RU2717522C1 - Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования - Google Patents

Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования Download PDF

Info

Publication number
RU2717522C1
RU2717522C1 RU2019129951A RU2019129951A RU2717522C1 RU 2717522 C1 RU2717522 C1 RU 2717522C1 RU 2019129951 A RU2019129951 A RU 2019129951A RU 2019129951 A RU2019129951 A RU 2019129951A RU 2717522 C1 RU2717522 C1 RU 2717522C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
filtration
loading
manganese
fraction
Prior art date
Application number
RU2019129951A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Михайлович Васильев
Юлия Евгеньевна Домашенко
Лилия Андреевна Митяева
Максим Анатольевич Ляшков
Анна Олеговна Матвиенко
Юлия Юрьевна Арискина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ")
Priority to RU2019129951A priority Critical patent/RU2717522C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2717522C1 publication Critical patent/RU2717522C1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для очистки природных вод. Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования включает обработку воды окислителем, фильтрацию через загрузку, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю. В качестве окислителя используют кислород. Фильтрацию осуществляют в напорном фильтре со скоростью до 5 м/ч, заполненном фильтрационно-сорбционной загрузкой с высотой до 0,8 м, представляющей собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1. Изобретение позволяет снизить мутность до 96%, содержание железа общего до 99%, марганца до 96%, солей жесткости до 95%, а также сократить количество технологических операций и повысить экологичность предлагаемого способа. 3 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к способам подготовки подземных вод, в частности к способам очистки природных вод, используемых для орошения, особенно с повышенным содержанием железа, марганца и солей жесткости.
Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (RU 2310613, 20.11.2007), включающий озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку, при этом подача воды на фильтры обеих ступеней осуществляется сверху вниз. Отмечено, что перед фильтрами первой ступени в воду вводят атмосферный воздух в количестве, пропорциональном концентрации в ней ионов железа, а после - и проводят обработку озоном в количестве, пропорциональном концентрации ионов марганца.
К недостатком этого способа является небольшая скорость фильтрации (на первой ступени до 9 м/ч, а по второй - до 11-12 м/ч) и большой расход озона (1-2 г/м3), что экономически неэффективно.
Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (RU 2105729, 27.02.1998), включающий озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку с подачей воды снизу-вверх на первой ступени и сверху-вниз на второй ступени. При этом перед подачей воды на первую ступень она подвергается упрощенной аэрации, а перед подачей воды на вторую ступень обрабатывается озоном.
Недостатком указанного способа является высокий расход озона (3,5-5,5 мг/дм3) ввиду того, что озон используется как для окисления марганца, так и наиболее легко вступающего в реакцию окисления двухвалентного железа. Кроме того, при одновременном присутствии в воде в достаточно больших количествах соединений железа и марганца, двухвалентное железо,окисляясь в первую очередь с образованием мелкодисперсной агрегативно-устойчивой взвеси, так же, как и окисление формы марганца, катализуется распад озона, увеличивая тем самым его дозу. Основным недостатком является то, что не указан объем заполнения и состав зернистой загрузки в фильтр.
Известен способ очистки природной воды (RU 2514963, 10.05.2014), включающий обработку воды окислителем, причем в качестве окислителя используют водный раствор оксидантов со значением рН от 5 до 6, фильтрацию обработанной воды через слой загрузки кварцевых частиц (с размером частиц 2,0-5,0 мм при направлении движения очищаемой воды через загрузку сверху вниз) с последующей подачей потребителю.
Недостатком способа является использование только кварцевой загрузки, с размером частиц 2,0-5,0 мм, при направлении движения очищаемой воды через загрузку сверху вниз, что неэффективно в процессах снижения солей жесткости в исходной воде.
