Обезжелезивание

Обезжелезивание воды из скважины - технологии "МВТ"

В природном источнике водоснабжения - подземном, поверхностном, железо присутствует в растворенном состоянии в виде ионов Fe2+, железо Fe3+ в нерастворенном состоянии после окисления. Норма содержания железа в питьевой воде по СанПиН 2.1.4.1074-01 - 0,3 мг/л, технологические нормы содержания железа определяются условиями эксплуатации оборудования.

Формы состояния железа :

• двухвалентное – ион Fe2+;
• трехвалентное Fe3+ в виде осадка;
• органическое - гуматы, в виде коллоидов;
• бактериальное – в виде оболочки, продукт жизнедеятельности железобактерий.

Для обезжелезивания воды, железо необходимо перевести в нерастворенную форму, с предварительным насыщением окислителем (озон, хлор, кислород, перманганат калия). Обезжелезивание воды из скважины производится механическим способом на фильтрующей загрузке, картриджных, мембранных элементах.

2Fe2+ + O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2OH

Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3

Способы обезжелезивания воды из скважины:

• аэрация напорная, безнапорная;
• аэрация на специальных устройствах;
• ионный обмен, mix;
• осветление, коагуляция;
• реагентная обработка (гипохлорит натрия, хлор, гипохлорит кальция, перманганат калия, озон).

Сорбция железа на зернистой загрузке для фильтров – антрацит, гидроантрацит, кварцевый песок, пиролюзит, кера про.

Материалы каталитические, ускоряющие окисление – с Fe2+ в нерастворенную форму Fe3+ (MGS), МЖФ , Birm, МТМ, и т.д.).

ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ, ДЕМАНГАНАЦИЯ, УМЯГЧЕНИЕ НА ЗАГРУЗКЕ - «MWT mixAg»

Засыпка «MWT mixAg» «5 в 1» используется для очистки воды с высоким содержанием железа, солей жесткости, аммония, марганца, органических соединений в системах очистки воды.

Загрузка модифицированная ионами серебра. Концентрация в воде ионов серебра не более 0,015 мг/л (нормы СанПиН – не более 0,05 мг/л).

Фильтрующая загрузка «MWT mixAg»

«MWT mixAg» наиболее эффективное решение для обезжелезивания воды, общей жесткости, цветности, марганца, аммония.

«MWT mixAg» используется для обезжелезивания водопроводной, поверхностной, артезианской воды для удаления железа, аммония, марганца, с одновременным умягчением, снижением цветности, перманганатной окисляемости воды. Обезжелезивание воды происходит в одном фильтре, в одну стадию.

«MWT mixAg» это смесь из пяти сорбционных, ионообменных материалов синтетического и природного происхождения, по механизму ионообменного, сорбционного и олигодинамического обеззараживание воды, с разным весом и гранулометрическим составом фильтрующего материала.

Регенерация (восстановление) свойств фильтрующего материала «MWT mixAg» происходит при многорежимной промывке и замещении ионов Na и Cl.

Фильтрующий материал «MWT mixAg» поставляется для разных типов воды по PH, органическим соединения, общего солесодержания.

«MWT mixAg» — удаляет железо, марганец, стронций, аммоний, органические соединения, значительно снижающий жесткость воды и т.д.

Рекомендации для использования засыпки «MWT mixAg»

• общая жесткость — менее 15,0 мг-экв/л;
• общее железо — менее 10,0 мг/л;
• марганец — менее 3,0 мг/л;
• общее солесодержание — менее 4000 мг/л;

Преимущества фильтрующего наполнителя «MWT mixAg»

• один фильтр / одна система очистки воды (варианты двухступенчатые при высоких концентрациях);
• высокая степень извлечения железа, марганца, органических веществ;
• восстановление свойств фильтрующего материала — таблетированная соль;
• возможность дозагрузки в существующие фильтры, с реконструкцией управления;
• минимальные ограничения входящей воды по загрязнителям;

Основные свойства фильтрующей засыпки «MWT mixAg»

• удельный вес — 1,0 кг/дм3;
• гранулометрический состав — 0,35 -4,5 мм;
• упаковка - мешок 25 литров;

Характеристики засыпки «MWT mixAg»

• максимальная температура — 40,0 гр. С;
• диапазон РН — 5 - 9;
• минимальная высота слоя — 500 мм;
• оптимальная высота слоя — 800 мм;
• регенерационный раствор — NaCl;
• расход NaCl — 100-160 г/л материала;

Срок службы загрузки «MWT mixAg» — до 8 лет. гарантийный — 2 года.

