Способ очистки от железа подземных вод Советский патент 1983 года по МПК C02F1/64 C02F1/64 C02F101/20 C02F103/06 

00

ф

Изобретение относится к очистке воды, в частности к способам очистки от железа подземных вод в пласте.

Известен способ очистки от железа подземных вод путем насыщения х воздушно-аммиачной смесью с после- 5 ующим отделением окиси железа фильтрованием fl.

Однако способ не обеспечивает достаточно эффективное обезжелезивание одземных вод ввиду неполного от- Q еления железа фильтрованием, обусовленного незначительными размераи создаваемой зоны с благоприятныи условиями для окисления и осажения железа при подаче воздушно- с аммиачной смеси в водонасыщенную АСТЬ пласта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки от железа подземных вод пу- 20 тем насыщения водоносного пласта кислородом с последующей фильтрацией f2.

Недостатком известного способа является небольшая продолжительность фильтроцикла.25

Целью -изобретения является увелич ние продолжительности фильтроцикла.

Поставленная цель достигается тем, что по способу очистки от 30 железа подземных вод путем насыщения водоносного пласта кислородом воздуха с последующей фильтрацией, водоносный пласт перед насыщением кислородом воздуха осушают. з

Способ осуществляют следующим . образом

В нижней части фильтра совершенной скважины на водоподъемных тру- . бах устанавливают электропогружной насос и выше динамического уровня во-г ды в стволе скважины опускают воздухопроводные трубы, соединенные с компрессором. Устье скважины герметизируют оголовком с манометром и вентилем.для сброса давления. 45

Включают электррпогружной насос на максимальную производительность . и осушают часть водоносного пласта в радиусе влияния скважины. В осушенную часть, пласта нагнетают 50 сжатый воздух от компрессора цо воздухопроводным трубам, который заполняет осушенное поровое пространство. Время нагнетания воздуха в осушенную часть пласта при мак- ее симальном понижении уровня воды в стволе скважины контролируют по приемистостискважины.

ПЬЬле предельно возможного заполнения воздухом осушенного порогового пространства подачу воздуха . прекращают -и снижают водботбор до 40-50% от максимально возможного. При этом уровень подземных вод поднимается в осушенной части пласта, обогащенной кислородом, до некоторого положения, соответствующего заданной производительности скважины, При фильтрации подземных вод, обогащенных кислородом воздуха, в поровом пространстве водовмещающих пород в радиусе, не менее половины радиуса влияния скважины, создаются благоприятные условия для адсорбции растворенного кислорода, железа, марганца на поверхности зерен водовмещающих пород и образования каталитической пленки, что в комплексе способствует окислению и осаждению двухвалентного железа и интенсифицирует процесс адсорбции при фильтрации . подземных вод.

После некоторого истощения запаса кислорода в водонасыщенной части пласта, что контролируют по изменению окислительно-восстановительного потенциала (Eti )и реакции среды (,рн) вновь осушают часть водоносного пласта путем увеличения производительности электропогружного йасоса до максимальной и подают воздух в осушенну часть пласта. Далее последовательность изложенных технологических операций повторяется.

Пример. Скважина диаметром 14 глубиной 47 мм, оборудованная гравийно-проволочным фильтром длиной 40 м, каптирует водоносный горизонт, приуроченный к аллювиальным средне- . зернистым пескам с коэффициентом фильтрации 8,3 м/сут, и пористостью равной 0,3. Мощность водонасыщенных песков составляет 40 м, глубина уровня пop зeмныx вод 5 м. Каптируемые подземные воды гидрокарбонатно-кальциево-натриевого состава с общей минерализацией не свыше 0,б г/л. В них содержание двухвалентного железа находится в пределах 1,2-1,6 мг/л Ell -40-80 мВ, рН воды 7,4-7,6.

В фильтре скважины монтируют электропогружной насос типа ЭЦВ 12210-145, всас которого располагают на отметке 32 м ,и устанавливают воздухопроводные трубы диаметром 11/4, нижний конец которых устанавливают на отметке 27 м, а верхний соединяют с KOMnjjeccopOM ДК-9. Устье скважины герметизируют оголовком, оборудованным манометром и вентилем для сброса давления.