Известен способ очистки воды (RU 2238912, 27.10.2004), включающий последовательную обработку перманганатом калия и пероксидом водорода при соотношении от 15:1 до 6:1 с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах. Обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, дозируемым в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца, а затем пероксидом водорода в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия.
Недостатком известного решения является применение сравнительно дорогостоящих реагентов, что увеличивает затраты, связанные с закупкой, доставкой и хранением реактивов, приготовлением и дозированием растворов, осуществлением постоянного химико-аналитического контроля и т.д.
Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца (RU 2182890, 27.05.2002), заключающийся в аэрации исходной воды, впроцессе которой происходит окисление соединений железа и марганца кислородом воздуха, доокислении соединений железа до форм гидроксида, обезжелезивании и деманганации, осуществляемых в напорном фильтре, заполненном инертной загрузкой. В качестве инертной загрузки, на стадиях доокисления и фильтрации используют кварцевый песок, кварцит, альбитофир, гранодиорит, горелые породы и др. Предусматривается промывка фильтра обратным током воды.
Недостатком является использование нескольких насосных систем и двух резервуаров, а также периодичность процесса: фильтрация-промывка загрузки.
Известен способ обезжелезивания подземной воды методом упрощенной аэрации и фильтрования (Д.М. Пичугин «Обезжелезивание подземной воды методом упрощенной аэрации и фильтрования» // Новый венгерский экспортер» (орган Венгерской Торговой палаты), 1977, спец. выпуск), включающий контактные фильтры (I ступень), которые загружены песчано-гравийной смесью высотой слоя 1,5 ми осветлительные фильтры (II ступень), загруженные сульфоуглем марки СК-1 с размером зерен 0,5-1,2 мм и высотой слоя 1,8 м.
Недостатком способа является раздельная однокомпонентная загрузка фильтров, что недостаточно эффективно в процессах подготовки природной воды от нескольких загрязнителей, а также интенсивный прирост потерь напора в загрузке при содержании железа более 5 мг/л и увеличение числа требуемых промывок.
Наиболее близким является способ очистки природной воды (RU 2238916, 27.10.2004), включающий обработку окислителем с последующей фильтрацией через кварцевую загрузку с размером частиц 0,3-2,0 мм. Обработку окислителем ведут в аэраторе, и в качестве окислителя используют кислород воздуха, а после фильтрации очищаемую воду подвергают дезинфекции ультрафиолетовым излучением и подают потребителю. Известный способ позволяет при использовании доступногоокислителя организовать непрерывный процесс при сравнительно высокой степени очистки.
Недостатком способа является продолжительность процесса, необходимость введения дополнительных порций окислителя (таких как перманганат калия, озон и т.п.) в зависимости от состава воды, необходимость проведения дополнительной дезинфекции, громоздкость аппаратурного оформления. Также, однородность инертной загрузки (использование только кварцевого песка) и крупный размер фракций, является неэффективным в процессе очистки от нескольких загрязнителей.
Сущностью заявленного изобретения является способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования с использованием предварительной упрощенной аэрации (стадия окисления кислородом), процесса фильтрации со скоростью до 5 м/ч через фильтрационно-сорбционную загрузку с высотой 0,5-0,7 м, представляющую собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создания условий для снижения показателей воды: железа общего до 99%, марганца до 96%, солей жесткости до 95% с использованием напорного фильтра с фильтрационно-сорбционной загрузкой, представляющую собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменно-угольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1. Использование способа способствует сокращению технологических операций, а также повышает экологичность предлагаемого способа.
Очистке подвергалась природная вода из артезианской скважины с глубины 15-20 м, имеющая следующий состав: железо общее - 0,64 мг/дм3, марганец - 2,25 мг/дм3, хлориды - 836,62 мг/дм3, жесткость - 22,6°Ж, гидрокарбонаты - 366,12 мг/дм3, взвешенные вещества - 1,2 мг/дм3.
Суть предлагаемого изобретения поясняется примерами конкретного исполнения способа.Пример 1. Экспериментальные исследования проводились на установке, состоящей из трех фильтровальных колонок с внутренним диаметром 100 мм и высотой 1200 мм каждая. Фильтр загружали фильтровально-сорбционной загрузкой с высотой 800 мм.
