способ очистки природных и грунтовых вод от железа

Формула изобретения

1. Способ очистки природных и грунтовых вод от железа, включающий аэрирование с последующей фильтрацией через несколько слоев фильтрующей загрузки, отличающийся тем, что после аэрирования обрабатываемую воду последовательно пропускают через фильтрующую загрузку из следующих материалов: гранитный щебень, торф, древесная кора, гравий и песок, причем объемное соотношение последовательно расположенных слоев составляет 1 : 2 : 3 : 2 : 1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общая высота фильтрующей загрузки составляет 0,8 - 1,2 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что между слоями торфа и древесной коры дополнительно расположен слой гранитного щебня в равном объеме к первому слою.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водоподготовки, а именно к способам очистки воды, и может найти применение в хозяйственно-бытовом водоснабжении для очистки любых природных и грунтовых вод от железа с одновременным их обеззараживанием при получении питьевой воды в домашних и полевых условиях. Способ может быть также использован и для очистки питьевой водопроводной воды невысокого качества, т.к. позволяет удалить примеси токсичных органических веществ, которые образуются при хлорировании воды на водопроводных станциях, а также различных видов микроорганизмов, в том числе и патогенных.

В практике очистки природных вод от железа используются в основном способы, в которых проводят фильтрование через различные фильтрующие материалы, расположенные слоями или в виде смеси.

Перед фильтрованием как правило сначала проводят аэрацию для окисления двухвалентного железа.

Известен, например, способ удаления железа из колодезной воды для хозяйственных нужд, в котором после аэрации воды с помощью эжектора проводят фильтрование, а фильтр содержит смесь различных фильтрующих материалов в определенном соотношении.

Способ обеспечивает практически полное отделение осажденных соединений железа, а также очищает воду от сероводорода (патент US N 5096580, кл. C 02 F 1/64, 17.03.92).

Однако этот способ не может обеспечить достаточно большой объем воды в домашней водопроводной линии в течение длительного времени, т.к. смесь фильтрующих материалов может быть заплетена при сильно загрязненной воде и требуется промывка фильтра.

Кроме того, способ не обеспечивает дополнительного обеззараживания воды.

Известен также фильтр для обеззараживания воды, в котором фильтрующая загрузка из гранитного щебня крупностью 3 - 15 мм размещена по ходу движения воды сверху вниз с убывающей крупностью гранул. Исходную воду после аэрации подают на фильтр, который обладает повышенной грязеемкостью благодаря убывающей крупности фильтрующего материала (а. с. СССР 1703625, кл. C 02 F 1/64,07.01.92).

Фильтр обеспечивает высокую степень обезжелезивания воды, однако он не позволяет получить одновременно и обеззараженную воду, а также не обеспечивает доочистку от хлорорганических загрязнений.

Для увеличения степени очистки подземных вод от железа и для увеличения скорости фильтрования используют способ, который включает предварительную аэрацию и фильтрование воды через 2 слоя фильтрующего материала, причем фильтрующие слои разделены между собой коагулятором для укрупнения частиц (патент РФ 2085512, кл. C 02 F 1/64, 27.07.97).

Однако в этом способе фильтрующая загрузка не может одновременно обезвредить воду от патогенных микроорганизмов и токсичных органических веществ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ очистки подземных вод от железа аэрированием с последующим фильтрованием через двухслойную загрузку из клиноптилолита разной степени крупности при разнице размеров 10 - 40 раз (а.с. СССР 1058898, кл. C 02 F 1/64, 07.12.83).

Способ обеспечивает продолжительный фильтроцикл до 12 - 24 часов в безреагентном способе очистки природных вод с содержанием железа до 35 мг/л.

Этот способ, также как и вышеприведенные, не обеспечивает одновременной очистки воды от ряда органических веществ, а также не способен в необходимой степени очистить исходную воду от бактерий.

Задачей настоящего изобретения является создание безреагентного способа обезжелезивания и обеззараживания воды с одновременной очисткой от токсичных органических веществ и получения воды улучшенного качества.

Поставленная задача решается предложенным способом очистки природных и грунтовых вод от железа, в котором после предварительного аэрирования осуществляют фильтрование воды через несколько фильтрующих слоев, загруженных из следующих материалов: гранитный щебень, торф, древесная кора, гравий и песок при объемном соотношении слоев 1 : 2 : 3 : 2 : 1. Общая высота загрузки составляет 0,8-1,2 м.

Расположение слоев именно в такой последовательности и при соблюдении условий соотношения объемов и высоты загрузки обеспечивает высокую степень очистки воды от железа, от органических веществ, придает воде улучшенные питьевые качества, вода полностью обеззаражена и может долгое время не изменять своего состава. Полученная вода удовлетворяет требованиям, предъявляемым к питьевой воде по ГОСТ 2874-82.

Необходимо соблюдать состав фильтрующей загрузки, т.к. отсутствие одного из компонентов или уменьшение его количества приводит к снижению качества очистки. Увеличение объема какого-либо фильтрующего слоя не обеспечивает повышения степени очистки.

Верхний крупнозернистый слой гранитного щебня, желательно крупностью 3 - 15 мм, обеспечивает повышенную грязеемкость и производительность фильтра.

Торф и измельченная древесная кора, являясь органическими веществами, содержащими также большое количество микроэлементов, не только доочищают, в том числе и от ионов жесткости, воду, прошедшую через гранитный щебень, но и обогащают ее микроэлементами, придавая ей биологическую активность и улучшенные органолептические показатели.

Использование в последующих слоях обычного гравия и песка позволяет равномерно распределить в воде вымываемые из органических слоев вещества и активизировать их.

Предпочтительный вариант расположения между слоями торфа и древесной коры слоя гранитного щебня несет не только конструктивное назначение для смешивания частиц торфа с древесной корой, но и придает воде дополнительный обеззараживающий эффект.

Общая высота загрузки в 0,8 - 1,2 м обеспечивает хорошую фильтрующую способность и необходимое качество очистки до требований, предъявляемых к питьевой воде.

Пример.

Воду из артезианской скважины с различным содержанием общего железа 24 - 39 мг/л и общей жесткости > 10 мгэкв/л подают после аэрирования на многофункциональную фильтрующую загрузку фильтра обычной модели высотой загрузки 1 м. Воду фильтруют со скоростью 21 - 25 м/час. Критерием работы фильтра является качество осветления воды, очистки от железа и ионов жесткости, качество воды по бактериологическому показателю, а также продолжительность фильтрации. Биологическую активность можно оценить только по сравнению результатов обработки обычной, неочищенной и активированной водой (замачивание семян, полив растений и т.д.).

Результаты очистки воды по контролируемым показателям приведены в таблице.

Из приведенных данных следует, что предложенный способ имеет преимущества по очистке природной воды от железа, а также по бактериологическим показателям. Что и обеспечивает эффективный с улучшенными органолептическими показателями способ получения питьевой воды из открытых водоемов и в полевых условиях.

Кроме того, очищенная вода, пройдя через многофункциональные фильтрующие материалы природного происхождения, приобретает биологическую активность и с успехом может быть использована в домашних условиях или на садовых участках для полива растений, обеспечивая их набором микроэлементов, необходимых для ускоренного роста и полноценного развития.

При стоянии вода не изменяет своей прозрачности, запаха и других свойств, в то же время как вода, очищенная известным способом, приобретает запах, а стенки сосуда покрываются зеленью.