Способ очистки воды от железа и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК C02F1/64 C02F1/64 C02F101/20 C02F103/06 

Изобретение относится к очистке подземных вод от железа и может быть использовано для водоснабжения горо дов, населенных пунктов, отдельных объектов и сельскохозяйственных комплексов. Известен аэрационный способ очис ки подземных вод от железа, находяще гося в воде в форме бикарбоната закиси железа, заключающийся в том, что в подлежащую обезжелезиваниго воду вводят кислород в виде водовоздуш ной эмульсии , Способ осуществляют устройством, состоящим из одного или нескольких песчаных фильтров, вихревого (самовсасывающего) насоса или эжектора, бака-аэратора с вентилями..и смесительного узла. . , Недостатками данного способа являются его технологическая сложность и невозможность удалить железо из во ды при содержании его до 30 мг/л и наличии в воде двуокиси углерода свы ше 20 мг/Д. Наиболее близким к изобретению является способ очистки воды от желе за, включающий смешение потока очища емой воды с воздухом путем подачи во духа в смеситель под давлением, разбрызгивание врдовоздушной смеси на не затопленную загрузку, расположенную в корпусе фильтра, при соотношении 1:2-1;5 и последующий раздельный отвод очищенной воды и воздуха 2}, Известно устройство дяя очистки воды от железа, содержащее корпус с фильтрукщей загрузкой, патрубок для подачи очищаемой воды, присоединенный к нему смеситель со средством для подачи в него воздуха под давлением и отводящие патрубки 2. Недостатком известных способа и устройства является отсутствие воз можности использования его для очист ки воды с высоким содержанием железа и растворенных газов. При содержании в вода железа до 30 мг/л, СО 100 мг/л, HjS - 10 мг/л и окисляемос ти по Oj 9 мг/л установка неработоспособна. Цель изобретения - повьшение степени очистки воды, интенсификации процесса очистки и увеличение верхнего предела очистки воды с содержанием железа до 30 мг/л и более при наличии в воде СО до 100 мг/л, до 10 мг/л и окисляемости по Oj до 9 мг/л. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки воды от железа, включающему смешение потока очищаемой воды с воздухом, подачу водовоздушной смеси в корпус с незатопленной фильтрующей загрузкой и последующий раздельный отвод воды и воздуха, перед смешением поток воды вакуумируют и смешение осуществляют путем диспергирования потока воды воздухом. При этом в устройстве для очистки воды от железа, содержащем корпус с фильтрующей загрузкой, патрубок для подачи очищаемой воды, присоединенный к нему смеситель для воды и воздуха и патрубки для отвода очищенной воды и воздуха, патрубок для подачи очищаемой воды снабжен соплом с насадком Вентури и расположенным концентрично с внешней стороны сопла цилиндром, а смеситель выполнен в виде присоединенных к последнему цилиндров с последовательно увеличивающимися диаметром и длиной и с патрубками для подсоса воздуха. Целесообразно под последним цилиндром с патрубком для подсоса воздуха устанавливать отбойную пластину. На фиг. 1 представлно устройство, общий ВИД} на фиг. 2 -. смесите ль, продольный разрез. Устройство (фиг. 1) состоит из смесителя 1, корпуса для фильтрующей загрузки 2, фильтрутощей загрузки 3, подводящего 4 и отводящего 5 трубо«проводов, распределительного кольца б, патрубка 7 для отвода отработанного воздуха, насыщенного вьщелившимися. газами. . Смеситель состоит из присоединенного к подающему патрубку из конфузора 8, для увеличения скорости истечения воды, насадка Вейтури 9 для образования сферической вакуумной зоны вокруг струи, вакуумной камеры 10 в виде цилиндра для ползгчения глубокого вакуума, вакуумно-зжекционных ступеней И-13, вьтолиенныхв виде цилиндров с увел1Е1чивающимися последовательно диаметром и длиной, с патрубками в верхней части для подсоса воздуха, слзжащих для эжектирования воздуха и получения процесса диспергирования потока воды, отражательной пластины 14 для разделения воды и воздуха, патрубков 1 для эжекции воздуха из окружанщей атмосферы. Способ осуществляется следующим образом. По подводящему трубопроводу 4 через распределительное кольцо 6 вода, подлежащая обезжелезиванию под давлением 0,4 МПа, подается в конфузор 8 (в форме конусного сопла), где проис ходит увеличение скорости истечения воды, что приводит к увеличению скоростного напора и понижению давления в струе. Из конфузЪра вода поступает в насадок Вентури 9, где создается вокруг струи сферическая вакуумная кольцевая зона с глубоким вакуумом до 0,01 МПа за счет энергии самой струи и возникает процесс объемного вскипания газов, растворенных в струе, за счет разности парциального давления газов в струе и разряженном пространстве (в частности COj и HjS, которые тормозят процесс окисле ниА Из сопла: Вентури струя поступает в вакуумную камеру 10, где за счет энер гии струи образуется вакуумно-кодьцевая зона, в которой продолжается процесс объемного вскипания газов в струе и разрушение целостности струи. При этом струя превращается в водовоздушный поток, заполняю1ций всю площадь по. перечного сечения вакузгмной камеры по ходу движения потока. Вьде-пившиеся газы в вакуз мно-коль цевой зоне отсасьшаются самим потоком. Вьщеление СО способствует повы шению рН (водородного показателя) во ды, что создает благоприятные услови для окисления железа. Полученный таким образом водовозд5га1ный поток поступает в вакуумнр-эжекционную ступень 11, в которую через воздухоподводящие патрубки 15 эАектируется воздух из окружающей среды, в силу чего происходит процесс беспрерывног диспергирования капель воды в потоке зжект1Ч)уемого воздуха. Это способствует получению концевого эффекта, t одновременному ускорению адсорбционно-десорбциоиного процесса в каплях воды при их дроблении и коалесценции что приводит к продолжению процесса десорбции газов из воды и хемосорбци кислорода с двухвалентным железом. Аналогичный процесс происходит и в вакуумно-эжекционных ступенях 12 и 13. Из ступени 13 водовоздушный поток поступает на отражательную пластину 14, ударяясь о которую, воздух, насьщенный свободной двуокисью углерода и сероводорода (СО и HjS), отражается вверх и отводится в атмосферу через патрубок 7, а вода свободно движется через загрузку 3 и отводит- ся через патрубок 5 потребителю. Проходя фильтрующую загрузку, вода освобождается от трехвалентного железа, которое накапливается в виде пленки на фильтрующих зернах. По заполнении свободного пространства в фильтрующей загрузке осадок из трехвалентного железа сдерживает фильтрацию воды и. создает кольматацию фильтров, поэтому по мере увеличения сопротивления загрузки, ее промывают снизу вверх необработанной водой из скважины. В табл. 1-3 приведены результаты экспериментов. Данные табл. 1 показывают, что достаточный эффект обезжелезивания 0,3 мг/л достигается при давлении 0,4 МПа. Данные табл. 2 показывают,. что эффект обезжелезивания зависит от водовоздушного соотношения. Оптимальным является соотношение 1:3. Использование воздуха в количестве, большем 3 объемов на 1 объем воды, не приводит к улучшению результататов очистки. Данные, приведенные в табл. 3 показывают, 4то предлагаемый способ позволяет успешно удалять из воды сероводород, двуокись углерода и другие газы. Предложенный способ позволяет увеличить рН при снижении дозы потребляемого воздуха, удалить сероводород и двуокись углерода. Положительный эффект предложенного способа и устройства заключается в том, что удается снизить содержание железа в воде, подлежащей обезжепеэиванию, например, с 30 мг/л и более до 0,3 мг/л, что соответствует ГОСТу 2874-73 (вода питьевая) снижается содержание двуокиси углерода до 2-6 мг/л, а также удаляется серо водород.

