Substantiation of Filter-Sorption Loading Efficiency During Underground Water Purification

Abstract

Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИЛЬТРОВАЛЬНО-СОРБЦИОННОЙ ЗАГРУЗКИ ПРИ ОЧИСТКЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Целью исследования являлось определение эффективности очистки подземных вод через фильтровально-сорбционную загрузку за счет выбора оптимального соотношения ее компонентов и высоты загрузки. Материалы и методы: в качестве компонентов фильтровально-сорбционной загрузки использовался окатанный (природный) кварцевый песок с размером фракций 0,8-2,0 мм и активированный уголь на каменноугольной основе с размером фракций 1,5-2,8 мм, а также использовались различные соотношения данных компонентов с различной высотой загрузки. Результаты и обсуждения: анализ экспериментальных данных устанавливает наличие функциональной связи между несколькими вариантами соотношения компонентов фильтрационной загрузки и ее высотой. Полученные экспериментальные зависимости показывают при какой загрузке фильтра и высоте загрузки наиболее эффективно происходил процесс очистки подземной воды. При максимальной высоте загрузки 0,8 м эффективность очистки воды повышается до 99 %, но снижается скорость фильтрования до 0,7 м/ч. Выводы: по отношению к исходной подземной воде при всех вариантах соотношения фильтровальной загрузки наблюдается снижение концентрации железа с 0,64 до 0,18 миллиграмма на кубический дециметр, марганца с 2,25 до 0,38 миллиграмма на кубический дециметр, жесткости с 22,6 до 18,2 °Ж и взвешенных веществ с 1,2 до 1,1 миллиграмма на кубический дециметр. Это обосновывает эффективность разработанной фильтровально-сорбционной загрузки. В результате проведенных исследований высокая эффективность очистки наблюдалась при соотношении загрузки 3:1. Снижение концентрации железа достигало 72 %, марганца-86 %, жесткости-30 %, взвешенных веществ-10 %. Проведенные опыты показали, что снижение в воде количества железа, марганца и взвешенных веществ зависит от высоты фильтровальной загрузки и скорости фильтрования. Таким образом, оптимальным вариантом является высота загрузки от 0,5 до 0,7 м со скоростью фильтрования от 3,7 до 2,4 м/ч при соотношении 3:1. Ключевые слова: подземные воды; минерализация; фильтровально-сорбционная загрузка; кварцевый песок; активированный уголь; сорбция; аэрация.