Способ очистки от железа подземных вод

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТ ЖЕЛЕЗА ПОДЗЕМНЫХ ВОД путем насыщения водоносного пласта кислородом воздуха с последующей фильтрацией, о т лишающийся тем, ито, с целью увеличения продолжительности фильтрЬцикла , водоносный пласт перед насыщением кислородом воздуха осушают.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОСЯЮЛФбй

РЕСПУБЛИК.5ЦЦ С 02 F 1 64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3384393/23-26, (22) 14. 01 . 82 (46) 23.05.83. Бюл. В 19 (72) В.С. Алексеев, В.T. Гребенников

Г.N. Коммунар .и У..Я. Бамбе (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации,гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (53) 628.16.069(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 722848, кл. С 02 F 1/64, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 6&4006,. кл. С 02 F 1/64, 1978.

„,S0ÄÄ1018918 . A (54) (57) СПОСОБ ОЧИСЧ КИ OT ЖЕЛЕЗА

ПОДЗЕМНЫХ ВОД путем насыщения водоносного пласта кислородом воздуха с последующей фильтрацией, о т л ич а ю шийся тем, ито, с целью увеличения продолжительности фильтроцикла, водоносный пласт перед насыщением кислородом воздуха осушают.

1018918

Изобретение относится к очистке воды, в частности к способам очистки от железа подземных вод в пласте.

Известен способ очистки от железа подземных вод путем насыщения их воздушно-аммиачной смесью с после- 5 дующнм отделением окиси железа фильтрованием 1 1.

Однако способ не обеспечивает дос.таточно эффективное обеэжелезивание подземных вод ввиду неполного отделения железа фильтрованием, обусловленного незначительными размерами создаваемой эоны с благоприятными условиями для окисления и осаждения железа при подаче воздушноаммиачной смеси в водонасыщенную часть пласта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки от железа подземных вод пу- Ю тем насыщения водоносного пласта кислородом с последующей фильтрацией 2).

Недостатком известного способа является небольшая продолжительность фильтроцикла. 25

Целью -изобретения является увеличение продолжительности фильтроцикла.

Поставленная цель достигается тем, что по способу очистки от gQ железа подземных вод путем насыщения водоносного пласта кислородом воздуха с последующей фильтрацией,,водоносный пласт перед насыщением кислородом воздуха осушают.

Способ осуществляют следующим: образом.

B нижней части фильтра совершен ной скважины на водоподъемных трубах устанавливают электропогружной насос и выше д на,ческого уровня во 40 ды в стволе скважины опускают воздухопроводные трубы, соединенные с компрессором. Устье скважины герметизируют оголовком с манометром и вентилем.для сброса давления. 45

Включают электропогружной насос на максимальную производительность и осушают часть водоносного пласта в радиусе влияния скважины. В осушенную часть, пласта нагнетают 5g сжатый воздух от компрессора по воздухопроводным трубам, который заполняет осушенное поровое пространство. Время нагнетания воздуха в осушенную часть пласта при максимальном понижении уровня воды в стволе скважины контролируют по йриемистости скважины.

После предельно возможного заполнения воздухом осушенного порогового пространства подачу воздуха . 6О прекращают и снижают водоотбор до

40"50% от максимально возможного.

При этом уровень подземных вод поднимается в осушенной части пласта, обогащенной кислородом, до некоторого положения, соответствующего заданной производительности скважины.;

При фильтрации подземных вод, обогащенных кислородом воздуха, в поровом пространстве водовмещающих пород в радиусе, не менее половины радиуса влияния скважины, создаются благоприятные условия для адсорбции растворенного кислорода, железа, марганца на поверхности зерен водовмешающих пород и образования каталитической пленки, что в комплексе способствует окислению и осаждению двухвалентного железа и интенсифицирует процесс адсорбции при фильтрации подземных вод.

После некоторого истощения запаса кислорода в водонасыщенной части пласта, что контролируют по изменению окислительно-восстановительного потенциала (E8 )и реакции среды (рН) вновь осушают часть водоносного пласта путем увеличения производительности электропогружного hacoca до максимальной и подают воздух в осушенную часть пласта. Далее последовательность изложенных технологических операций повторяется.

Пример. Скважина диаметром

14" глубиной 47 мм, оборудованная гравийно-проволочным фильтром длиной

40 м, каптирует водоносный горизонт, приуроченный к аллювиальным среднезернистым пескам с коэффициентом фильтрации 8,3 м/сут, и пористостью равной 0,3. Мощность водонасыщенных песков составляет 40 м, глубина уровня поцземных вод 5 м. Каптируемые подземные воды гидрокарбонатно-кальциево-натриевого состава с общей минерализацией не свыше 0,6 г/л. В них содержание двухвалентного железа находится в пределах 1,2-1,6 мг/л, Ей -40-80 мВ, рН воды 7,4-7,6.

В фильтре скважины монтируют электропогружной насос типа ЭЦВ 12210-145, всас которого располагают на отметке 32 м,и устанавливают воздухопроводные трубы диаметром 11/4". нижний конец которых устанавливают на отметке 27 м, а верхний соединяют с компрессором ДК-9. Устье скважины герметиэируют оголовком, оборудованным манометром и вентилем для сброса давления.

Для осушения части водоносного пласта из скважины производят отбор воды с расходом 200 мЗ/ч, что обеспечивает понижение уровня воды в стволе скважины на 24 м (до отметки 29 м ). Далее в осушенную часть пласта через Фильтр скважйны подают по воздухопроводным трубам сжатый воздух от компрессора.

