[go: up one dir, main page]

RU2209782C2 - Method for underground water treatment - Google Patents

Method for underground water treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2209782C2
RU2209782C2 RU2001101537/12A RU2001101537A RU2209782C2 RU 2209782 C2 RU2209782 C2 RU 2209782C2 RU 2001101537/12 A RU2001101537/12 A RU 2001101537/12A RU 2001101537 A RU2001101537 A RU 2001101537A RU 2209782 C2 RU2209782 C2 RU 2209782C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
natural
purification
properties
stage
water
Prior art date
Application number
RU2001101537/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001101537A (en
Inventor
В.И. Лебедев
Р.Х. Хамизов
С.М. Смирнов
А.Д. Кунцевич
Original Assignee
Лебедев Виктор Иванович
Смирнов Сергей Михайлович
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 Лебедев Виктор Иванович, Смирнов Сергей Михайлович filed Critical Лебедев Виктор Иванович
Priority to RU2001101537/12A priority Critical patent/RU2209782C2/en
Publication of RU2001101537A publication Critical patent/RU2001101537A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2209782C2 publication Critical patent/RU2209782C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: oxidation and neutralization of solutions to be treated to weak acid reaction (pH = 3.5-5.0) is carried out by treatment of the parent water with strong base agent exhibiting oxidative properties simultaneously. Treated water is settled and fed to filtration at the first stage through the natural material exhibiting weak basic properties up to its complete neutralization and at the second stage - through the natural material exhibiting neutral properties. Method provides complex treatment of natural waters from iron and toxic impurities and improvement of quality of high-mineralized natural waters and salt liquor. Invention can be used for treatment of underground waters with high mineralization, saline solutions and salt liquors from iron and normable toxic metals. EFFECT: improved treatment method. 12 cl, 1 dwg, 5 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии очистки воды и может найти применение при очистке природных подземных вод, подземных вод высокой минерализации, солевых растворов и рассолов от железа и нормируемых токсичных металлов. The invention relates to water purification technology and can find application in the purification of natural groundwater, groundwater of high salinity, saline solutions and brines from iron and normalized toxic metals.

Для подземных вод характерно значительное содержание минеральных солей и небольшое, по сравнению с поверхностными водами, содержание органических веществ. Известно, что подземные водоисточники в значительной мере загрязнены ионами металлов, имеющих природное и техногенное происхождение. Например, подземные воды питьевого назначения в большинстве случаев имеют повышенное содержание ионов железа и марганца, содержат широкий спектр металлов, например, медь, никель, цинк и алюминий, в основном техногенного характера. Известны методы очистки природных вод ионным обменом (водород- и натрийкатионирование) или умягчением воды известково-содовым или другими методами. Однако высокоминерализованные воды с содержанием солей более 50 г/л с трудом подвергаются очистке этими методами, соответственно, из-за частой регенерации катионита, больших расходов химических реагентов, а также трудности обеспечения полноты комплексной очистки от нормируемых компонентов [Л.А. Кульский. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - Киев: Наукова думка, 1980, с. 479]. Groundwater is characterized by a significant content of mineral salts and a small, compared with surface water, organic matter content. It is known that underground water sources are largely polluted by metal ions of natural and man-made origin. For example, groundwater for drinking purposes in most cases has a high content of iron and manganese ions, contain a wide range of metals, for example, copper, nickel, zinc and aluminum, mainly of anthropogenic nature. Known methods for purifying natural waters by ion exchange (hydrogen and sodium cation) or by softening the water with lime-soda or other methods. However, highly mineralized waters with a salt content of more than 50 g / l are difficult to clean with these methods, respectively, due to the frequent regeneration of cation exchanger, high consumption of chemicals, as well as the difficulty of ensuring the completeness of complex purification from normalized components [L.A. Kulsky. Theoretical foundations and water conditioning technology. - Kiev: Naukova Dumka, 1980, p. 479].

Известен способ очистки подземных вод, включающий метод упрощенной аэрации воды разбрызгиванием или изливом на открытую поверхность и фильтрацию ее в объемном фильтре. В этом фильтре практически одновременно происходят два процесса: идет реакция окисления растворенного в воде двухвалентного железа растворенным в воде кислородом воздуха с образованием нерастворимой гидроокиси железа и происходит задержание образовавшейся гидроокиси железа в толще фильтрующей загрузки. Но при прохождении аэрированной воды через фильтр на поверхности зерен фильтра и задержанных фильтром механических примесей образуется трудносмываемая номинальным расходом воды пленка соединений железа, которая существенно ускоряет процесс окисления железа, т.е. оказывает каталитическое воздействие. Продолжительность фильтроцикла, как правило, должна учитывать этот процесс и составляет, в среднем, 12-24 ч [3олотова Е.Ф., Аес Г. Ю. Очистка воды от железа, фтора, марганца и сероводорода. -М.: Стройиздат, 1975, глава 3]. A known method of purification of groundwater, including a method of simplified aeration of water by spraying or spilling onto an open surface and filtering it in a volumetric filter. Two processes take place almost simultaneously in this filter: the oxidation reaction of divalent iron dissolved in water with atmospheric oxygen dissolved in water takes place with the formation of insoluble iron hydroxide, and the formed iron hydroxide is retained in the thickness of the filter charge. But when aerated water passes through the filter, on the surface of the filter grains and the mechanical impurities detained by the filter, a film of iron compounds is formed which is difficult to wash off by the nominal water flow rate, which significantly accelerates the process of iron oxidation, i.e. has a catalytic effect. The duration of the filter cycle, as a rule, should take this process into account and is, on average, 12-24 hours [3olotova EF, Aes G. Yu. Water purification from iron, fluorine, manganese and hydrogen sulfide. -M .: Stroyizdat, 1975, chapter 3].