---

РЕАГЕНТНАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ, ДОЗИРОВАНИЕ РЕАГЕНТОВ 

Дозирование реагентов-окислителей, для обезжелезивания воды, способ позволяющий максимально эффективно извлекать железо. Реагентный способ обезжелезивания, является наиболее эффективным при наличии гуматов, органических соединений, с целью перевода железа в форму неорганических солей, которые легко гидролизуются.

Самый распространенный метод реагентного обезжелезивания воды, дозирование раствора гипохлорита натрия (NaClO), на объектах муниципальных, промышленных, частных домах.

Обработка воды раствором перманганата калия (KMnO4), путем дозирования в исходную воду, с последующим фильтрованием на зернистой загрузке. Возможно сочетание дозирования растворов NaClO, KMnO4 для обработки сильно загрязненных источников водоснабжения, с целью экономии более дорогостоящего перманганата калия.

В водоподготовке, для дозирования регентов, растворов, газов, применяются дозаторы:

• дозирование постоянной дозы;
• пропорциональное дозирование.

Автоматизация и управление дозирующими комплексами, единичными насосами – дозаторами, осуществляется по сигналу датчиков расхода, давления, таймерных настроек, сложных логических задачах, контроль объема хранения реагента, объема дозирования реагента в поток, визуализация процесса, отражается на монохромных дисплеях насосов, мониторах станций управления, с архивацией данных технологического процесса.

Оборудование комплектуется и формируется в водоочистные комплексы серии «MWT» (Megalit Water Tech) ТУ 3697–001–2012.

БЕЗРЕАГЕНТНОЕ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ, АВТОМАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ 

Удаление растворенного железа, марганца, сероводорода, взвесей. Принцип обезжелезивания основан на окислении растворенного железа, марганца, при контакте с загрузкой фильтра, с переводом в нерастворимые соединения и удаления на зернистой загрузке обратной промывкой по логическому сигналу ПЛК, ПУ.

Применяемые фильтрующие материалы, регенерируемые прямой и обратной промывкой:

• MWT – 1 4;
• Сорбент АС;
• Сорбент МС;
• Кварцевый щебень;
• Гидроантрацит А;
• Антрацит.

Преимущества безреагентного обезжелезивания воды.

Возможность дозирования окислителей – хлор, гипохлорит натрия, озон, перманганат калия, кислород. Длительный срок эксплуатации фильтрующих материалов, высокая прочность к истиранию.

РЕАГЕНТНОЕ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ, ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ НА КАТАЛИТИЧЕСКИХ ЗАГРУЗКАХ 

Фильтрование с применением каталитических загрузок

Обезжелезивание воды на каталитических загрузках, скорых напорных фильтров, с фильтрующим материалом модифицированным диоксидом марганца:

• дробленый пиролюзит;
• МЖФ;
• Manganese Green Sand;
• Birm;
• МТМ;
• Pyrolox;
• Aqua – Mandix;
• AMDX;
• Fillox.

Принцип действия фильтрующих загрузок основан на окислении двухвалентного железа высшими оксидами марганца. Восстановление до низших ступеней окисления, и окисление до высших оксидов растворенным кислородом и перманганатом калия. Фильтрование воды на напорных фильтрах от 10, до 12 м/ч. Окисленное железо, марганец, сероводород сорбированный на фильтрующей загрузке, сбрасывается в дренаж при обратной промывке.