Через 40 мин подачи воздуха в осушенную часть пласта давление на манометре резко возрастает, что свидетельствует о снижении приемис1018918 тости осушенной части пласта, и подачу воздуха прекращают.

За время нагнетания в осушенную часть пласта радиусом не менее 25 .м подают 150 м3 воздуха и общее коли чество кислорода, внесенного-,в поровое пространство осушенной части пласта, составляет не менее 45 кг.

Для аэрации воздухом подземных вод снижают производительность сква» жины до 100 мэ/ч при понижении уров- I0 ня воды в ней до 12 м, и подземные воды заполняют поровое пространство, насыщенное кислородом воздуха, обогащаясь им до предельного насыщения. .При Фильтрации подземных вод, 15 обогащенных кислородом, происходит окисление и осаждение двухвалентного железа в поровом пространстве водовмешающих пород, объемом не менее

45 мЗ

Качественные показатели отбираемых подземных вод: двухвалентное железо отсутствует; рН в пределах 8,05-8,1;, Еп=165-175 мВ.

Через 50 сут при уменьшении величины БЬ отбираемых вод до 120 мВ, рН вЂ” до 7,85 и при отсутствии двухвалентного железа вновь производят осушение части водоносного пласта, ее аэрацию воздухом с последующей фильтрацией через поровое простран- 30 ство водоносного пласта обогащенных кислородом воздуха подземных вод.

Пример 2. Скважина аналогичной конструкции, каптирующая подземные воды гидрокарбонатного типа 35 с содержанием двухвалентного железа

6,7 мг/л. Величина Е*,. измеренная . на месте отбора проб, составляет ,90 мВ, рН 6 8.

Откачку из скважины производят 40 с расходом 130 м3/ч. При этом конижение уровня воды составляет порядка -17 м. Закачку воздуха в осушенную часть водоносного пласта осуществляют в течение одного часа. После зтогю расход еткачиваемой воды сни-. жают до 50 м3/ч, что приводит к повышению уровня воды в скважине. В та:Показатели обезжелезивания по способу изчестному предлагаемому

Продолжительность фильтроцикла, ч

Ре +, мг/л

Е5, мВ

Количест-во обезжелезенной воды, подаваемой: потребителю, м "

Количество обеэжелезенной воды, подаваемой потребите3

Продолжительность

Фильтроцикла, ч

Рн

120 .

1300

7,4-7,6 40-80

1,2-1,6

6,7

120,00

6,8

600

Показатели химического сос,тава подземных вод ком режиме скважина работает в течение 12 ч. Далее заново повторяют цикл закачки воздуха в осушенную часть водоносного пласта.

Всего выполнено более 23 циклов закачки воздуха в осушенную часть водоносного пласта. При этом в процессе эксплуатации скважины наблюдается стабильное качество отбираемой воды. Содержание железа в воде не превышает 0,2 мг/л при ЕЬ= 140 мВ и рН 7,9.

Пример 3 ° Скважина в неглубоком безнапорном водоносном горизонте мощностью 15 м отбирает подземные воды, содержание 11 мг/л ионов двухвалентного железа, Величина рН води равна 6,7 (Е Ъисходной воды не измерялось ). Способ осуществляют по той же схеме, что н в примерах 1 и

2, а именно: сначала расход откачки высок (составляет 80 м3/ч J, затем его уменьшают. Во время отбора максимального расхода в осушенную часть пласта закачивают воздух, а при уменьшении расхода подачу воздуха прекращают. Продолжительность цикла закачки воздуха в осушенную часть пласта- составляет 2 ч. Продолжительность отбора обеэжелезенной воды—

5-6 ч. Увеличение продолжительности закачки воздуха в осушенную часть пласта практически не влияет на продолжительность работы установки.

Для данной скважины технологические параметры работы установки по предлагаемому способу следующие: продолжительность закачки воздуха в осушенную часть водоносного пласта при отборе воды с расходом 80 м /ч составляет 2 ч, продолжительность отбора обезжелеэенной воды с расходом 20 мЭ/ч составляет 5 ч. При таком режиме работы установки содержание железа в откачиваемой воде не выше 0,33 мг/л (рН 7,2, Е h =110 мВ ).

В таблице приведены данные по продолжительности фильтроцикла известным и предлагаемым способам.

1018918

Продолжение таблицы,Показатели химического состава подземных вод

Показатели обезжелезивания по способу предлагаемому известному

, P eй+ мг/л

Рн

Продолжительность фильтроцикла, ч

5-6

220

11, 0

Обеэжелезенной воды получить не удалось.

Минимальная концентрация железа в откачиваемой воде составила

4,3 мг/л

6,7

25 ры эоны с благоприятными условиями для отделения железа с 1 до 45 м .

Ожидаемый годовой экономический ,эффект от внедрения изобретения при обезжелеэивании подземных вод на водозаборе подземных вод г. Рига, состоящем из 12 скважин, составляет не менее 120 тыч. руб.

Составитель Ю. Федькушов

Редактор Н. Егорова Техред E.Kàñòåëåâè÷ Корректор В.Гирняк

Заказ 3623/17 Тираж 941

° ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ очистки от железа подземных вод по сравнению с известным позволяет повысить эффективность обезжелезивания подзем-. ных вод за счет подачи воздуха в предварительно осушенную часть водоносного пласта, что дает возможность увеличить в водоносном пласте размеКоличест-. .во обезжелеэенной воды по даваемой потреби-, телю, м

Продолжительность фильтроцикла, ч

Количество обеэжелезенной воды, подаваемой потребителю, м5