К недостаткам способа следует отнести снижение эффективности работы фильтра в первое время после проведения его регенерации обратным током воды увеличенного расхода из-за выноса из фильтра мелких частиц с образовавшейся на их поверхностях каталитической пленки, что требует использовать фильтры увеличенных размеров - более громоздких. Кроме того, указанный способ не обеспечивает очистку воды от других ионов металлов и нормируемых токсичных металлов и от железа в высокоминерализованных водах и подземных рассолах. The disadvantages of the method include a decrease in the efficiency of the filter for the first time after its regeneration by reverse water flow of increased consumption due to the removal of small particles from the filter with the catalytic film formed on their surfaces, which requires the use of larger filters - more bulky. In addition, this method does not provide water purification from other metal ions and normalized toxic metals and from iron in highly saline waters and underground brines.

В способе глубокой очистки подземных вод, включающем аэрацию (и одновременно дегазацию), двустадийное фильтрование с постадийной промывкой и использованием в качестве фильтрующей загрузки на первой стадии инертного материала, а на второй - сорбента, и обеззараживание, аэрацию осуществляют путем барботажа, фильтрование на первой стадии ведут с водовоздушной промывкой фильтрующей загрузки, а на второй стадии фильтрование ведут сверху вниз через фильтрующую загрузку, выполненную из двух слоев в последовательности сорбент - ионообменный материал. Ионообменный материал регенерируют раствором хлористого натрия, а обеззараживание ведут ультрафиолетовым излучением [патент России 2087427, C 02 F 9/00, 20.08.97 г.]. In the method of deep underground water purification, including aeration (and degassing at the same time), two-stage filtration with stepwise washing and using inert material as the filter charge in the first stage, and sorbent in the second, and disinfection, aeration is carried out by bubbling, filtering in the first stage they are carried out with water-air washing of the filter load, and in the second stage, filtering is carried out from top to bottom through a filter load made of two layers in the sequence of sorbent - ion exchange m atrial. The ion-exchange material is regenerated with a solution of sodium chloride, and disinfection is carried out with ultraviolet radiation [Russian patent 2087427, C 02 F 9/00, 08/20/97].

Способ позволяет очистить воду от железа, марганца, железофосфатных комплексов, сероводорода, углекислоты, метана, фенолов, азотсодержащих веществ, однако не обеспечивает очистку воды от нормируемых токсичных металлов, особенно при их повышенном содержании в исходных растворах, например, в природных высокоминерализованных растворах. К недостаткам известного способа можно также отнести сложность технологической схемы, образование большого количества промывных вод. The method allows to purify water from iron, manganese, iron phosphate complexes, hydrogen sulfide, carbon dioxide, methane, phenols, nitrogen-containing substances, however, it does not purify water from normalized toxic metals, especially when they are high in initial solutions, for example, in natural highly mineralized solutions. The disadvantages of this method can also include the complexity of the technological scheme, the formation of a large amount of wash water.

Известен способ очистки воды, включающий операции обработки воды окислителем, коагулянтами, последующего отстаивания и фильтрации, при этом при обработке воды в нее вводят растворы, содержащие хлорноватистую кислоту в качестве окислителя и хлориды алюминия в молярном соотношении от 4,0 до 0,5, которое регулируют путем обогащения растворов соединениями алюминия [патент России 2098359, 6 C 02 F 1/72, 10.12.96 г.]. A known method of water purification, including the operation of water treatment with an oxidizing agent, coagulants, subsequent sedimentation and filtration, while the water is treated with solutions containing hypochlorous acid as an oxidizing agent and aluminum chloride in a molar ratio of from 4.0 to 0.5, which they are regulated by enriching solutions with aluminum compounds [Russian patent 2098359, 6 C 02 F 1/72, 12/10/96].

Недостатком известного способа является низкое качество очистки воды от ионов тяжелых и цветных металлов и невозможность его использования для очистки высокоминерализованных природных вод. The disadvantage of this method is the low quality of water purification from ions of heavy and non-ferrous metals and the inability to use it for the purification of highly mineralized natural waters.

Известен способ обезжелезивания подземных вод высокой минерализации, предназначенный для подготовки минеральных вод для ванн и лечебно-профилактических санаторно-курортных комплексов, включающий аэрирование воды сжатым воздухом, и последовательное фильтрование аэрированной воды через контактный фильтр с зернистой загрузкой и осветлительный фильтр [авт. св. СССР 1278303, C 02 F 1/64, 23.12.86 г.]. A known method of deferrization of groundwater of high mineralization, intended for the preparation of mineral water for bathtubs and treatment and preventive spa complexes, including aeration of water with compressed air, and sequential filtering of aerated water through a contact filter with a granular load and clarification filter [ed. St. USSR 1278303, C 02 F 1/64, 12/23/86].

