа­ла, щелочности, температуры очищаемой воды и формы присутствия в ней соединений железа, марганца и фтора. Область применения той или иной технологии диктовалась заданным интервалом концентраций основных показателей качества подземной воды, выражаемых в мг/л: Fe, Mn, H2S, С02св, F, S042", pH, Жк (мг-экв/л) и перманганатная окисляемость (мг02/л).

Наблюдаемое в практике кондиционирования подземных вод большое сочетание различных методов извлечения из них газов, истинно растворенных веществ, солей же­сткости, специфичных биогенных элементов требует тщательного начального анализа взаимодействия этих методов при различных химических свойствах и отзывчивости различных ингредиентов на физико-химическое и биологическое воздействие на них. Как правило, экономически выгодную, надежную технологию подготовки подземных вод можно выбрать лишь на основании проведения технологического моделирования процессов водоочистки непосредственно у водоисточника.

Технологические схемы очистки и кондиционирования подземных вод, содержащих комплексные антропогенные и природные загрязнения

Технологическая схема обработки воды

Условия применения по качественным показателям

1

2

3

Озонирование - фильт­

рование через кварцевую

загрузку - адсорбция

на ГАУ-NaClO

Мутность

Цветность

Перманганатная окисляемость

Фенолы

Нефтепродукты

Железо

Марганец

PH

Жесткость

Щелочность

1,7-5 (0,2-0,6) мг/л

10-30 (<5) град

1,4-14(0,6-1,8) мг02

1—8 (<1) мкг/л

до 4,9 (<0,1) мг/л

0,2-12 (0,1-0,2) мг/л

до 1,4 (0,05-0,1) мг/л

6,3-7,8

2,8 ммоль/л

2-2,8 ммоль/л

Аэрация - дегазация -коагулирование - фильт­рование - озонирова­ние -адсорбция на ГАУ-NaClO

Мутность

Цветность

Перманганатная окисляемость

Фенолы

Нефтепродукты

Железо

Марганец

pH

Жесткость

Щелочность

0,4-1,5 (0,2) мг/л

3-20 (<5) град

2,5 (1,8) мг02

1-3 (<1) мкг/л

до 4,9 (<0,1) мг/л

до 21 (0,05 мг/л

до 4 (0,05) мг/л

6-8

4-8 ммоль/л

1,5-2,5 ммоль/л

Аэрация - дегазация -

обезжелезивание - ад­

сорбция на ГАУ - ион­

ный обмен на клинопти-

лолите в Na-форме -

обеззараживание (NaCIO)

Температура

Запах (сероводородный)

Перманганатная окисляемость

Фенолы

Цветность

Азот аммонийный

Метан

Углекислота

Нефтепродукты

Железо общее

Марганец

pH

ПАВ

Щелочность

1-5°С

3-5 (отс.) балл

до 8 (5) мг02

15 (<1) мкг/л

50-100 (8) град

15 (отс.) мг/л

до 40 (0,4) мг/л

до 160 мг/л

до 1 (<0,1) мг/л

до 12 (0,3) мг/л

до 0,5 (0,1) мг/л

6-8

0,5 (0,3) мг/л

6,5 ммоль/л

Аэрация - дегазация - озони­

рование - фильтрование (ос­

ветление, обезжелезивание,

деманганация) - адсорбция на

ГАУ - УФ-обеззараживание.

Варианты:

1. Аэрация - первичное озони­

рование - обезжелезивание -

вторичное озонирование -

адсорбция на ГАУ - УФ-

обеззараживание

2. Аэрация - первичное озо­

нирование - обезжелезивание

- вторичное озонирование с УФ воздействием - введени­ем Н202 - адсорбция на ГАУ - УФ-обеззараживание

Температура

Запах (сероводородный)

Перманганатная

окисляемость

Фенолы

Цветность

Азот аммонийный

Метан

Углекислота

Нефтепродукты

Железо общее

Марганец

рн

ПАВ

3-5 °С

3-5 (отс.) балл

До 25 (5) мг02

25 (<1) мкг/л

70 (5-10) град

6,6 (до 0,3) мг/л

До 50 (0,5) мг/л

До 200 мг/л

До 2 (<0,05) мг/л

До 20 (0,05) мг/л

До 4 (0,05) мг/л

6

2 (0,3) мг/л

Аэрация - дегазация - пер­

вичное реагентное фильт­

рование через загрузку из

цеолита, обработанного

КМп04 (обезжелезивание)

- озонирование - отстаи­

вание - адсорбция на цео­лите - вторичное реагент­ное фильтрование через загрузку из цеолита, обра­ботанного КМп04 (деман­ганация) - адсорбция на цеолите - обеззараживание хлором

Температура

Бактериальное загрязнение

Перманганатная

окисляемость

Цветность

Марганец

Метан

Нефтепродукты

1-3 °с

До 10 ПДК (отс.)

