Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Биологическое окисление металлов, нашедшее широкое применение в металлургии, в последние годы с успехом применяется и в водоподготовке. Так, очистка кислых шахтных вод, обогащенных железом до нескольких граммов в литре, производится с помощью микроорганизмов. Преимуществом биологического окисления железа над чисто химическим является то, что скорость окисления в присутствии специфических микроорганизмов может происходить в десятки и сотни раз быстрее, чем в стерильных условиях. Биологическое окисление железа является результатом деятельности специфических микроорганизмов — железобактерий. Железобактерии не образуют единой экологической группы, их объединяет лишь то, что для своей жизнедеятельности они используют окисление железа как источник энергии для реакции обмена веществ.
Примеры удаления железа с помощью микроорганизмов слабоминерализованных подземных гидрокарбонатных вод, содержащих растворенное органическое вещество, в литературе отсутствуют. Однако некоторые виды железобактерий, по наблюдениям автора, интенсивно развиваются на участках выходов железистых подземных вод, а также при слиянии поверхностных водотоков, один из которых имеет слабокислые воды болотного происхождения.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ВОД РАЙОНА
Первые исследователи подземных вод района, как упоминалось выше, не могли сосредоточить внимание на высоком содержании железа в водах, так как химические анализы вод были тогда, как правило, неполными и производились не на месте взятия проб. В связи с этим подземные (грунтовые воды) характеризовались ими как воды исключительно хорошего качества [114, 83]. Более поздними исследованиями [15, 107 и др.] показано широкое развитие в районе вод с содержанием железа выше норм для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
С расширением сети централизованного водоснабжения в районе возникает необходимость в использовании железистых вод и разработке рациональных методов их очистки от железа применительно к местным условиям. Уже в 1940 г. при изысканиях на крупных водозаборах инженером П-В. Перегудовым под руководством H.A. Маринова велись опытные работы по очистке грунтовых вод методом аэрирования с последующей Фильтрацией. Проведенные опыты позволили рекомендовать установки 8- Зак. 746 105
по удалению железа из вод в некоторых промышленных населенных пунктах Хабаровского края. В дальнейшем способы очистки вод от железа изменялись с учетом опыта работы этих станций, и к настоящему времени на большинстве из них очистка производится по схеме: аэрация, отстаивание, добавка различных коагулянтов (известкование или хлорирование) и фильтрование. Ввиду сложности технологического процесса, дороговизны реагентов и перебоев в их доставке нормальная работа станций часто нарушается. Это приводит к ухудшению работы и преждевременному выводу из строя водоподъемного оборудования и водопроводной сети.
В шестидесятых годах сотрудниками ХабИИЖТа апробировался в дальневосточных условиях метод удаления железа упрощенной аэрацией с длительной фильтрацией [27], и в 1968 г. метод был применен на двух водозаборах железнодорожных станций Дальневосточной железной дороги. Фильтрующим материалом при этом служил привозной (волжский) кварцевый песок различной крупности. Стоимость его из-за транспортных расходов высока. В связи с этим сотрудниками того же института в качестве нового фильтрующего материала предложен гранодиорит, размельченный до фракций 0,6—5,0 мм. Как показали лабораторные испытания, новый материал превосходит кварцевый песок по ряду показателей и может с успехом применяться в качестве фильтрующего материала при водоподготовке [131].
В лабораторных условиях и непосредственно у водопункта автором проводилось экспериментальное удаление железа из подземных вод, содержащих растворенное органическое вещество, с помощью фильтрования через слой природного сорбента, в качестве которого применялся мох верховых болот. Результаты пробного фильтрования исследуемой воды через слой мха показывают удовлетворительную очистку воды от железа. Такие качества природного сорбента, как легкость, отсутствие необходимости в "созревании", фильтрующей загрузки, т.е. времени образования пленок окислов, оказывающих каталитическое действие на процесс при использовании других фильтрующих материалов,делают способ очистки вод перспективным для применения в производственных условиях.
Заслуживает особого внимания опыт, предложенный и осуществленный на одном из водозаборов в районе г. Хабаровска сотрудниками института "Дальгипроводхоз" [106]. Суть способа заключается в одновременной эксплуатации и смешении вод двух резко различных по гидрогеохимическим показателям водоносных горизонтов с последующей очисткой воды по схеме: упрощенная аэрация игфильтрованиечерез песчаный фильтр. Смешение сильно железистых (Fe до 20 мг/л) слабокислых (pH = 5,0 4 -=- 6,5) вод плиоцен-нижнечетвертичного горизонта и щелочных (pH = 8,5) безжелезистых вод пород фундамента приводит к повышению щелочности воды, усиливает процесс гидролиза железа, подобно очистке вод с реагентными добавками. Таким образом, эффект удаления железа по полноте очистки может быть сравним лишь с реагентной очисткой воды от железа, достигаемой с помощью хлорирования или известкования.с многократной фильтрацией, в то время как технологическая схема и обслуживание водоподготовки значительно упрощаются. К сожалению, область применения данного способа ограничивается участками с указанными особенностями гидрогеологических условий и дороговизной бурения на глубокие горизонты в целях добычи безжелезистых щелочных вод. 106