RJifi осушения части водоносного пласта из скважины производят отбор воды с расходом 200 , что обеспечивает понижение уровня воды в стволе скважины на 24 м (до отметки 29 м/. Далее в осушенную часть пласта через фильтр скважины подают по воздухопроводным трубам сжатый воздух от компрессора. Через 40 мин подачи воздуха в осушенную часть пласта давление на манометре резко возрастает, что свидетельствует о снижении приемистости осушенной части пласта, и пол чу воздуха прекращают. За время нагнетания в осушенную часть пласта радиусом не менее 25 м подают 150 м воздуха и общее количество кислорода, внесенного-.в поровое пространство осушенной части пласта, составляет не менее 45 кг. для аэрации воздухом подземных вод снижают производительность сква ЯСИНЫ до 100 при понижении уров ня воды в ней до 12 м, и подземные воды заполняют поровое пространство насыщенное кислородом воздуха, обогащаясь им до предельного насьацения .При фильтрации подземных вод, обогащенных кислородом, происходит окисление и осаждение двухвалентног железа в поровом пространстве водовмёшающих пород, объемом не менее 45 м. Качественные показатели отбираем подземных вод: двухвалентное железо отсутствует; рН в пределах 8,05-8,1 Eh 165-175 мВ. Через 50 сут при уменьшении величины Ett отбираемых вод до 120 мВ, рН - до 7,85 и при отсутствии двухвалентного железа вновь производят осушение части водоносного пласта, ее аэрацию воздухом с последующей фильтрацией через поровое пространство водоносного пласта обогащенных кислородомвоздуха подземных вод. П р и м е р 2. Скважина аналогичной конструкции, каптирующая под земные воды гидрокарбонатного типа с содержанием двухвалентного железа 6,7 мг/л. Величина Eft, измеренная на месте отбора проб, составляет 90 мВ, рН 6,8. Откачку из скважины производят с расходом 130 . При этом понижение уровня воды составляет порядка -17 м. Закачку воздуха в осушенну часть водоносного пласта осуществля ют в течение одного часа. После этогв расход откачиваемой воды до 50 , чт9 приводи т к по вышению уровня вода в скважин. В т ком режиме скважина {Работает в течение 12 ч. Далее заново повторяют цикл закачки воздуха в осушенную часть водоносного пласта. Всего-выполнено- более 23 циклов закачки воздуха в ос гаенную часть водоносного пласта. При этом в процессе эксплуатации скважины наблюдается стабильное качество отбираемой воды. Содержание железа в воде не превышает 0,2 мг/л при ЕЪ 140 мВ и рН 7,9. П р и м е р 3. Скважина в неглубоком безнапорном водоносном горизонте мощностью 15 м отбирает подземные воды, содержание 11 мг/л ионов двухвалентного железа. Величина рН воды равна 6,7 (Et исходной воды не измерялось ). Способ осуществляют по той же схеме, что и в примерах 1 и 2, а именно; сначала расход откачки высок {.составляет 80 ), затем его уменьшают. Во время отбора максимального расхода в осушенную часть пласта закачивают воздух, а при уменьшении расхода подачу воздуха прекращают. Продолжительность цикла закачки воздуха в осушенную часть пласта-составляет 2 ч. Продолжительность отбора обезжелезенной воды 5-6 ч. Увеличение продолжительности закачки воздуха в осушенную часть пласта практически не влияет на продолжительность работы установки. I Для данной скважины технологи- ческие параметры работы установки по предлагаемому способу следующие: продолжительность закачки воздуха в осушенную часть водоносного пласта при отборе воды с расходом 80 м /ч составляет 2 ч, продолжительность отбора обезжелезенной воды с расходом 20 м составляет 5 ч. При таком режиме работы установки содержание железа в откачиваемой воде не выше 0,33 мг/л (рН 7,2, Eti 110 мВ ) В таблице приведены данные.по продолжительности фильтроцикла известным и предлагаемым способам.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТ ЖЕЛЕЗА ПОДЗЕМНЫХ ВОД путем насыщения водоносного пласта кислородом воздуха с последующей фильтрацией, о т лишающийся тем, ито, с целью увеличения продолжительности фильтрЬцикла, водоносный пласт перед насыщением кислородом воздуха осушают.

40-80

7,4-7,6 90 6,8

120,00

1300

13 3 150 600

5-6

6,7

11,0

Предлагаемый способ очистки от железа подземных вод по сравнению с известным позволяет повысить эффективность обезжелезивания подзем-. ,ных вод за счет подачи воздуха в (предварительно осушенную часть водоносного пласта, что дает возможность увеличить в водоносном пласте размеПродолжение таблицы

Обезжелезенной вода получить не удалось. Минимальная концентрация железа в откачиваемой воде составила 4,3 мг/л

ры зоны с благоприятными условиями для отделения железа с 1 до 45 м. Ожидаемый годовой экономический ;эффект от внедрения изобретения |при обезжелезивании подземных вод на водозаборе подземных вод г. Рига, состоящем из 12 скважин, составляет не менее 120 тыч. руб.