Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Водоснабжение и инженерные мелиорации. Учебное пособие
.pdf
Бариевый метод умягчения воды применяют в сочетании с другими
методами. Вначале вводят барий-содержащие реагенты (Ва(ОН)
ВаAl
) для устранения сульфатной жесткости, затем после осветления
2O4
, ВаСО3,
2
воду обрабатывают известью и содой для умягчения. Из-за высокой стоимости
реагентов этот метод применяют очень редко.
Фосфатирование применяют для умягчения воды, после реагентного ее
умягчения известково-содовым методом, что позволяет получить остаточную
жесткость 0,2-0,3 мг-экв/дм
3
[1]. Такая глубокая доочистка позволяет в неко-
торых случаях не прибегать катионитовому умягчению. Фосфатное умягчение
обычно осуществляется при подогреве воды до 105-150
0
С. Из-за высокой
стоимости тринатрийфосфата, фосфатный метод используется для умягчения
воды, прошедшей предварительное умягчение известью и содой.
Катионитовый метод основан на способности ионообменных
материалов обменивать присутствующие в воде катионы кальция и магния
на обменные катионы натрия или водорода. В качестве катионов применяют
органические катионы искусственного происхождения. Катионитовый метод
позволяет достичь
глубокого умягчения воды.
N-катионитовый метод применяют для умягчения воды с содержанием
взвеси не более 8 мг/дм
3
и цветностью не более 30 град [1]. Жесткость воды
снижается при одноступенчатом Na-катионировании до 0,05 – 1, при двухступенчатом – до 0,01 мг-экв/дм
3
[3]. Процесс Na-катионирования описывается
следующими реакциями обмена:
2Na[K] + Ca(HCO
↔ Ca [K] + 2NaHCO3
3)2
где [К] – нерастворимая матрица полимера.
После истощения рабочей обменной емкости катионита он теряет
способность умягчать воду и его необходимо регенерировать. Процесс
умягчения воды на катионитовых фильтрах слагается из следующих последовательных операций [1]: фильтрование воды через слой катионита до момента
достижения предельно допускаемой жесткости в фильтрате; взрыхление слоя
катионита восходящим потоком
умягченной воды; спуск водяной подушки во
избежание разбавления регенерирующего раствора; регенерация катионита
посредством фильтрования соответствующего раствора; отмывка катионита
неумягченной водой.
Наибольшее практическое применение нашло сочетание процессов
H-Na-катионирования, в результате чего может быть достигнута требуемая
щелочность или кислотность воды. Процесс Н-Na-катионирования может
осуществляться по схемам [1]: параллельное Н-Na-катионирование, последовательное
Н-Na-катионирование и совместное Н-Na-катионирование.
Электродиализ – метод разделения растворенных веществ, значительно
отличающихся молекулярными массами. Он основан на разных скоростях
диффузии этих веществ через полупроницаемую мембрану, разделяющую
51
концентрированный и разбавленный растворы. Диализ осуществляется в
мембранных аппаратах с нитро- и ацетатцеллюлезными пленочными
мембранами.
Опреснение и обессоливание воды. Существующие методы опреснения
и обессоливания воды подразделяются на две группы [1]: с изменением и
без изменения агрегативного состояния воды. К первой группе методов относят
дистилляцию, замораживание, газогидратный метод; ко второй группе –
ионный
обмен, электродиализ, обратный осмос, гиперфильтрацию.
Дистилляционный метод основан на способности воды при нагревании
испаряться и распадаться на пресный пар и соленый рассол. При нагревании
соленой воды до температуры более высокой, чем температура кипения, вода
начинает кипеть. Образовавшийся пар при давлении менее 50 кг/см
2
практи-
чески не способен растворять содержащиеся в опресняемой воде соли,
поэтому при его конденсации получается пресная вода.