Комплектация установки реагентного фильтрования воды:

• полимерный\металлический корпус фильтра с распределительной системой;
• автоматический клапан управления CLACK WS 1, CLACK WS 1,25, CLACK WS 2, CLACK WS 3, с электроприводами NHWB 1, NHWB 1,25, NHWB 1,5, NHWB 2;
• в фильтрах большой производительности, гидравлическая схема потоков фильтрования, регенерации, комплектуется электроприводами, пневмоприводами, с логическим управлением ПЛК SIEMENS.
• поддерживающий слой (кварцевый песок, щебень);
• загрузка фильтрующая;
• солевой бак;
• трубы, фитинги PP, PVC.

КЛАПАН УПРАВЛЕНИЯ WS 

WS CLACK

Назначение и режимы работы управляющего клапана

Стадии регенерации:

Backwash - Обратная промывка;
Rinse - Прямая промывка;
Downflow Brine - Регенерация потоком "сверху вниз";
Upflow Brine - Регенерация потоком "снизу вверх";
Fill/Regenerant Refill - Заполнение фидера (эта стадия может проходить до или после регенерации);
Softening/Filtering - Умягчение / Фильтрация (используется при заполнения фидера до регенерации). Время цикла вводится достаточным для растворения регенеранта; клапан остается в работе в течение этого цикла.
End ~ Конец (для завершения регенерации и возвращения в сервис):

• только по требованию - Demand Initiated Regeneration (DIR),
• только по таймеру - Time Clock,
• по требованию или по таймеру в зависимости от того, что наступит ранее в зависимости от выбранных настроек для параметров: День регенерации (Day Override) и Ресурс воды (Volume Capacity). (Настройка День регенерации и Ресурс воды параметров более подробно описаны в разделах Данные и настройки монтажника - Шаг 31, Установка OEM оборудования в режиме умягчения - Шаг 6S и Установка OEM оборудования в режиме фильтрации - Шаг 5F). 
  

Если управляющий клапан поставляется без водяного счетчика, то он может управляться только по таймеру, \День регенерации (Day Override) может быть установлен любым, а параметр Ресурс воды (Volume Capacity)должен быть отключен.

---

ОЗОНИРОВАНИЕ, ОКИСЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА ОЗОНИРОВАНИЕМ, ОЗОН (О3)

Производство озона на месте использования требует больших затрат, для синтезирования окислителя, с последующим разложением в статическом смесителе до 30 минут. Наиболее распространенный и эффективный способ введения в поток воды озона, метод эжекции. Озон сильный окислитель с коротким сроком реакции образования кислорода, в отличии от хлора, неспособностью к реакциям замещения. Обладает экологической безопасностью применения в воде.

Недостатки способа озонирования:

• стоимость комплектации оборудования (качество изготовления генератора озона);
• автоматический контроль остаточного озона в потоке воды (опасность для человека, при употреблении воды);
• последующая деструкция озона (каталитическим, термическим способом);
• автоматический контроль в помещении установки, по содержанию водорода (опасность взрыва), озона (опасность для дыхания человека).

Для максимальной эффективности использования вырабатываемого озона, очень высокие требования к перемешиванию с образованием минимального объема пузырька (увеличение поверхности контакта), разрежения после озоногенератора (опасность попадания озона в воздух помещения).

После растворения озона, время контакта с водой до 30 минут, достаточно для окисления железа, с последующей диструкцией и удалением избыточного объема воздуха. Для эффективности растворения озона и длительностью контакта с водой, необходима стадия прохождения озоно-воздушной смеси в пульсирующей колонне, что позволяет максимально использовать озон с высокой удельной производительностью оборудования.

Следующий процесс для извлечения продуктов окисления (включая Fe3+) , извлечение на напорной фильтрации, картриджном, мембранном оборудовании. Норматив остаточного содержания озона в воздухе не более 0,2 мг/м3, избыточный окислитель должен быть деструктирован каталитическим, термическим способом.

