Обезжелезивание и деманганация воды
В. В. Банников, канд. техн. наук
Директор предприятия «Экосервис Технохим»
(www.etch.ru)
Содержание
1. Обезжелезивание воды
1.1. Химизм процессов в воде с участием железа
1.2. Методы обезжелезивания воды
Упрощенная аэрация
Аэрация на специальных устройствах
Коагуляция и осветление, известкование
Введение реагентов-окислителей
1.3. Скорые напорные фильтры обезжелезивания
1.4. Каталитические наполнители
2. Деманганация воды
Глубокая аэрация с последующим фильтрованием
Деманганация перманганатом калия
Каталитическое окисление марганца
Фильтрование через модифицированную загрузку
Введение реагентов-окислителей
Литература
1.3. Скорые напорные фильтры обезжелезивания
Данный тип фильтров находит все большее применение. Скорые фильтры имеют достаточно высокую производительность при сравнительно небольших габаритах, что позволяет существенно сократить производственные площади. Их отличает высокая надежность работы с точки зрения возможности проскока загрязнителей в процессе фильтрования. Работу скорых фильтров можно полностью автоматизировать, т.е. обеспечить их периодическую промывку в зависимости от количества очищенной воды или по таймеру. В технологических схемах водоподготовки они хорошо сочетаются с установками аэрации, системами для ввода реагентов-окислителей и коагулянтов.
Использование в таких фильтрах наполнителей с каталитическими свойствами позволяет существенно упростить схему очистки воды за счет обеспечения возможности очистки воды одновременно от нескольких видов загрязнителей.
При проектировании водоочистных станций нужно учитывать, чтобы фильтры и коммуникации могли работать, как в нормальном, так и в форсированном режимах. Это необходимо для обеспечения возможности ремонта части фильтров. На станции с количеством фильтров до 20 должна быть обеспечена возможность отключения на ремонт одного фильтра, а при большем количестве - двух фильтров.
Расчет скорых фильтров определяет площадь поверхности фильтрования, требуемого количества фильтров, подбор наполнителя. Для конкретного наполнителя определяется скорость фильтрования, объем очищенной воды за фильтроцикл, расход реагента на регенерацию фильтра, время регенерации, объем промывной воды.
В предыдущем разделе приведены формулы (1-3) для расчета фильтрующей поверхности, количества фильтров с обеспечением возможности работы фильтров в форсированном режиме. Для определения основополагающей величины - скорости фильтрования в рабочем режиме vн можно воспользоваться таблицей 3 [1]. Как видно из данных таблицы скорость фильтрации зависит от материала наполнителя, размера его зерен, способа загрузки, высоты слоя наполнителя. Для скорых фильтров скорость фильтрования обычно составляет 5-12 м/ч.
Таблица 3
| Фильтры | Характеристика фильтрующего слоя | Скорость фильтрования, м/ч |
| Материал загрузки | Диаметр зерен, мм | Высота слоя, м |
| Мин. | Макс. | Экви-
вален-
тный | при норм. режиме | при форсиро-
ванном режиме |
| Однослойные скорые фильтры с загрузкой различной крупности | Кварцевый песок
| 0,5 | 1,2 | 0,7-0,8 | 0,7-0,8 | 5-6 | 6 -7,5 |
| 0,7 | 1,6 | 0,8-1 | 1,3-1,5 | 6-8 | 7-9,5 |
| 0,8 | 2 | 1-1,2 | 1,8-2 | 8-10 | 10-12 |
| Дробленный керамзит | 0,5 | 1,2 | 0,7-0,8 | 0,7-0,8 | 6-7 | 7-9 |
| 0,7 | 1,6 | 0,8-1 | 1,3-1,5 | 7-9,5 | 8,5-11,5 |
| 0,8 | 2 | 1-1,2 | 1,8-2 | 9,5-12 | 12-14 |
| Скорые фильтры с двухслойной загрузкой | Кварцевый песок | 0,5 | 1,2 | 0,7-0,8 | 0,7-0,8 | 7-10 | 8,5-12 |
Дробленный керамзит
или антрацит | 0,8 | 1,8 | 0,9-1,1 | 0,4-0,5 |
При поступлении на фильтр первых порций очищаемой воды в начале процесса обезжелезивания поверхности наполнителя формируется мономолекулярный слой соединений железа (физическая адсорбция). Мономолекулярный слой химически более активен, чем чистый наполнитель, что усиливает процесс осаждения железа. Величина истинной поверхности пленки соединений железа более 200 м2/г, что определяет ее свойства как сильного адсорбента губчатой структуры. Параллельно эта пленка является катализатором процесса окисления двухвалентного железа. Нужно отметить, что ряд примесей в очищаемой воде, таких как сероводород, свободная углекислота, коллоидная кремневая кислота, аммиак, заметно ухудшают каталитические свойства [11].
На рис. 4 для примера приведен чертеж общего вида скорого напорного фильтра, выпускаемого Бийским котельным заводом. В этом фильтре могут использоваться наполнители, указанные в табл. 3; высота наполнителя 1,2 м. Промывка фильтра водо-воздушная, т.е. имеется система для подачи воздуха во время промывки фильтра.
Рис. 4. Общий вид скорого напорного фильтра.
1 - Подвод исходной воды;
2 - Отвод обработанной воды;
3 - Подвод промывочной воды;
4 - Отвод промывочной воды;
5 - Сброс первого фильтрата;
6 - Гидрозагрузка фильтрующего материала;
7 - Гидровыгрузка фильтрующего материала.
