Патент на изобретение №2206521
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНОЙ ВОДЫ ОТ БРОМИДОВ И СОЕДИНЕНИЙ БОРА В ПРИСУТСТВИИ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ЕЕ ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ ЦЕЛЕЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к области водоочистки и может быть применено в качестве способа очистки подземной воды от бромидов и соединений бора и кондиционирования ее для питьевых целей. Согласно изобретению в способе очистки подземной воды от бромидов и соединений бора в присутствии железа и марганца и кондиционирования ее для питьевых целей очистку с аэрированием ведут одновременно по железу, марганцу, частично по бору и брому, а анионирование ведут в две ступени, удаляя на первой ступени соединения бора, а на второй – бромиды с введением окислителя перед стадией дебромирования, поддерживают сдвиг 30-70% временного режима работы фильтров дебромирования и вводят барьерную ступень с последующим кондиционированием воды до питьевых качеств. Способ позволяет повысить степень очистки от бромидов и брома, а также упростить процесс очистки. Изобретение относится к области водоподготовки и может быть применено для удаления бромидов и соединений бора до норм ПДК и ниже из вод, предназначенных для питьевых целей или сброса в открытые водоемы. Известен способ дехлорирования и дебромирования сточных вод фармацевтических производств путем обработки адсорбентом (1). Известен также способ очистки сточных вод от бромидов, включающий введение иодидов и сорбцию на гидрооксиде алюминия (2). Известен также способ очистки и кондиционирования воды для питьевых целей путем предочистки фильтрованием на гранулированных сульфо(карбо)ксильных катионитах, анионирование и последующей глубокой адсорбционной обработки на активированном угле (3). Известный способ очистки подземной воды от бромидов и соединений бора и кондиционирования ее для питьевых целей технологически сложен и не позволяет добиться высокой степени очистки одновременно по бору и брому. Целью изобретения является повышение степени очистки подземной воды от бромидов и соединений бора и технологичности способа. Технический результат достигается тем, что очистку с аэрированием осуществляют одновременно по железу, марганцу, частично по бору и брому, а анионирование выполняют в две ступени, удаляя на первой ступени соединения бора, а на второй – бромиды, с введением окислителя перед стадией дебромирования, поддерживают сдвиг 30-70% временного режима работы фильтров дебромирования, дополнительно кондиционируют по Сl– и вводят барьерную ступень. Способ реализуется следующим образом. Аэирируют исходную воду с фильтрованием, очистку с аэрированием осуществляют одновременно по железу, марганцу, частично по бору и брому, выполняют анионирование с удалением на первой ступени соединений бора, а на второй – бромидов, вводят окислитель перед стадией дебромирования, поддерживают сдвиг 30-70% временного режима работы фильтров дебромирования, дополнительно кондиционируют по Сl– и вводят cтупень глубокой очистки с последующим корректированием состава воды до питьевых качеств по схеме: фторирование, обеззараживание, стабилизация. Способ подтверждается следующими примерами. Пример 1. Подземные воды Чумлякского месторождения для хозяйственно-питьевого водоснабжения в Курганской обл. (скважина 11) имеют следующий состав: Fe(суммарно)=2,32 мг/л Мn2+=0,4 мг/л В(суммарно)=1,75 мг/л Вr–=1,0 мг/л рН 7,55 Сl–=154 мг/л SO4 2-=186 мг/л F–=0,4 мг/л IL=-1,14 ед. рН, где IL – индекс Ланжелье, измеряемый в единицах рН и характеризующий стабильность воды.  = – 33,4 мг СаСО3/л,где – потенциал осаждения карбоната кальция.
