Современные методы обезжелезивания и деманганации природной воды

Д.т.н. Б.Е. РЯБЧИКОВ

Продолжение - Часть 4.

Обезжелезивание с помощью Бирма возможно в интервале рН от 6,8 до 8,5. При более высоких значениях рН железо находится в трудноудаляемой коллоидной форме. Для эффективной деманганации значение рН должно быть в пределах 8.0-9.0. Причем, если одновременно с марганцем в воде присутствует и железо, то уровень рН не должен превышать 8.5. Концентрация растворенного кислорода в исходной воде должна быть не меньше 15 % от концентрации соединений железа, а щелочность - в два раза больше, чем концентрация хлоридов и сульфатов.

Высокая пористость материала обеспечивает эффективную фильтрацию, а относительно малая плотность частиц 2 г/см3 позволяют удалять осадки при обратной промывке средней интенсивности. Материал не требует применения дополнительных химических реагентов.

Birm мало подвержен физическому истиранию и остается эффективным в широком диапазоне температур исходной воды .

Наряду с ограниченным диапазоном рН, при использовании Birm, в исходной воде должны отсутствовать сероводород, нефтепродукты и полифосфаты, содержание органики не должно превышать в пересчете на окисляемость 4-5 мг 02/л, а активного хлора 0,5 мг/л.

При недостаточном содержании растворенного кислорода в исходной воде, например в подземных водах, необходима ее предварительная аэрация. Воздух может быть введен методом объемной аэрации или напорной аэрации.

Данная технология обезжелезивания воды имеет самые низкие эксплуатационные расходы.

Как показано на рис. 1а, при объемной аэрации вода подается в буферную емкость (1) через эжектор, который засасывает избыточное количество воздуха, или через разбрызгивающую головку. Часть его растворяется и расходуется на окисление железа, а большая часть удаляется, унося с собой растворенные газы, например , сероводород. Из ёмкости, вода с помощью насосной станции (2) подаётся на фильтр обезжелезиватель, загруженный Бирмом (3), где железо доокисляется и задерживается в толще фильтрующей загрузки.

Эту технологию целесообразно использовать при дефиците воды в общем водопроводе, при низкой водоотдаче скважины или при наличии в воде сероводорода. Накопительная ёмкость позволит всегда иметь большой запас воды. К недостаткам этой технологии можно отнести возможность появления микробиологического загрязнения, вследствие застоя воды в ёмкости, необходимость использования дополнительной насосной станции и большей площади для её размещения. Проблема устранения микробиологического загрязнения, решается установкой ультрафиолетового стерилизатора .

Насыщение воды кислородом может так же производится подачей воздуха в поток очищаемой воды с помощь эжектора или компрессора - т. н. напорная аэрация. Воздух вводится прямо в питающий трубопровод перед фильтром обезжелезивателем (рис . 16) либо до либо непосредственно в специальную аэрационную колонну (рис .1в), расположенную перед фильтром .

Воздушный эжектор (рис .16) применяется на установках небольшой производительности. Такой вариант наиболее прост и дешев. Следует учитывать, что эжектор эффективно работает только при большом и стабильном расходе воды.

Подача воздуха может быть осуществлена безмасленным компрессором (рис. 1в). Включение и выключение компрессора происходит по сигналу с датчика потока, который устанавливается после фильтра обезжелезивания. Избыток воздуха и часть растворённых газов (сероводород, углекислота и т. д.) удаляется с помощью автоматического воздухоотделительного клапана в верхней части аэрационной колонны. Поскольку воздух растворяется под давлением, этот способ позволяет существенно повысить содержание кислорода в воде по сравнению с объемной аэрацией. Однако следует отметить, что и растворимость других газов выше, и они удаляются хуже, чем в безнапорном варианте. Насыщенная воздухом вода подается на фильтр с каталитической загрузкой.

Такая установка занимает меньшую площадь, однако требует дополнительной установки компрессора и реле протока, которое ненадежно работает при малых расходах воды. Учитывая стоимость этих узлов и аэрационной колонны, такой вариант оказывается дороже предыдущего с емкостью.

