Вода Magazine - Опыт применения силицированного кальцита в качестве активного фильтрующего материала для обезжелезивания природных вод

 Banner 20 anniversary hydrig 1200x60

Опыт применения силицированного кальцита в качестве активного фильтрующего материала для обезжелезивания природных вод

30.07.2008, 11:21   |   Архив

Известно, что фильтрующая загрузка в процессе очистки воды от ионов железа является основным фактором, обусловливаю­щим эффективность данного процесса. В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос правильного выбора материа­ла для такой загрузки.

Фильтрование двухвалентного железа основывается на ста­бильных силах притяжения между задержанным гидроксидом и зернами фильтрующей загрузки. Высокий стабильный эффект обезжелезивания достигается, когда на поверхности зерен фильтрующей загрузки образу­ется пленка из соединений железа.

Однако фильтрующие загрузки, которые применяются в настоящее время, и на зернах которых образует­ся пленка из осадков железа, в основ­ном, являются инертными природны­ми материалами. Так, применяются (3) кварцевый песок (речной или карьерный), антрацит, керамзит, го­релые породы, шунгизит, вулканичес­кие и доменные шлаки. Из искус­ственных инертных материалов наи­более известен полистирол - грану­лированный либо вспененный. Неко­торые исследователи (4) предлагают использовать для очистки природных вод гранулированные шлаки - отходы металлургического производства. Инертные материалы иногда стано­вятся активными за счет покрытия гидроокисью железа и комплексными продуктами ее взаимодействия с со­лями воды и веществом фильтрующе­го материала. Об активном взаимо­действии очищаемой воды с фильтру­ющим материалом, в частности, сор­бентом, сведений на сегоднящний день имеется не так уж и много. К ак­тивным фильтрующим материалам следует отнести, в частности, и кли-ноптилолит (горелая порода), кото­рый применяется для сорбции из во­ды соединений фтора и азота.

Процесс обезжелезивания на инертных фильтрующих загрузках ос­новывается на окислении Fe (II) в Fe(lll), которое выпадает в осадок в виде гидроксида. В зависимости от применяемой технологии перевода железа в гидроксид и его последую­щее отделение является трудно уп­равляемым процессом, что в свою очередь чаще всего зависит от нали­чия свободной углекислоты, темпера­туры, рН воды, растворенного кисло­рода, органических веществ. Так, в районах севера низкие температуры значительно снижают скорость уста­новления гидролитического равнове­сия:

4Fe(OH)2+02+H20 = 4FE(0H)3| В результате процесс выпадения железа в осадок (гидроксид), в соответствии с описываемым выше урав­нением, включенным в большинство методов деферризации с участием кислорода, не идет.

К осложняющим факторам про­цесса обезжелезивания относятся также наличие углекислоты и кислая реакция воды, низкая температура воды, присутствие в воде железа в форме коллоидных частиц и в виде железоорганических комплексов.

К выводу о том, что резервом уве­личения производительности фильт­ров являются фильтрующие материа­лы, пришли специалисты станции обезжелезивания в Новосибирском Академгородке и поселке Кудряшовс-кий (Западная Сибирь) (5), где были испытаны горелые породы и альбито-фир (Горновский карьер Новосибирс­кой области). В результате испытаний установлено, что горелые породы и альбитофир эффективней кварцевого песка в 1,2 - 2,0 раза. Также в качест­ве фильтрующего материала были применены цеолитсодержащий туфы Чугуевского (6), Анадырского (7) и Пегасского месторождений (8).

В литературе и нормативных ис­точниках приводятся перечни этих материалов без какой-либо их систе­матизации, без определения крите­риев для выбора того или иного мате­риала в зависимости от ситуации. В то же время практика показывает, что для каждого конкретного случая необходимо предварительно проводить имитационное моделирование всего процесса водоподготовки.

Нами для обезжелезивания при­родных вод применен (9) фильтрую­щий материал естественного проис­хождения - силицированный кальцит, содержащий в своем составе соеди­нения кремния, магния и железа, сум­марное содержание которых состав­ляет 0,5 - 1,6 мае. % (9). Материал позволяет производить корректиров­ку рН, не загрязняя воду кальцием, так как размываемость материала невелика. Эффект очистки воды от ио­нов железа, зависит от содержания в образце кремния (9). В образцах си-лицированного кальцита содержится в среднем 0,3 - 0,4 мае. % кремния, в редких случаях до 0,98 мае. %. Мини­мальное содержание суммы структу­рообразующих компонентов следует принимать 0,5 мае. %.

Силицированный кальцит позво­ляет производить корректировку рН воды до значения, при котором ионы трехвалентного железа образуют со­ответствующие гидроксиды, создаю­щие нерастворимые хлопьевидные включения с большой удельной пове­рхностью и высокой адгезионной способностью относительно породо­образующих минералов. Ионы двух­валентного железа с помощью растворенного в воде кислорода окисля­ются, переходят в трехвалентные ио­ны и далее ведут себя по описанному механизму.

Проведенные исследования ак­тивных фильтрующих материалов, по­казали, что геометрическая структура этих материалов позволяет накапли­вать значительный объем осадка, а поверхностные свойства - интенси­фицировать процесс обезжелезива­ния природных и сточных вод. Ос­новные параметры процесса фильт­рования - скорость фильтрования и продолжительность рабочего цикла - находятся в определенной зависи­мости, что дает принципиальную воз­можность планировать данный про­цесс.

