SU1161480A1 - Method of removing ferrum from water and device for effecting same - Google Patents

Abstract

1, Способ очистки воды от железа включающий смешение потока очищаемой воды с воздухом, подачу водовоздушной смеси в корпус с незатоплен1;ой фипьтруи цей загрузкой и последующий раздельный отвод очищенной воды и воздуха, отличающийс   тем, что, с целью повышени  степени очистки и интенсификации процесса перед смешением поток воды вакуумируют и смешение осуществл ют путем диспергировани  потока воды воздухом. 2.Устройство дл  очистки воды от железа, содержащее корпус t фильтрующей загрузкой, патрубок дл  подачи очищаемой воды, присоединенный к нему смеситель дл  воды и воздуха и патрубок дл  отвода очищенной воды и воздуха, отличающеес  тем, что, с целью повышени  степени очистки и интеиси впсации, патрубок дл  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 увеличивающимис  диаметром и длиной и с патрубками дл  подачи воздуха. 3.Устройство по п. 2, о т л ичающеес  тем, что под последним цилиндром с патрубком дл  подсоса воздуха установлена отбойа на  пластина. 001, A method for purifying water from iron, which includes mixing the stream of purified water with air, supplying an air-water mixture to the body with a non-flooded; 1 loading tube and subsequent separate removal of purified water and air, in order to increase the degree of purification and intensify the process before by mixing, the flow of water is evacuated and mixing is carried out by dispersing the flow of water with air. 2. A device for purifying water from iron, containing a body t of filtering charge, a nozzle for supplying the water to be purified, a mixer for water and air attached to it, and a nozzle for discharging purified water and air, characterized in that in order to increase the degree of purification and inteti the inlet, the nozzle for supplying the treated water is provided with a coim (with a venturi sump and a concentric external cistern located on the outside, and the mixer is made in the form of a junction (the cylinders with a successive diameter and length and with pipes for air supply. 3. The device according to claim 2, is designed so that under the last cylinder with a pipe for air leaks, there is a fender on the plate. 00

