5896

31

Приложение 1.

Характеристика каталитических загрузок фильтров

Birm - алюмосиликат, покрытый оксидами марганца и железа, и производится компанией Clack Corporation (США). Birm является эффективной

иэкономичной загрузкой для удаления растворенных в воде соединений железа

имарганца. Birm – катализатор реакции окисления соединений железа растворенным в воде кислородом воздуха. Нерастворимые соединения железа, являющиеся результатом окисления, осаждаются в слое загрузки и могут быть легко отфильтрованы. Birm не расходуется в процессе удаления железа и является более экономичным по сравнению с другими загрузками. Обезжелезивание с помощью Birm возможно в интервале pH от 6,8 до 8,5. При более высоких значениях pH железо может находиться в трудноудаляемой коллоидной форме. Для эффективной деманганации значение pH должно быть не менее 8. Если вода помимо марганца содержит соединения железа, то pH не должен превышать 8,5, так как высокое значение pH может быть причиной образования трудноудаляемого коллоидного железа.

Удаляет: общее железо (до 3 мг/л), марганец (при pH=8,0-8,5).Суммарная концентрация железа и марганца не должна превышать 3 мг/л. Наибольший эффект от применения данного фильтрующего материала достигается совместно с предварительным насыщением воды воздухом в аэрационной колонне!

Условия работы: pH воды - не менее 6,8; содержание свободного кислорода на 15% больше содержания железа; содержание HCO3- анионов в 2 раза больше суммы сульфатов и хлоридов (SO42- + Cl-); окисляемость < 4 мг/л; отсутствие сероводорода и нефтепродуктов. Предельное содержание железа: до 10 мг/л; марганца: до 3 мг/л; органики: не более 4-5 мг/л. Щелочность должна быть в 2 раза больше суммы концентрации сульфатов и хлоридов (SO42- + Cl-). Скорость фильтрации: в режиме сервиса: 8,6 – 12 м/час, при определенных условиях может быть выше; в режиме обратной промывки: 24 – 29 м/ час.

Физические свойства Birm обеспечивают качественную фильтрацию, а фильтр легко очищается от задержанных частиц загрязнений путем обратной промывки водой. Birm может использоваться, как в напорных, так и в безнапорных системах очистки воды. В отличие от других фильтрующих загрузок Birm не требует химических реагентов для восстановления, необходима только периодическая промывка. Твердый материал с длительным сроком службы в широком температурном диапазоне.

Физические свойства

-цвет: чёрный;

-плотность 0,7 – 0,8 г/см³;

-удельный вес: 2,0 г/см³;

-коэффициент однородности: 1,96;

-размер зерна: 0,42 - 2,0 мм;

-высота фильтрующего слоя: 75 – 90 см;

-максимальная температура воды: 38° С.

32

Manganese Greensand – загрузка фильтров для удаления из воды железа, марганца и сероводорода. MGS производят из минерала глауконита, относящегося к классу цеолитов. Растворенные в воде железо и марганец, окисляются при контакте с высшими оксидами марганца, находящимися на поверхности гранул материала. Осадки отфильтровываются на материале и удаляются при обратной промывке. Когда окислительная способность Manganese Greensand истощается, его необходимо регенерировать слабым раствором перманганата калия (KMnO4), восстанавливающим окислительную способность материала. Для нормальной регенерации достаточно раствора содержащего 1,5 – 2,0 грамма перманганата калия на литр Manganese Greensand. Материал требует интенсивной обратной промывки и своевременной регенерации в процессе работы (до истощения его окислительной способности). Несоблюдение этих требований может привести к снижению срока службы.

Марганцевый зеленый песок - лучшая загрузка для обезжелезивания и деманганации воды, используется с периодической или постоянной схемой регенерации для восстановления окислительной способности, которая проводится раствором перманганата калия или последовательной обработкой растворами хлора и перманганата калия. Оксид марганца на поверхности гранул при этом выступает как катализатор окисления, а также как буфер для исключения попадания перманганата калия в водопроводную магистраль потребителя. Непрерывный метод регенерации рекомендуется при доминирующем содержании в воде железа, возможно также присутствии марганца. Периодический метод рекомендуется для очистки воды, где доминирует марганец.

Физические свойства: Цвет - чёрный. Плотность - 1,36 г/см³

Коэффициент однородности - 1,6

Размер - 0,25 - 1,18 мм.

Условия применения: Рабочий диапазон рН - 6,2- 8,5

Пределы применения - суммарное содержание растворенного железа и марганца – до 15 мг/л.