Технология холодного плазменного разряда

Технология холодного плазменного разряда, используемая в генераторе озона, создает озон под действием высокого электрического напряжения на поступающий воздушный поток. Создаваемые электрические разряды, направлены перпендикулярно поступающему в озонатор воздушному потоку. Содержащийся в воздухе кислород (O2) имеет раздробленные молекулы, которые заканчиваются «свободными» атомами кислорода. Под действие электрического разряда, они притягиваются к неповрежденным молекулам кислорода (O2). Результат – очень непостоянная форма кислорода, озон (О3). Этот - дополнительный атом кислорода, который содержится в озоне, обладает большими способностями к окислению.

Подготовка воздуха для производства озона.

Подготовка поступающего воздуха состоит в удалении из него свободных атомов водорода (H) и азота (N) содержащихся в воздухе. Под воздействием плазменного разряда на воздушный поток атомы водорода и азота могут взаимодействовать с атомами кислорода, конечными продуктами такого взаимодействия являются азотистая (HNO2) и азотная (HNO3) кислоты. Формирование этих кислот приводит к снижению эксплуатационных показателей и увеличению частоты технического обслуживания.

Содержащийся в воздухе кислород (O2) имеет раздробленные молекулы, которые заканчиваются «свободными» атомами кислорода. Под действие электрического разряда, они притягиваются к неповрежденным молекулам кислорода (O2). Результат – очень непостоянная форма кислорода, озон (О3). Этот - дополнительный атом кислорода, который содержится в озоне, обладает большими способностями к окислению.

---

АЭРАЦИЯ, ОКИСЛЕНИЕ КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА - «MWT AERO»

Воздушная смесь (кислород) наиболее доступный, безопасный, окислитель в процессе обезжелезивания и удаления H2S.

Концентрация кислорода для окисления, определяется стехиометрией реакции, в соотношении 1,0 х 0,143 мг. Для получения необходимой скорости реакции окисления, требуемой производительности фильтра, необходимо кратное превышение подачи воздуха от расчетных показателей.

Реакция окисления железа:
4Fe2+ + O2 + 10 H2O - 4Fe(OH)3 + 8H+

Растворимость кислорода О2, содержанием в воздухе 23%, при температуре 20 гр.С, атмосферном давлении составляет 24,3 мг/л, О2 составит 5,58 мг/л, при этом равновесное значение растворимости кислорода, позволит создать концентрацию превышающую ее стехиометрическое значение.

В основе процесса аэрации лежит кислородное окисление на поверхности микропузырьков воздуха неорганических и органических загрязнений. основным критерием жизнестойкости отдельной частицы является межфазное натяжение.

Существует два основных типа дисперсий – лиофильные, склонные к самостоятельному диспергированию в дисперсионной среде и неустойчивые лиофобные дисперсии. Система «воздух+вода» неустойчива, стремится к саморазрушению – пузырьки воздуха стремятся к соединению (коалесценция). Это происходит из-за высокого межфазного натяжения ?в-в на границе воздушного пузырька с водой. Критерием направления протекания процесса в термодинамике коллоидов является изменение поверхностной энергии Гиббса ?Gs. В случае коалесценции пузырьков воздуха ?Gs<0, так как в ходе этого процесса суммарная поверхность «вода – воздух» уменьшается: ?Gs = ?в-в * ?S, где ?S – приращение площади поверхности «вода – воздух» в ходе коалесценции пузырьков воздуха. Если ?S<0, то вполне очевидно, что и ?Gs<0, и процесс слипания пузырьков воздуха идет самопроизвольно.

Следовательно поверхность окисления на уровне расположения верхней точки нагнетания уменьшается приблизительно в три раза, что делает работу аэрационной колонны неэффективной.

НАПОРНАЯ АЭРАЦИЯ, ТРУБНЫЙ АЭРАТОР - «MWT AERO»

1. Напорная аэрационная колонна предназначена для интенсивного удаления содержащихся в воде газов – сероводорода, углекислого газа, родона, метана и других, обусловливающих ухудшение органолептических свойств.

