СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА Российский патент 1995 года по МПК C02F1/58 

Изобретение относится к технологии очистки природных подземных вод от сероводорода и может быть использовано при подготовке подземных вод для водоснабжения небольших населенных пунктов или отдельно стоящих жилых зданий.

Известен способ очистки воды от сероводорода, включающий аэрирование воды с последующим фильтрованием через незатопленную каталитическую загрузку из дробленного магнетита [1]
Однако данный способ может быть использован при сравнительно небольших исходных концентрациях сероводорода в обрабатываемой воде, а при концентрациях, больших 30 мг/л, степень очистки не превышает 84% т.е. воду после такой очистки использоваться для питья нельзя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности достигаемому результату является способ очистки воды от сероводорода [2] который предлагает хлорирование воды с последующим ее фильтрованием через слой активированного угля. При фильтровании через слой активированного угля хлорированной воды происходит каталитическая реакция с удалением соединений серы. Исходную воду (подземную) с концентрацией растворенного сероводорода в пределах 0,1-6,0 мг/л насыщают газообразным хлором перед слоем активированного угля из соотношения хлора к сероводороду (8-24):1 и фильтруют через слой активированного угля высотой порядка 600 мм. Содержание серы в очищенной воде менее 0,1 мг/л. Данный способ может найти применение для закрытых систем, предотвращая контакты воды с внешней средой, сохраняя бактериологическую чистоту и в то же время решая проблему загрязнения окружающей среды.

Однако применение способа ограничено использованием высоких концентраций хлора для окисления сероводорода. При высоких исходных концентрациях сероводорода (более 6,0 мг/л) возникает проблема удаления избыточного хлора в очищенной воде. Кроме того, способ сложен технологически, так как требует насыщения воды хлором в герметичных условиях, предусматривает систему регенерации активированного угля и систему насыщения воды газообразным хлором.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение степени очистки воды при повышенных концентрациях сероводорода при одновременном упрощении условий эксплуатации.

В способе очистки воды от сероводорода фильтрованием предварительно насыщенной окислителем воды через каталитическую загрузку согласно изобретению воду последовательно фильтруют через слой загрузки из антрацита, через слой антрацита с металлической сеткой и кварцевого песка.

В качестве загрузки можно использовать слой антрацита высотой 450-550 мм с крупностью зерен 2-4 мм.

Железную сетку можно использовать в виде спирали, вертикально расположенной в нижней части объема антрацитовой загрузки, высота спирали 200-250 мм с ячейками 3,5х3,5 мм.

Кварцевый песок можно использовать зернистостью 0,6-1,8 мм и высотой слоя 250-350 мм.

Технология способа заключается в следующем. Подземную воду, содержащую растворенный сероводород, в диспергированном состоянии подают с высоты около 200 мм на незатопленную загрузку из антрацита. Насыщенная кислородом воздуха вода контактирует при фильтровании с поверхностью зерен антрацита, и удаление сероводорода достигается путем его окисления на поверхности антрацита, причем экспериментально установлено, что окисление сероводорода кислородом воздуха на антраците происходит по двум механизмам: химическому и электрохимическому. Первый механизм имеется место при использовании и других известных катализаторов, а второй проявляет себя благодаря электронной проводимости антрацита. На его поверхности образуются микрогальванические элементы, где катодным участкам соответствуют реакции восстановления кислорода, а анодным окисление сероводорода. Благодаря этому окисление сероводорода протекает полнее и обеспечивает его малые остаточные концентрации. В известном способе-прототипе хлорированную воду пропускают через слой активированного угля, на поверхности которого сероводород катализируется в элементарную серу углеродом и хлором, т.е. имеет место использование иных составляющих процесса удаления сероводорода. В предлагаемом способе используют экологически безопасный окислитель кислород воздуха и более простой прием дождевание, а не насыщение хлора через специальные устройства. В известном способе используют слой активированного угля высотой до 900 мм. В предлагаемом способе используют более дешевый материал антрацит высотой слоя до 550 мм. Неокисленный кислородом воздуха сероводород контактирует с металлической сеткой и образует сульфид железа. Использование сетки в виде вертикально расположенной спирали позволяет более эффективно и равномерно распределить сетку в цилиндрическом объеме фильтра, размеры ячейки 3,5х3,5 мм исключают образование пустот в объеме антрацитовой загрузки, высота спирали до 250 мм обеспечивает полное "связывание" сероводорода. Продукты окисления сероводорода задержваются при фильтровании обрабатываемой воды через слой кварцевого песка высотой слоя до 350 мм при крупности зерен ближе к 1,8 мм и высотой слоя 250 мм при крупности ближе к 0,6 мм.

