СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА Российский патент 2021 года по МПК C02F9/04 C02F1/74 

Изобретение относится к технологии очистки природных вод от сероводорода и может быть использовано при подготовке подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов. Заявленное техническое решение может использоваться в технологии очистки воды как самостоятельно, так и на конечной стадии как способ доочистки воды от сероводорода.

Известен способ очистки природной или сточной воды от сероводорода, включающий ее фильтрование через слой зернистой загрузки, заполненной суспензией частиц гидроксида железа, с образованием при контактировании с ним воды нерастворимых сульфидов железа (пат. РФ №2285670, опубл. бюл. №29, 2006 г.). При повышении концентрации сероводорода в обработанной воде выше допустимой вверх через слой зернистой загрузки подают сжатый воздух для окисления сульфидов железа при их взаимодействии с растворенным в воде кислородом и затем воду для промывки фильтра. Окисление сульфидов железа проходит с образованием FeSO₄ или Fe(OH)₃ и элементарной серы. После промывки фильтра начинают следующий цикл очистки воды.

Недостатками способа являются высокая сложность технологии и оборудования, большая длительность процесса, а также его периодичность.

Известен также способ очистки воды от сероводорода и ионов гидросульфида, включающий приготовление водной суспензии частиц гидроксида железа их химическим осаждением, использование ее для обработки воды при их смешении с образованием нерастворимых сульфидов железа FeS или Fe₂S₃ (В.А. Клячко, И.Э. Апельцин. Очистка природных вод. М.: Стройиздат, 1971 г., с. 479-481). Сульфиды железа отделяют от очищенной воды осаждением, например, в осветлителе и далее в этом же аппарате сгущенную отстаиванием суспензию во взвешенном состоянии обрабатывают продувкой воздухом для окисления кислородом FeS до FeSO₄ и Fe₂S₃ до Fe(OH)₃ и элементарной серы.

Этот способ можно считать ближайшим аналогом предлагаемого изобретения. К его недостаткам относятся сложная схема очистки, большие объемы очистных сооружений, затруднения при обработке осадков, периодичность процесса.

Все известные и ранее предложенные способы удаления сероводорода (сульфидов) из жидких сред основаны на раздельном связывании (окислении) сероводорода и отделением полученных продуктов от чистой воды. Главный недостаток данных методов многоступенчатость и сложность технологии, добавляющая дополнительное периферийное оборудование.

Сущность новшества заключается в одноступенной железо-каталитической очистки сероводородных вод. Способ очистки воды включает в себя связывание сероводорода в нерастворимую форму, и его последующее отделение от чистой воды путем мембранного разделения в одном реакторе-окислителе. Связывание сероводорода (сульфидов) осуществляется при помощи гидроксида железа (III). Образующийся и отделенный от чистой воды в ходе химической реакции сульфид железа регенерируется обратно в гидроксид железа (III) для повторного многократного использования. Регенерация сульфида железа производится при помощи подаваемого в реактор-окислитель кислорода воздуха. Все три стадии (связывания, отделения и регенерации железа) протекают одновременно в одном объеме реактора.

Предлагаемый способ очистки воды позволяет достичь низкой себестоимости очистки воды за счет простоты и экономичности технологии. Отсутствии большого количества периферийного оборудование и низкая стоимость используемых реагентов позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

Техническим результатом использования предлагаемого изобретения являются упрощение и удешевление процесса очистки сероводородных вод, уменьшение количества оборудования и обеспечение возможности очистки в непрерывном режиме с большой объемной скоростью потока воды.

Изобретение иллюстрируется чертежами где на фиг.1 изображена установка очистки сероводородных вод предлагаемым способом.

Способ очистки воды от сероводорода предусматривает в технологии емкость - реактор окислитель 1 заполненный раствором гидроксида железа (III) и встроенный в него мембранный разделитель 2. На дне реактора-окислителя предусмотрен аэратор (фильтрос) 3 для подачи кислорода воздуха. Вода содержащая сероводород подается на очистку в нижнюю часть реактора-окислителя через дистрибьютор 4. Отделение очищенной воды от реакционной смеси осуществляется при помощи мембраны. Скапливающийся воздух в реакторе сбрасывается в верхней части через клапан 5.

Технология очистки заключается в следующем. Сероводородная вода подается в реактор-окислитель 1 заполненный гидроксидом железа (III) через дистрибьютор 4. После контакта сероводородной воды с гидроксидом железа (III) образуется нерастворимое соединение - сульфид железа в последующем отделяемое от очищенной воды при помощи мембранного разделителя 2. Задержанный сульфид железа в реакторе-окислителе обратно регенерируется до гидроксида железа (III) и окислов серы при помощи кислорода воздуха подаваемого через аэратор 3.

Пример 1. Подземную воду с содержанием сероводорода 50 мг/дм через дистрибьютор подают в реактор-окислитель заполненный 0,3% раствором гидроксида железа (III). Среда рН в реакторе 6,5-8,5. Расход подаваемого воздуха 1 м³ на 1 м³ очищаемой воды. После 30 мин пребывания сероводородной воды в реакторе-окислителе пермеат отделяют от реакционной среды встроенной ультрафильтрационной мембраной. Сероводород в пермеате не обнаружен.

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

Предложенный способ обладает простотой в эксплуатации, малым количеством периферийного оборудования и высокой скоростью протекающих процессов, а так же не имеет побочных продуктов и не несет вторичного экологического загрязнения.

Изобретение относится к технологии очистки природных вод от сероводорода и может быть использовано при подготовке подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов. Изобретение касается способа очистки воды от сероводорода методом железокаталитического окисления сульфидов кислородом воздуха в реакторе с мембранным разделителем. При контакте сероводородной воды с 0,3% раствором гидроксида железа (III) связывание сероводорода, регенерацию образующегося сульфида железа и его отделение от чистой воды производят в одном реакторе. Одновременно с основной реакцией связывания осуществляют каталитическое окисление сероводорода кислородом воздуха, подавая его в реактор для регенерации сульфида железа до гидроксида железа (III), при pH 6,5-8,5, времени контакта 30 мин и расходе подаваемого воздуха 1м³ на 1м³ очищаемой воды. Техническим результатом использования предлагаемого изобретения являются упрощение и удешевление процесса очистки сероводородных вод, уменьшение количества оборудования и обеспечение возможности очистки в непрерывном режиме с большой объемной скоростью потока воды. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 ил.

1. Способ очистки воды от сероводорода методом железокаталитического окисления сульфидов кислородом воздуха в реакторе с мембранным разделителем, отличающийся тем, что при контакте сероводородной воды с 0,3% раствором гидроксида железа (III) связывание сероводорода, регенерацию образующегося сульфида железа и его отделение от чистой воды производят в одном реакторе, причем одновременно с основной реакцией связывания осуществляют каталитическое окисление сероводорода кислородом воздуха, подавая его в реактор для регенерации сульфида железа до гидроксида железа (III), при pH 6,5-8,5, времени контакта 30 мин и расходе подаваемого воздуха 1м³ на 1м³ очищаемой воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 0,3% раствор гидроксида железа в реакторе используют многократно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что скапливающийся воздух в реакторе сбрасывается в верхней части через клапан.