Максимальное содержание сероводорода - 5 мг/л. Максимальная температура воды - 26°C.

Высота слоя - 75 см/ Скорость потока воды в рабочем режиме:

для непрерывного процесса - 7,5 – 12,5 м/час для периодического процесса - 20 - 25 м³/час

Скорость потока воды в режиме обратной промывки - 25 - 30 м³/час. Регенерат - перманганат калия.

Доза регенерата - 1,5 – 2,0 грамма на литр MGS.

33

МФО-47 - зернистый фильтрующий материал природного происхождения, предназначенный для доочистки воды от железа и марганца:

-в бытовых системах очистки воды, устанавливаемых в городских квартирах и загородных домах;

-при использовании в качестве фильтрующего материала в водоочистных сооружениях муниципальных станций водоподготовки, станций водоподготовки промышленных предприятий, котельных и других объектов хозяйственной деятельности.

Патента РФ на изобретение № 2275335 «Фильтрующий материал для очистки воды от марганца и железа, способ его получения и способ очистки воды от марганца и железа» Бюл. № 12 от 27.04.2006.

Значение максимальной общей емкости Фильтрующего материала МФО47 составляет от 1,2 до 2,0 г на 1 литр загрузки, т.е. 1 литр загрузки задерживает от 1,2 до 2,0 г железа и/или марганца, после чего необходима обратная промывка. Грязеёмкость зависит от состава исходной воды, причем не только от абсолютных концентраций металлов, но и от соотношения Mn/Fe, а также от выбранного режима эксплуатации, например от способа подачи воздуха, и соответственно от содержания кислорода в потоке, и именно этими параметрами определяется периодичность промывки загрузки в процессе эксплуатации.

Основные характеристики: Цвет - от коричневого до чёрного.

Рекомендуемая скорость фильтрации в зависимости от показателей качества воды – 8-15 м/час.

Высота слоя загрузки – 0,5-1,5 м. Аэрация – воздух.

рН, при котором требуется подщелачивание воды - менее 6,8. Интенсивность обратной промывки - 20-25 м/час.

Аэрация необходима в случае отсутствия кислорода в исходной воде, в противном случае кислород из оксидов марганца, покрывающих фильтрующий материал, будет расходоваться на окисление железа, а в воде будет отмечаться рост содержания марганца.

МЖФ - гранулированный материал, обладающий каталитической активностью в реакциях окисления железа и марганца растворенными в воде окислителями: кислородом воздуха, озоном, гипохлоритом натрия, перманганатом калия. Страна производитель – Россия.

МЖФ эффективно удаляет растворенные в воде железо с концентрацией до 50 мг/л и марганец с концентрацией до 2 мг/л при значениях рН ниже 6,0, низкой щелочности и высоком содержании углекислоты.

В качестве сырья для производства МЖФ была выбрана порода осадочного происхождения, состоящая из смеси минералов Si, Al, Mn, Ca, Fe. В результате механохимической и термохимической обработки и последующей химической модификации получен гранулированный, пористый материал с

34

развитой удельной поверхностью, содержащий в порах высокодисперсный каталитически активный диоксид марганца.

Принцип действия: катализатор окисления двухвалентных железа и марганца. Повышает значение pH воды за счет растворения доломитной основы, удаляет агрессивную углекислоту, способен частично омылять нефтепродукты.

Физические свойства:

-цвет: коричнево – бурый

-геометрическая форма гранул: гранулы неправильной формы

-плотность: не более 2,4 – 2,5 г/см³

-насыпная плотность: не более 1,4 г/см³

-размер зерна: 0,5 – 1,6 мм

-коэффициент однородности: не более 2,2

-ежегодный износ: 5 % в год

Условия применения:

-водородный показатель (рН) воды: 5,0 - 8,0;

-скорость фильтрации:

врежиме сервиса: 7,0 – 12 м/ час;

врежиме обратной промывки: 24 – 29 м/ час;

-содержание растворенного кислорода на 15% больше содержания железа;

-при наличии сероводорода необходимо дозирование окислителя (гипохлорит натрия, калия перманганат или кислород воздуха).

Рекомендации по применению.

-максимальная температура воды: 40 ° С

-необходимыми условиями работы этой загрузки являются: принудительная аэрация, либо дозация реагента (перманганат калия или гипохлорит)

-рекомендуемая концентрация вводимого окислителя (кислород, озон, перманганат калия, гипохлорит натрия) из расчета 1 г-экв окислителя на 1 г-экв металла, в соответствии с реакцией окисления.