2. Включение аэрационной колонны в схему очистки воды позволяет использовать безреагентные обезжелезиватели, не допуская попадания регенерирующих агентов в септики.

3. Под давлением в аэрационной колонне значительно ускоряются процессы окисления железа, марганца и сероводорода. Система обеспечивает протекание процессов окисления даже при неработающем компрессоре.

4. Использование напорной аэрационной колонны позволяет избежать потерь давления при прохождении воды через аэратор.

Условия применения

1. Основные требования к качеству воды, обрабатываемой с помощью системы:

• сероводород и сульфиды – до 2 мг/л;
• для окисления железа (II) рН не менее 6,8;
• для удаления марганца при отсутствии последующих каталитических материалов рН не менее 9,0, при последующем каталитическом окислении – рН не менее 8,0
• температура воды – плюс 2-37 °С.

2. В случае, если показатели качества исходной воды не отвечают указанным требованиям, необходимо предусмотреть ее предварительную обработку до подачи на систему.

3. Условия эксплуатации системы:
давление воды, поступающей на систему – не менее 2,5 и не более 6,2 кгс/см2.

Технические характеристики

Технические характеристики

БЕЗНАПОРНАЯ АЭРАЦИЯ

Аэрация воды кислородом воздуха, с переводом железа в нерастворенную форму, последующее ускорение процесса окисления отдувкой углекислоты, гидролиз с образованием гидроксида железа.

Технологии аэрации – капельный поток :

• однофазный поток – распыление воды под давлением на форсунке, силой механической энергии, кавитации.

В аэрационной колонне используется эффект капельного деления , восходящим потоком воздуха, гидродинамического эффекта.

• двухфазный поток – силой кинетической энергии воздуха, смешением с водой, на сопловых устройствах.

В аэрационной колонне распыление воды осуществляется кинетической энергией воздушного потока.

Последующая стадия - фильтрование на зернистой загрузке.

Технические характеристики

ФИЛЬТРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ 

MWT – 1

Фильтрующий и каталитический материал для удаления растворенного в воде железа, марганца, сероводорода и мелкодисперсных взвесей. Обработан бактерицидным составом на основе серебра, что препятствует появлению биопленок и био-обрастаний на поверхностях контактирующих с водой. Одним из элементов системы катализаторов является коагулянт, позволяющий увеличить ранг фильтрации окисленных мелкодисперсных взвесей по сравнению с обычными алюмосиликатами.

Требование к исходной воде:

• Окисляемость перманганатная мг О2/л(наличие органики) нет ограничений
• Наличие микробиологических загрязнений допустимо (удаляет)
• Содержание активного хлора, мг/л нет ограничений
• Содержание нефтепродуктов, мг/л допустимо
• Содержание полифосфатов, мг/л нет ограничений
• Диапазон температур воды, ?С 5 - 90
• Диапазон Ph для удаления железа 6 - 9*
• Диапазон Ph для удаления марганца 7,5 - 9
• Максимальное содержание Fe?+ , мг/л 15
• Максимальное содержание Мn?+ , мг/л 2
• Условия Применения:
• Работает со всеми видами окислителей, предпочтительно аэрирование воды

Рабочие характеристики:

• Высота слоя, мм 700 -1500/400-800
• Расширение слоя при обратной промывке, % от высоты слоя 20-30
• Высота свободного пространства для взрыхления,
• % от высоты слоя, не менее 30
• Номинальная скорость фильтрации, м/ч 15
• Максимальная скорость фильтрации, м/ч 20
• Скорость обратной промывки, м/ч 15-20
• Время обратной промывки, мин 10-15

Физико-химические характеристики:

• Эффективный размер частиц, мм 1-3
• Истираемость менее 0,5% в год
• Насыпной вес, кг/м? 550-650
• Плотность гранул, кг/м? 1100-1200
• Коэффициент однородности 1,7
• Основная фракция, мм 1,5-2,6
• Грязеемкость, г/л 2-3
• Межзерновая пористость 40%
• Поставка
• Мешки по 50 л

Birm

Зернистая каталитическая загрузка, окисляемая реакцией соединения железа кислородом. Соединения железа сорбируются в объеме фильтрующего материала, с последующей двухрежимной регенерацией сбрасываются в дренаж. Загрузка регенерируется потом воды, с механическим отделением продуктов регенерации, сбросом в дренаж.

