Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Наибольшие трудности представляет удаление железа из вод, содержащих растворенное органическое вещество; такие воды часто имеют окраску от светло-желтой до коричневой. При необходимости удаления железа из воды в присутствии растворенной органики чаще всего прибегают к реагентным способам очистки. В качестве реагентов используют хлорную известь, хлор, различного рода коагулянты и пр. Как правило, очистке воды от железа методом коагулирования предшествует хлорирование или озонирование воды для разрушения органических соединений железа или защитных коллоидов, препятствующих коагуляции коллоидных форм железа.
Железо в подземных водах, содержащих гумус или другие растворенные органические вещества, может быть с самого начала связано в железо-органические комплексы или находится в свободном состоянии двухвалентных ионов, не связанных с органическими компонентами. В последнем случае очистка подземных вод от железа происходит с большим трудом, так как при окислении двухвалентного железа кислородом воздуха в водах образуется не гидроокись железа, а соединения трехвалентного железа с орган шеек им веществом. Образующиеся таким образом желе-3°органические комплексы восстанавливаются гораздо легче, чем простая
Первая операция может при необходимости сочетаться с подщелачиванием воды известью, отстаивание (коагуляция) — с добавлением различных коагулянтов.
103
гидроокись железа, а под действием даже слабых восстановителей выдели ются в раствор ионы железа.
В зарубежной практике удаление двухвалентного железа из подземных вод, содержащих органические вещества, иногда осуществляется методом контактового фильтрования [135]. Материал контактового фильтра оказывает каталитическое действие на процесс окисления железа. При каталитическом окислении двухвалентного железа происходит химическое связывание его с фильтрующим материалом и образование железо-органических комплексов не происходит, если в подземных водах, не содержащих растворенного кислорода, двухвалентное железо и органическое вещество находятся раздельно. Для ускорения процесса и полноты окисления закисного железа в качестве катализаторов используются высшие окислы марганца ("черный песок"), железа и некоторые природные соединения.
При содержании в воде железа преимущественно в ионных формах возможно успешное удаление его из раствора методом катионирования. В производственных и полупроизводственных условиях в качестве ионо-обменников используются катионы различных марок, сульфоугли, активизированные угли, бентонитовые глины и другие фильтрующие материалы, обладающие значительной емкостью обмена. Однако применение этого метода ограничено дороговизной фильтрующего материала сложностью технологического процесса в связи с необходимостью сравнительно частой регенерации фильтра.
Из перспективных методов очистки подземных вод от железа следует отметить магнитную обработку воды. При этой обработке воды в основном происходят изменения структуры молекул самой воды и гидратных оболочек ионов. Такие изменения могут приводить к образованию дополнительных центров кристаллизации, и в конечном итоге происходит ускорение процессов коагуляции. На эффект обработки воды влияют, в первую очередь, магнитная восприимчивость ионов, напряженность и скорость изменения направления магнитного поля, а также скорость пропускания обрабатываемой воды. В связи с этим практическому применению метода на каком-либо водозаборе необходима предварительная экспериментальная выработка режимов работы установки в лабораторном варианте.
В последние годы в зарубежной литературе широко обсуждается способ очистки воды от железа непосредственно в водоносном горизонте [187, 172, 184 и др.].
В 1969 г. X. Вихури [194] была опубликована статья, в которой сообщалось об успешном проведении опытов по удалению железа из грунтовых вод (in situ) посредством воздействия на их окислительно-восстановительные условия. Затем на Международной выставке по охране вод, проходившей в 1970 г. в г. Енкёпинге (Швеция), фирмой "Вирметодор А.Б." демонстрировалась модель установки по очистке грунтовых вод от железа методом "Виредокс" (Vyredox). Принцип его заключается в том, что железо, находящееся в подземных водах в растворенной форме, окисляется непосредственно в водоносном горизонте посредством введения лишенной железа и насыщенной кислородом воды через специальные скважины (трубчатые фильтры) для окисления, которые закладываются вокруг водозаборной скважины на расстоянии 10—15 м (расстояние зависит от гидрогеологических условий участка, фильтрационных свойств водовмещающих пород). В некоторых вариантах установки трубчатые фильтры вокруг водозаборной скважины служат для нагнетания кислоро-
104
да. Кислород или вода, обогащенная кислородом от специальной установки, поступает через трубчатые фильтры для нагнетания в водоносный горизонт. В результате подземной аэрации воды водоносного слоя равновесие процессов окисления—восстановления сдвигается в сторону окисления и железо, гидролизуясь, переходит в осадок, а грунт водоносного горизонта одновременно служит в качестве фильтра. Метод не сразу нашел поддержку у специалистов по водоподготовке [172], однако положительный и теперь уже многолетний опыт эксплуатации "виредоксных" установок в ряде стран [187, 184] дает основание считать этот метод перспективным. Отсутствие же теоретического обоснования метода требует для каждых конкретных природных условий убедительного обоснования возможных последствий его применения. Метод "Виредокс" может быть рекомендован в первую очередь в случаях неглубокого залегания горизонта грунтовых вод, и в сравнении с другими методами очистки вод от железа достигается большая экономия капитальных затрат.