Недостатком указанного способа является то, что он не обеспечивает комплексную очистку сложных природных растворов от всех загрязняющих компонентов различной химической природы, включая как переходные, так и непереходные металлы. The disadvantage of this method is that it does not provide a comprehensive purification of complex natural solutions from all polluting components of various chemical nature, including both transition and non-transition metals.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ очистки подземных вод, который может быть использован при очистке вод от железа, марганца, сероводорода, углекислоты, метана и нефтепродуктов, включающий аэрацию и одновременную дегазацию в вакууме, последовательное окисление гипохлоритом натрия и подщелачивание известью в смесителях, с последующим двустадийным фильтрованием. На первой стадии фильтрования на осветлительном фильтре (кварцевый песок) задерживаются гидроксиды железа и марганца, а также сера, затем осветленную воду дополнительно подвергают окислению гипохлоритом натрия и пропускают через сорбционный фильтр [авт. св. СССР 1368846, C 02 F 9/00, 23.01.1988]. The closest in technical essence to the proposed one is a method of groundwater treatment, which can be used in water treatment from iron, manganese, hydrogen sulfide, carbon dioxide, methane and oil products, including aeration and simultaneous degassing in vacuum, sequential oxidation with sodium hypochlorite and alkalization with lime in mixers , followed by two-stage filtering. At the first stage of filtration, iron and manganese hydroxides are retained on the clarification filter (silica sand), as well as sulfur, then the clarified water is further subjected to oxidation with sodium hypochlorite and passed through a sorption filter [ed. St. USSR 1368846, C 02 F 9/00, 01/23/1988].

Недостатком известного способа является неполнота очистки воды от ионов тяжелых и цветных металлов, соосаждающихся вместе с железом, повышение жесткости исходного раствора, невозможность очистки от нормируемых примесей непереходных металлов (таких как барий, стронций, бериллий), невозможность очистки от примесей анионного характера, таких как кремневая кислота и ее производные. В целом, способ не позволяет осуществлять комплексную очистку высокоминерализованных природных вод и рассолов и технологически сложен. The disadvantage of this method is the incomplete purification of water from ions of heavy and non-ferrous metals, coprecipitating together with iron, increasing the stiffness of the initial solution, the inability to clean from normalized impurities of non-transition metals (such as barium, strontium, beryllium), the inability to clean from impurities of anionic nature, such as silicic acid and its derivatives. In general, the method does not allow for the comprehensive treatment of highly mineralized natural waters and brines and is technologically complicated.

В основу изобретения поставлена задача обеспечения комплексной очистки природных вод от железа и нормируемых токсичных металлов. The basis of the invention is the task of providing integrated treatment of natural waters from iron and normalized toxic metals.

Второй задачей изобретения является расширение возможности применения способа для очистки природных подземных высокоминерализованных вод и рассолов. The second objective of the invention is to expand the applicability of the method for the purification of natural underground highly saline waters and brines.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе очистки природных подземных вод, включающем окисление, нейтрализацию и двустадийное фильтрование, проводят окисление и частичную нейтрализацию до слабокислой реакции одновременно, путем обработки исходной воды, сильноосновным агентом, обладающим окислительными свойствами, обработанную воду отстаивают и направляют на фильтрование на первой стадии через природный материал, обладающий слабоосновными свойствами до полной ее нейтрализации, а на второй - через природный материал с нейтральными свойствами. The tasks are solved in that in a method for purifying natural groundwater, including oxidation, neutralization and two-stage filtration, they carry out oxidation and partial neutralization to a slightly acidic reaction at the same time, by treating the initial water with a strongly basic agent having oxidizing properties, the treated water is defended and sent for filtration at the first stage, through natural material with weakly basic properties until it is completely neutralized, and at the second stage, through natural material with neutral properties.

Целесообразно, в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, использовать перекисные соединения щелочных, щелочноземельных металлов. It is advisable to use peroxide compounds of alkali, alkaline earth metals as a strongly basic agent with oxidizing properties.

Обычно, в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, используют щелочной раствор гипохлорита натрия. Usually, an alkaline solution of sodium hypochlorite is used as a strongly basic agent with oxidizing properties.

Целесообразно окисление и нейтрализацию проводить при избыточном давлении паров над обрабатываемым раствором не менее 0,1 кг/см2.It is advisable to carry out the oxidation and neutralization at an excess vapor pressure above the treated solution of at least 0.1 kg / cm 2 .

Желательно, обработку исходной воды сильноосновным агентом, обладающим окислительными свойствами, проводить до рН 3,3-5,0. Preferably, the treatment of the source water with a strongly basic agent having oxidizing properties is carried out to a pH of 3.3-5.0.

Обычно, в качестве фильтрующих природных материалов, обладающих слабоосновными свойствами, используют природные карбонатные материалы, например, известняк, мраморную крошку, доломит. Usually, natural carbonate materials, for example, limestone, marble chips, dolomite, are used as filtering natural materials with weakly basic properties.

Обычно, в качестве природного материала с нейтральными свойствами используют природные силикаты, алюмосиликаты, природные вулканические материалы, например, кварцевый песок, природные цеолиты, габродиолит, соответственно. Typically, natural silicates, aluminosilicates, natural volcanic materials such as silica sand, natural zeolites, gabrodiolite, respectively, are used as a natural material with neutral properties.

Вторую стадию фильтрования проводят при рН 6,5-8,5. The second stage of filtration is carried out at a pH of 6.5-8.5.