Перед подачей на фильтрационно-сорбционный фильтр, исходная вода подвергалась упрощенной аэрации, где насыщалась кислородом воздуха.
Исходная вода, подвергаясь предварительной упрощенной аэрации, поступает на фильтр и фильтруется в направлении сверху вниз. Так как количество растворенного в воде кислорода, при упрощенной аэрации составило 8,22 мг/дм3 (в исходной воде - 4,82 мг/дм3), что достаточно для полного окисления и гидролиза ионов железа. При этом основная часть растворенного кислорода вступает во взаимодействие с загрязняющими веществами.
Затем насосом (0,3 МПа) вода подавалась в верхнюю часть фильтра, где освобождалась от осадка гидроокиси железа. Периодичность регенерации фильтра обратным током воды зависит от содержания железа в исходной воде и составляет примерно один раз в 15-30 дней. Обезжелезенная вода, после аэрации, подавалась в верхнюю часть фильтра с фильтрационно-сорбционной загрузкой. При прохождении воды через загрузку происходит доокисление, обезжелезивание, деманганация, умягчение воды.
В качестве компонентов для загрузки использовался окатанный (природный) кварцевый песок и активированный уголь на каменноугольной основе. Кварцевый песок характеризуется высоким содержанием кварца, диоксида кремния SiO2 (до 99%), крупностью зерен до 5 мм. Основные характеристики песка соответствуют ГОСТ Р 51641-2000 Материалы фильтрующие зернистые. Общие технические условия.
Активированный уголь использовался марки АГ-2, представляющий собой гранулы от темно-серого до черного цвета. Марка АГ-2 соответствует ГОСТ Р 56358-2015 Уголь активированный АГ-2. Технические условия.В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась различные соотношения смеси кварцевого песка и активированного угля различных фракций. Благодаря развитой структуре как микро-, так и макропор загрузка является универсальным фильтрационно-сорбционным материалом для различных загрязнений из природной воды.
В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась смесь кварцевого песка фракции 0,4-0,8 мм и активированного угля фракции 0,5-1,5 мм в соотношении компонентов 1:3.
Вода со скоростью фильтрования 3,5 м/ч фильтруется сверху вниз через фильтрационно-сорбционную загрузку.
Данные, свидетельствующие о целесообразности заявляемых параметров процесса очистки подземных вод для сельскохозяйственных целей, представлены в таблице 1.
Наименьшая скорость фильтрации и минимальный размер фракций загрузки приводит к увеличению скорости фильтрования и неоправданному удорожанию процесса.
Пример 2. Способ осуществляется аналогично примеру №1 при следующих средних значениях всех параметров. В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1.
Вода со скоростью фильтрования 3,7 м/ч фильтруется сверху вниз через фильтрационно-сорбционную загрузку.
Данные, свидетельствующие о целесообразности заявляемых параметров процесса очистки подземных вод для сельскохозяйственных целей, представлены в таблице 2.
Незначительное увеличение скорости, размера фракций и преобладание в соотношении загрузки кварцевого песка способствуют предотвращению проскока соединений железа, марганца, взвешенных частиц и снижение определяемых показателей исследуемой воды.Пример 3. Способ осуществляется аналогично примеру №1 и при максимальных значениях всех параметров. В качестве фильтрационно-сорбционной загрузки использовалась смесь кварцевого песка 2-5 мм фракции и активированного угля фракции 2,8-5,0 мм в соотношении компонентов 2:1.
Вода со скоростью фильтрования 4,3 м/ч фильтруется сверху вниз через фильтрационно-сорбционную загрузку.
Данные, свидетельствующие о целесообразности заявляемых параметров процесса очистки подземных вод для сельскохозяйственных целей, представлены в таблице 3.
Увеличение скорости фильтрования и увеличение размера фракций приводит к проскоку соединений марганца и взвешенных частиц, что отрицательно сказывается на процессе очистки воды от определяемых показателей.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Во всех представленных примерах можно отметить, что произошло снижение определяемых показателей качества подземной воды: железа общего до 99%, марганца до 96%, солей жесткости до 95%, что доказывает эффективность разработанного способа и подтверждает заявленный технический результат.