Ионообменный метод опреснения и обессоливания основан на последовательном фильтровании воды через Н-катионитовый и ОН-анионитовый
фильтры. Вода, содержащая NaCl, обессоливается по следующим схемам [1]:
Н[К] + NaCl ↔ Na[K] + HCl, OH [A] + HCl ↔ Cl[A] + H
2
O
На ионообменные установки подается вода, содержащая соли до
3,0 г/дм
8 мг/дм
мость до 7 мгО
3
, сульфаты и хлориды – до 5 мг/дм3, взвешенные вещества – не более
3
и имеющая цветность не выше 30 град и перманганатную окисляе-
/дм3. В соответствии с необходимой глубиной обессоливания
2
воды применяют одно-, двух- и трехступенчатые установки. В одноступенчатых
ионитовых установках воду последовательно пропускают через группу
фильтров с сильнокислотным Н-катионитом, а затем через группу фильтров
со слабоосновным анионитом: свободный диоксид углерода удаляется в
дегазаторе, который устанавливается после катионитовых или анионитовых
фильтров. В каждой
группе должно быть не менее двух фильтров.
Ионитовые установки с двухступенчатой схемой обессоливания воды
состоят из Н-катионитовых и анионитовых фильтров первой ступени
(со слабоосновным анионитом), дегазатора для удаления свободной углекислоты, Н-катионитовых и анионитовых фильтров второй ступени
(с сильно основным анионитом). Анионитовые фильтры первой ступени
задерживают анионы сильных
кислот, второй ступени – анионы слабых
кислот (органических кислот и кремневой кислоты). В установках с трехступенчатой схемой на третьей ступени применяют фильтр со смешанной
загрузкой катионита и анионита или Н-катионитовые фильтры третьей
ступени с сильноосновным анионитом.
Электродиализным называется процесс удаления из раствора ионов
растворенных веществ путем избирательного их переноса
через мембраны,
селективные к этим ионам, в поле постоянного электрического тока. При
наложении постоянного электрического поля на раствор ионизированных
52
веществ (электролитов) возникает направленное движение ионов растворенных
+
солей, а также ионов Н
и ОН-. Причем катионы движутся к катоду, а анионы –
к аноду. Если раствор разделить на секции с помощью специальных мембран,
проницаемых только для катионов или только для анионов, то катионы,
двигаясь к катоду, будут свободно проходить через катионитовую мембрану.
Для анионов же она практически непроницаема. Анионы, пройдя через анионитовую мембрану, будут
двигаться к аноду. Таким образом, раствор разделится
на обессоленную воду, находящуюся между мембранами, и концентрированные
рассолы – щелочной католит и кислый анолит.
В настоящее время для обессоливания воды используются многокамерные плоскокамерные аппараты. Область применения электродиализа
ограничивается солесодержанием растворов 0,5-10 г/дм
3
, так как при меньших
концентрациях падает проводимость растворов и уменьшается эффективность
использования электроэнергии, а при больших - процесс становится экономически не выгоден, вследствие существенного роста энергозатрат, так как затраченная электроэнергия пропорциональна количеству удаляемых ионов.
Опреснение воды гиперфильтрацией заключается в фильровании
соленой воды через специальные полупроницаемые мембраны, которые
пропускают воду,
а задерживают ионы растворенных в ней солей. При этом
необходимо создать избыточное давление для фильтрования воды через
мембрану.
Обезжелезивание воды. Повышенная концентрация железа в воде
обусловливает буроватую окраску, неприятный металлический привкус,
вызывает зарастание водопроводных сетей, является причиной брака в
пищевой, химической
и других отраслях промышленности. Повышенное
содержание железа в питьевой воде вредно для здоровья человека.
В подземных водах Тюменской области железо встречается в виде
органических комплексных соединений с фульвокислотами, а также в виде
коллоидных или тонкодисперсных взвесей. Преобладание тех или иных
форм существования железа в подземных водах в значительной степени
зависит от
рН. В качестве преобладающих форм железа может быть карбонат,
комплексные соединения с гуматами и фульвокислотами, гидроксокомплексы.
Последние могут присутствовать в воде в коллоидном состоянии, которое
является одной из основных форм существования железа [6].
