Способ очистки подземных вод от ионов марганца

(51) 02 5/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Повышение степени очистки подземных вод от ионов марганца,а также создание высококачественного способа очистки питьевой воды осуществляется за счет того, что применяется одноступенчатая схема деманганации подземных вод методами аэрации и фильтрации через цеолит. Улучшается степень очистки подземных вод от ионов марганца. Способ очистки подземных вод предусматривает следующие процессы обработки воды аэрация подземной воды сжатым воздухом,подаваемым компрессором, фильтрация подземной воды на напорных скорых фильтрах с цеолитовой загрузкой. Таким образом, предлагаемый способ позволяет экономически удешевить и технологически упростить процесс, а также повысить степень очистки подземных вод от ионов марганца до предельно-допустимой концентрации.(72) Мырзахметов Менлибай Тогабаев Есенгельды Тогабайулы Идрисова Айгуль Еркиновна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Предварительный патент РК 21460, 02 5/02, 15.07.2009(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ МАРГАНЦА(57) Изобретение относится к области водоснабжения, в частности, к способам удаления из подземных вод ионов марганца. Изобретение относится к области водоснабжения, в частности, к способам удаления из подземных вод ионов марганца. Существует реагентный способ очистки природных подземных вод для хозяйственнопитьевого водоснабжения Патент РФ 2 238 916. Опубликован 27.10.2004 г. МКИ 02 9/12// (02 10306, предназначенный для удаления из воды повышенного содержания железа. Данный способ очистки природной подземной воды включает обработку окислителем,фильтрацию через инертную загрузку,промывку загрузки,дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю. Фильтрацию проводят в режиме противотока через подвижный слой загрузки в фильтрующем устройстве,оборудованном эрлифтом. Промывку загрузки осуществляют в верхней части устройства одновременно с фильтрацией воды. Промывные воды,содержащие взвешенные частицы,направляют на разделение, после чего жидкую фазу возвращают на очистку, а твердую фазу выводят из процесса. В качестве инертной загрузки применяют кварцевый песок фракции 0,3-2,0 мм и обеспечивают линейную скорость его движения в слое 2-10 мм/мин. Способ обеспечивает безотходность и непрерывность процесса очистки. Недостатки данного способа во-первых,сложность технологической схемы, во-вторых, этим способом не обеспечивается достаточная степень очистки подземной воды от ионов марганца. Известен способ очистки подземных вод Пред.патент 21460. Опубликован в бюл.7 от 15.07.2009 г. 02 5/02 от ионов тяжелых металлов. В этом способе очистки воды от ионов тяжелых металлов и солей жесткости применяется одноступенчатая схема очистки подземных вод, где 1/3 объема воды подвергается умягчению катионитовым методом и отдельно 2/3 объема воды фильтруется через фильтры с цеолитовой загрузкой,весь объем воды смешивается в резервуаре чистой воды. Способ очистки подземных вод осуществляется следующим образом удаляются соли жесткости в -катионитовом фильтре, а также ионы тяжелых металлов в фильтрах с цеолитовой загрузкой,проводится обеззараживание с использованием установок типа СТЭЛ 10 Н-120-01(модификация Аквахлор). Подземная вода (1/3 часть объема воды), проходя через катионитовые напорные фильтры, поступает в резервуары чистой воды, куда направляется остальная 2/3 части воды после цеолитовых фильтров смешиваясь в резервуаре чистой воды,вода одновременно обеззараживается, так как туда подается аналот от Аквахлор. Данный натрийкатионитовый метод умягчения воды основан на способности некоторых нерастворимых в воде веществ(сульфоуголь),отрегенерированных поваренной солью,обменивать подвижно расположенный катионна Са 2 и 2. При этом вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Карбонатная жесткость образует в фильтрате эквивалентное количество бикарбоната натрия щелочность умягчаемой воды, выраженная в мгэкв/л, при натрий-катионировании не изменяется,однако рН фильтрата будет больше, чем исходной воды, за счет замены Са 2 и 2 на более сильнощелочной катион . Этот способ позволяет повысить степень очистки подземных вод от ионов тяжелых металлов и солей жесткости. Недостатки вышеописанного способа способ не позволяет повысить степень очистки подземной воды от ионов марганца до требований предельнодопустимой концентрации,кроме того,катионитовые фильтры должны постоянно подвергаться регенерации 5-ным раствороми промываться обратным потоком воды, для чего требуются промывные насосы на большой расход промывной воды. Задача изобретения повышение степени очистки подземных вод от ионов марганца. Задача решается за счет того, что при очистке подземной воды применяется одноступенчатая схема обработки воды методами глубокой аэрации и фильтрации через цеолит, улучшается степень очистки подземных вод от ионов марганца. Используемый в качестве сорбента цеолит