Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА

Изобретение относится к технологии очистки природных подземных вод от сероводорода и может быть использовано при подготовке подземных вод для водоснабжения населенных пунктов.

Известен способ очистки воды от сероводорода, включающий хлорирование воды с последующим ее фильтрованием через слой активированного угля (US 4264451, C02F 1/76, 1981).

Недостатком данного способа является то, что его применение ограничено из-за использования высоких концентраций хлора для окисления сероводорода. Кроме того, способ сложен технологически, так как требует насыщения воды хлором в герметичных условиях.

Известен способ очистки воды от сероводорода, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, включающий предварительное насыщение очищаемой воды кислородом воздуха с последующим фильтрованием через незатопленную каталитическую загрузку из антрацита (RU 2042644, C02F 1/58, 1994).

Недостатком способа является низкая скорость фильтрации (до 1 м/ч). Такая скорость фильтрации обеспечивает очистку воды лишь для небольших населенных пунктов или для отдельно стоящих жилых зданий, так как требует больших по диаметру емкостей и, соответственно, выделения для очистки воды больших земельных участков.

Задачей, поставленной перед заявляемым техническим решением, является повышение скорости очистки воды от сероводорода, результатом чего явится сокращение площадей, занимаемых оборудованием для очистки воды с повышенной концентрацией сероводорода, снижение затрат на оборудование.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки воды от сероводорода, включающем насыщение ее кислородом воздуха и фильтрование через слой незатопленной каталитической загрузки из антрацита, насыщение воды кислородом воздуха производят одновременно с ее фильтрованием путем создания непрерывной тяги потока воздуха через поровое пространство слоя каталитической загрузки с крупностью зерен 5-8 мм, с последующей регенерацией загрузки путем заполнения ее водой и попеременной продувки заполненной водой загрузки воздухом в направлении расширения слоя загрузки с интенсивностью, достаточной для отрыва частиц осевшей на поверхности загрузки серы, и промывки ее очищенной водой с последующим возобновлением процесса фильтрования.

Заявляемые признаки способа обеспечивают получение технического результата, который проявляется в повышении скорости очистки воды с повышенной концентрацией сероводорода. Такой результат достигается в процессе фильтрования за счет увеличения количества участков, где присутствует смачивающая поверхность катализатора вода и поступающий из атмосферы кислород воздуха и отсутствуют межпоровые участки, полностью заполненные водой. В процессе же регенерации загрузки обеспечивается полное удаление осевших на ней частиц и восстановление ее фильтрующей способности, что в совокупности с заявляемым режимом фильтрования позволяет уменьшить размеры фильтров и значительно сократить площади, занимаемые оборудованием для очистки воды.

Способ осуществляют следующим образом.

Подземную воду из скважин, содержащую сероводород, подают на незатопленную каталитическую загрузку высотой, например, 1,2 м, из высокосортного угля антрацита с зольностью 3-5% и размером зерен 5-8 мм, размещенную в корпусе фильтра. Вода под действием силы тяжести стекает вниз по зернам загрузки. При контактном смачивании водой поверхности катализатора происходит равномерное окисление содержащегося в ней сероводорода кислородом, поступающим за счет непрерывной тяги через поровое пространство катализатора воздуха, создаваемой, например, сообщением воздушной среды перед слоем загрузки и после него с атмосферой. Экспериментально доказано, что концентрация кислорода в воде достигает 8-9 мг/л. Этого достаточно для окисления 20-30 мг сероводорода в объеме 1 л. При этом на смоченной поверхности каталитической загрузки происходят процессы хемосорбции, обусловленные электронным взаимодействием, при котором образующаяся элементарная сера за счет поверхностных сил задерживается на зернах антрацита.

Окисление кислородом сероводорода представляется следующими реакциями:

H₂S+0,5O₂=S+H₂O,

2HS^-+0,5O₂=2S=H₂O.

На поверхности электропроводящего тела - каталитической загрузки - происходит разряд ионов 2HS^- и молекул H₂S с образованием серы и воды.

Оптимальные значения крупности зерен антрацита 5-8 мм, высоты слоя загрузки и насыщение воды кислородом воздуха одновременно с ее фильтрованием путем создания непрерывной тяги потока воздуха через поровое пространство слоя каталитической загрузки повышают скорость фильтрования до 3,5 м/ч. Следовательно, производительность фильтра возрастает в 3,5 раза по сравнению с прототипом. Повышение скорости фильтрования способствует увеличению притока кислорода воздуха, что, в свою очередь, стимулирует процесс очистки. Анализ очищенной воды показал, что сероводород в фильтрате не обнаружен. Поверхность зерен антрацита покрывается адсорбированными коллоидными частицами серы и других загрязнений. Сцепление с поверхностью зерен прочное и для полного восстановления свойств каталитической загрузки выполняют операции по ее регенерации. Для этого в соответствии с показаниями анализа проб очищенной воды прерывают процесс фильтрования, заполняют загрузку водой, например, на 200 мм выше ее уровня. Включают продувку воздухом в направлении снизу вверх с интенсивностью, например, 10 л/с·м², при которой загрузка расширяется, зерна антрацита интенсивно перемешиваются и частицы серы отрываются от поверхности зерен и переходят в водный раствор. После 5 минут продувки воздуходувку отключают и включают насос, подающий в том же направлении, что и воздух, чистую воду на промывку загрузки с интенсивностью, например, 10 л/с·м² в течение 3-4 минут до осветления воды.

Выполнение регенерации каталитической загрузки с помощью заявляемых операций в совокупности с режимом фильтрования обеспечивает достижение указанного выше технического результата. Кроме того, заявляемая схема регенерации загрузки дополнительно экономит очищенную воду, направляемую на ее промывку.