Железо может быть переведено из этого комплекса в осадок двумя
путями: естественным - при участии бактерий, разрушающих органическое
вещество,
и искусственным - с помощью сильных окислителей, уничтожающих
защитные коллоиды.
При наличии катализаторов скорость окисления железа (II) кислородом
значительно возрастает [6]. С повышением значения рН среды, время, затрачиваемое на окисление соединений железа (П), значительно сокращается.
Окисление железа (II) кислородом воздуха происходит по реакции:
4Fе
2+
+ О2 + 8НСО
-
+ 2Н2О = 4Fе (ОН)3 + 8СО2
3
53
По стехиометрии на окисление 1 мг железа (II) расходуется 0,143 мг
растворенного в воде кислорода; щелочность воды при этом снижается на
3
0,036 мг-экв/дм
. При обработке воды перманганатом калия реакция окисления
и последующего гидролиза протекает по уравнению:
4Fе
2+
+ МnО
-
+8НСО
4
-
+ 2Н2 = 4Fе (ОН)з + МnО2 + 8СО2
3
По стехиометрии на окисление 1 мг железа (II) расходуется 0,71 мг
перманганата калия; щелочность воды при этом уменьшается на
3
0,036 мг-экв/дм
.
Все многообразие методов, применяемых в технологии обезжелезивания
воды, можно свести к двум основным типам, реагентные и безреагентные.
Из применяемых в настоящее время безреагентных методов обезжелезивания
воды перспективными являются [6]:
1. вакуумно-эжекционная аэрация и фильтрование;
2. упрощенная аэрация и фильтрование;
3. “сухая фильтрация”;
4. фильтрование на каркасных фильтрах;
5. фильтрование в
подземных условиях с предварительной подачей в
пласт окисленной воды или воздуха;
6. аэрация и двухступенчатое фильтрование;
7. ультрафильтрация.
К реагентным относятся следующие методы:
1. упрощенная аэрация, окисление, фильтрование;
2. напорная флотация с известкованием и последующим фильтрованием;
3. известкование, отстаивание в тонкослойном отстойнике и филь-
трование;
4. фильтрование через модифицированную загрузку;
5. электрокоагуляция;
6. катионирование;
7. озонирование и фильтрование,
Для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение
получили безреагентные методы. Безреагентные методы обезжелезивания
могут быть применены, когда исходная вода характеризуется рН - не менее
3
6,7; щелочностью - не менее 1 мг-экв/дм
не более 7 мгО
/дм3. При этом при содержании железа (II) до 3 мг/дм3 рекомен-
2
; перманганатная окисляемость -
дуется метод фильтрования на каркасных фильтрах без вспомогательных
3
фильтрующих средств; до 5 мг/дм
фильтрации”; от 5 до 10 мг/дм
предпочтительно применять метод “сухой
3
следует использовать метод упрощенной
аэрации с одноступенчатым фильтрованием; от 10 до 20 - аэрация и двухступенчатое фильтрование.
Реагентные методы обезжелезивания воды следует применять при низких
значениях рН, высокой окисляемости, нестабильности воды. При этом при
перманганатной окисляемости до 15 мгО
/дм3 предпочтителен метод,
2
предусматривающий упрощенную аэрацию, обработку сильным окислителем
54
и фильтрование через зернистую загрузку большой грязеемкости; при перманганатной окисляемости более 15 мгО
/дм3 следует применять напорную филь-
2
трацию с предварительным известкованием и последующим фильтрованием
или метод, предусматривающий аэрацию, известкование, отстаивание в тонком
слое и фильтрование.
Обезжелезивание воды катионированием целесообразно лишь в тех
случаях, когда одновременно с обезжелезиванием требуется умягчение воды,
при этом ионным обменом могут быть лишь извлечены ионы железа (II).