Обычно используют сильноосновной агент в количестве 0,1-1,0 л на 1 м3 исходной воды и 8-10% щелочной раствор гипохлорита натрия.Usually a strongly basic agent is used in an amount of 0.1-1.0 L per 1 m 3 of source water and an 8-10% alkaline solution of sodium hypochlorite.

Хорошие результаты дает использование в качестве сильноосновного агента промышленно выпускаемых сильнощелочных растворов гипохлорита натрия, используемых в качестве отбеливателей. Good results are obtained by using, as a strongly basic agent, industrially produced highly alkaline solutions of sodium hypochlorite used as bleaches.

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что нейтрализация проходит в две стадии, сначала идет частичная нейтрализация, которая совмещается с окислением, используя сильноосновной агент, обладающий одновременно подщелачивающим и окислительным эффектом, затем проводится полная нейтрализация фильтрованием суспензии через природные материалы, обладающие слабоосновными свойствами. При этом фильтрование также осуществляется в две стадии, контролируя pН среды, сначала в исходной слабокислой, а затем в нейтральной среде. На первый взгляд кажется, что для полноты выделения железа необходима полная нейтрализации при окислении. Однако в этом случае частицы осаждающегося гидроксида железа будут менее активными соосадителями и сорбентами для других переходных металлов. Слабокислая среда обеспечивает наилучшие условия для соосаждения ионов переходных металлов, включая цветные и тяжелые металлы, такие как марганец, свинец, кадмий и др. С другой стороны, первая стадия фильтрования через слабоосновные природные материалы, в частности, карбонатные породы, растворов в исходной слабокислой среде, обеспечивает условия для активизации поверхности этих материалов и сорбции ими из указанных растворов соединений токсичных непереходных металлов - стронция, бария и бериллия. Наконец, стадия фильтрования через силикатные или алюмосиликатные природные материалы, или природные цеолиты, уже в нейтральной среде, обеспечивает оптимальные условия для формирования на поверхности указанных материалов активного сорбционного и каталитического слоя соединений железа и марганца и полной доочистки указанных растворов от остаточных концентраций железа и токсичных ионов металлов, превышающих предельно допустимые концентрации. A feature of the proposed method is that the neutralization takes place in two stages, at first there is a partial neutralization, which is combined with oxidation, using a strongly basic agent having both alkalizing and oxidizing effects, then complete neutralization by filtering the suspension through natural materials with weakly basic properties. In this case, filtering is also carried out in two stages, controlling the pH of the medium, first in the initial slightly acidic, and then in a neutral medium. At first glance, it seems that complete neutralization during oxidation is necessary to complete the release of iron. However, in this case, particles of precipitated iron hydroxide will be less active co-precipitators and sorbents for other transition metals. A slightly acidic medium provides the best conditions for the coprecipitation of transition metal ions, including non-ferrous and heavy metals, such as manganese, lead, cadmium, etc. On the other hand, the first stage of filtration through weakly basic natural materials, in particular carbonate rocks, solutions in the initial weakly acidic medium , provides conditions for activating the surface of these materials and their sorption from the indicated solutions of compounds of toxic non-transition metals - strontium, barium and beryllium. Finally, the stage of filtration through silicate or aluminosilicate natural materials, or natural zeolites, already in a neutral medium, provides optimal conditions for the formation of an active sorption and catalytic layer of iron and manganese compounds on the surface of these materials and the complete purification of these solutions from residual concentrations of iron and toxic ions metals exceeding the maximum permissible concentration.

На чертеже представлена общая схема осуществления способа, где 1 - емкость-хранилище исходной воды или рассола, 2 - реактор, 3 - дозатор реагента, 4 - отстойник, 5 - дренажная площадка для сбора и сушки шламов, 6 - насос, 7 - фильтр с слабоосновным природным материалом, 8 - фильтр с природным материалом с нейтральными свойствами, 9 - емкость-хранилище чистой воды или рассола, 10 - насос для регенерации фильтров. The drawing shows a General diagram of the method, where 1 is a storage tank of source water or brine, 2 is a reactor, 3 is a reagent dispenser, 4 is a sump, 5 is a drainage area for collecting and drying sludge, 6 is a pump, 7 is a filter with weakly basic natural material, 8 - filter with natural material with neutral properties, 9 - storage tank for clean water or brine, 10 - pump for filter regeneration.

Процесс очистки подземных природных растворов и рассолов осуществляется следующим образом. Исходный раствор глубинным насосом закачивается в хранилище 1 для грязного раствора, откуда самотеком поступает в реактор 2 для реагентной обработки. Реактор 2 герметично закрыт, и желательно изготавливать его из коррозионно-стойкого материала или покрывать изнутри таким же материалом. Реагентная обработка проводится сильноосновным агентом, обладающим окислительными свойствами, например, 8-10% щелочным раствором гипохлорита натрия, являющегося окислительным и подщелачивающим агентом. Оптимальным количеством добавления реагента является - 0,1-1,0 л на 1 м3 исходного раствора. При этом имеют место следующие процессы:

Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

В ходе протекания указанных процессов происходит интенсивное осаждение гидроксида железа. При этом значение рН исходного раствора снижается до значения 3,5-5,5.The process of cleaning underground natural solutions and brines is as follows. The initial solution is pumped by a deep pump into the storage 1 for the dirty solution, from where it flows by gravity into the reactor 2 for reagent treatment. The reactor 2 is hermetically sealed, and it is desirable to make it from a corrosion-resistant material or to cover the inside with the same material. Reagent treatment is carried out by a strongly basic agent having oxidizing properties, for example, an 8-10% alkaline solution of sodium hypochlorite, which is an oxidizing and alkalizing agent. The optimal amount of reagent addition is 0.1-1.0 L per 1 m 3 of the initial solution. In this case, the following processes take place:
Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

During the course of these processes, intense precipitation of iron hydroxide occurs. In this case, the pH of the initial solution decreases to a value of 3.5-5.5.

