СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА: Водоснабжение и канализация

Куницкий С.О., к.т.н., с.н.с. НИЧ НУВХП, Куницкий М.О., студент

Национальный университет водного хозяйства и природопользования, Украина, Ривне

Работа и технические характеристики пенополистирольных фильтров при контактном обезжелезивании подземных вод

Основная масса сельского населения западных и северных регионов Украины потребляет воду из подземных источников, но качество воды не всегда соответствует требованиям к питьевой воде, поскольку может иметь в своем составе повышенную концентрацию железа и сероводорода. Одним из наиболее простых методов обезжелезивания воды, то есть приведение ее к требованиям питьевого водоснабжения, является метод контактного обезжелезивания.

Для подземных вод характерно тесное контактирование с самыми разнообразными породами, осложненный летний обмен между водоносными горизонтами, отсутствие связи с атмосферой и ограниченное взаимодействие с поверхностными водами. Подземные воды включают сложный комплекс газов, ионов, частиц минерального и органического происхождения [1] .

В подземных водах Винницкой, Хмельницкой, Тернопольской, Донецкой, Киевской, Ривненской, Волынской и других областях содержание железа составляет до 2мг/дм³.

Опыт внедрения и эксплуатации фильтров с плавающими зернистыми загрузками существует с 70- х годов прошлого века на территории ближнего и дальнего зарубежья. Конструкция фильтров является ресурсосберегающей, что позволяет ее использовать для обезжелезивания воды определенного химического состава во многих регионах Украины. Одним из возможных направлений оптимизации работы пенополистирольных фильтров является разработка фильтров с крупногранулированной загрузкой, изготавливаемой на производстве наименьшим эквивалентным диаметром 2,8 мм [2].

На водоочистных комплексах в производственных условиях было установлено, что работа таких фильтров при концентрации железа в исходной воде 1,5-2,0мг/дм³ (при скорости фильтрования 4, 5, 6, 7 м/ч) фильтрат соответствует нормативам, а при высших – 8 и 9 м/ч, качество фильтрата нестабильное и содержание железа в некоторых измерениях превышает нормативное значение [1]. Работа фильтров с плавающей загрузкой может быть как с полной, так и неполной промывками загрузки. Под полной промывкой понимается ее отмывания от соединений железа продолжительностью до 3 минут. При неполной промывке понимается промывка продолжительностью 30 секунд, при которой в загрузке остаются соединения железа, что позволяет дополнительно доочищать воду. Качество фильтрата при неполной промывке было выше, чем при полной. Фильтры при неполной их промывке могут работать, обеспечивая нормативное качество фильтрата, не более 48 часов при соответствующих физико-химическим показателях исходной воды [2].

График кинетики вымыва загрязнений с загрузки фильтра №1 после фильтроцикла продолжительностью 30 часов при скорости фильтрования в пределах 4,7-7,0м/час показано на рис. 1.

Рис. 1 – Кинетика выноса загрязнений с загрузки фильтра № 1 и № 3 при различной продолжительностью фильтроцикла (станцыя в пгт Гоща)

Концентрация железа в исходной воде составляет 1,28мг/дм³, интенсивность промывки – 15-16,6 дм²/с*м².

Остатки коллоидов железа в загрузки может дополнительно доочищать воду, но это несет свои негативные последствия. Недостаточная степень промывки загрузки вызывает ее слипание в комочки, а со временем и цементацию, фильтры могут выйти из строя. Поэтому нужно контролировать качество промывки загрузки.

В начале промывки содержание железа в промывной воде находится в пределах 3-7 мг/дм³, но уже на 30 секунде наблюдается пик вымывания соединений железа с толще фильтрующей загрузки. Такой пик выноса загрязнений (концентрация 570-1520 мг/дм³) связан с интенсивным вымыванием задержанных соединений железа в толще фильтрующей загрузки, где задерживается значительная часть загрязнений. Во время промывки наблюдался вынос зкоагуллированных хлопьев железа из фильтра, диаметр которых составлял от 1..2 мм до 2 см. Качественная регенерация фильтров позволяет восстановить фильтрационные и адгезионные свойства загрузки.

Проведенные исследования показали, что работа пенополистирольных фильтров возможна как при полной промывке, так и при неполной. При неполной промывке возможно фильтрование со скоростями выше 7м/ч, но такой режим работы фильтров не может быть постоянным.

Литература:

1. Очистка природной воды на пенополистирольных фильтрах / (В.О. Орлов, С.Ю. Мартынов, А.Н. Орлова, В.О. Зощук, Н.Л. Минаева, С.О. Куницкий и др.); под общ. ред. В.О. Орлова. Монография. - Р.: НУВХП 2012. - 172 с.: Ил.

2. Куницкий С.О. Обоснование параметров работы пенополистирольной фильтров с повышенной крупностью гранул при контактном обезжелезивания подземных вод: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук: спец. 05.23.04 "Водоснабжение, канализация" / С.О. Куницкий. - Ривнэ, 2013. - 22 с.