До 25 (5) мг02

50-110(10) град

До 2,5 (0,05) мг/л

До 50 (0,5) мг/л

До 4,9 (<0,05) мг/л

В отдельных регионах страны приходится использовать подземные воды, содержа­щие такие специфичные загрязнения, как бор, бром, мышьяк, нитраты, тяжелые метал­лы и др.

Мышьякв подземных грунтовых водах может появляться в результате смыва дож­дями содержащих его ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений, и при фильтрации поверхностного стока в грунт. Основными способами удаления небольших количеств мышьяка из воды является коагулирование солями алюминия и железа с введением в смеситель воздуха, отстаивания и фильтрова­ния через загрузку кварцевых, а затем угольных фильтров. Установлено, что эффектив­ность очистки солями железа выше, чем солями алюминия, и составляет соответствен­но 99 и 90%. Возможно также использование извести в сочетании с порошкообразным активированным углем. Основную роль удаления мышьяка в этом случае отводят сорб­ции его гидроксидом магния при pH = 11,5. Далее следуют процессы отстаивания, филь­трования и рекарбонизации.

Технологическая схема очистки подземных вод аэрацией и реагентным фильтрованием

1 -подземный водозабор; 2 - аэрационное сооружение; 3 - камера для ввода реагентов; 4 - скорый фильтр; 5 - резервуар чистой воды; 6 - HC-II; 7 - усреднитель-отстойник; 8 - насос перекачки очищенной промывной воды; I - первичный хлор; II - корректор pH; III - ко­агулянт; IV - флокулянты; V - перманганат калия (KMn04); VI - вторичный хлор.

Вариантом существующей технологии является метод фильтрования через загруз­ку из оксида алюминия с высотой рабочего слоя 1,2 м, временем контакта воды с загруз­кой 18 мин и длительностью фильтроцикла 33 сут. Эффект очистки при таких парамет­рах работы достигает 90%.

Разработана также технология удаления мышьяка, основанная на селективном свя­зывании его с полимерным реагентом и последующем отделении реагента мембранным фильтрованием.

Удаление тяжелых металлов из подземной воды

Для удаления тяжелых металлов из подземной воды применяют реагентную обра­ботку щелочью или сульфатом железа с последующим отстаиванием и фильтрованием. Эффект удаления в %: цинка - 71; хрома (6+) - 97,1; кадмия - 99,5; свинца, меди и же­леза- 100.

Очистка подземных вод от железа и марганца в ряде случаев может обеспечить и одновременное удаление из воды ионов тяжелых металлов. Осадок гидроксида железа сорбирует кремний и катионы кальция, магния, марганца, цинка. Тяжелые металлы - кобальт, никель, медь, цинк, молибден и олово - эффективно удаляются осадком гидро­ксида марганца.

Для извлечения тяжелых металлов предложен алюмосиликат с нанесенным гидро­ксидом алюминия. Степень извлечения им кадмия и никеля достигает соответственно 95 и 96%.

Сопоставление эффективности методов удаления кадмия, свинца, серебра с ис­пользованием умягчения известью, коагуляции, ионного обмена, сорбции на активном угле, обратного осмоса и электродиализа показало, что кадмий эффективно удалялся ко­агуляцией (как солями алюминия, так и железа, и лучше при более высоких pH) и изве­стью - примерно на 100% в диапазоне pH 8,7-11,3. Свинец эффективно удаляется коа­гуляцией и известью, причем более высокие концентрации свинца - известью. Серебро при коагуляции солями железа и алюминия и обработке известью удаляется на 60-80%.

Анализ имеющихся литературных данных по очистке подземных вод от нитратов с исходной концентрацией от 50 до 200 мг/л позволяет рекомендовать следующие методы:

  • ионный обмен;
  • биологическую денитрификацию;
  • мембранную технологию (обратный осмос, электродиализ).