Claims (1)

  1. Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования, включающий обработку воды окислителем, фильтрацию через загрузку, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют кислород, фильтрацию осуществляют в напорном фильтре со скоростью до 5 м/ч, заполненном фильтрационно-сорбционной загрузкой с высотой до 0,8 м, представляющей собой смесь кварцевого песка фракции 0,8-2 мм и активированного угля на каменноугольной основе фракции 1,5-2,8 мм в соотношении компонентов 3:1.
RU2019129951A 2019-09-23 2019-09-23 Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования RU2717522C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129951A RU2717522C1 (ru) 2019-09-23 2019-09-23 Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019129951A RU2717522C1 (ru) 2019-09-23 2019-09-23 Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2717522C1 true RU2717522C1 (ru) 2020-03-23

Family

ID=69943232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129951A RU2717522C1 (ru) 2019-09-23 2019-09-23 Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717522C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2238916C1 (ru) * 2003-10-23 2004-10-27 Балоян Бабкен Мушегович Способ очистки природной воды
RU87421U1 (ru) * 2009-03-26 2009-10-10 Дмитрий Дмитриевич Медведев Устройство для очистки сточной воды
CN106731060A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 欧盛腾水处理技术（杭州）有限公司 水平流砂滤池及其水处理工艺
RU182087U1 (ru) * 2017-12-20 2018-08-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Фильтр для очистки сточных вод от ионов молибдена

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2238916C1 (ru) * 2003-10-23 2004-10-27 Балоян Бабкен Мушегович Способ очистки природной воды
RU87421U1 (ru) * 2009-03-26 2009-10-10 Дмитрий Дмитриевич Медведев Устройство для очистки сточной воды
CN106731060A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 欧盛腾水处理技术（杭州）有限公司 水平流砂滤池及其水处理工艺
RU182087U1 (ru) * 2017-12-20 2018-08-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Фильтр для очистки сточных вод от ионов молибдена

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СНИП 2.04.03-85, Канализация, Наружные сети и сооружения, Москва, 1986, с. 45-46, 50. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4178239A (en) Biological intermediate sewage treatment with ozone pretreatment
JP4681297B2 (ja) スラッジグラニュールにより廃水を処理する方法
CA2439927C (en) Methods of treating water using combinations of chlorine dioxide, chlorine and ammonia
CN102161543A (zh) 一种基于臭氧复合催化氧化的钻井废水深度处理方法
WO2012040943A1 (zh) 一种同步去除饮用水中重金属和硝酸盐的方法及其装置
CN111943447A (zh) 一种印染废水的处理工艺
FR2924111A1 (fr) Installation de traitement biologique d'une eau a moyens d'agitation et/ou de decolmatage mecanique et/ou hydraulique et procede de traitement d'eau correspondant
JP2693616B2 (ja) 上水の高度処理方法
RU2717522C1 (ru) Способ очистки подземных вод для сельскохозяйственного использования
JP2003525111A (ja) 粒子分散型の濾床を殺菌および汚染除去するための当該装置の洗浄方法
CN101987757A (zh) 去除饮用水中高浓度氨氮的方法以及***
CN108128925B (zh) 一种同时去除cod及总磷的方法
JP5126926B2 (ja) 超高度水処理方法及びそれに用いる水処理システム
RU2288183C1 (ru) Способ очистки подземных вод от железа и марганца в условиях низких значений температуры, щелочности и жесткости воды
RU2514963C1 (ru) Способ очистки природной воды
JP2011507691A (ja) 嫌気的消化によって不純物を除去する工程で微生物コロニーの濃度を増加させる方法
CN104556372A (zh) 一种剩余污泥吸附分离有机物的方法
JPS62225294A (ja) 生物学的脱窒装置
HRP20050419A2 (en) Process for treating water containing ammonia and/or nitrite
Peitchev et al. Biotechnology for manganese removal from groundwaters
RU2378203C2 (ru) Способ очистки природных вод от железа
RU2065835C1 (ru) Способ очистки воды от тяжелых металлов, коллоидная система для очистки воды и способ ее получения
SU1731737A1 (ru) Способ глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ
RU2310613C1 (ru) Способ очистки подземных вод от железа и марганца
JP2024004090A (ja) 水処理方法