Метод упрощенной аэрации
применим как в гравитационном, так и в
напорном варианте в зависимости от производительности установки. Помимо
вышеуказанных, показателями применимости этого метода являются условия,
когда Еh воды после аэрации будет не менее +100 мВ и индекс стабильности
воды (J) не менее +0,05. Метод упрощенной аэрации основан на способности
воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород,
при
фильтровании через зернистый слой выделять железо на поверхности зерен,
образуя каталитическую пленку из ионов и оксидов двух- и трехвалентного
железа. Эта пленка активно интенсифицирует процесс окисления и выделения
железа из воды. Обезжелезивание воды в загрузке, покрытой пленкой, является
гетерогенным автокаталитическим процессом, в результате чего обеспечивается
непрерывное обновление пленки, как катализатора
, непосредственно при работе
фильтра.
При этом методе не требуется окисление двухвалентного железа в
трехвалентное и перевод его в гидроксид, в связи, с чем отпадает необходимость в устройстве дорогостоящих аэрационных сооружений. Упрощенная
аэрация осуществляется с помощью несложных приспособлений путем
излива воды с небольшой высоты в карман или центральный канал фильтра,
либо путем вдувания воздуха в обрабатываемую воду. Отсутствие специальных
аэрационных устройств и контактных емкостей упрощает эксплуатацию и
снижает стоимость очистки.
Сущность метода сухой фильтрации заключается в фильтровании
воздушно-водяной эмульсии через “сухую” (незатопленную) зернистую
фильтрующую загрузку путем образования в ней вакуума или нагнетания
больших количеств воздуха с последующим отсосом из поддонного
пространства. В обоих случаях в поровых каналах фильтрующей загрузки образуется
турбулентный режим движения смеси, характеризующийся завихрениями и
противотоками, что способствует молекулярному контакту воды с поверхностью зерен контактной массы. При этом на зернах фильтрующей загрузки
формируется адсорбционно-каталитическая пленка из соединений железа
(и марганца, если он присутствует в воде
), повышая эффективность процессов
деманганации и обезжелезивания.
Особенностью процесса является образование дегидратированной
пленки на зернах загрузки (песок, керамзит и др ), состоящей, из магнетита,
сидерита, гетита и гематита. Указанные соединения имеют плотную структуру,
55
а объем их и 45 раз меньше, чем гидроксида железа. Поэтому темп прироста
потерь напора в фильтрующей загрузке при напорном фильтровании по методу
«сухой фильтрации» чрезвычайно мал, а продолжительность фильтроцикла велика (от нескольких месяцев до года и более). Характерными особенностями
процесса являются: минимальный период “зарядки” фильтрующей загрузки
(т. е.
образование на поверхности зерен активной адсорбционной пленки),
составляющий от 0,3 до 2 ч, повышение рН и некоторое снижение жесткости
фильтрата, высокая грязеемкость загрузки и отсутствие промывных вод.
Метод упрощенной аэрации с двухступенчатым фильтрованием
предпочтительно применять в напорном варианте. Сущность процесса
аналогична описанной выше. В самом начале процесса обезжелезивания
при поступлении на фильтр первых
порций воды, когда загрузка еще чистая,
адсорбция соединений железа на ее поверхности происходит в мономолекулярном слое, т. е. имеет место физическая адсорбция, обусловленная силами
притяжения между молекулами адсорбата и адсорбента. После образования
мономолекулярного слоя процесс выделения соединений железа на зернах
песка не прекращается, а наоборот, усиливается вследствие того, что
образовавшийся монослой химически более активен, чем чистая поверхность песка.
Пленка состоит из шаровых молекул гидроксида железа и других соединений,
как железа (III), так и железа (II). Количество связанной воды в пленке достигает
20 %. Величина истинной поверхности пленки составляет не менее 200 м
2
/г.
Пленка представляет собой очень сильный адсорбент губчатой структуры.
Одновременно, пленка является катализатором окисления железа (II).
В связи с этим эффект очистки воды зернистым слоем несравненно выше,
чем это могло быть в гомогенной среде.
Метод фильтрования на каркасных фильтрах следует применять для
обезжелезивания воды на установках производительностью до 1000 м
3
/сут.
Сущность обезжелезивания воды по этому методу заключается в том, что
железо (II) после окисления переходит в осаждающееся железо (III). Гидроксид
железа, формирующийся в нижней части аппарата, намывается на патрон.
