RU2209782C2 - Способ очистки подземных вод - Google Patents
Способ очистки подземных вод Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000005445 natural material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 30
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims description 9
- -1 peroxide compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 4
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 44
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 14
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 11
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 10
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 7
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 6
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 3
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 3
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004343 Calcium peroxide Substances 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001746 atrial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- LHJQIRIGXXHNLA-UHFFFAOYSA-N calcium peroxide Chemical compound [Ca+2].[O-][O-] LHJQIRIGXXHNLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019402 calcium peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L manganese dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Mn+2] IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области очистки природных подземных вод и может быть использовано для очистки подземных вод высокой минерализации, солевых растворов и рассолов от железа и нормируемых токсичных металлов. Для осуществления способа окисление и нейтрализацию до слабокислой реакции (рН 3,5-5,0) проводят 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. Способ обеспечивает комплексную очистку природных вод от железа и токсичных примесей при улучшении качества очистки высокоминеральных природных вод и рассолов. 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
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.
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].
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].
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.
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.].
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.
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.].
Недостатком известного способа является низкое качество очистки воды от ионов тяжелых и цветных металлов и невозможность его использования для очистки высокоминерализованных природных вод.
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.].
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.
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].
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.
В основу изобретения поставлена задача обеспечения комплексной очистки природных вод от железа и нормируемых токсичных металлов.
Второй задачей изобретения является расширение возможности применения способа для очистки природных подземных высокоминерализованных вод и рассолов.
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.
Целесообразно, в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, использовать перекисные соединения щелочных, щелочноземельных металлов.
Обычно, в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, используют щелочной раствор гипохлорита натрия.
Целесообразно окисление и нейтрализацию проводить при избыточном давлении паров над обрабатываемым раствором не менее 0,1 кг/см2.
Желательно, обработку исходной воды сильноосновным агентом, обладающим окислительными свойствами, проводить до рН 3,3-5,0.
Обычно, в качестве фильтрующих природных материалов, обладающих слабоосновными свойствами, используют природные карбонатные материалы, например, известняк, мраморную крошку, доломит.
Обычно, в качестве природного материала с нейтральными свойствами используют природные силикаты, алюмосиликаты, природные вулканические материалы, например, кварцевый песок, природные цеолиты, габродиолит, соответственно.
Вторую стадию фильтрования проводят при рН 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.
Хорошие результаты дает использование в качестве сильноосновного агента промышленно выпускаемых сильнощелочных растворов гипохлорита натрия, используемых в качестве отбеливателей.
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.
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.
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:
В ходе протекания указанных процессов происходит интенсивное осаждение гидроксида железа. При этом значение рН исходного раствора снижается до значения 3,5-5,5.
В ходе протекания указанных процессов происходит интенсивное осаждение гидроксида железа. При этом значение рН исходного раствора снижается до значения 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:
где R - условное обозначение коллоидной частицы или частицы суспензии гидроксида железа.
где R - условное обозначение коллоидной частицы или частицы суспензии гидроксида железа.
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.
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.
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:
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:
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.
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:
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.
Нейтральный, полностью очищенный раствор или рассол насосом 10 закачивается в хранилище для готового продукта, откуда самотеком разливается потребителю.
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.
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.
Минеральный состав исходного образца рассола по микрокомпонентам представлен ниже.
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.
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.
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).
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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).
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.
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.
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.
2. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что окисление и нейтрализацию проводят при избыточном давлении паров над обрабатываемым раствором.
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.
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.
5. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сильноосновного агента, обладающего окислительными свойствами, используют щелочной раствор гипохлорита натрия.
6. Способ очистки природных подземных вод по п. 5, отличающийся тем, что используют 8-10% щелочной раствор гипохлорита натрия.
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.
8. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего природного материала, обладающего слабоосновными свойствами, используют природный карбонатный материал.
9. Способ очистки природных подземных вод по п. 8, отличающийся тем, что в качестве природного карбонатного материала используют известняк, мраморную крошку, доломит.
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.
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.
