Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Хозя йственн о-п и т ь е в о е водоснабжение. Полное привлечение ресурсов железистых подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения может быть обеспечено при условии успешного удаления из них железа.
Этот вопрос, применительно к природным условиям района, имеющий важнейшее значение в использовании этих вод, рассматривается нами наиболее полно ниже.
СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УДАЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Приведенный выше материал показывает, что наиболее интересные в практическом отношении подземные воды района содержат большое количество железа и без предварительного удаления последнего не могут использоваться для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Эксплуата-
101
ция таких вод приводит к "зарастанию" охрой водопроводных труб, закупорке фильтров и другим нежелательным последствиям, сопровождающимся в конечном итоге выводом из строя водозаборных систем.
Поскольку такие воды пользуются широким распространением во mho-J гих странах мира, особенно в Западной Европе, то ученые давно на них обратили внимание. Первые станции по удалению железа из грунтовых вод методом аэрации стали применяться еще во второй половине XIX в. С тех пор усилия ученых по разработке новых методов удаления железа из подземных вод не прекращались. Особенно много исследований по этой проблеме было выполнено в последние 20—25 лет.
Из числа зарубежных исследователей, занимавшихся ее разработкой, можно назвать Р. Бейденса, И. Шапиро, Т. Такай, К. Симада, В. Руфса, А. Хульта и др. [174, 192, 135, 188, 177]. В нашей стране проблемой обезжелезивания подземных вод в указанный период занимались П.И. Пискунов, В.А. Клячко, П.В. Корыстин, A.M. Перлина и др., В.И. Станкявичус, Ю.С. Сергеев, Г.Ю. Асе, Г.В.Балашова, Г.И. Николадзе и др. [112,66,69, 110, 132, 125,8,9, 11, 103].
В результате усилий этой большой группы специалистов, а также и других, здесь не отмеченных, установлено, что эффективность применения того или иного метода удаления железа из подземных вод зависит от количества и форм, в которых присутствует железо в воде, наличия в последней органических веществ, железобактерий, ее pH и Eh, жесткости и др.
В практике удаления железа из вод наиболее широкое распространение получили методы окисления железа кислородом воздуха, озонирование, хлорирование, известкование, адсорбирование и коагулирование соединений железа химическим, физическим, механическим способами и др. Самостоятельное применение какого-либо одного способа, как правило, к желаемым результатам не приводит. Поэтому для более глубокой очистки воды от железа часто применяется комплекс методов, включающих как безреагентные, так и реагентные, т.е. такие, при которых соответственно не применяются или применяются те или иные реагенты для удаления железа.
Существующие в настоящее время методы удаления железа из подземных вод условно можно разделить на следующие группы:
— окисление закисного железа аэрированием, хлорированием или озонированием с последующим отстаиванием и отделением гидроокиси его на фильтрах;
— каталитическое окисление железа на поверхности фильтрующего материала;
— физико-химические способы удаления соединений железа из воды (катионирование, термическая и магнитная обработка воды и др.) ;
— удаление железа из подземных вод непосредственно в водоносном горизонте (метод "Виредокс") ;
— биологические методы.
Сущность почти всех методов сводится к тому, что железо, находящееся в воде в растворенном виде, переводится в нерастворимые формы и далее различными способами выделяется из раствора.
Наиболее простым и распространенным методом удаления железа из воды является аэрация. По этому методу вода в начале путем распыления приводится в контакт с кислородом воздуха (иногда на градирнях), а затем отстаивается в контактных резервуарах и фильтруется на песчаных
102
фильтрах*. В настоящее время существует множество вариантов данного метода, при которых в качестве окислителей железа используются кислород воздуха, озон, хлор и др.
При удалении железа из воды по такой схеме окисление двухвалентного железа и гидролиз трехвалентного в основном заканчиваются до фильтрования. На фильтрах же происходит практически лишь механическая задержка хлопьевидного осадка и взвеси гидроокиси железа.
Необходимость наиболее интенсивной аэрации воды вплоть до полного окисления всего количества ионов закисного железа в настоящее время ¦считается необоснованной. Вероятно, существует определенный оптимальный режим аэрации, отклонения от которого в обоих направлениях приводят к ухудшению результатов. Так, в 1950 г. бельгийским инженером Р. Бейденсом был предложен метод удаления железа из воды упрощенной аэрацией с последующим фильтрованием В связи с относительно небольшой интенсивностью аэрации воды, при которой происходит окисление лишь определенной части двухвалентного железа, метод часто называют методом умеренной аэрации. При умеренной аэрации процесс коагуляции гидроокиси железа в основном заканчивается на поверхности фильтрующего материала. Данный метод получил в настоящее время широкое распространение и проверку за рубежом [178, 183, 177]. У нас в стране метод апробирован в Академии коммунального хозяйства им. Памфилова, в Хабаровском институте инженеров железнодорожного транспорта и др. [9, 28]. Отдельные работы показызают, что метод аэрации может применяться при высоких концентрациях закисного железа в воде — до 15 мг/л [101]. Однако данные успешного применения этого метода при еще более высоких концентрациях железа в природных водах, представляющих собой сложные физико-химические системы, содержащие примеси органического вещества, марганца, сероводорода, аммиака и т.д., отсутствуют. В случае сложного состава природных вод удаление железа обычно сопровождается протеканием побочных реакций, сильно осложняющих процесс.