Очистка подземной воды от бромидов и соединений бора и кондиционирование ее для питьевых целей осуществляют следующим образом. Проводят аэрирование воды с ее разбрызгиванием над поверхностью загрузки с прикрепленными микрооорганизмами. При этом происходит удаление части углекислоты и образование гидрооксида железа. Последующее фильтрование способствует дальнейшему доокислению железа и марганца, образованию каталитической гидроксидной пленки на волокнах и гранулах пенополистирола. Подземную воду очищают на каталитической пленке от 15% бора и 20% брома. Очищенная от железа и марганца и частично от бора и брома подземная вода с расходом ~70% поступает на первую ступень анионитовых фильтров, загруженных селективной по бору смолой S108. Далее фильтрат поступает в смеситель, где его смешивают с частью обезжелезенной (и очищенной от марганца) воды (20% от общего расхода). Очищенную от бора воду направляют на вторую ступень анионирования – дебромирование. Наиболее сильной поглотительной способностью при извлечении брома из водных растворов обладают аниониты в Сl– – ионной форме. Для сорбции брома применяют сильноосновнoй анионит АВ-17-8. Осуществляют введение окислителя в виде активного хлора дозой 4 мг Сl2/л при времени контакта, равном 6 мин. Используют три анионитовых фильтра. При отключении одного фильтра на регенерацию скорость фильтрования в форсированном режиме при работе двух фильтров 20 м/ч. Продолжительность фильтроцикла 2,2 сут.
Процесс анионирование подземной воды на смоле АВ-17-8 сопровождается резким увеличением концентраций выходящих Сl–. Для обеспечения нормированных СанПиН концентраций хлоридов в очищаемой от бора и брома воде СCl –=350 мг/л, последовательно включая фильтры, смешивают потоки для осреднения выходящих концентраций Сl–.
Последовательный режим включения в работу фильтров в сочетании с регенерацией обеспечивается во время пуско-наладочных работ. Выбор времени смещения регенерации фильтров подбирается экспериментально по выходной кривой Сl– и составляет 30%. При смещении цикла работы фильтров фильтр 1 выделяет в фильтрат на второй половине фильтроцикла наименьшую концентрацию хлоридов, а фильтр 2, находящийся в начальном цикле, выделяет в фильтрат максимальное количество хлоридов. Когда включается в работу фильтр 3, то фильтр 1 – вначале регенерации, фильтр 2 – во второй половине цикла с наименьшими хлоридами, а фильтр 3 – вначале и выделяет в фильтрат максимальное количество хлоридов. При работе трех фильтров одновременно также происходит эффективное усреднение фильтрата. Кроме того, разбавление дебромированной воды достигается при подмешивании фильтрата после I ступени анионирования. Регенерацию анионита АВ-17-8 проводят 5-8% раствором NaCl. Расход – 5 объемов на 1 объем анионита. Расход воды на отмывку от NaCL составил 9 объемов на объем регенерируемого анионита. Глубокую очистку осуществляют в слое гранулированного активированного угля марки АГ-3 со скоростью фильтрования сверху вниз 15 м/ч. Производили коррекцию воды по фторидам раствором фтористого натрия, потенциалу осаждения карбоната кальция осветленным известковым раствором и обеззараживание с достижением питьевых качеств воды.
