Удаление железа из воды

Способы аэрации воды

1. Разбрызгивание и барбортирование


Двухвалентный гидрокарбонат закиси железо Fe(НСО3)2 в воде гидролизуется теряет углекислоту. И, далее превращается в гидрат закиси железа Fe(OH)2. Гидрат закиси железа соединяясь с растворенным кислородом превращается в коллоидную гидрат окиси железа Fe(OH)3. Коллоидный гидрат окиси железа коагулируясь в воде дает окись железа Fe2O3 и оседает на загрузке.
Вот реакция: 4Fe(НСО3)2 + 2Н2О => 4Fe(OH)2 + О2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 2H2O = Fe2O3 осадок * 3H2O + 2CO2 газ:
В подземной воде железо обычно находится в форме Fe(НСО3)2 частично гидролизованного.

Условия применения


* рН воды при окислении должен быть: для Фе2+ 7,5-8,0, для Мн2+ выше 9,5, а для H2S - 6,8-7,5
* диаметр загрузки 1-2мм
* высота слоя загрузки минимум 1,2м
* общее железо до 15мг/л
* температура воды 6-18*С
* если щелочность воды выше чем по формуле: мг*экв/л = 1+(Фе2+/28)
* если перманганатная окисляемость менее 5+(0,15*Фе2+) в мгО2/л, (до 7 мгО2/л)
* если наличие сульфида и сероводорода до 0,5 мг/л
* если наличие аммонийных солей до 1 мг/л
* если рН воды после окисления и гидролиза двухвалентного железа соответственно не менее 6,8—7 (можно вычислить)
* гуминовые кислоты снижают скорость окисления Фе2+ кислородом.
* Фе общий до 15мг/л, из них Фе3+ не более 15%, а Фе2+ не менее 85%.
* Подземная вода бывает в виде (в основном) бикарбоната железа, иногда бывает в виде - сульфата или сульфида железа FeS.
* Расход растворенного О2 на окисление 1мг/л Фе 0,9 мг/л, для Мн 1,8 мг/л, и для H2S 4-6 мг/л. Время окисления Фе, Мн и H2S 5-15 мин
* Наличие в воде растворенной углекислоты делает воду агрессивной и приводит к коррозионным процессам в трубопроводах. После окисления железа вода должна быть:
* если ОВП воды выше чем по формуле: мВ=1,37-0,177*рН воды, после аэрации ОВП не должен быть ниже 100 мВ (редокс - потенциал)
* если индекс стабильности (индекс Ланжелье) не менее 0,05
* если концентрация сероводорода выше 0,5 мг/л, а свободной углекислоты – более 40 мг/л, введения воздуха в трубопровод под напором не требуется – достаточно предусмотреть открытую емкость со свободным изливом.

2. Глубокая аэрация и подщелачивание содой

Если в воде содержится сернокислое железо FeSО4 или 1-й метод не дает результатов, то надо применить интенсивную аэрацию (разбрызгивание и барбортирование) с подщелачиванием. Так как при гидролизе растворенной соли железа образуется угольная кислота, понижающая рН воды до величины меньше 6,8, при которой гидролиз почти прекращается. Поэтому удаление из воды СО2 производится путем ее подщелачивания содой.
Величину снижения рН воды можно рассчитать по номограмме И. Э. Апельцина. При окислении 1 мг Фе2+ образуется 1,57 мг свободной двуокиси углерода СО2 и на 0,043 мг снижается щелочность воды. Аэрация и подщелачивание повышает окислительно-восстановительный потенциал воды. В качестве разбрызгивание можно применить сплинкер от пожарного разбрызгивателя. Метод аэрации и сода позволяет удалять железо во всех формах: коллоида гидроокиси железа Fe(OH)3, органики (гуматы железа)

Условия применения

* если щелочность ниже чем мг*экв/л = 2 + (Фе2+/28)
* аэрация 2-2,5 л воздуха на 1 мг Фе2+
* окисление О2 0,9 мг/л на 1мг/л Фе2+
* органическое Фе разрушается хлором
* при нестабильности воды.
* если общее железо в исходной воде до 15мг/л (при этом Фе2+ должно быть не менее 70%)
* рН воды после аэрации выше 7, а во время аэрации желателен 8-8,5
* если перманганатная окисляемость выше 5 + 0,15*(Fe2+) мг/л О2, мах до 15мг/л
* если содержание аммонийных солей выше 1 мг/л
* если содержание сероводорода и сульфида до 1 мг/л
* Метод аэрации и подщелачивания обеспечивает удаление железа во всех формах и стабилизацию воды.
* Доза щелочного реагента должна определяться с учетом необходимости стабилизации воды и удаления СО2 при аэрации воды.
* Щелочной реагент - кальцинированная сода: 8Na2СО3 + 10Н2О + 4Fe(HCO3)2 + О2 = 16NaHCO3 + 4Fe(OH)3 осадок. Для подщелачивания воды надо применять 5% раствор соды. Расчет дозы соды в мг/л = (2,5*[CO2])+(4*[Fe2+]). Подогрев воды до 50—60°С ускоряет процесс растворения соды. Надо дозировать раствор до фильтра в отстойники, осветлители или аэрационную колонну, чтобы не отложился СаСО3 на загрузке.

Расчет дозы кальцинированной соды

Доза соды для удаления Фе2+ должна определяться с учетом стабилизации воды
8Na2СО3 + 10Н2О + 4Fe(HCO3)2 + О2 = 16NaHCO3 + 4Fe(OH)3 осадок
Доза Na2СОз, мг/л, вычисляется по формуле: Доза=2,5[CO2]+4[Fe2+]
Расчетная концентрация раствора соды около 5-8%. Подогрев воды до 50—60°С ускоряет процесс растворения соды.
* если Фе2+ от 10 до 30 — интенсивная аэрация, подщелачивание содой и двухступенчатое фильтрование;

Расчет количества воздуха для аэрации

Плотность газа О2 1,43мг/1мл (1см3), объем О2 в 1л воздуха 20% т е 200мл, 1,43*200=286мг О2 в 1л воздуха
Растворимость О2 в воде при 0*С - 20мг на 1л воды, с повышением т* воды уменьшается растворимость О2
При предельном насыщении воды кислородом при температуре 10—20°С будет соответственно 11,3—9,1 мг/л.
По стехиометрическому соотношению на I мг Фе2+ требуется 0.15 мг О2, но лучше брать 0,5-0,9 мг О2 на 1мг Фе2+.
Максимальный расход воды берем 15л/м, тогда 0,5мг * 15л/м = 7,5мг*л/мин О2 на 1мг Фе2+ или при 0,9мг будет равно 13,5мг*л/мин но этот показатель надо увеличить в 3 раза 3*7,5=22,5мг/л в мин или 3*13,5=40,5мг/л в мин
Если темпер воды 20*С тогда О2 будет 9,1мг в 1л воздуха, значит для аэрации необходимо 2,5л/мин или 4.5л/мин воздуха на 1мг Фе2+

Окислители для удаления железа

ГХН, перманганат калия, озон, сода.
Реагенты вводят в воду перед фильтрами, если содержание железа в исходной воде не превышает 10 мг/л.
* органические вещества (амины, органическая кислота, аминокислоты и гумусовые вещества)
* Подземная вода в основном в виде бикарбоната железа, иногда бывает в виде - сульфат железа или сульфид железа
* Чем выше рН воды, тем быстрее процесс окисления ионов Фе2+

Наверх

Яндекс.Метрика

AFURA
Контактный телефон: (909) 165-76-78

Пишите нам на почту: afura@list.ru