Удаление нитрат-ионов методом ионного обмена

Задачу удаления нитрат-ионов методом ионного обмена решают как в классической форме - хлор-ионированием, так и получившим широкое развитие способом бикарбонат-ионирования, либо путем использования ионообменника в сульфат- или бисульфат- форме.

При хлорировании снижается концентрация нитрат- и сульфат-ионов в обрабаты­ваемой воде, увеличивается количество хлорид-ионов, а при сульфат-ионировании - сульфат-ионов, что может быть нежелательным, поскольку содержание хлорид- и суль­фат-ионов в воде питьевого качества ограничено.

Метод бикарбонат-ионирования лишен этого недостатка. Преимущество его за­ключается не только в уменьшении концентраций анионов сильных кислот в питьевой воде, но и в уменьшении ее коррозионной активности. В случае, когда необходимо по­лучить свободную от нитратов воду с заданным содержанием хлорид-, сульфат- и би­карбонат-ионов, рекомендуют обрабатывать исходную воду параллельно на анионитах, содержащих указанные анионы, и смешивать фильтраты ионообменнных фильтров в требуемых соотношениях.

Применение ионообменной технологии для удаления нитрат-ионов позволяет сме­шивать фильтрат с малым остаточным содержанием нитратов (до 5 мг/л) с основным потоком исходной воды в определенном соотношении, что значительно снижает затра­ты на очистку воды.

Эффективность извлечения нитратов и экономичность технологий хлор- и бикар­бонат- ионирования возрастают при применении нитрат-селективных ионитов.

Для регенерации ионитов при хлорировании воды применяют растворы хлорида натрия, или кальция, или аммония; при бикарбонат-ионировании - бикарбонат натрия или калия, при сульфат-ионировании - раствор серной кислоты.

Метод биологической денитрификации подземной воды возможен с применением как автотрофных, так и гетеротрофных микроорганизмов. В производственных услови­ях (Франция, Германия) проверен только последний на установках производительнос­тью от 50 до 400 м3/ч с исходной концентрацией нитратов от 40-60 до 140 мг/л и более. Источник углеродного питания - уксусная кислота или этиловый спирт с биогенной до­бавкой фосфатов или фосфорной кислоты при температуре исходной воды 8-12°С и pH = 7-8. При температуре воды +5 °С и ниже процесс превращения азота практически прекращается. Конечное содержание нитратов - от 5 до 25 мг/л. Процесс очистки пол­ностью автоматизирован. Очистка воды от нитратов этим способом приводит к повыше­нию в ней содержания бактерий и органических веществ, что требует дополнительной очистки каскадной аэрацией, фильтрацией через кварцевый песок или активированным углем с последующим обеззараживанием. Второй путь решения проблемы - использо­вание в схеме доочистки воды подземной инфильтрации.

Удаление нитрат-ионов из подземных вод с помощью мембранных методов - элек­тродиализа и обратного осмоса - ограниченно и относится к полупроизводственным ус­тановкам производительностью от 2 до 7 м3/ч. Для них необходима тщательная предва­рительная подготовка воды.

Электродиализаторы с селективными ионообменными мембранами снижают кон­центрацию нитратов со 100 до менее 25 мг/л при полезном выходе денитрифицирован­ной воды до 90-95% по расходу и общим обессоливанием воды на 15-20%. Образующе­еся количество концентрата нитратов в объеме 5-10% рекомендуют подвергать биоло­гической денитрификации.

Исследуемые установки обратного осмоса с композитными мембранами обеспечивают при исходной концентрации нитратов 100 мг/л эффект удаления 93-95% с полезным выхо­дом воды на 75-80% и соответственно образованием рассола в количестве 20-25% и затра­тах электроэнергии 0,95-1,8 кВт/м3. При невозможности сброса рассола в открытые водо­источники (моря) рекомендовано концентрировать его реверсивным электродиализом или выпаркой. Такой вариант обеспечивает повышение общего коэффициента использования воды до 98%.

Вернуться к списку

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Искрогаситель ИГС-55
Искрогаситель ИГС-115
Искрогаситель ИГС-45 
Искрогаситель ИГС-120
Искрогаситель ИГС-65
Искрогаситель ИГС-130
Искрогаситель ИГС-80
Искрогасители на дымоход
Сильфонный компенсатор ГОСТ
Уровнемеры для резервуаров
Уровнемеры для емкостей
Подбор сильфонных компенсаторов
Установка сильфонных компенсаторов
Предварительная растяжка сильфонных компенсаторов
Производство сильфонных компенсаторов