В связи с тем, что свежеосажденный гидроксид железа является активным коагулянтом и сорбентом на ионы цветных и тяжелых металлов, имеет место одновременное соосаждение указанных загрязняющих компонентов или их сорбция по обменным реакциям:

Figure 00000005

Figure 00000006

где R - условное обозначение коллоидной частицы или частицы суспензии гидроксида железа.Due to the fact that the freshly precipitated iron hydroxide is an active coagulant and sorbent for non-ferrous and heavy metal ions, there is a simultaneous coprecipitation of these polluting components or their sorption by exchange reactions:
Figure 00000005

Figure 00000006

where R is the symbol of a colloidal particle or particles of a suspension of iron hydroxide.

В ходе таких процессов происходит сорбция и осаждение всех переходных металлов. Степень очистки рассола от цветных и тяжелых металлов регулируется количеством добавленного реагента, температурой раствора и временем прохождения реакции. During such processes, sorption and precipitation of all transition metals occur. The degree of purification of the brine from non-ferrous and heavy metals is controlled by the amount of added reagent, the temperature of the solution and the reaction time.

Суспензия рассола после реактора 2 закачивается в отстойник 4, где в течение 5-25 ч завершаются процессы осадкообразования и происходит осветление раствора. Для повышения эффективности осветления раствора параллельно с ним в осветлитель могут вводиться коагулянт и флокулянт. The brine suspension after the reactor 2 is pumped into the sump 4, where the precipitation processes are completed within 5-25 hours and the solution is clarified. To increase the efficiency of clarification of the solution, a coagulant and a flocculant can be introduced into the clarifier in parallel with it.

Осветленный раствор, имеющий слабокислую реакцию и содержащий примеси ионов токсичных непереходных металлов, а также остатки растворенных и нерастворенных соединений железа и цветных металлов, с помощью насоса 6 со скоростью не более 5 колоночных объемов в час прокачивается через сорбционный фильтр 7, заполненный мраморной крошкой (или гранулированным доломитом). На этом фильтре 7 происходит очистка от стронция, бария и бериллия, дополнительная очистка от железа, а также полная нейтрализация фильтрата в результате следующих процессов:

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

При этом имеют место также дополнительные процессы очистки от нормируемых компонентов анионного характера, образующих нерастворимые соединения с ионами кальция, в частности, кремневой кислоты и ее производных, в соответствии с реакцией:
Figure 00000012

Фильтрат - нейтрализованный раствор или рассол, полностью очищенный от избыточных количеств токсичных непереходных металлов и практически очищенный от основного количества железа, цветных и тяжелых металлов (и содержащий остаточные примеси ионов токсичных переходных металлов), направляют далее в фильтр 8, заполненный кварцевым песком или природным цеолитом и гравием. В указанном процессе происходит формирование на поверхности силикатных или алюмосиликатных материалов активного сорбционного и каталитического слоя соединений железа и марганца и доочистка указанных растворов от остаточных концентраций токсичных ионов металлов, превышающих предельно допустимые концентрации. Фильтр периодически 1 раз в 10 дней взрыхляют обратным током очищенной воды с помощью насоса 10, промывные воды направляют в отстойник 4.A clarified solution having a weakly acid reaction and containing impurities of ions of toxic non-transition metals, as well as the remains of dissolved and undissolved compounds of iron and non-ferrous metals, is pumped through a sorption filter 7 filled with marble chips (with a speed of not more than 5 column volumes per hour) or granular dolomite). On this filter 7 there is a purification from strontium, barium and beryllium, additional purification from iron, as well as complete neutralization of the filtrate as a result of the following processes:
Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

In this case, there are also additional processes of purification from normalized components of anionic nature, forming insoluble compounds with calcium ions, in particular silicic acid and its derivatives, in accordance with the reaction:
Figure 00000012

The filtrate is a neutralized solution or brine, completely purified from excess amounts of toxic non-transition metals and practically purified from the bulk of iron, non-ferrous and heavy metals (and containing residual impurities of toxic transition metal ions), then sent to filter 8, filled with quartz sand or natural zeolite and gravel. In this process, the formation of an active sorption and catalytic layer of iron and manganese compounds on the surface of silicate or aluminosilicate materials occurs and the said solutions are refined from residual concentrations of toxic metal ions exceeding the maximum allowable concentrations. The filter is periodically 1 time in 10 days loosened with a reverse current of purified water using pump 10, the wash water is sent to the sump 4.

Нейтральный, полностью очищенный раствор или рассол насосом 10 закачивается в хранилище для готового продукта, откуда самотеком разливается потребителю. A neutral, completely purified solution or brine with a pump 10 is pumped into the storage for the finished product, from where it spills by gravity to the consumer.