-при концентрации железа в исходной воде более 10 мг/л рекомендуется регенерировать МЖФ чистой водой.

-свободное пространство над слоем фильтрующей загрузки должно быть около 20% от объема фильтра.

35

Приложение 2.

Характеристика коагулянтов Алюмосодержащие коагулянты:

1. Сульфат алюминия Al2(SO4)3·18H2O получают из природного сырья бокситов, каолинов, нефелинов, алюнитов и др., либо из гидроксида алюминия - полупродукта, получаемого в процессе производства оксида алюминия щелочным способом из природного алюминиевого сырья.

Al2O3 + 3H2SO4 = AL2(SO4)3 + 3H2O

Он бывает двух видов:

•Неочищенный – это технический продукт серовато-зеленого цвета. Представляет собой куски твердого вещества массой не более 10 кг. Его получают при обработки бокситов, глин, нефелинов серной кислотой. Такой продукт содержит не менее 9% Al2O3.

•Очищенный – представляет из себя плиты сероватоперламутрового цвета. Его получают при растворении неочищенного сульфата алюминия или глинозема в серной кислоте. Этот коагулянт для очистки воды содержит не менее 13,5% Al2O3.

Достоинства: традиционность использования; относительно несложные способы транспортировки; простые методы складирования; длительные сроки хранения; относительно невысокая стоимость; хорошо работает в цветных и маломутных водах.

Недостатки: чувствительность к изменениям pH, при низких температурах (зимой) очищаемой воды почти не работает; узкий интервал значений pH (5-7.5) обрабатываемой воды, образование рыхлых хлопьев, необходим запас щелочности для образования Al(OH)3, в обработанной воде присутствует остаточный алюминий.

2. Алюминат натрия NaAlO2 – твердое вещество белое по цвету (с перламутровым блеском на изломе). Его получают при растворении алюминия

вгидроксиде натрия (щелочи). Применяется самостоятельно, только в водах с низким pH. Обычно его используют в смеси с сернокислым алюминием.

3. Оксихлорид алюминия (ОХА).

Общая форма соединения – Al n(OH)mCl3n-m. Al(OH)Cl2 – моногидроксохлорид алюминия. Al2(OH)5CI – пентагидроксохлорид алюминия.

Гидроксохлорид алюминия («оксихлорид алюминия», «полиалюминия хлорид») — коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод.

Отличается тем, что алюминий в нем содержится не в виде ионов (как у сульфата алюминия), а в виде аквагидроксокомплексов, имеющих достаточно высокий заряд и молекулярную массу. Благодаря своей большой удельной поверхности гидрокомплексы и продукты их гидролиза способны захватить, адсорбировать на себе и удалить из очищаемой воды большое количество растворенных в воде примесей.

36

Гидроксохлорид алюминия выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).

Внешний вид водного раствора — прозрачная бесцветная жидкость (допускаются серый или белый оттенок), срок хранения 6 месяцев; внешний вид твердого продукта — пластинки и гранулы неопределенной формы различного размера белого или желтого цвета.

Достоинства:

•обладает высокой коагулирующей способностью, не зависящей от температуры очищаемой воды;

•эффективен при очистке маломутных высокоцветных вод с низкой температурой;

•эффективен при очистке малоцветных вод;

•остаточное содержание алюминия в очищенной воде менее 0,2 мг/л;

•обладает полимерными свойствами, позволяющими в ряде случаев отказаться от использования флокулянтов;

•при введении в воду практически не снижает щелочность и рН обрабатываемой воды, как в сравнении с традиционно используемыми коагулянтами, что способствует: уменьшению скорости коррозии металлов в системах водоснабжения, за счет исключения образования агрессивной углекислоты; возможность отказа от использования щелочных агентов;

•является своеобразным дезинфектантом, допускает снижение дозы хлорирующего реагента;

•хорошо растворим в воде (без остатка), не требует предварительного подогрева воды на стадии приготовления рабочего раствора;

•солесодержание в воде увеличивается в меньшей мере, чем с сернокислым алюминием;

•меньше дозы остаточного алюминия в обработанной воде, по сравнению с сернокислым алюминием;

•просто применяемый и хранящийся раствор, который перед дозировкой легко разбавляется до нужной степени;

•исключает или резко снижает образование гипсовых отложений в технологическом оборудовании и трубопроводах.

4. Гидроксохлоросульфат алюминия (ГСХА) (коагулянт смешанного типа).

