Введение. 
Очистка скважиной воды с помощью самопромывного цеолитного фильтра

В статье описано исследование очистки скважиной воды от ионов железа с помощью цеолитного фильтра с подвижным слоем. В качестве фильтрирующего материала использовался цеолит, поверхность которого покрывалась плёнкой катализатора — окись марганца. Процесс фильтрации происходит путём окисления иона Fe²⁺ и последующего гидролиза по уравнению:

4Fe²⁺ +МnO₄^— + 8НСО₃ +2H₂O = 4Fe (ОН)₃ + МnO +8СО₂

вода фильтрация цеолит В процессе эксперимента была получена питьевая вода с содержанием железа менее 0,3 мг/дм³ при скорости фильтрации 4,2 м/ч, при высоте фильтрирующего слоя 0,8 м. Данная технология удаления избыточного железа и марганца позволяет минимизировать потребление реагентов. По результатам испытаний оформлена и подана заявка на патент Украины.

Постановка проблемы и анализ существующих конструкции и технологий

Основные источники получения питьевой воды для условий Украины это поверхностные водоемы и артезианские скважины. Актуальность получения питьевой воды отвечающей требованиям ГОСТ 2874–82 «Вода питьевая»" не вызывает сомнения. При использовании артезианских скважин основная техническая проблема — избыточное содержание соединений железа и марганца в исходной сырой воде. Согласно [1] железо в природных водах встречается преимущественно в виде ионов Fe²⁺, а также в виде органических и неорганических соединений (коллоидов и взвесей). Содержание железа в артезианских водах в бассейне р. Днепр более 3 мг/дм³, иногда встречается величина равная 12…15 мг/дм³. В подземных водах железо находится в виде сложного органоминерального комплекса — органического железа, в котором, как правило, присутствует марганец. Переход растворимой формы железа в нерастворимую зависит от многих факторов — реакции среды (рН), наличия в растворе окислителей и катализаторов. Катализаторами могут быть двухвалентные ионы марганца, меди, а также фосфат-ион. Реакция окисления Fe²⁺ кислородом воздуха осуществляется по реакции (1). При обработке воды перманганатом калия реакция окисления и последующего гидролиза протекает по уравнению (2).

4Fe²⁺+О₂+8Н₂СО₃^-+2Н₂О=4Fe (ОН)₃+8СО₂ (1).

4Fe²⁺+МnO₄^—+8НСО₃^—+2H₂O=4Fe (ОН)₃+МnO+8СО₂ (2).

Методы удаления железа делятся на безреагентные и реагентные. К применяемым в настоящее время безреагентным методам относятся: упрошенное аэрирование, аэрирование с последующим отстаиванием и фильтрованием, электрокаогуляция, фильтрование в подземных условиях с предварительной подачей в пласт окисленной воды (метод «Виредокс»), магнитная обработка. К реагентным методам относятся: окисление, известкование, отстаивание, катионирование, коагуляция и флокулирование осадка. Аппаратурное оснащение реализации данных методов, очень разнообразно. Для предварительной аэрации применяются инжектирующие и барботажные устройства, для фильтрации выпавшей гидроокиси железа используют фильтры — песчаные, цеолитные, скоро-гравийные и др. Для осаждения осадка в дренажной воде используются отстойники различного типа. Из всех данных методов наиболее удобен безреагентный метод аэрирования воды воздухом, с последующим фильтрованием на песчаном (цеолитном) фильтре с подвижным слоем. Дренажная вода очищаеться на малогабаритном пластинчатом отстойнике [2, 3].

Цель исследования. Целью исследования является изучение очистки скважиной воды с помощью цеолитного фильтра с подвижным слоем, который бы обеспечивал одновременность проведения процесса удаления избыточного железа и марганца из исходной скважиной воды и регенерации (очистки) рабочего цеолитного слоя фильтра от нерастворимой гидроокиси железа с минимальными энергетическими и реагентными затратами.