Сгущенную суспензию из отстойника 4, исходной емкости-хранилища 1, а также других емкостей собирают на дренажной площадке 5, где проходит их фильтрация, сушка и сбор шлама для последующего захоронения
Пример 1
По указанной технологии исходный высокоминерализованный природный рассол Московского региона, имеющий состав, показанный в приведенных ниже таблицах, обрабатывают в закрытом реакторе под избыточным давлением не менее 0,1 кг/см2 10% щелочным раствором гипохлорита натрия, расход которого составляет 0,8 л на 1 м3 исходного рассола. По достижении pH раствора примерно 4,0-4,1 через 1-2 ч суспензию раствора закачивают в отстойник на 10-12 ч. Осветленный раствор со скоростью 50 л/ч прокачивают через первый фильтр, загруженный гранулированным доломитом, крупностью 0,5-5 мм, высотой загрузки 1,4 м и диаметром фильтра 70 мм. И затем, с такой же скоростью, - через второй фильтр с такими же размерами слоя загрузки, в качестве которой используют природный цеолит - клиноптилолит с крупностью зерен сорбента 0,3-1,5 мм.
The thickened suspension from the sump 4, the initial storage tank 1, as well as other containers is collected on the drainage site 5, where they are filtered, dried and collected sludge for subsequent disposal
Example 1
According to this technology, the initial highly mineralized natural brine of the Moscow region, having the composition shown in the tables below, is treated in a closed reactor under an overpressure of at least 0.1 kg / cm 2 with a 10% alkaline solution of sodium hypochlorite, the flow rate of which is 0.8 l per 1 m 3 source brine. Upon reaching a pH of about 4.0-4.1, after 1-2 hours, the suspension of the solution is pumped into the sump for 10-12 hours. The clarified solution is pumped at a speed of 50 l / h through the first filter loaded with granular dolomite, 0.5- 5 mm, a loading height of 1.4 m and a filter diameter of 70 mm. And then, at the same speed, through a second filter with the same size of the loading layer, which is used as natural zeolite - clinoptilolite with a sorbent grain size of 0.3-1.5 mm.

Минеральный состав исходного образца рассола по микрокомпонентам представлен ниже. The mineral composition of the initial brine sample for microcomponents is presented below.

Компонент - Концентрация, г/л
NaCl - 188,7
КСl - 2,6
СаСl2 - 11,1
СаSO4 - 10,4
MgSO4 - 15,1
Суммарное солесодержание - 227,9
Содержание примесей нормируемых микрокомпонентов в рассоле представлен ниже.
Component - Concentration, g / l
NaCl - 188.7
KCl - 2.6
CaCl 2 - 11.1
CaSO 4 - 10.4
MgSO 4 - 15.1
Total salinity - 227.9
The content of impurities of the normalized microcomponents in the brine is presented below.

Элемент, соединение - Содержание, мг/л
Cd - 0,03
Zn - 1,80
Cr - 0,20
Сu - 0,75
Ni - 0,65
Pb - 0,15
Mn - 5,00
Sr - 195,00
Co - 0,25
Fe - 24,20
As - <0,003
В результате проведенных операций, без изменения состава по макрокомпонентам, произошло снижение концентраций нормируемых токсичных микрокомпонентов до соответствующих значений, показанных в табл. 1 (в конце описания).
Element, compound - Content, mg / l
Cd - 0.03
Zn - 1.80
Cr - 0.20
Cu - 0.75
Ni - 0.65
Pb - 0.15
Mn - 5.00
Sr - 195.00
Co - 0.25
Fe - 24.20
As - <0.003
As a result of the operations performed, without changing the composition of the macrocomponents, there was a decrease in the concentrations of normalized toxic microcomponents to the corresponding values shown in the table. 1 (at the end of the description).

Пример 2
Проводят процесс в соответствии с примером 1, за исключением того, что окисление и частичную нейтрализацию проводят до рН 5,0-5,1, а в качестве фильтрующего природного материала со слабоосновными свойствами используют мраморную крошку с крупностью зерен 0,5-3,0 мм, а в качестве фильтрующего нейтрального материала - кварцевый песок с крупностью зерен 0,3-1,0 мм. В результате получают раствор с очисткой по нормируемым компонентам, практически соответствующий данным табл. 1.
Example 2
The process is carried out in accordance with example 1, except that the oxidation and partial neutralization is carried out to pH 5.0-5.1, and marble chips with a grain size of 0.5-3.0 are used as filtering natural material with weakly basic properties. mm, and as filtering neutral material - quartz sand with a grain size of 0.3-1.0 mm The result is a solution with purification according to standardized components, which practically corresponds to the data in Table. 1.

Пример 3
Проводят процесс в соответствии с примером 1, за исключением того, что обрабатывают природную подземную пресную воду Московского региона, имеющую приведенный в конце описания в табл. 2 исходный состав, а также тем, что в качестве окислителя используют перекись кальция при норме расхода 2,5 г на 1 м3 исходной воды.
Example 3
The process is carried out in accordance with example 1, except that they process the natural underground fresh water of the Moscow region, which has the table at the end of the description. 2 initial composition, as well as the fact that calcium peroxide is used as an oxidizing agent at a consumption rate of 2.5 g per 1 m 3 of initial water.