Алюминия гидроксохлоросульфат — смешанный коагулянт на основе сульфата алюминия, предназначен для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения и промышленных стоков. Алюминия гидроксохлоросульфат выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).

Внешний вид водного раствора — прозрачная жидкость с желтоватым оттенком, внешний вид твердого продукта — неслеживающиеся пластины и куски неопределенной формы различного размера массой не более 3 кг белого или слегка желтоватого цвета.

Массовая доля основного вещества в пересчете на Al2O3 - 7,5-15%.

37

Достоинства: эффективен при очистке высокомутных вод при температуре ниже +10 ° С, особенно в паводковый период; коагулирующая способность реагента одинакова зимой и летом (содержание ионов хлора и сульфата).

5. «Аква-Аурат 30» (полиоксиалюминиум хлорид) AL(OH)aCLb*nH2O. «Аква-Аурат 30» - кристаллический порошок желтоватого цвета.

Массовая доля оксида алюминия 30,0%.

Преимущества коагулянта марки «Аква-Аурат 30» состоят в следующем: Технологическая активность коагулянта «Аква-Аурата 30» практически не зависит от температуры очищаемой воды. Эффективен в осенне-зимний период. Отсутствует влияние на pH воды. Коагулянт имеет длительный срок хранения и при этом не слеживается, не требует отапливаемых складов для хранения. Удобен в применении, легко и быстро растворяется в воде, что позволяет осуществлять его точную дозировку. Может применяться для вод с

низким щелочным резервом.

Железосодержащие коагулянты:

1. Хлорное железо FeCl3*6H2O – представляет собой темные кристаллы (с металлическим блеском). Его получают при охлорировании стальной стружки или как побочный продукт при горячем хлорировании руд. Очень гигроскопичен.

2. Сульфат железа (II) FeSO4*7Н2О – железный купорос – это кристаллы зеленовато-голубого цвета. Применяется в основном при известковом или известково-содовом умягчении. Минус – необходимо добавление извести или хлора перед коагуляцией.

3. Сульфат железа (III) – кристаллический продукт. Получается при растворении оксида железа в растворе серной кислоты.

Преимущества: мало влияет на значение рН; работает при низких температурах.

Недостатки: необходима точная дозировка.

4. Алюможелезный коагулянт (коагулянт смешанного типа) Алюможелезный коагулянт относится к категории смешанных

коагулянтов на основе сульфата алюминия, получаемый частичной заменой алюминия на соединения железа. Неслеживающиеся пластины, куски неопределенной формы и разного размера массой не более 10 кг желтого или коричневато-желтого цвета. Массовая доля оксида алюминия не менее 12,0%.

Достоинства:ьпри условии правильного подбора режима очистки содержание остаточного алюминия и железа в очищенной воде не превышает требований СаНПиН 2.1.4.1074-01; независимость коагуляционной способности от температуры очищаемой воды; повышает степень очистки вод от органических загрязнений, определяемых показателем перманганатной окисляемости на 30—50% по сравнению с сульфатом алюминия; рекомендуется использовать при подготовке воды хозяйственно-питьевого назначения взамен сульфата алюминия в холодное время года при температуре воды ниже 10 ° С.

38

Приложение 3.

Характеристика синтетических флокулянтов

ПАА (полиакриламид) – это универсальный флокулянт нейтрального типа, применяемый во многих промышленных областях. ПАА получают полимеризацией растворов моноакриламида в присутствии сульфата аммония.

По внешнему виду ПАА – это желтоватые или светло-коричневого цвета гранулы неправильной формы. Массовые доли веществ во флокулянте ПАА: Сернокислый аммоний в марке А – 34%, В – 40%; Полимера – А – 56%, В –

50%.

ПРАЕСТОЛ — это органический, синтетический, высокомолекулярный флокулянт на основе полиакриламида. Неионогенные (1) марки флокулянтов ПРАЕСТОЛ представляют собой технически чистый полиакриламид. В водном растворе они показывают нейтральное, т.е. неионогенное поведение. Анионные

(2) марки флокулянтов ПРАЕСТОЛ являются сополимерами акриламида с возрастающими долями акрилата, придающими полимерам в водном растворе отрицательные заряды и тем самым анионноактивный характер. Катионные (3) марки флокулянтов ПРАЕСТОЛ являются сополимерами акриламида с возрастающими долями катионных сомономеров. Внесенные ими в полимер катионные группы обладают в водном растворе положительными зарядами.

