Очистка підземної води від сполук заліза та розчиненого сірководню за допомогою установки баштового типу з пінополістирольним фільтром

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне

Очистка підземної води від сполук заліза та розчиненого сірководню за допомогою установки баштового типу з пінополістирольним фільтром

Орлов В.О., д.т.н., професор, Мартинов С.Ю., к.т.н., доцент,

Трохимчук М.М., аспірант

Анотація

Описана технологія очистки підземних вод на установках типу - башти-колони з пінополістирольним фільтром від сполук заліза.

Подані результати процесу фільтрування і промивки.

очистка підземний башта пінополістирольний

Annotatіon

Technology of underground water cleaning on options of towers-columns type with a pinopolisterol filter from iron ingredients is desсribed. The results of filtration and washing are given.

На даний час водопостачання більшості невеликих населених пунктів України, а також певних локальних об'єктів здійснюється із забором води з підземних джерел. Підземна вода, зазвичай, характеризується підвищеним вмістом іонів заліза, комплексних сполук дво- або тривалентного заліза, тонкодисперсної зависі гідрооксиду заліза [1,2]. У більшості випадків вміст заліза в підземних водах може доходити до концентрації 5 мг/л. Крім заліза дана вода може містити значні концентрації сірководню та вільного вуглекислого газу. Логічним є висновок, що така вода є непридатною для питного, промислового і побутового водопостачання.

В зв'язку з нестабільною економічною ситуацією в Україні та браком коштів на будівництво сучасних очисних споруд, найкращим виходом із даної ситуації є суміщення водоочисних фільтрів та інших споруд, комплекси яких забезпечували б очистку води до питної якості.

В даних умовах, найбільш перспективними є установки баштового типу з фільтром, завантаженим фільтруючою засипкою: важкою (цеоліт, кварцовий пісок) або плаваючою (пінополістирол). Фільтрування може бути, як із висхідним так і низхідним рухом води.

При використанні важких засипок виникають певні ускладнення при експлуатації фільтрувальних споруд [2] і в першу чергу це пов'язано з промивкою. Тому рекомендується використання у якості фільтрувального матеріалу - плаваючого завантаження, а саме спіненого полістиролу. По ефективності очистки він не поступається звичайним важким засипкам і разом з тим володіє рядом експлуатаційних переваг - значно легше здійснюються операції по засипці і заміні засипки, а також її регенерації (відпадає необхідність влаштування додаткових промивних насосів або промивних місткостей).

В селищі Плужне була впроваджена установки баштового типу з фільтром із пінополістирольною плаваючою засипкою з висхідним фільтраційним потоком, шляхом реконструкції існуючої водонапірної башти. В установці передбачалась очистка підземної води від сполук заліза, вільної вуглекислоти і розчиненого сірководню. Фотографія реконструйованої водонапірної башти з елементами її конструкції наведена на рис.1.

Рис.1 Установка баштового типу для очистки підземних вод від сполук заліза та розчиненого сірководнюа) загальний вигляд башти колони; б) люк для завантаження пінополістиролу, який закривається запірним фланцем; в) утримуюча сітка, трубопроводи: подачі вихідної води (зліва), забору фільтрату (справа), трубопровід керованої води (центр); г) повітрявідділювач (зліва) і трубопровід подачі вихідної води (справа)

Схема реконструйованої водонапірної башти селища Плужне наведена на рис.2.

Рис.2 Схема башти колони селища Плужне 1 - трубопровід подачі води на очистку; 2 - аератор; 3 - повітрявідділювач; 4 - пінополістирольна засипка; 5 - трубопровід забору очищеної води; 6 - трубопровід для скиду промивної води; 7 - утримуюча решітка, 8 - стовбур; 9 - бак

Установка діє наступним чином: вода від водозабірної свердловини подається по трубопроводу 1 на аератор вакуумно-ежекційного типу 2, де насичується киснем повітря в результаті чого утворюються пластівці заліза, а також відбувається видалення із води розчинених газів. В конструкції аератора передбачена можливість регуляції витрати повітря для забезпечення процесу знезалізнення та видалення сірководню. Після аерування вихідної води повітрям, вода потрапляє у повітрявідділювач 3. Виходячи з нижньої частини повітрявідділювача вода профільтровується через пінополістирольну засипку 4 де затримуються пластівці заліза. Пінополістирольна засипка утримується в притопленому стані за допомогою утримуючої решітки 7. В процесі фільтрування під пінополістирольною засипкою формується шар завислого осаду, в якому відбувається контактна коагуляція та стиснене осідання, що сприяє покращенню процесу фільтрування [3].

