CC BY
17
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ И САНИТАРНАЯ ТЕХНИКА
УДК 628.1
А.Б. Адельшин, А.Н. Заббаров , Е.Н. Сундукова, И.Г. Шешегова
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОМЫВНЫХ ВОД СТАНЦИИ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ
В продолжение исследований [1] по изучению процесса обезжелезивания подземных вод водозабора «Мирный» г. Казани нами более подробно были изучены вопросы, связанные с определением эффективности работы фильтровальной станции. С целью рационального использования водных ресурсов были проведены также исследования промывных вод скорых фильтров c цеолитовой загрузкой. Анализ качества исходной воды во времени показал, что оно зависит от номера скважины и от времени года. Так, весной наблюдается небольшое повышение мутности, цветности, содержания железа, хлоридов. В то же время снижается общее содержание сульфатов и нитратов. Это свидетельствует о попадании поверхностных талых вод в водоносный горизонт и о неизбежном антропогенном загрязнении воды. Кроме того, исходная вода из некоторых скважин не удовлетворяла требованиям СанПиН [2] по следующим показателям: мутности (до 12 мг/л), цветности (до 35 град.), содержанию железа (до 4.56 мг/л).
Нами были определены некоторые показатели качества исходной, очищенной и промывной воды фильтров (таблица).
Исследовалась исходная вода (усредненная по качеству) и очищенная. Как и следовало ожидать, фильтрование приводит к небольшому уменьшению всех изученных показателей. Уменьшение концентрации катионов (Са2+, Mg2+) и соответственно жесткости и сухого остатка происходит вследствие обмена ионов при фильтровании воды через цеолитовую загрузку, обладающую свойствами катионита. При этом содержание анионов, например, хлоридов, не изменяется (табл. 1).
Очищенная вода после смешения, аэрации и фильтрования соответствует всем требованиям [2], за исключением содержания железа (превышена в 1,5 раза), что свидетельствует о недостаточно хорошей работе фильтров. После фильтрования вода дезинфицируется газообразным хлором и направляется в резервуар чистой воды. Оставшееся в воде железо
Таблица
Показатели качества исходной, профильтрованной и промывной воды
№ п/п Показатели качества Ед. изм. Питьевая вода Промывная вода
исходная (перед фильтрами) очищенная (после фильтров) исход. в начале промывки в конце промывки
1 2 3 4 5 6 7 8
1 Активная реакция среды рН 6.75 6.9 7.15 7.35 7.38
2 Сухой остаток мг/л 446 420 668 500 -
3 Жесткость общая мг-экв л 7.49 7.24 10 9.6 8.4
4 Щелочность мг-экв л 6.05 5.9 6.15 6.0 6.01
5 Гидро- карбонаты мг/л 369 351 375.2 366 370.6
6 Хлориды мг/л 8.24 8.24 8.24 8.24 8.24
7 Кальций мг/л 110.22 109.22 116.2 112.2 120.2
8 Магний мг/л 24.2 21.8 51.1 48.6 29.2
9 Железо общее мг/л 1.62 0.46 - - -
10 Взвешенные вещества мг/л - - - 258 189
ЛРМТЕШРНО-СТРОИТЕЛЬНЛа ЭКОЛОГИЯ И САНИТАРНАЯ техника
способно окисляться хлором, поэтому в резервуаре и на стенках трубопроводов возможно отложение осадка, что может вызвать развитие железобактерий и повторно увеличить мутность и цветность воды.
Важнейшим процессом при эксплуатации фильтров является своевременная и правильная их промывка. Она служит для восстановления задерживающей способности загрузки, при этом удаляется образовавшийся осадок гидроксида Ре(Ш) и взвешенные вещества, задержанные фильтром. Фильтр должен промываться 1-2 раза в сутки [3]. На самом деле фильтр промывается 2-3 раза в неделю по мере его загрязнения (как только он не пропускает расчетный расход воды или резко увеличивается содержание железа в очищенной воде). Кроме того, интенсивность промывки на станции не соответствует проектной. Все это приводит к тому, что фильтрующая загрузка отмывается не полностью, осадок накапливается в верхнем слое фильтра, ухудшая затем процесс фильтрования и обезжелезивания. Окончательно он удаляется в ходе плановопрофилактических работ и сбрасывается в ближайший овраг.
Такое положение дел частично объясняется дефицитом подачи воды. На одну промывку расходуется 120 м3 воды, которые затем вместе с осадком сбрасываются в канализацию.
Нами были изучены вопросы, связанные с выделением осадка из промывной воды, пути его использования и возможность регенерации отработанной загрузки.