Имеем:Fe(суммарно)<0,05 мг/л Мn2+<0,05 мг/л В(суммарно)<0,5 мг/л Вr–<0,2 мг/л рН 8,35 Сl–=190 мг/л SO4 2-=152 мг/л F–=1,5 мг/л IL=0,25 ед. РН, =4 мг СаСО3/лПример 2. Подземные воды г. Камышлова Свердловской обл. имеют следующий состав: Fe(суммарно)=3,15 мг/л Мn2+=0,7 мг/л В(суммарно)=2,2 мг/л Вr–=2,0 мг/л рН 7,45 Сl–=43,9 мг/л SO4 2-=210 мг/л. Проводят аэрирование воды с фильтрованием аналогично примеру 1. Очищенная от железа и марганца и частично от бора и брома подземная вода с расходом до ~ 60% поступает на первую ступень анионитовых фильтров, загруженных селективной по бору смолой S108. Далее фильтрат поступает в смеситель, где смешивается с частью обезжелезенной воды (до 25% от общего расхода). Очищенная от бора вода направляется на вторую ступень анионирования – дебромирование. Сорбцию брома проводят на анионите АВ-17-8. Осуществляют введение окислителя в виде хлора дозой 5 мг Сl2/л при времени контакта, равном 6 мин. Процесс анионирования подземной воды на смоле АВ-17-8 сопровождается резким увеличением концентраций выходящих Сl–. Для обеспечения нормированных СанПиН концентраций хлоридов в очищаемой от бора и брома воде устанавливают время смещения фильтров 50%. Производят усреднение фильтрата. Кроме того, разбавление дебромированной воды достигается при подмешивании фильтрата после I ступени анионирования. Регенерацию анионита АВ-17-8 проводят раствором NaCl аналогично примеру 1. Глубокую очистку в слое гранулированного активированного угля марки АГ-3 высотой загрузки 1,8 м со скоростью фильтрования сверху вниз 12 м/ч. Осуществляли коррекцию воды по фторидам, стабилизацию и обеззараживание аналогично примеру 1 с достижением питьевых качеств воды. Имеем: Fe(суммарно)<0,05 мг/л Мn2+<0,05 мг/л В(суммарно)<0,5 мг/л Br–<0,2 мг/л рН 8,25 Cl–=54,4 мг/л SO4 2-=103,0 мг/л. Пример 3. Подземные воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения в Челябинской обл. (скважина 03) имеют следующий состав: Fe(суммарно)=3,8 мг/л Мn2+=0,52 мг/л В(суммарно)=2,37 мг/л Br–=1,5 мг/л рН 7,1 Сl–=74,4 мг/л SO4 2-=160 мг/л. Воду аэрируют с ее разбрызгиванием и удаляют часть углекислоты с образованием гидроокиси железа и соединений марганца. Выполняют фильтрование с дальнейшим доокислением железа и марганца и образованием каталитической гидрооксидной пленки железа и марганца на волокнах и гранулах пенополистирола. Пропускают подземную воду с освобождением ее от 22% бора и 27% брома. Очищенную от железа и марганца и частично от бора и брома подземную воду с расходом до ~ 60% подают на первую ступень анионитовых фильтров, загруженных селективной по бору смолой IRA-743. Далее фильтрат направляют в смеситель, где смешивают с частью обезжелезенной воды (25% от общего расхода). Очищенную от бора воду направляют на вторую ступень анионирования – дебромирование. Вводят окислитель в виде хлора дозой 6 мг Сl2/л при времени контакта, равном 4 мин. Нормируют концентрацию хлоридов, смешивая потоки с временем смещения регенерации фильтра 22%. Регенерацию анионита АВ-17-8 проводят аналогично примеру 2. Глубокую очистку осуществляли в слое гранулированного активированного угля марки АГ-3 со скоростью фильтрования сверху вниз 12 м/ч. Проводили коррекцию воды по фтору, стабилизацию и обеззараживание согласно примеру 1 с достижением питьевых качеств воды. Имеем: Fe(суммарно)<0,05 мг/л Mn2+<0,05 мг/л В(суммарно)<0,5 мг/л Вr–<0,2 мг/л рН 8,4 Сl–=86 мг/л SO4 2-=144 мг/л. Дополнительным преимуществом заявляемого способа является возможность получения из отработанных регенерационных растворов для промывки фильтров с загрузкой анионитами марок S-108 или IRA-743 содержащегося в них в количестве 90% бора в виде борной кислоты в концентрации до 35 г/л. Способ может применяться для очистки от бромидов и соединений бора вод, опресненных по мембранной технологии (пермиаты, дилюаты и др.). Источники информации 1. А.с. СССР 1662939, кл. С 02 F 1/28, 1989. 2. А.с. СССР 1682320, кл. С 02 F 1/28, 1989. 3. А.с. СССР 2084411, кл. С 02 F 1/28, 1994. Формула изобретения
|
||||||||||||||||||||||||||