При этом в начале процесса решающую роль играет различие в зарядах
керамического патрона, хлопьев гидроксида железа и ионов железа (II).
Нарастающий на патроне
слой гидроксида железа служит контактным
материалом для новых, постоянно намываемых агрегатов, при этом происходят как физические, так и
химические процессы. Патрон служит только
опорным каскадом для фильтрующего слоя гидроксида железа.
При обезжелезивании природных вод на патронных фильтрах первой
стадией процесса является фильтрование с постепенным закупориванием
пор фильтрующей перегородки. Эта стадия заканчивается по достижении
определенного соотношения объема твердых частиц, задержанных в порах,
к объему самих пор, после чего наступает вторая
стадия - фильтрование с
образованием первоначального слоя осадка. На этом заканчивается процесс
зарядки фильтра и начинается фильтрование с целью обезжелезивания воды.
56
Сущность метода аэрации с использованием вакуумно-эжекционных
аппаратов заключается в окислении кислородом воздуха железа (II) в
железо (III) с образованием коллоида гидроксида железа, его коагулирование
при рН=6,87,0 и выпадение в осадок в виде бурых хлопьев. При контакте
воды, содержащей железо (П) с воздухом, кислород растворяется в воде,
окислительный потенциал системы повышается, и если при этом создать
условия для удаления части растворенной углекислоты, то рН системы
возрастет до значения, обеспечивающего при данном окислительном потенциале выпадение в осадок гидроксида железа (III).
Обезжелезивание воды фильтрованием через модифицированную загрузку
основано на увеличении сил адгезии путем воздействия, на молекулярную
структуру поверхности зерен фильтрующей загрузки. Методика модификации
загрузки
предусматривает ее последовательную обработку 1,5 %-ным раствором
сернокислого железа (П), а затем 0,5 % раствором перманганата калия.
Суммарная продолжительность контакта 30 мин. Спустя 20 мин после начала
работы фильтрат отвечает лимитам ГОСТ 2874-82. «Вода питьевая».
Обезжелезивание воды упрощенной аэрацией и фильтрованием заключается в удалении избытка углекислоты и обогащении воды кислородом при
аэрации, что способствует повышению
рН и первичному окислению железоорганических соединений. Окончательное разрушение комплексных соединений железа (II) и частичное его окисление достигаются путем ведения в
обрабатываемую воду окислителя (хлора, озона, перманганата калия и т. п.).
Соединения закисного и окисного железа извлекаются из воды при фильтровании ее через зернистую загрузку.
Обезжелезивание методом напорной флотации основано
на действии
молекулярных сил, способствующих слипанию отдельных частиц гидроксида
железа с пузырьками тонкодиспергированного в воде воздуха и всплывании
образующихся при этом агрегатов на поверхность воды. Метод флотационного
выделения дисперсных и коллоидных примесей природных вод весьма
перспективен вследствие резкого сокращения продолжительности процесса
(в 34 раза) по сравнению с осаждением или обработкой
в слое взвешенного
осадка.
На эффективность процесса всплывания хлопьев при флотационном
разделении оказывают влияние концентрация взвешенных веществ (исходная
концентрация железа, доза извести), количество и размер пузырьков, продолжительность флотации, а также гидродинамические условия. При увеличении
продолжительности флотации, давления в напорном баке, дозы извести, а
также исходного содержания железа, эффект обезжелезивания
при увеличении количества дисперсионной воды
понижается.
повышается, а
Удаление высококонцентрированных устойчивых форм железа из
воды аэрацией, известкованием, отстаиванием и пр. достигается после
полного окисления железа (II) и деструкции комплексных железоорганических
соединений при рН>7,0.
57
В некоторых случаях для быстрого окисления железа (II), даже при
низких значениях рН, применяют катализаторы. В качестве таких катализаторов обычно используют дробленый пиролюзит, «черный песок» (песок,
покрытый пленкой оксидов марганца, которые образуются в результате
разложения 1 % раствора перманганата калия, подщелоченного до рН=8,59
водным раствором аммиака) и сульфоуголь, покрытый пленкой оксидов
марганца.