Содержание взвеси (осадка) в промывной воде определялось гравиметрическим методом. Как и следовало ожидать, в начале промывки оно составляло 258 мг/л, уменьшаясь в конце до 189 мг/л.
Кинетика осаждения этой взвеси из промывной воды была изучена на торсионных весах типа ВТ-500. Экспериментально определяли зависимость массы осевшего осадка от времени. На рис.1 приведены кривые седиментации пробы промывной воды с содержанием взвеси 220 мг/л, полученные через 1 час после промывки (1) и через 4 суток (2). Характер кривой 2 свидетельствует об уплотнении осадка с течением времени за счет превращения: 2Ре(0И)3®Ре203+3И20.
время
Рис. 1. Кривые седиментации промывных вод 1 - через 1 час после отбора пробы; 2 - через 4 суток после отбора
Рис. 2. Эффект осаждения промывной воды
На рис. 2 приведена зависимость эффекта осаждения (А) от времени. Эффект осаждения - это количество взвеси, выпавшей за определенное время, отнесенное к общему количеству взвеси. Из графика видно, что основная масса осадка (примерно 70-80%) выпадает в первые 15-20 мин. отстаивания. Исходя из этого, для повторного использования промывной воды ее следует пропускать через отстойник с пребыванием в нем промывных вод в течение 15-20 мин. Более длительное отстаивание может привести к уплотнению и дальнейшему затвердению осадка, что приведет к дополнительным затратам на удаление со дна уплотненного осадка.
С учетом расхода промывных вод, количества взвешенных веществ (таблица) и эффекта осаждения за одну промывку образуется около 22 кг осадка. Дополнительно этот осадок можно получить при регенерации загрузки. Полная отмывка 1 кг отработанной загрузки, высушенной при 105°С, дает 50 г осадка. Исследовались различные режимы и способы обработки загрузки. Наиболее эффективным является механическое перемешивание и встряхивание с водой.
После прокаливания осадок примерно на 35% состоит из окислов железа [4] и реально может использоваться для изготовления красок, в качестве замутнителя, сырья для изготовления строительных материалов и получения коагулянта. В лабораторных условиях была изучена возможность использования осадка в качестве замутнителя для ускорения осаждения взвеси каолина и для получения коагулянта. На процесс осаждения каолина осадок влияния не оказывает. Однако, более лучшие результаты были получены при удалении из воды ионов тяжелых металлов [5]. По методу [6] действием на осадок серной кислоты был получен раствор коагулянта с содержанием общего железа 26.4 мг/мл. Свойства полученного железосодержащего коагулянта сравнили с общепринятым коагулянтом Л12(804)3. Изучалось их действие на процесс осаждения взвеси коалина и взвеси
ЛРМТЕШРНО-СТРОИТЕЛЬНЛа ЭКОЛОГИЯ И САНИТАРНАЯ ТЕХНИКА
глины при разной температуре. На рис. 3 в качестве примера приведены кривые седиментации модели воды, содержащей глину, без и в присутствии полученного коагулянта.
время, с
Рис. 3. Кривые седиментации взвеси глины без и в присутствии железного коагулянта 1 - без коагулянта; 2 - при дозе 7.72 мг/л; 3 - при дозе 13.2 мг/л
Введение коагулянта значительно повышает эффект осаждения взвеси, особенно в первые три минуты. При этом концентрация коагулянта на образование и осаждение хлопьев существенно не влияет, как и температура. Таким образом, полученный коагулянт может быть использован при очистке высокомутных сточных вод.
Литература
1. Шешегова И.Г., Сундукова Е.Н. Исследования по совершенствованию процесса обезжелезивания подземных вод. Материалы 51-й республиканской научной конференции. Сборник научных трудов аспирантов. - Казань: КГАСА, 2000. - С. 83 - 85.
2. СанПиН 2.1.4.10.74-01. Питьевая вода. Г игиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора России, 2002. - 103 с.
3. Николадзе Г.И. Обезжелезивание природных и оборотных вод. - М.: Стройиздат, 1978. - 160 с.
4. Архипенко Д. К., Столповская В.Н., Григорьева Т.Н. Исследование осадка, образующихся на фильтрах обезжелезивания. // Химия и технология воды, 1986, №6.
5. Ткачев К.В. Технология коагулянтов. - Л.: Химия, 1977. - 200 с.
6. Захарова В.И., Николаев И.В., Луценко Г. Н. Аллюможелезные коагулянты из отходов металлургического производства. //Химия и технология воды, 1985, №5.