Description

Изобретение относитс  к очистке подземных вод от железа и может быть использовано дл  водоснабжени  горо дов, населенных пунктов, отдельных объектов и сельскохоз йственных комплексов . Известен аэрационный способ очис ки подземных вод от железа, наход ще гос  в воде в форме бикарбоната закиси железа, заключающийс  в том, что в подлежащую обезжелезиваниго воду ввод т кислород в виде водовоздуш ной эмульсии , Способ осуществл ют устройством, состо щим из одного или нескольких песчаных фильтров, вихревого (самовсасывающего ) насоса или эжектора, бака-аэратора с вентил ми..и смесительного узла. . , Недостатками данного способа  вл ютс  его технологическа  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  вл етс  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 д   очистки воды от железа, содержащее корпус с фильтрукщей загрузкой, патрубок дл  подачи очищаемой воды, присоединенный к нему смеситель со средством дл  подачи в него воздуха под давлением и отвод щие патрубки 2. Недостатком известных способа и устройства  вл етс  отсутствие воз можности использовани  его дл  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 окисл емос ти по Oj 9 мг/л установка неработоспособна . Цель изобретени  - 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 окисл емости по Oj до 9 мг/л. Поставленна  цель достигаетс  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 осуществл ют путем диспергировани  потока воды воздухом. При этом в устройстве дл  очистки воды от железа, содержащем корпус с фильтрующей загрузкой, патрубок дл  подачи очищаемой воды, присоединенный к нему смеситель дл  воды и воздуха и патрубки дл  отвода очищенной воды и воздуха, патрубок дл  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 увеличивающимис  диаметром и длиной и с патрубками дл  подсоса воздуха. Целесообразно под последним цилиндром с патрубком дл  подсоса воздуха устанавливать отбойную пластину. На фиг. 1 представлно устройство, общий ВИД} на фиг. 2 -. смесите ль, продольный разрез. Устройство (фиг. 1) состоит из смесител  1, корпуса дл  фильтрующей загрузки 2, фильтрутощей загрузки 3, подвод щего 4 и отвод щего 5 трубо«проводов , распределительного кольца б, патрубка 7 дл  отвода отработанного воздуха, насыщенного вьщелившимис . газами. . Смеситель состоит из присоединенного к подающему патрубку из конфузора 8, дл  увеличени  скорости истечени  воды, насадка Вейтури 9 дл  образовани  сферической вакуумной зоны вокруг струи, вакуумной камеры 10 в виде цилиндра дл  ползгчени  глубокого вакуума, вакуумно-зжекционных ступеней И-13, вьтолиенныхв виде цилиндров с увел1Е1чивающимис  последовательно диаметром и длиной, с патрубками в верхней части дл  подсоса воздуха, слзжащих дл  эжектировани  воздуха и получени  процесса диспергировани  потока воды, отражательной пластины 14 дл  разделени  воды и воздуха, патрубков 1 дл  эжекции воздуха из окружанщей атмосферы . Способ осуществл етс  следующим образом. По подвод щему трубопроводу 4 через распределительное кольцо 6 вода, подлежаща  обезжелезиванию под давлением 0,4 МПа, подаетс  в конфузор 8 (в форме конусного сопла), где проис ходит увеличение скорости истечени  воды, что приводит к увеличению скоростного напора и понижению давлени  в струе. Из конфузЪра вода поступает в насадок Вентури 9, где создаетс  вокруг струи сферическа  вакуумна  кольцева  зона с глубоким вакуумом до 0,01 МПа за счет энергии самой струи и возникает процесс объемного вскипани  газов, растворенных в струе, за счет разности парциального давлени  газов в струе и разр женном пространстве (в частности COj и HjS, которые тормоз т процесс окисле ниА Из сопла: Вентури стру  поступает в вакуумную камеру 10, где за счет энер гии струи образуетс  вакуумно-кодьцева  зона, в которой продолжаетс  процесс объемного вскипани  газов в струе и разрушение целостности струи. При этом стру  превращаетс  в водовоздушный поток, заполн ю1ций всю площадь по . перечного сечени  вакузгмной камеры по ходу движени  потока. Вьде-пившиес  газы в вакуз мно-коль цевой зоне отсасьшаютс  самим потоком . Вьщеление СО способствует повы шению рН (водородного показател ) во ды, что создает благопри тные услови дл  окислени  железа. Полученный таким образом водовозд5га1ный поток поступает в вакуумнр-эжекционную ступень 11, в которую через воздухоподвод щие патрубки 15 эАектируетс  воздух из окружающей среды, в силу чего происходит процесс беспрерывног диспергировани  капель воды в потоке зжект1Ч)уемого воздуха. Это способствует получению концевого эффекта, t одновременному ускорению адсорбционно-десорбциоиного процесса в капл х 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 ступен х 12 и 13. Из ступени 13 водовоздушный поток поступает на отражательную пластину 14, удар  сь о которую, воздух, насьщенный свободной двуокисью углерода и сероводорода (СО и HjS), отражаетс  вверх и отводитс  в атмосферу через патрубок 7, а вода свободно движетс  через загрузку 3 и отводит- с  через патрубок 5 потребителю. Проход  фильтрующую загрузку, вода освобождаетс  от трехвалентного железа , которое накапливаетс  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 увеличени  сопротивлени  загрузки, ее промывают снизу вверх необработанной водой из скважины. В табл. 1-3 приведены результаты экспериментов. Данные табл. 1 показывают, что достаточный эффект обезжелезивани  0,3 мг/л достигаетс  при давлении 0,4 МПа. Данные табл. 2 показывают,. что эффект обезжелезивани  зависит от водовоздушного соотношени . Оптимальным  вл етс  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 позвол ет успешно удал ть из воды сероводород , двуокись углерода и другие газы. Предложенный способ позвол ет увеличить рН при снижении дозы потребл емого воздуха, удалить сероводород и двуокись углерода. Положительный эффект предложенного способа и устройства заключаетс  в том, что удаетс  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 питьева ) снижаетс  содержание двуокиси углерода до 2-6 мг/л, а также удал етс  серо водород.The invention relates to the purification of groundwater from iron and can be used for water supply of cities, settlements, individual objects and agricultural complexes. The aeration method is known for clearing groundwater from iron, which is in water in the form of iron oxide bicarbonate, which means that oxygen is introduced into the water to be deironed in the form of an air-water emulsion. The method is carried out by a device consisting of one or several sand filters, a vortex (self-priming) pump or ejector, an aerator tank with valves .. and a mixing unit. . The disadvantages of this method are its technological complexity