Таблица 1

1, Способ очистки воды от железа включающий смешение потока очищаемой воды с воздухом, подачу водовоздушной смеси в корпус с незатоплен1;ой фипьтруияцей загрузкой и последующий раздельный отвод очищенной воды и воздуха, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени очистки и интенсификации процесса перед смешением поток воды вакуумируют и смешение осуществляют путем диспергирования потока воды воздухом. 2.Устройство для очистки воды от железа, содержащее корпус t фильтрующей загрузкой, патрубок для подачи очищаемой воды, присоединенный к нему смеситель для воды и воздуха и патрубок для отвода очищенной воды и воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения степени очистки и интеиси впсации, патрубок для подачи очищаемой воды снабжен coim( с цасадком Вентури и расположенным концентричио с внешней стороны сотша цилищфом, а смеситель выполнен в виде щжсоединен(Л ных к последнему цилиндров с последовательно увеличивающимися диаметром и длиной и с патрубками для подачи воздуха. 3.Устройство по п. 2, о т л ичающееся тем, что под последним цилиндром с патрубком для подсоса воздуха установлена отбойа ная пластина. 00

Содержание газов I Содержание газов 3 исходной вода в шьтрованкой

Сероводор зд, мг/л

Свободная двуокись углерода мг/л,

Таблица 2

Таблица 3 воде

6,0

Отсутствует 80,0 6,0