Процесс окисления железа (II) высшими оксидами марганца, которые
при этом восстанавливаются до низших ступеней окисления, а затем вновь
окисляются растворенным в воде кислородом, описывается уравнениями:
4Fe(HCO
+3MnO2+2H2O=4Fe(OH)3+MnO+Mn2O3+8CO2
3)2
2MnO + O
2Mn
2O3
= 2MnO2
2
+ O
2
= 4MnO
2
Обезжелезивание воды катионированием допускается применять при
необходимости одновременного удаления солей железа и солей, обусловливающих жесткость, и когда в обрабатываемой воде отсутствует кислород.
Обезжелезивание поверхностных вод осуществляют при одновременном
осветлении и обесцвечивании. Железо, находящееся в воде в виде коллоидов,
тонкодисперсных взвесей и комплексных соединений, удаляется обработкой
воды коагулянтами. Для разрушения
комплексных органических соединений
железа воду обрабатывают хлором, озоном или перманганатом калия. При
использовании железных коагулянтов обеспечивается более полное удаление
железа из воды в результате интенсивной адсорбции ионов железа на хлопьях
Fе(ОН)з. Оптимум адсорбции ионов железа, как в случае применения
алюминиевых, так и железных коагулянтов, лежит в интервале значений
рН воды 5,77,5.
Гидроксиды железа из воды наиболее эффективно извлекаются в
осветлителях со слоем взвешенной контактной среды. Благодаря гетерогеннокаталитическому процессу железо (II) в слое взвешенной контактной среды
окисляется быстрее. На эффект обезжелезивания влияют рН; температура,
исходная концентрация железа, высота слоя осадка и
скорость восходящего
потока воды.
В составе обезжелезивающих установок применяют скорые одно- и
двухслойные фильтры. При размере зерен 0,61,2 мм толщину фильтрующего
слоя принимают равной 1,01,5 м. Скорость фильтрования на скорых фильтрах
57, а на двухслойных - до 10 м/ч. Для очистки фильтрующих слоев применяют
водовоздушную промывку, дополняя ее верхней промывкой.
Деманганация
воды. К настоящему времени разработаны и внедрены
в практику различные методы очистки воды от марганца: увеличением окислительно-восстановительного потенциала среды путем применения сильных
58
окислителей без корректирования значения рН воды, повышением значения
рН воды при недостаточном окислительно-восстановительном потенциале в
случае использования слабых окислителей; совместным применением более
сильного окислителя и повышением значения рН воды.
Многие из них основаны на окислении присутствующего в воде иона
марганца (II) до марганца (III) и марганца (IV), образующих гидроксиды,
растворимость которых при
рН>7 меньше 0,01 мг/л, Для этого применяют
различные окислители: перманганат калия, озон, хлор и его производные,
кислород воздуха. Кроме того, удаление марганца из воды может быть достигнуто с помощью ионного обмена, при умягчении известково-содовым методом,
при фильтровании воды через загрузку из марганцевого цеолита, биохимическими и другими методами.
Известные
в технологии улучшения качества воды методы ее деманганации можно классифицировать на безреагентные и реагентные; на
окислительные, сорбционные, ионообменные и биохимические. К числу
безреагентных методов удаления марганца из воды следует отнести: глубокую
аэрацию с последующим отстаиванием (вариант) и фильтрованием на скорых
осветлительных фильтрах с сорбцией марганца на свежеобразованном
гидроксиде железа [6].
К числу реагентных методов деманганации воды, прежде всего, относятся
окислительные с использованием хлора и его производных, озона, перманганата
калия, технического кислорода. К ним относятся и методы, предусматривающие использование щелочных реагентов.