П р и м е р 1. Подземную воду с содержанием сероводорода 50 мг/л через душевую сетку подают на незатопленную антрацитовую загрузку с высоты 200 мм. Крупность зерен загрузки 2 мм, высота слоя 450 мм, высота спирали из металлической сетки 200 мм, размеры ячеек 3,5х3,5 мм в нижнем объеме антрацитовой загрузки. Скорость фильтрования 1 м/ч. Слой песка 250 мм зернистостью преимущественно 0,6 мм. Сероводород в фильтрате не обнаружен. При изъятии слоя песка вода после фильтрования "мутная". При изъятии металлической сетки в фильтрате 18 мг/л сероводорода.

П р и м е р 2. Воду с содержанием сероводорода 35 мг/л через душевую сетку подают на незатопленную антрацитовую загрузку с высоты 200 мм. Крупность зерен загрузки 3 мм, высота слоя 500 мм, высота спирали из металлической сетки 225 мм, размеры ячеек 3,5х3,5 мм в нижнем объеме антрацитовой загрузки. Скорость фильтрования 1 м/ч. Слой песка 300 мм зернистостью преимущественно 1,2 мм. Сероводород в фильтрате не обнаружен. При изъятии слоя песка вода после фильтрования "мутная". При изъятии металлической сетки в фильтрате 12,5 мг/л сероводорода.

П р и м е р 3. Воду с содержанием сероводорода 27,5 мг/л через душевую сетку подают на незатопленную антрацитовую загрузку с высоты 200 мм. Крупность зерен загрузки 4 мм, высота слоя 550 мм, высота спирали из металлической сетки 250 мм, размеры ячеек 3,5х3,5 мм в нижнем объеме антрацитовой загрузки. Скорость фильтрования 1 м/ч. Слой песка 350 мм зернистостью преимущественно 1,8 мм. Концентрация сероводорода в фильтрате 0,1 мг/л. При изъятии слоя песка вода после фильтрования "мутная" и содержание сероводорода 1,3 мг/л. При изъятии металлической сетки в фильтрате 8,5 мг/л сероводорода.

Только предложенная последовательность очистки воды обеспечивает повышение степени очистки от сероводорода при его повышенных концентрациях в воде при одновременном упрощении условий эксплуатации.

Использование: при подготовке подземных вод для водоснабжения населенных пунктов или отдельно стоящих жилых зданий. Сущность изобретения: подземную воду, содержащую до 50 мг/л сероводорода, насыщают окислителем и подвергают последовательному фильтрованию через слои загрузки антрацита с крупностью зерен 2 4 мм и высотой 450 550 мм, причем в нижнем объеме антрацитовой загрузки вертикально располагают металлическую сетку в виде спирали высотой 200 250 мм с ячейками 3,5 3,5 мм, и из кварцевого песка зернистостью 0,6 1,8 мм и высотой слоя 250 350 мм. Способ обеспечивает практически полное удаление сероводорода. 3 з.п.ф-лы.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА фильтрованием предварительно насыщенной окислителем воды через каталитическую загрузку, отличающийся тем, что воду последовательно фильтруют через слои загрузки из антрацита, антрацита с металлической сеткой и кварцевого песка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрузки используют слой антрацита высотой 450 550 мм с крупностью зерен 2 4 мм. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что используют железную сетку в виде вертикально расположенной спирали в нижней части объема антрацитовой загрузки высотой 200 250 мм с ячейками 3,5 х 3,5 мм. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют слой кварцевого песка высотой 250 350 мм, зернистостью 0,6 1,8 мм.