Общая минерализация - 478 мг/л
Общая жесткость - 6,0 мг-экв/л
Карбонатная жесткость - 5,3 мг-экв/л
рН - 7,70
Превышения по ПДК:
Fe - в 4 раза (ПДК - 0,3 мг/л), Мn - в 2,6 раз (ПДК - 0,1 мг/л); кремневка (Na2SiО3) - в 1,3 раз (ПДК - 30 мг/л).
Total mineralization - 478 mg / l
Total hardness 6.0 mEq / L
Carbonate hardness - 5.3 mEq / L
pH - 7.70
MPC excesses:
Fe - 4 times (MPC - 0.3 mg / l), Mn - 2.6 times (MAC - 0.1 mg / l); flintlock (Na 2 SiO 3 ) - 1.3 times (MPC - 30 mg / l).

В результате всех операций получают очищенный раствор, годный для употребления в питьевых и хозяйственных целях и имеющий приведенный в табл. 3 (в конце описания) состав. As a result of all operations, a purified solution is obtained that is suitable for drinking and household purposes and having the table. 3 (at the end of the description) composition.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет вести глубокую комплексную очистку подземных вод сложного исходного состава, при одновременном повышении степени очистки от железа и нормируемых токсичных металлов. Предлагаемую технологию можно использовать для очистки подземных вод высокой минерализации, в частности, для очистки природных подземных рассолов, в связи с чем она может найти применение как для подготовки воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения, так и при подготовке воды санаторно-курортных комплексов, при получении экологически чистых солевых препаратов для лечебно-профилактических целей, и более того, в городском коммунальном хозяйстве для производства антигололедных препаратов и хладагентов. Thus, the proposed method allows for deep comprehensive treatment of groundwater with complex initial composition, while increasing the degree of purification from iron and normalized toxic metals. The proposed technology can be used for the purification of groundwater of high salinity, in particular, for the purification of natural underground brines, and therefore it can be used both for the preparation of water in drinking water supply systems, and for the preparation of water from sanatorium complexes obtaining environmentally friendly salt preparations for therapeutic and prophylactic purposes, and moreover, in urban utilities for the production of anti-icing preparations and refrigerants.

Claims (12)

1. Способ очистки природных подземных вод, включающий окисление, нейтрализацию и двустадийное фильтрование, отличающийся тем, что окисление и нейтрализацию проводят одновременно путем обработки исходной воды сильноосновным агентом, обладающим окислительными свойствами до рН 3,3-5,0, обработанную воду отстаивают и направляют на фильтрование на первой стадии через природный материал, обладающий слабоосновными свойствами до полной ее нейтрализации, а на второй - через природный материал с нейтральными свойствами. 1. The method of purification of natural groundwater, including oxidation, neutralization and two-stage filtering, characterized in that the oxidation and neutralization is carried out simultaneously by treating the source water with a strongly basic agent having oxidizing properties to pH 3.3-5.0, the treated water is defended and sent filtering at the first stage through natural material with weakly basic properties until it is completely neutralized, and at the second stage through natural material with neutral properties. 2. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что окисление и нейтрализацию проводят при избыточном давлении паров над обрабатываемым раствором. 2. The method of purification of natural groundwater under item 1, characterized in that the oxidation and neutralization is carried out at an excessive vapor pressure over the treated solution. 3. Способ очистки природных подземных вод по п. 2, отличающийся тем, что избыточное давление паров над обрабатываемым раствором составляет не менее 0,1 кг/см2.3. The method of purification of natural groundwater according to claim 2, characterized in that the excess vapor pressure above the treated solution is at least 0.1 kg / cm 2 . 4. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, используют перекисные соединения щелочных, щелочноземельных металлов. 4. The method of purification of natural groundwater under item 1, characterized in that as a strongly basic agent having oxidizing properties, use is made of peroxide compounds of alkali, alkaline earth metals. 5. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, используют щелочной раствор гипохлорита натрия. 5. The method of purification of natural groundwater according to claim 1, characterized in that an alkaline solution of sodium hypochlorite is used as a strongly basic agent having oxidizing properties. 6. Способ очистки природных подземных вод по п. 5, отличающийся тем, что используют 8-10% щелочной раствор гипохлорита натрия. 6. The method of purification of natural groundwater according to claim 5, characterized in that they use an 8-10% alkaline solution of sodium hypochlorite. 7. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что сильноосновной агент используют в количестве 0,1-1,0 л на 1 м3 исходной воды.7. The method of purification of natural groundwater according to claim 1, characterized in that the strongly basic agent is used in an amount of 0.1-1.0 l per 1 m 3 of source water. 8. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего природного материала, обладающего слабоосновными свойствами, используют природный карбонатный материал. 8. The method of purification of natural groundwater according to claim 1, characterized in that as a filtering natural material having weakly basic properties, natural carbonate material is used. 9. Способ очистки природных подземных вод по п. 8, отличающийся тем, что в качестве природного карбонатного материала используют известняк, мраморную крошку, доломит. 9. The method of purification of natural groundwater according to claim 8, characterized in that limestone, marble chips, dolomite are used as natural carbonate material. 10. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве природного материала с нейтральными свойствами используют природные силикаты, алюмосиликаты, природные вулканические материалы. 10. The method of purification of natural groundwater according to claim 1, characterized in that natural silicates, aluminosilicates, natural volcanic materials are used as a natural material with neutral properties. 11. Способ очистки природных подземных вод по п. 10, отличающийся тем, что в качестве природных силикатов, алюмосиликатов, природных вулканических материалов используют соответственно кварцевый песок, природные цеолиты, габродиолит. 11. The method of purification of natural groundwater according to claim 10, characterized in that quartz sand, natural zeolites, gabrodiolite are used respectively as natural silicates, aluminosilicates, natural volcanic materials. 12. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что вторую стадию фильтрования проводят при рН 6,5-8,5. 12. The method of purification of natural groundwater according to claim 1, characterized in that the second stage of filtration is carried out at a pH of 6.5-8.5.
RU2001101537/12A 2001-01-17 2001-01-17 Method for underground water treatment RU2209782C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101537/12A RU2209782C2 (en) 2001-01-17 2001-01-17 Method for underground water treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101537/12A RU2209782C2 (en) 2001-01-17 2001-01-17 Method for underground water treatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001101537A RU2001101537A (en) 2003-03-10
RU2209782C2 true RU2209782C2 (en) 2003-08-10