Quantum DMI-65

Фильтрующий зернистый материал, для удаления железа, марганца, без реагенерации регентным раствором. Микропористая структура фильтрующего материала снижает содержание железа до 0,004 мг/л, марганца - до 0,002 мг/л.

МФО 47

Фильтрующий зернистый минерал естественного происхождения, применяемый для очистки воды от железа. МФО-47 каталитический материал, для окисления марганца с высокими концентрациями, свыше 0,9 мг/л. Фильтрующая загрузка быстро окисляет железо, в форме - Fe2+, Fe3+. Фильтрующий материал удаляет сероводород, без предварительной обработки окислителем и без регенерации перманганатом калия.

Manganese Greensand

Глауконитовая порода, обработанная оксидом марганца, для удаления сероводорода, железа, марганца. Фильтрующий материал окисляет, сорбирует железо, марганец, с последующей промывкой и сбросом в дренаж. Для восстановления свойств фильтрующего материала, применяется раствор перманганата калия, в режиме эжекторной обработки;

Greensand Plus

Аналог Manganese Greensand, с повышенным дифференциальное давление, рабочей температурой, с обработкой слабосоленой воды. На данный фильтрующий материал при процессе изготовления наносится диоксид марганца под высокой температурой.

МТМ

Фильтрующая, гранулированная загрузка, модифицированная оксидом марганца. На поверхности фильтрующего зерна осаждает растворенное железо и марганец. Осадок задерживается слоем фильтрующей загрузки, удалением концентрата в режиме регенерации. При уменьшении окислительных свойств фильтрующего материала, проводится регенерация перманганатом калия.

МЖФ

Фильтрующий зернистый, каталитический материал окисляет железо, марганец кислородом, гипохлоритом натрия, озоном, перманганатом калия,. При производстве используется осадочная порода, из смеси минералов Si, Al, Ca, Fe. При обработке получается пористый материал с развитой поверхностью, гранулированный, с высокодисперсным, каталитическим диоксидом марганца. Фильтрующий материал нейтрализует углекислоту до 85 %. Не чувствителен к остаточному хлору, анионному фону, не теряет свойств при истирании. Химический состав однородный по объему зерна, эффективно удаляет сероводород, органику, соли металлов - Al, Cd, Zn, Ni, Cr, Br, Cu, Pb.

Сорбент АС

Технические характеристики:

• Плотность насыпная кг/м3: 680 – 720,
• Поверхность удельная м2/г: 120 - 180,
• Истираемость %: 0,06,
• Измельчаемость %: 0,14,
• Механическая прочность %: 0,79,
• Пористость межзерновая %: 42 – 56,
• Коэффициент ф\ зерна 1,65 – 1,71,
• Емкость по нефтепродуктам, не менее, мг/г: 90,
• Коэффициент распределения радионуклидов 103 – 104,

Области применения и решения:

• стационарные системы водоподготовки и очистки воды,
• замена загрузок (кварцевый песок, и т. д.),
• очистка от нефтепродуктов,
• Удаление железа, марганца, (медь, цинк, кадмий и т. д.),
• Увеличение эффективности водоочистных станций, снижения объемов промывной воды до 60%, увеличение фильтроцикла в два-три раза,
• Увеличение производительности на 20-30% .

Сорбент МС

Практическое применение сорбента МС.

Аэрация +фильтрация на «МС» (0,7-1,5 мм) на слое 60 см и скорости 10 м/ч. Поддерживающий слой 10 см кальцит.

Параметр Сырая вода, мг/л Фильтрат, мг/л

Железо 6,0 Менее 0,1

Марганец 0,44 0,042

Сероводород 0,048 Менее 0,003

Интенсивность промывки 14 л*с/м2, время 6 минут.