Для окисления марганца (II) в диоксид марганца должен поддерживаться
определенный окислительно-восстановительный потенциал, значение которого
зависит от требуемой в данном конкретном
случае концентрации остаточного
марганца и рН среды. Удаление марганца методом глубокой аэрации с последующим фильтрованием предусматривает первоначальное извлечение из воды
под вакуумом свободной углекислоты (рН повышается до 88,5), которое
производится в вакуумно-эжекционном аппарате с последующим насыщением
обрабатываемой воды кислородом воздуха в его эжекционной части, ее диспергирование до
капельного состояния и фильтрование через зернистую загрузку.
Технологическая схема состоит из скорых осветлительных фильтров, над
зеркалом воды которых размещены напорные вакуумно-эжекционные аппараты.
Метод применим при окисляемости исходной воды до 9,5 мгО
/дм3. Подобная
2
технология позволяет успешно решать задачи не только деманганации,
деферизации, но и дегазации воды.
Необходимым условием рассматриваемого метода деманганации воды
является присутствие в ней железа (II), которое при окислении растворенным
кислородом образует гидроксид железа, адсорбирующий на поверхности
марганец (II) и каталитически влияющий на его окисление. Процесс успешно
протекает при рН аэрированной воды
ниже 8,5 и величине Еh < 0,4 В.
59
Удаление марганца из подземных вод может быть достигнуто в пласте
при условии достаточно высокого значения рН. При введении в подземный
поток воды, содержащей растворенный кислород, или воздуха, или технического кислорода, достигается окисление железа (II) и марганца (II), их
соосаждение и задержание в порах водовмешающих пород. На процесс
деманганации и деферизации воды
по этому методу существенное влияние
оказывают железо- и марганец-бактерии. Метод экономичный, относительно простой, однако, не всегда обеспечивающий надлежащую глубину
деманганации воды. Считается целесообразным его использование при
3
содержании марганца в подземной воде до 0,5 мг/дм
и высоком рН.
Наиболее эффективным и технологически простым методом удаления
марганца из вод поверхностных и подземных источников в настоящее время
является обработка их перманганатом калия. Этот метод может быть
применен на
очистных комплексах любой производительности при любом
качестве исходной воды - существенного изменения технологической схемы
при этом не происходит. На удаление 1 мг Мn (II) расходуется 1,88 мг КМnО
.
4
Деманганация воды перманганатом калия основана на его способности
окислять марганец (II) с образованием малорастворимого диоксида марганца:
ЗМn
2+
+ 2МnО
-
+ 2Н2О = 5МnО2 + 4Н+
4
Очень важным аспектом применения перманганата калия для очистки
воды от марганца является образование дисперсного осадка диоксида марганца
МnО
который, имея большую удельную поверхность порядка 300 м2/г, явля-
2
ется эффективным сорбентом. При обработке воды перманганатом калия
снижение привкусов и запахов происходит также вследствие частичной
сорбции органических соединений образующимся мелкодисперсным хлопьевидным осадком гидроксида марганца.
Применение перманганата калия дает возможность удалить из воды, как
марганец, так и железо, независимо от форм их содержания в воде. В водах
с
повышенным содержанием органических веществ железо и марганец образуют
устойчивые органические соединения (комплексы), медленно и трудно
удаляемые при обычной обработке хлором и коагулянтом. Применение
перманганата калия, сильного окислителя, позволяет разрушить эти комплексы
с дальнейшим окислением ионов марганца (II) и железа (II) и коагуляцией
продуктов окисления. Кроме того, коллоидные частицы гидроксида марганца
Мn(ОН
коллоидов коагулянтов Fе(ОН)
)4 в интервале рН=511 имеют заряд, противоположный зарядам
и Аl(ОН)3, поэтому добавление перманганата
3
калия к воде интенсифицирует процесс коагуляции. Таким образом, перманганат калия, оказывая совокупное действие как окислителя, сорбента и вспомогательного средства коагуляции, является высокоэффективным реагентом для
очистки воды от целого ряда загрязнений, в том числе и от марганца.
Максимальное снижение концентрации марганца (II) в воде (до 97 %)
достигается при обработке
воды перманганатом калия дозой 2 мг КМпО4 на
1 мг марганца (II) с дальнейшим добавлением коагулянта для удаления
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]