по сравнению с традиционными зернистыми фильтрами обладает высокой пористостью,удельной поверхностью и позволяет повысить производительность фильтров на 20-30. Технический результат,обеспечиваемый изобретением при замене кварцевого песка на цеолит снижается себестоимость очистки подземных вод с 9,35 тенге/м 3 до 0,72 тенге/ м 3,повышается эффективность очистки воды от марганца на 90-94,увеличивается продолжительность фильтроцикла с 12-24 часов до 3-5 суток, сокращается расход промывных вод в 5 раз. В результате отмечается низкий вынос цеолитовой загрузки с промывными водами в течение всего периода эксплуатации требуется дозагрузка фильтра цеолитом в количестве 4,5 от общей загрузки (для скорых фильтров с песчаной загрузкой дозагрузка составляет 10-20 в год от общей загрузки). Способ очистки подземных вод от ионов марганца предусматривает следующие процессы обработки воды - аэрация подземной воды сжатым воздухом, подаваемым компрессором, фильтрация подземной воды на напорных скорых фильтрах с цеолитовой загрузкой. Способ основан на окислении присутствующего в воде иона двухвалентного марганца до трехвалентного марганца и четырехвалентного марганца, образующих гидроксиды, растворимость которых при рН 7 меньше 0,01 мг/дм 3. Окисление происходит с помощью окислителя кислорода воздуха. Сущность аэрации воды заключается в том, что из воды удаляется часть углекислоты и происходит насыщение воды кислородом воздуха. При удалении углекислоты значение рН воды возрастает, что способствует 2 ускорению процессов окисления и гидролиза марганца с образованием сопутствующих гидроокисей марганца, а также коагуляции. При фильтровании содержащей марганец аэрированной воды через фильтр на поверхности зерен песка выпадает отрицательно заряженный осадок(ОН)4, который адсорбирует положительно заряженные ионы Мп 2. Образующийся гидрат окиси четырехвалентного марганца снова участвует в процессе, являясь катализатором окисления марганца. К промышленным сорбентам, пригодным благодаря хорошо развитой системе пор для адсорбции и катализации смесей газов и смесей, а также для очистки растворов от ионов марганца,относятся кристаллические алюмосиликаты цеолиты. Эти активные фильтрующие иониты могут извлекать из воды не только взвешенные и коллоидные примеси,но и растворенные загрязнения. Природный ионообменный материал цеолит применяют для удаления из воды различных растворенных соединений, для извлечения из воды веществ, обуславливающих привкусы и запахи. В Республике Казахстан имеются уникальные месторождения природного цеолита, в том числе Чанканайское месторождение цеолита(клиноптилолита). Известно, что природные цеолиты обладают правильной пространственной структурой со сравнительно большими расстояниями между узлами решетки. В силикатной решетке часть ионов 4 замещена иономи А 13,недостающий положительный заряд возмещается щелочным и щелочноземельным ионом, не связанным с определенным местом в решетке. Они играют роль противоионов и способны к обмену на другие катионы. Цеолиты благодаря размерам пор сравнительно легко удерживают ионы радиоактивных и тяжелых металлов. Преимуществами природного цеолита являются доступность, дешевизна, механическая прочность, устойчивость в широком интервале рН (от 1 до 14) и температур (от - 40 С до 80 С). Технологическая схема очистки подземной воды от марганца включает компрессор для ввода сжатого воздуха в воду, напорные скорые фильтры,загруженные цеолитом фракции 0,52,5 мм,толщиной слоя 1000 мм, и второй слой высотой 200 мм, состоящий из Чанканайского цеолита крупной фракции 45 мм. Подача осветляемой воды и отвод промывной воды осуществляется через центрально расположенную воронку. Фильтр не имеет поддерживающих слоев, фильтрующий материал располагается непосредственно на дренажной системе. Промывка загрузки предусмотрена водовоздушная, для чего фильтр снабжен специальной распределительной системой для подачи сжатого воздуха во время промывки. Эта распределительная система располагается в фильтрующей загрузке над основным дренажем фильтра. Кроме этого, в схему входят резервуар промывной воды, промывной насос, компрессор. Достоинство метода заключается в том, что можно использовать действующие сооружения очистки без изменения существующей технологической схемы. Способ удаления марганца из подземных вод методом аэрации с последующей фильтрацией через цеолит надежен,технико-экономически целесообразен, прост в применении. Таким образом, предлагаемый способ позволяет экономически удешевить и технологически упростить процесс, а также повысить степень очистки подземных вод от ионов марганца. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ очистки подземных вод от ионов марганца,включающий фильтрацию через зернистую загрузку, промывку загрузки и подачу потребителю, отличающийся тем, что в качестве зернистой загрузки при очистке от ионов марганца используется цеолит, и перед фильтрацией осуществляется аэрация.