В ряде случаев для сокращения затрат для удаления избытка растворенного воздуха используется верхняя часть фильтра обезжелезивателя, в которой устанавливают автоматический воздухоотделительный клапан (рис .16). В современном варианте фильтр - обежелезиватель имеет корпус из оцинкованной, гуммированной или нержавеющей стали или же из пластика. Последний представляет собой внутренний корпус (лейнер) из пищевого полиэтилена, укрепленный сверху стеклопластиковой оболочкой, либо целиком отлитый из специал­ного пищевого стеклопластика. Внутри корпуса располагаются нижняя и верхняя дренажно - распределительные системы низкого сопротивления (рис . 16). Для улучшения распределения раствора по сечению и уменьшения забивания отверстий дренажа, нижнее дренажное устройство засыпается слоем специально подобранного окатанного гравия с заданным гранулометрическим составом.

Фильтрация производится через слой загрузки заданной высоты сверху вниз. В определенный момент слой загрязняется настолько, что сопротивление фильтрации резко возрастает, а производительность падает. Повышение давления воды может привести к «пробою», т. е. к выносу извлеченных загрязнений в чистую воду. Работу фильтра прекращают, и слой загрузки регенерируют.

Регенерация каталитической зернистой загрузки (взрыхление) заключается в ее отмывке водой снизу вверх с такой скоростью, при которой происходит псевдоожижение загрузки и ее расширение на 30-50%. В таком режиме частицы как бы кипят; из межпорового пространства удаляются задержанные взвеси, а при соударении частиц с их поверхности удаляются налипшие загрязнения. Промывные воды сбрасываются в канализацию .

Регенерацию проводят, либо исходным раствором, либо осветленной водой из буферной емкости, что предпочтительно, особенно при большой исходной концентрации железа и в крупных установках, поскольку позволяет создать необходимый расход чистой воды при колебаниях давления в водопроводе. Первый вариант широко используется в бытовых и, иногда, в промышленных фильтрах обезжелезивания воды, если гарантируется необходимый расход и давление воды в подающем водопроводе .

После окончания взрыхления слою загрузки дают осесть и затем начинается фильтрация. Первые объемы отфильтрованной воды, содержащие избыточное количество загрязнений, сбрасывают в канализацию, это называют «санитарной промывкой» .

Современные фильтры снабжаются блоком автоматического управления , который представляет собой электронный или механический таймер, который через определенное время (1 раз в сутки или через заданное число суток) включает программу регенерации. Как правило , регенерация производится в ночное время, когда потребление воды минимально. Включение регенерации может также проводиться по увеличению перепада давления на фильтре .

Программа регенерации включает в себя выполнение операций взрыхления, осаждения загрузки и санитарную промывку. Продолжительность всех операций устанавливаются при наладке фильтра в зависимости от качества воды, а потребитель имеет возможность корректировать их при изменении качества воды и износе загрузки.

Сигнал от задатчика программы регенерации поступает либо на двигатель многоходового гидроклапана, производящего переключения всех потоков в фильтре обезжелезивания воды, либо на отдельные электро-, гидро-, или пневмоклапана, установленные на трубопроводах обвязки фильтра.

Блоки управления фильтров с производитель­ностью до 10-15 м3/ч выполняются в виде моноблока с многоходовым клапаном, устанавливаемого непосредственно на фильтр или сбоку от него. В первом случае такой блок управления вворачивается в специальное отверстие в корпусе (стандартное для корпусов всех фирм и размеров) и к нему подводятся все трубопроводы исходной и очищенной воды и слив в канализацию (рис.1). Труба, соединяющая нижнее дренажное устройство фильтра с блоком управления, проходит внутри фильтра, а верхнее распределительное устройство непосредственно закрепляется на блоке управления (рис. 16). При расположении блока управления рядом с корпусом, к нему кроме трубопроводов подачи и вывода раствора, подключаются две линии, соединяющие его с верхним и нижним дренажными устройствами.

Для фильтров обезжелезивания воды большой производительности и диаметра используются управляемые клапана (задвижки), устанавливаемые на питающих трубопроводах. Они могут быть индивидуальными на каждой линии или многоходовыми, одновременно переключающие все потоки.

Основными производителями блоков управления являются фирмы Pentair под торговыми на­званиями «Fleck» и «Siata», GE Water Technologies, GE Osmonics - «Autotrol», Clack Co - «Water Specialist - WS».

Продолжение - Часть 5.

(c) 2010 НПК "Медиана - фильтр"
Все права защищены.