1. Основи процесу знезалізнення води

Залізо в природних водах зустрічається у вигляді дво- і тривалентних іонів, а також органічних і неорганічних сполук, що знаходяться в колоїдному стані або у вигляді тонкодисперсних суспензій (гідроксидів, сульфідів, органічних комплексів і ін.). У поверхневих водах залізо міститься головним чином в органічних комплексах (гумати), а також у вигляді колоїдних і тонкодисперсних суспензій. У підземних водах при відсутності розчиненого кисню воно звичайно знаходиться у вигляді двовалентних іонів.

На рис. 2.1 подана діаграма Пурбе, що відображає стан системи залізо - вода в координатах окислювально-відновний потенціал Еh - значення рН. Вертикальними прямими показані значення рН гідратоутворення при рівновазі, що встановлюється в системі.

Як видно з діаграми, при значеннях рН<4,5 залізо знаходиться у воді у вигляді іонів Fe3+, Fе2+ і Fe(OH)2+. Підвищення значення рН призводить до окислення заліза (II) в залізо (III), яке випадає в осад. У цих же умовах при Eh<-0,2 і наявності у воді сульфідів може виділятися чорний осад FeS. У відновному середовищі у присутності карбонатів і при рН>8,4 можливо виділення карбонату, а при рН>10,3 - гідроксиду заліза (II).

За наявності каталізаторів - розчинених в оброблюваній воді іонів міді, марганцю і іонів фосфату, а також при контакті її з оксидами марганцю або з раніше випавшим гідроксидом заліза (III) швидкість окислення заліза (II) киснем значно зростає. З підвищенням значення рН середовища час, що витрачається на окислення сполук заліза (II), значно скорочується. Окислення заліза (II) киснем повітря відбувається за реакцією

4Fe2+ + О2 + 8НСО3- + 2Н2О = 4Fе(ОН)3↓+8СО2↑.

На окислення 1 мг заліза (II) витрачається 0,143 мг розчиненого у воді кисню; лужність води при цьому знижується на 0,036 мг-екв/дм3.

Швидкість окислення сполук заліза (II) значно зростає при хлоруванні води. Сполуки заліза (II) у присутності гідрокарбонатів природних вод повністю гідролізують за реакцією

2Fe2+ + Сl2 + 6НСО3- = 2Fe(ОН)3↓+ 2Сl- + 6СО2↑.

На окислення 1 мг сполук заліза (II) витрачається 0,64 мг хлору; лужність води при цьому знижується на 0,018 мг-екв/дм3.

При обробці води перманганатом калія реакція окислення і подальшого гідролізу протікає згідно з рівнянням

4Fe2++ МnО4- + 8НСОз- + 2Н2О = 4Fe(OH) 3↓ + MnO↓ + 8СО2↑.

На окислення 1 мг заліза (II) витрачається 0,71 мг перманганату калію; лужність води при цьому зменшується на 0,036 мг-екв/дм3.

Залізо з природних вод видаляють методами, які можна звести в дві основні групи: безреагентні (фізичні) й реагентні.

До вживаних в даний час безреагентних методів відносяться:

ê спрощена аерація з подальшим фільтруванням;

ê аерація з подальшим відстоюванням і фільтруванням;

ê «суха» фільтрація;

ê фільтрування на каркасних фільтрах;

ê електрокоагуляція;

ê подвійна аерація, обробка в шарі завислого осаду і фільтрування;

ê фільтрування в підземних умовах з попередньою подачею у пласт окисленої води або повітря.

До реагентних методів відносяться:

é спрощена аерація, окислення, фільтрування;

é напірна флотація з вапнуванням і подальшим фільтруванням;

é вапнування, відстоювання в тонкошаровому відстійнику, фільтрування;

é аерація, окислення, вапнування, коагуляція, флокулювання з подальшим відстоюванням або обробкою в шарі завислого осаду і фільтруванням;

é фільтрування через модифіковане завантаження;

é катіонування.

При знезалізненні підземних вод найчастіше застосовують аерування, поверхневих вод – коагуляцію сульфатом алюмінію з попереднім хлоруванням, вапнуванням і відстоюванням.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я