12. Способ очистки природных подземных вод по п. 1, отличающийся тем, что вторую стадию фильтрования проводят при рН 6,5-8,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001101537/12A RU2209782C2 (ru) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | Способ очистки подземных вод |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001101537/12A RU2209782C2 (ru) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | Способ очистки подземных вод |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001101537A RU2001101537A (ru) | 2003-03-10 |
| RU2209782C2 true RU2209782C2 (ru) | 2003-08-10 |
Family
ID=29245305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001101537/12A RU2209782C2 (ru) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | Способ очистки подземных вод |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2209782C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514963C1 (ru) * | 2012-12-03 | 2014-05-10 | Томас Геннадьевич Петровский | Способ очистки природной воды |
| RU207568U1 (ru) * | 2021-05-29 | 2021-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бюро Инновационных Технологий И Инвестиций" | Устройство для очистки воды |
| WO2023124935A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 比亚迪股份有限公司 | 分离卤水中铁元素的方法及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1368846A1 (ru) * | 1985-12-06 | 1988-01-23 | Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева | Способ очистки подземных вод |
| 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 (ru) * | 1996-06-20 | 1997-08-20 | Индвидуальное частное предприятие Артеменка Н.Д. "Арт-Родник" | Способ глубокой очистки подземных вод |
| RU2100282C1 (ru) * | 1996-05-17 | 1997-12-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "ФИЛЬТРЫ ММ" | Способ сорбционной очистки питьевой воды от железа |
-
2001
- 2001-01-17 RU RU2001101537/12A patent/RU2209782C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1368846A1 (ru) * | 1985-12-06 | 1988-01-23 | Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева | Способ очистки подземных вод |
| 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 (ru) * | 1996-05-17 | 1997-12-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "ФИЛЬТРЫ ММ" | Способ сорбционной очистки питьевой воды от железа |
| RU2087427C1 (ru) * | 1996-06-20 | 1997-08-20 | Индвидуальное частное предприятие Артеменка Н.Д. "Арт-Родник" | Способ глубокой очистки подземных вод |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514963C1 (ru) * | 2012-12-03 | 2014-05-10 | Томас Геннадьевич Петровский | Способ очистки природной воды |
| RU207568U1 (ru) * | 2021-05-29 | 2021-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Бюро Инновационных Технологий И Инвестиций" | Устройство для очистки воды |
| WO2023124935A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 比亚迪股份有限公司 | 分离卤水中铁元素的方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5510040A (en) | Removal of selenium from water by complexation with polymeric dithiocarbamates | |
| KR0167793B1 (ko) | 폐수 정제방법 | |
| 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 | |
| CN101743205A (zh) | 水纯化组合物和方法 | |
| 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 (ja) | リン回収方法及びリン回収システム | |
| RU2209782C2 (ru) | Способ очистки подземных вод | |
| WO2005075367A1 (en) | The method of water treatment and the device for water treatment | |
| RU2187462C1 (ru) | Установка для очистки подземных вод | |
| RU2007135538A (ru) | Способ очистки нефтесодержащих пластовых соленых вод до питьевого качества (варианты) с использованием коагулянта титанового и комплексная система для очистки нефтесодержащих пластовых соленых вод до питьевого качества | |
| JP2007209886A (ja) | フッ素除去剤、それを用いたフッ素含有排水の処理方法及びその処理装置 | |
| RU2671538C1 (ru) | Водородная вода и способ производства водородной воды | |
| RU2220115C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
| JPH10277541A (ja) | ゼオライト系水質浄化剤 | |
| RU2725315C1 (ru) | Способ очистки воды от соединений мышьяка | |
| RU2646008C1 (ru) | Способ очистки и минерализации природных вод | |
| KR20100026484A (ko) | 석탄광산 슬러지를 사용하여 금속광산 배수를 정화하는 방법 및 장치 | |
| GB2592761A (en) | Liquid treatment product and method | |
| RU207568U1 (ru) | Устройство для очистки воды | |
| JPS6150011B2 (ru) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040118 |