Family

ID=29245305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001101537/12A RU2209782C2 (en) 2001-01-17 2001-01-17 Method for underground water treatment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2209782C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514963C1 (en) * 2012-12-03 2014-05-10 Томас Геннадьевич Петровский Method of treating natural water
RU207568U1 (en) * 2021-05-29 2021-11-02 Общество С Ограниченной Ответственностью "Бюро Инновационных Технологий И Инвестиций" Water purification device
WO2023124935A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 比亚迪股份有限公司 Method for separating iron element from brine and use thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1368846A1 (en) * 1985-12-06 1988-01-23 Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева Method of cleaning underground waters
US5096580A (en) * 1989-09-21 1992-03-17 Hydrosource, Inc. Iron removal system and method
US5494583A (en) * 1994-03-23 1996-02-27 Dieter; James R. Method for removing dissolved impurities from water
RU2087427C1 (en) * 1996-06-20 1997-08-20 Индвидуальное частное предприятие Артеменка Н.Д. "Арт-Родник" Method of purifying underground water
RU2100282C1 (en) * 1996-05-17 1997-12-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "ФИЛЬТРЫ ММ" Method for sorption treatment of drinking water to remove iron

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1368846A1 (en) * 1985-12-06 1988-01-23 Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева Method of cleaning underground waters
US5096580A (en) * 1989-09-21 1992-03-17 Hydrosource, Inc. Iron removal system and method
US5494583A (en) * 1994-03-23 1996-02-27 Dieter; James R. Method for removing dissolved impurities from water
RU2100282C1 (en) * 1996-05-17 1997-12-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "ФИЛЬТРЫ ММ" Method for sorption treatment of drinking water to remove iron
RU2087427C1 (en) * 1996-06-20 1997-08-20 Индвидуальное частное предприятие Артеменка Н.Д. "Арт-Родник" Method of purifying underground water

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514963C1 (en) * 2012-12-03 2014-05-10 Томас Геннадьевич Петровский Method of treating natural water
RU207568U1 (en) * 2021-05-29 2021-11-02 Общество С Ограниченной Ответственностью "Бюро Инновационных Технологий И Инвестиций" Water purification device
WO2023124935A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 比亚迪股份有限公司 Method for separating iron element from brine and use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5510040A (en) Removal of selenium from water by complexation with polymeric dithiocarbamates
KR0167793B1 (en) Wastewater Purification Method
US20120223022A1 (en) Contaminant removal from waters using rare earths
US9242878B2 (en) Heavy metal removal from waste streams
US20120261347A1 (en) Non-metal-containing oxyanion removal from waters using rare earths
US6926878B2 (en) Method for removing toxic substances in water
CA2996811A1 (en) Removal of sulfur substances from an aqueous medium with a solid material
Patrick et al. Origins, mechanisms, and remedies of fluoride ions from ground and surface water: a review
WO2012141897A2 (en) Non-metal-containing oxyanion removal from waters using rare earths
JP4693128B2 (en) Phosphorus recovery method and phosphorus recovery system
RU2209782C2 (en) Method for underground water treatment
WO2005075367A1 (en) The method of water treatment and the device for water treatment
RU2187462C1 (en) Underground water purifying apparatus
RU2007135538A (en) METHOD FOR CLEANING OIL-CONTAINING PLASTIC SALT WATERS BEFORE DRINKING QUALITY (OPTIONS) USING TITANIUM COAGULANT AND COMPLEX SYSTEM FOR CLEANING OIL-CONTAINING SULFUR
JP2007209886A (en) Fluorine removing agent, and method and apparatus for treating drain containing fluorine using the agent
RU2671538C1 (en) Hydrogen water and method for producing hydrogen water
RU2220115C1 (en) Drinking water production process
JPH10277541A (en) Zeolite type water purifying agent
Sproul Virus inactivation by water treatment
RU2725315C1 (en) Method of purifying water from arsenic compounds
RU2646008C1 (en) Method of purification and mineralization of natural waters
KR20100026484A (en) Method and apparatus for purifing drainage of a metal mine using the sludge of a coal mine
GB2592761A (en) Liquid treatment product and method
RU207568U1 (en) Water purification device
JPS6150011B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040118