and the inability to remove iron from water at a content of up to 30 mg / l and the presence of carbon dioxide in water over 20 mg / d. The closest to the invention is a method of purifying water from jellies, which includes mixing the stream of purified water with air by feeding into the air into the mixer under pressure, spraying the air mixture on a non-submerged load located in the filter housing, at a ratio of 1: 2-1 5 and the subsequent separate removal of purified water and air 2}, A device for purifying water from iron is known, comprising a housing with a filter loading, a nozzle for supplying purified water, a mixer connected to it with a means for feeding it into zduha under pressure and discharge tubes 2. Suitable disadvantage of the known method and apparatus is that no The possibility of its use for ki wat water with a high iron content and a dissolved gas. When the content of iron in water is up to 30 mg / l, CO is 100 mg / l, HjS is 10 mg / l and the Oj emissivity is 9 mg / l, the installation is inoperable. The purpose of the invention is to increase the degree of water purification, intensify the purification process and increase the upper limit of water purification with an iron content of up to 30 mg / l and more if there is CO in the water up to 100 mg / l, up to 10 mg / l and oxidation by Oj to 9 mg / l. The goal is achieved in that according to the method of purifying water from iron, which includes mixing the flow of purified water with air, supplying the water-air mixture to the body with a non-flooded filter charge and subsequent separate removal of water and air, before mixing the water flow is evacuated and mixing is carried out by dispersing the flow water by air. At the same time, in a device for purifying water from iron, comprising a housing with a filter charge, a nozzle for supplying purified water, a mixer for water and air attached to it, and nozzles for discharging purified water and air, a nozzle for feeding purified water is provided with a Venturi nozzle and the cylinder is located concentrically on the outer side of the nozzle, and the mixer is made in the form of cylinders attached to the latter with successively increasing diameter and length and with air suction nozzles. It is advisable to install a baffle plate under the last cylinder with a pipe for air leaks. FIG. 1 shows the device, a general VIEW} in FIG. 2 -. mix a longitudinal section. The device (Fig. 1) consists of a mixer 1, a housing for a filtering load 2, a filtering charge 3, a supply 4 and a discharge 5 pipe, wires, a distribution ring b, a nozzle 7 for exhausting saturated air. gases. . The mixer consists of a confuser 8 attached to the supply pipe, to increase the flow rate of water, a Veituri nozzle 9 to form a spherical vacuum zone around the jet, a vacuum chamber 10 in the form of a cylinder for creeping high vacuum, I-13 vacuum-injection stages, melted in the form of cylinders with increasing diameter and length in series, with nozzles in the upper part for air leaks, for ejection of air and for obtaining a process of dispersing water flow, a reflective plate 14 for the separation of water and air; nozzles 1 for the ejection of air from the surrounding atmosphere. The method is carried out as follows. Through the inlet pipeline 4, through the distributor ring 6, the water to be deironed under a pressure of 0.4 MPa is supplied to the confuser 8 (in the form of a conical nozzle), where the flow rate increases and the pressure in the jet decreases. . From confusion, water enters the Venturi nozzle 9, where a spherical vacuum annular zone is created around the jet with a deep vacuum of up to 0.01 MPa due to the energy of the jet itself and a process of volume boiling up of gases dissolved in the jet occurs due to the difference in the partial pressure of the gases in the jet and the discharged space (in particular, COj and HjS, which decelerate the oxidation process. From the nozzle: The venturi jet enters the vacuum chamber 10, where, due to the jet energy, a vacuum-cod zone is formed, in which This means that the jet turns into a water-air flow, filling the entire cross-sectional area of the vacuum chamber along the flow path. The drunk gases in the vacuum are removed by the flow itself. an increase in pH (H 2 O) of water, which creates favorable conditions for the oxidation of iron. The water-cooling stream thus obtained enters the vacuum-ejection stage 11, into which air throughpipe 15 air from the environment, due to which there is a process of continuous dispersion of water droplets in the flow of air. This contributes to the end effect, t simultaneous acceleration of the adsorption-desorption process in water drops when they are crushed and coalesced, which leads to the continuation of the process of desorption of gases from water and oxygen chemisorption with ferrous iron. A similar process takes place in vacuum-ejection steps x12 and 13. From step 13, the air-air flow enters the reflective plate 14, hit by which, air saturated with free carbon dioxide and hydrogen sulfide (CO and HjS) reflects upward and is vented to the atmosphere through pipe 7, and the water moves freely through loading 3 and discharges through pipe 5 to the consumer. The passage of the filter loading, the water is released from ferric iron, which accumulates in the form of a film on the filter grains. By filling the free space in the filter loading, a ferric iron precipitate inhibits water filtration and. creates clogging of filters, therefore, as the load resistance increases, it is washed upwards with untreated water from the well. In tab. 1-3 shows the results of experiments. The data table. 1 show that a sufficient deferrization effect of 0.3 mg / l is achieved at a pressure of 0.4 MPa. The data table. 2 show. that the effect of deferrization depends on the water-air ratio. The optimum ratio is 1: 3. The use of air in an amount greater than 3 volumes per 1 volume of water does not lead to an improvement in the cleaning results. The data given in table. 3 shows that the proposed method allows hydrogen sulfide, carbon dioxide and other gases to be successfully removed from water. The proposed method allows to increase the pH while reducing the dose of air consumed, to remove hydrogen sulfide and carbon dioxide. The positive effect of the proposed method and device is that it reduces the iron content in water to be de-ironed, for example, from 30 mg / l and more to 0.3 mg / l, which corresponds to GOST 2874-73 (drinking water) and decreases carbon dioxide up to 2-6 mg / l, and sulfur hydrogen is removed.