Швидкість фільтрування, м/год, можна визначити з формули:

де hв - рівень води в стовбурі, що встановився за час фільтрування tф.

Величини hв = 1,34 м і tф = 21 хв., були отримані в результаті експлуатації башти колони.

Витрата води, м3/год, що подається на фільтрування, можна визначити з формули:

де d = 1,5 м - діаметр стовбура.

Згідно отриманих експериментальних даних швидкість фільтрування:

Vф = 3,8 м/год., витрата води: Q = 6,8 м3/год.

Очищена вода забирається в стовбурі 8 над утримуючою решіткою 7 та в баці 9, звідки за допомогою трубопроводу 5 відводиться споживачу.

Ефективність роботи башти колони селища Плужне наведена в таблиці 1 де вказані основні характеристики якості води до і після очистки.

Таблиця 1 Показники якості води до і після очистки

Ефект видалення із води і-тої забруднюючої речовини можна визначити з формули:

де Cп - початкова концентрація забруднюючої речовини;

Cк - кінцева концентрація забруднюючої речовини.

Проаналізувавши результати таблиці 1 можна зробити висновок, що при використанні башт колон з пінополістирольним фільтром досягається значний ефект видалення із води сполук заліза (E=94,5%), а також розчиненого сірководню (E=100%).

В результаті роботи фільтра відбувається замулення фільтрувальної засипки і збільшення шару завислого шару. Регенерація засипки проводиться за допомогою водяної промивки. Для цього перекривається засувка на трубопроводі 1 і 5 та відкривається засувка на трубопроводі 6, в результаті чого вода з надфільтрового простору починає опускається до низу розпушуючи засипку і тим самим промиваючи її. Промивку проводять таким чином, щоб частина шару завислого осаду залишилась під пінополістирольною засипкою, для забезпечення його початкової висоти. Після промивки фільтра башта колона переводиться в режим фільтрування.

Інтенсивність промивки, л/(с·м2), можна визначити з формули:

де D = 2,8 м - діаметр баку башти;

hпр - величина пониження рівня води в баці башти за 1 хв. При промивці фільтра башти колони, було встановлено, що за 1 хв., рівень води понижається на hпр = 0,2 м. Згідно даних отриманих при промивці фільтра, інтенсивність промивки: щ = 12 л/с·м2.

Для регенерації фільтра пропонується використання імпульсної водяної промивки, яка досягається відкриттям запірного елементу на трубопроводі відведення промивної води з однаковою інтенсивністю, але через певні проміжки часу. Кінетика зміни концентрації забруднень у промивній воді наведена в табл.2. По результатам отриманим в таблиця 2 побудований графік кінетики зміни концентрацій забруднень у промивній воді (рис.3).

Таблиця 2 Аналіз процесу промивки

Рис.3 Кінетика зміни концентрації забруднень у промивній воді

Проаналізувавши отримані результати можна зробити висновок, що при імпульсній водяній промивці пінополістирольного фільтра, спочатку спостерігається значна концентрація завислих речовин в промивній воді, в середині промивки ця концентрація на деякий час стабілізується і поступово зменшується до закінчення промивки.

Узагальнивши попередньо отримані результати вимірювань можна твердо сказати, що впровадження башт колон з фільтром із пінополістирольною засипкою, а також реконструкція існуючих водонапірних башт в башти колони є досить прогресивною і перспективною тенденцією, так як дозволяє при порівняно невеликих капітальних затратах, а в подальшому і експлуатаційних витратах отримати воду питної якості.

Література

1. Орлов В.О., Квартенко О.М., Мартинов С.Ю., Гордієнко Ю.І. Знезалізнення підземних вод для питних цілей - Рівне: УДУВГП, 2003. - 155с., іл.

2. Орлов В.О., Зощук А.М., Мартинов С.Ю.. Пінополістирольні фільтри в технологічних схемах водопідготовки. - Рівне: РДТУ, 1999. - 144с.

3. Орлов В.О., Мартинов С.Ю., Зощук А.М. Проектування станцій прояснення та знебарвлення води. Навч.посібник. - Рівне: НУВГП, 2007. - 252 с., іл.

Размещено на Allbest.ru