Безреагентное кондиционирование железосодержащих подземных вод на биореакторах-фильтрах

• Автор: Говоров, Олег Борисович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Вологда
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО РАЗВИТИЯ БЕЗРЕАГЕНТНОГО О

ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

1.1. Анализ современного развития технологий кондиционирования железосодержащих подземных вод

1.2. Влияние физикохимического состава подземных вод

на эффективность технологии их дегазации, обезжелезивания

и деманганации

1.3. Конструктивные решения фильтровальных сооружений и установок для обезжелезивания воды
1.4. Область применения технологических схем безреагентного кондиционирования подземных вод

1.5. Цель и задачи исследований

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БАЗЫ И МЕТОДИКИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Экспериментальные стенды и установки
2.1.1. Установки для изучения гидродинамических и конструктивных характеристик биореактора со струйными насадками
2.1.2. Стенды для исследования процессов аэрациидегазации и обезжелезивания подземных вод на фильтрах с плавающей загрузкой ФПЗ1 и ФПЗ
2.2. Гидравлическое и технологическое моделирование работы биореакторов со струйными насадками и контактной загрузкой
2.2.1. Программа и методика гидравлических испытаний
2.2.2. Задачи технологического моделирования
2.3. Методики исследований процессов обезжелезивания и и деманганации воды на фильтрах ФПЗ1 и ФПЗ
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОРЕАКТОРОВ СО СТРУЙНОЙ НАСАДКОЙ И КОНТАКТНОЙ ЗАГРУЗКОЙ
3.1. Теоретические основы аэрации и дегазации подземных вод в
биореакторах со струйными насадками и вакуумной эжекцией
3.2. Биохимическая сущность процессов обезжелезивания и
деманганации подземных вод
3.3. Разработка промышленных конструкций биореакторов
3.3.1. Биореакторы со струйным дождеванием
3.3.2. Биореакторы со струйной вакуумной эжекцией и контактной зернистой загрузкой
3.4. Гидравлические исследования биореактора
3.4.1. Напорнорасходные характеристики струйных насадок
3.4.2. Исследования процессов разряжения в различных сечениях компактной струи и по площади биореактора
3.5. Окислительновосстановительные процессы в контактной
загрузке струйного биореактора
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА КОМБИНИРОВАННЫХ СООРУЖЕНИЯХ БИОРЕАКТОРФИЛЬТР С ПЛАВАЮЩЕЙ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНОЙ ЗАГРУЗКОЙ
4.1. Выбор конструкций обезжелезивающих фильтров
4.2. Обезжелезивание подземных вод на биореакторах со струйным 3 дождеванием БСД и фильтрах с нисходящим потоком воды ФПЗ
4.3. Обезжелезивание подземных вод на биореакторах со струйной 8 вакуумной эжекцией БСВЭ и фильтрах с восходящим потоком воды ФПЗ
4.4. Рекомендации на проектирование струйных биореакторов
и фильтров ФПЗ
В ы воды по главе 4
ГЛАВА 5. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ИХ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
5.1. Промышленная апробация технологий и сооружений
5.1.1. Станция кондиционирования подземных вод 3 ЛОД Огонек
5.1.2. Станция кондиционирования подземных вод 7 ОАО Волгабурмаш
5.1.3. Станция кондиционирования подземных вод г.Щучье
5.2. Техникоэкономическое обоснование новой технологии и 9 сооружений
5.2.1. Станция кондиционирования подземных вод 9 ЛОД Огонек
5.2.2. Станция кондиционирования подземных вод 1 ОАО Волгабурмаш
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


При этом окислы железа и марганца, осажденные на поверхности зерен фильтрующего материала, могут впоследствии оказать каталитическое влияние на процесс окисления и осаждения соединений железа и марганца. При обезжелезивании подземных вод с концентрацией железа более 3 мгдм3, сероводорода более 5 мгдм3, 6,8 для обеспечения стабильности воды требуется ее глубокая аэрация и реагентное окисление закисных форм железа 8. Схемы наиболее распространенных технологических схем безреагентного обезжелезивания воды приведены на рис. Сущность метода глубокой аэрации заключается в окислении кислородом воздуха закисного железа в окисное с образованием коллоида гидроокиси железа и выделение его при 6,,0 в осадок в виде бурых хлопьев. Для глубокой аэрации природных вод используют различные технические средства эжектирование воздухом, введение его в воду через дырчатые трубы или пористые пластины, разбрызгивание воды в воздухе, пропуск воды через контактные или вентиляторные градирни 2, 9. Немаловажное значение при этом имеют насадки из контактных материалов. Так производственный опыт показал, что при использовании кокса в качестве контактного материала на градирнях происходит его зарастание соединениями железа. Загрузку приходится менять и промывать через года. Поэтому, использование в схеме обезжелезивания воды градирни с коксовой загрузкой или загрузкой из колец Рашига не всегда является целесообразным. По данным М. А. Милова , выполнившего исследования на действующей станции обезжелезивания воды, содержащей мгдм железа, рациональной схемой обезжелезивания подземных вод при их определенном качестве может быть аэрация на вентиляторной градирне с последующим фильтрованием на контактных осветлителях. При этом фильтрат имел отрицательный индекс насыщения и для ликвидации коррозионных свойств воды ее необходимо было подщелачивать. Применение реагентов приводило к удорожанию и усложнению процессов очистки. Для обезжелезивания вод с повышенной окисляемостью и содержанием железа до мгдм3 был разработан метод напорной флотации и фильтрования воды на скорых фильтрах с керамзитовой загрузкой и водовоздушной промывкой. Сущность процесса заключалась в действии молекулярных сил, способствующих слипанию отдельных частиц примесей с пузырьками воздуха и всплыванием образующихся при этом агрегатов на поверхность воды. Рис. Флотационное выделение примесей позволяет в ряде случаев сократить продолжительность процесса очистки воды в раза по сравнению с осаждением в слое взвешенного осадка. Флотационный метод позволяет также отказаться от хлорирования, известкования, коагулирования и обработки воды в слое взвешенного осадка. Для повышения эффективности процесса извлечения железа из природных вод применяется также двухступенчатое аэрирование. При этом вода поступает в двухсекционный напорный аппарат, верхняя часть которого представляет собой либо напорную градирню, либо контактный фильтр. При обезжелезивании подземных вод, содержащих до мгдм3 двухвалентного железа, применяют аэратор, в верхнюю часть которого подают обрабатываемую воду, а в нижнюю сжатый воздух. После такой обработки воду подают на контактный фильтр . Метод сухой фильтрации заключается в фильтровании воздушноводяной эмульсии через сухую незатопленную загрузку с образованием в ней вакуума или нагнетания в нее больших объемов воздуха с последующим отсосом из поддонного пространства. В этих случаях в поровых каналах фильтрующей загрузки образуется турбулентный режим движения смеси, что способствует молекулярному контакту воды с поверхностью зерен контактной массы. При этом на зернах фильтрующей загрузки формируется адсорбционнокаталитическая пленка из соединений железа и марганца, повышающая эффективность процессов деманганации и обезжелезивания. Особенностью процесса является образование дегидратированной пленки на зернах загрузки, состоящей, как показали рентгенографические определения, из магнетита, сидерита, гетита и гематита. Эти соединения имеют плотную структуру и объем в раз меньше, чем объем гидроксида железа, что влияет на темп прироста потерь напора.