Таблица 1Table 1

Содержание газов I Содержание газов 3 исходной вода в шьтрованкой The content of gases I The content of gases 3 source water

Сероводор зд, мг/лSerovodor zd, mg / l

Свободна  двуокись углерода мг/л,Mg / l carbon dioxide free

Таблица 2table 2

Таблица 3 водеTable 3 water

6,0 6.0

Отсутствует 80,0 6,0None 80.0 6.0

Claims (3)

1. Способ очистки воды от железа, включающий смешение потока очищаемой воды с воздухом, подачу водовоздушной смеси в корпус с незатопленцой фильтрующей 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.1. A method of purifying water from iron, comprising mixing a stream of purified water with air, supplying a water-air mixture to a housing with a non-filthy filter charge and subsequent separate removal of purified water and air, characterized in that, in order to increase the degree of purification and intensification of the process before mixing the water stream is evacuated and mixing is carried out by dispersing the water stream with air. 2. Устройство для очистки воды от железа, содержащее корпус О 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 интенсификации, патрубок для подачи очищаемой воды снабжен сопле»* с насадком Вентури и расположенным концентричио с внеш- _Λ ней стороны сопла цилиндром, а сме- 3 ситель выполнен в виде присоединенных к последнему цилиндров с последовательно увеличивающимися диаметром и длиной и с патрубками для подачи воздуха.2. A device for cleaning water from iron, comprising a housing About a filter charge, a pipe for supplying purified water, an attached mixer for water and air and a pipe for removing purified water and air, characterized in that, in order to increase the degree of purification and intensification , pipe for supplying cleaning water nozzle is provided with a "* a venturi nozzle and disposed concentric with the outside _Λ her hand nozzle cylinder and sme- Sitel 3 is formed as a cylinder attached to the latter with sequentially increasing diameter m and length and with nozzles for supplying air. 3. Устройство по п. 2, от л ичающееся тем, что под последним цилиндром с патрубком для подсоса воздуха установлена отбойная пластина.3. The device according to claim 2, characterized in that a baffle plate is installed under the last cylinder with a nozzle for air intake.