Для очистки воды от железа раз­работана установка (2), включающая в себя обезжелезивающие напорные фильтры,заполненные силицированным кальцитом.

Установка обезжелезивания воды (см. рис. 1) содержит механический фильтр, счетчик-расходомер, обрат­ные клапаны, фильтры с каталитичес­кой загрузкой, воздухоотделитель, краны, напорные кон­чен для сбора механических приме­сей, окалин и проч. Элементом очист­ки является сетка, изготовленная из нержавеющей стали с ячейкой 0,8 мм.

Регулятор давления ограничивает давление на уровне 0,3 - 0,35 МПа при входном давлении до 0,8 МПа.

Напорный контактный обезжелезивающий фильтр предназначен для удаления железа, содержащегося в водопроводной сети. Он состоит из корпуса, нижнего и верхнего распре­делительных устройств, трубопрово­дов запорной арматуры, входного ма­нометра, пробоотборных устройств, крана - воздухоотделителя с обрат­ным клапаном для возможной раз­борки и очистки крана-воздухоотде­лителя от гидроксида железа без сня­тия давления с фильтров. В качестве обезжелезивающего материала он содержит силицированный кальцит - природный материал Башкирского месторождения.

11 49

Сорбционные фильтры предназ­начены для удаления из воды органи­ческих загрязнений. Окисление двух­валентного железа происходит в фильтрах, содержащих в качестве каталитической загрузки оксиды мар­ганца.

Установка позволяет не только очищать воду от железа, но и умень­шать в определенной степени кон­центрацию других металлов (см. табл. 1)

Таким образом, эксперименталь­но доказана эффективность примене­ния силицированного кальцита в ка­честве фильтрующего материала для обезжелезивания природных вод.

Владимир Назаров,
доктор технических наук, профессор,
Максим Назшзов. аспирант,
Надежда Вадулина, кандидат
технических наук,
Уфимский государственный
нефтяной технический
университет

Литература:

Назаров В.Д., Гурвич Л.М., Русакович А.А, Водоснабжение в нефтедобыче. Уфа: Виртуал, 2003.  504 с.

Патент РФ 2145576. МКИ C02F1/64. Установка обезжелезивания воды. // На­заров В.Д., Семенов В.Д., Семенова Э.В., Соловьев В.Б. и др./ Б.И. -2000 - №5.

Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. - М.: Высшая школа, 1987, 479 с.

Аюкаев Р.И., Мельцер В.З. Произво­дство и применение фильтрующих мате­риалов для очистки воды. - Л.: Стройиз-дат, 1985. - 120 с.

Артеменок Н..Д., Рогулин М.П, Шо-колов А.Н. и др. Применение новых фильт­рующих материалов на водопроводных очистных сооружениях // Водоснабжение и сантехника. - 1999. - № 3. - с.21-23.

Патент № 2109689 (Россия). Фильт­рующий материал для очистки воды / Па­нин Л.Е., Шевырев В.Л. - Опубл. 27.4.98. -Цит. По: РЖ Химия. - 1999. - № 6. - 6И293 П.

Патент № 2117518 (Россия). Фильт­рующий материал для очистки воды / Па­нин Л.Е., Шевырев В.Л. - Опубл. 20.8.98. -Цит. По: РЖ Химия. - 1999. - № 6. - 5И275 П.

Заявка 96109757/25 (Россия). Фильтрующий материал для очистки воды от бенз(а)пирена/ Панин Л.Е., Шевырев B.C. - Опубл. 27.8.98. - Цит. По: РЖ Химия. - № 11. - 11И297 П.

Патент № 2086510 (Россия). Фильтр для очистки воды. Назаров В.Д., Сапунов Г.С. Опубл. В БИ № 22 - 1997.

Патент № 6007958 В4 (Япония). Биологически активный материал на ос­нове золы от сжигания шлама процесса обработки сточных вод и способ его полу­чения. Екагами - си. Опубл. в ИСМ. - № 9. 1996.

Патент № 2184600 (Россия). Ак­тивный обезжелезивающий фильтрующий материал. Назаров В.Д., Вадулина Н.В. Опубл. В БИ № 19  2002.

Патент № 2200059 (Россия). Активный обезжелезивающий фильтрующий материал. Назаров В.Д., Вадулина Н.В. Опубл. В БИ № 7  2003.

Источник:
Журнал Вода Magazine №7 (11), июль 2008 г.

 

Просмотров: 4032
Новости
От первого лица
Директор УП «Полимерконструкция» (г. Витебск Республики Беларусь) Сергей Иванов:
«Заказчику важно получить не просто оборудование, а готовое технологическое решение под задачу»
УП «Полимерконструкция» - ведущий в Республике Беларусь производитель оборудования для водоподготовки и очистки сточных вод и один из основных поставщиков такого оборудования на российский рынок....
Компании
17.07.2025
УП «Полимерконструкция» приступило к производству промышленных озонаторов
УП «Полимерконструкция» (г. Витебск Республики Беларусь) начало производство промышленных...
17.07.2025
На очистных сооружениях канализации г. Читы установят систему нейтрализации запахов «Мокрый барьер»
На очистных сооружениях канализации г. Читы в ноябре 2025 года будет введена в эксплуатацию...
17.07.2025
В отношении ООО «Енисейводоканал» в Красноярском крае возбудили уголовное дело за порчу земли
В отношении ООО «Енисейводоканал» в Енисейском районе Красноярского края возбуждено уголовное дело...
Проекты
Новые статьи
Выставки/Конференции