Все три группы продуктов предлагаются как в форме гранулята (твердые продукты), так и в жидкой форме в виде эмульсий вода-в-масле, в виде не содержащих масла дисперсий и в виде водных растворов. Грануляты представляют собой белые, зернистые, сыпучие, слабопылящие продукты с гранулометрическим составом от 0,5 до 0,8 мм. Эмульсии представляют собой вязкие, хорошо текучие гелевые дисперсии. Не содержащие масла дисперсии имеют несколько большую вязкость, чем эмульсии вода-в-масле.

Fennopol является высокоэффективным полимером. Флокулянты Fennopol являются полиэлектролитами. Катионными, анионными и неионными линейными полимерами, которые успешно используются в технологическом процессе водоподготовки для увеличения эффективности процесса флокуляции.

Fennopol - 100%-ный химический сухой реагент, провоцирующий активное образование рыхлого агрегата (в качестве хлопьев) за счет агломерирования мельчайших взвешенных, а также коллоидных частичек, которые находятся в воде. В результате этого процесса агломерации появляются хлопья, после чего их удаляют из воды благодаря осаживанию и последующей фильтрации.

Fennopol поставляют в виде порошка. Использование Fennopol позволяет:

-максимально улучшить качество воды при минимальном затрачивании времени на отстаивание и полностью исключается перенос частичек;

-добиваться задуманной производительности при уменьшении расходов;

-увеличить производительность без важных затрат;

39

-увеличить эффективность систем фильтрации и повысить время службы фильтров;

-уменьшить все затраты, трудоемкость и трудности, которые связанные с удалением отходов.

Besfloc – продукция южнокорейской компании «Kolon Life Science, Inc». Полимерный флокулянт Besfloc используется для дестабилизации коллоидных суспензий, интенсифицируя процесс водоочистки. Полимерный флокулянт Besfloc обладают достаточно высокой молекулярной массой, а, следовательно, они чрезвычайно быстро образуют «мостики» между хлопьями, преобразуя «микрохлопья», возникшие в процессе коагуляции, в «макрохлопья».

Флокулянт Besfloc выпускается в виде гранул, эмульсий, порошков и водных растворов.

Flopam – продукция компании SNF Floergerr. Флокулянты Flopam выпускаются в виде гранул, порошков, водных растворов и эмульсий. Флокулянты Flopam имеют высокую молекулярную массу, характеризуются слабой катионностью – до 15% или анионностью - от 0 до 50%.

Анионный флокулянт Flopam получается путем сополимеризации мономеров акриламида и акрилата натрия. Катионный флокулянт Flopam получается путем сополимеризации мономеров акриламида и метилхлорида.

Magnafloc LT (производства швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals) изготавливаются на основе полиакриламида. Флокулянт Magnafloc содержит менее 0,025% свободного акриламидного мономера.

Флокулянт Magnafloc LT – высокоэффективный химический реагент. Вводится непосредственно после коагуляции. После того, как химический реагент был введен, рекомендуется, по возможности, избегать повышенной турбулентности, которая может разрушить образовавшиеся хлопья. Для того, чтобы обеспечить высокую результативность флокулянта Magnafloc LT, достаточно будет осторожного перемешивания.

Zetag производства швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals, позволяет оптимизировать технологические процессы очистки воды, способствуя интенсивному увеличению скорости осаждения твердый фазы.

Катионный флокулянт Zetag выпускается в форме дисперсий полиэлектролитов, в которых активное вещество составляет не менее 50%. Zetag – это химический реагент на водной основе. Вводить флокулянт Zetag необходимо при относительно высокой турбулентности, в одной точке. Для полного растворения, а, следовательно, повышения эффективности, химический реагент следует вводить при постоянном и равномерном помешивании.

40

ЛИТЕРАТУРА

1.Санитарные правила и нормы 2.1.4.1074 – 01. Питьевая вода. Гигиенические требования качества воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества [Текст]. - М.: Минздрав, 2002. – 69 с.

2.Свод правил 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*. – Введ. 2013-01-

01.- М.: Изд-во стандартов, 2012. - 123 с.

3.Кузоватова, М.А. Лабораторные работы по водоснабжению. Методические указания / М.А. Кузоватова, Т.А. Нефедова. - Горький, ГИСИ им. В.П. Чкалова, 1985. – 51 с.

4.Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами. – М.: Наука, 1977. - 356 с.

5.Клячко, В.А. Очистка природных вод / Клячко В.А., Апельцин И.Э. –

М.: Стройиздат, 1971. – 579 с.