10. Очистка подземных вод от газов

Наиболее распространенными в подземных водах являются углекислый газ (СО₂), сероводород (Н₂S), метан (СН₄), иногда встречается аммиак(NH₃).

Для удаления этих применяются физические и химические методы.

10.1. Физические методы дегазации

К физическим методам относятся: аэрация и нагревание до кипячения. Чтобы снизить температуру кипения лучше понижать давление в сосуде. В практике водоподготовки аэрацию осуществляют, в основном, с помощью дегазаторов. Дегазаторы бывают пленочные и вакуумные.

Рис. 10.1. Пленочный дегазатор:

1 – корпус дегазатора; 2 – насадка из колец Рашига (щебень, гравий керамзитовый, мраморная крошка (чтобы не подщелачивать); 3 – газоотводящий патрубок; 4 – подача исходной воды; 5 – оросительная труба; 6 – распределительная плита; 7 – подача воздуха от вентилятора; 8 – отвод дегазированной воды

В случае необходимости глубокой аэрации воды применяют пленочные дегазаторы с кольцами Рашига с тем, чтобы увеличить площадь контакта с воздухом. При аэрировании вода сначала подкисляется, а затем подщелачивается. Нагрузка по воде, при ее аэрировании, колеблется от 20 до 60 м³ воды /м²·ч, зависит от допустимого остаточного количества газа.

На рис. 10.1, 10.2 представлены основные конструктивные схемы дегазаторов. Первый тип дегазатора – пленочный.

Этот тип устройства позволяет получить достаточно высокую степень дегазации. Концентрация СО₂ после дегазатора ≤ 1 – 2 мг/л.

Второй тип дегазатора – вакуумный. Кольца Рашига керамические, штампованные объемные.

дегазированная вода

Рис. 10.2. Вакуумный дегазатор:

1 – труба для подачи в корпус дегазатора; 2 – патрубок отсоса газа (вакуум-насосом); 3 – водораспределительная тарелка (перфорированная); 4 – насадки из колец Рашига (или из другого гранулированного материала: щебня, лучше - гравия); 5 – перфорированное днище; 6 – патрубок отвода дегазированной воды

Дегазаторы хорошо удаляют углекислоту и метан, хуже сероводород, хоть и сопоставимо с углекислотой и метаном, но2 мг/л – и запах и привкус серы очень неприятен (коллоидная сера твердое вещество).

10.2. Химические методы дегазации сероводородосодержащих вод

Для удаления из воды сероводорода химическими методами его окисляют кислородом воздуха (либо чистым кислородом О₂), хлором, а также озоном.

Для более полного удаления сероводорода кислородом воздуха при аэрации, воду предварительно подкисляют до рН = 5,5.

Окисление сероводорода кислородом происходит по следующей реакции:

2Н₂S + О₂ = 2Н₂О + 2S↓ (коллоидная сера)

При окислении воды, содержащей сероводород, хлором процесс окисления происходит по следующей химической реакции:

2Н₂S + Cl₂ = 2НCl + S↓ (коллоидная сера)

Вода становится кислой.

Если воду, содержащую сероводород обрабатывать озоном, то процесс идет по нижеследующей реакции:

3Н₂S + О₃ = 3Н₂О + 3S↓ (коллоидная сера)

Вода, обработанная окислителями имеет значительную мутность, вызванную присутствием коллоидной серы и неприятна на вкус. Без удаления коллоидной серы она не пригодна для использования в питьевых целях. Поэтому прежде чем подать воду потребителю из воды необходимо удалить коллоидную серу, которую можно извлечь из воды фильтрованием двумя способами: I – фильтрование с предварительной обработкой воды реагентами; II – фильтрованием воды через адсорбенты.

При использовании реагентного метода очистки воды фильтрование осуществляют по прямоточной одноступенчатой схеме (т.е. только фильтрование: т.к. концентрация S↓ невелика) при этом фильтрование осуществляют на сооружениях либо с восходящим фильтрованием на контактных осветлителях; либо с нисходящим фильтрованием на двух или многослойных контактных фильтрах. Практика показывает их большую производительность.

При реагентном методе очистки воды от коллоидной серы, концентрация ее не должна превышать 15 мг/л. При большей концентрации коллоидной серы процесс очистки затрудняется и возможны проскоки серы в количествах, которые вызывают неприятный привкус в очищенной воде.

Более эффективным удалением коллоидной серы из воды является сорбционный метод, особенно если в качестве фильтрующей загрузки используется активированный алюмосиликатный адсорбент (ААА).

Область применения: при реагентном методе и концентрации серы до 15 мг/л, а при применении ААА – до 60 мг/л.