Технология безреагентной обработки подземных вод с устойчивыми формами железа

2
Содержание
ВВЕДЕНИЕ..........................................................4
1. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЖЕЛЕЗНЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД..........................................................11
1.1. Формирование подземных вод..................................11
1.2. Особенности формирования зажелезненных подземных вод........13
1.3. Характеристика месторождений подземных вод Приморского края.18
1.4. Особенности формирования зажелезненных подземных вод юга Дальнего Востока.............................................24
2. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ..........................32
2.1. Общая характеристика........................................32
2.2. Безреагентные способы обезжелсзивання.......................35
2.3. Реагснтные способы обезжелсзивання..........................53
2.4. Особенности обработки зажелезненных природных вод
Дальнего Востока.............................................58
3. ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ЗАЖЕЛЕЗНЕННЫХ ПРИРОДНЫХ ВОД..................................65
3.1. Анализ существующих способов биологической деферризации.....65
3.2. Характеристика железоокисляющих микроорганизмов и способы накопления ими железа...................................73
3.3. Классификация и зона обитания гетеротрофных железоокисляющих микроорганизмов.......................................84
3.4. Особенности распространения железоокисляющих микроорганизмов в системах обработки, подачи и распределения воды.....88
3.5. Особенности биокоррозии и бнообрастания систем ПРВ..........92
3.6. Мероприятия для исключения попадания железоокисляющих микроорганизмов в системы подачи-распределения воды..........95
4. ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С УСТОЙЧИВЫМИ ФОРМАМИ ЖЕЛЕЗА..........................................................107
4.1. Физический смысл и факторы, влияющие на интенсивность протекания процесса биологического обезжелезивания..........107
4.2. Особенности систем биологической обработки природных вод 112
4.3. Обоснование оптимальной гидродинамической схемы биореактора......................................................118
4.4. Особенности технологии безреагентного обезжелезивания подземных вод с устойчивыми формами железа.....................130
4.5. Эффективность использования водных ресурсов в технологии безреагентного обезжелезивания подземных под с устойчивыми формами железа...............................................142
ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................147
ЛИТЕРАТУРА..................................................... 150
Приложение......................................................159
17
лентного, последнее подвергается гидролизу, продукты которого имеют низкую растворимость и выпадают в осадок. Интенсивность окисления значительно увеличивается при повышении pH. Так, Ре(ОН): при исходной его концентрации 1 моль/л образует гель при почти полной нейтрализации раствора, т. е. при pH более 6.5, а Ее(ОН)з начинает выпадать в осадок уже в кислом растворе, при значении pH = 1.5 [ 42].
Роль восстановителей в окислительно-восстановительном процессе могут играть и атомы, способные отдавать электроны. Одним из самых активных восстановителей в зоне гипергенеза является органическое вещество. В реакциях восстановления железа органические соединения могут действовать как непосредственно, так и через продуцируемые органические кислоты (в этом случае реакция восстановления значительно усиливается). Кроме того, их действие может осуществляться через восстановленные ими сульфаты до сероводорода (при участии сульфатредуцирующих бактерий), а также при активизации других микроорганизмов, редуцирующая способность которых отмечается [ 29].
Способность к окислению и восстановлению характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом ЕЬ. В нейтральных водах закненое железо устойчиво при значениях ЕЬ ниже 100 мв. Также отмечается устойчивое содержание ?с2+ (10-20 мг/л) в подземных водах с ЕЬ от 82 до 250 мв (pH = 4.9-7.0).
Таким образом, очевидно, что физико-химический состав соединений железа, находящегося в природной воде определяется целым комплексом достаточно разнообразных факторов, совокупность которых представляет собой естественную природную систему обработки, в которой обеспечивается значительное изменение физико-химического состава инфнльтрующих вод. Особую роль среди них занимают воздействия органического происхождения. Специфика и особенности развития природных биоценозов различаются для конкретных географических регионов, а значит их воздействие на
18
формирование качественных показателей подземных вод может играть важнейшее значение в регионах с высокоразвитыми активными биоценозами, либо быть малозначимыми среди различных факторов неорганического происхождения в регионах, где биоценозы развиты незначительно. В соответствие с этим, задача улучшения качественных показателей природных вод должна решаться с учетом особенностей (как биотического, так и абиотического происхождения) конкретного природного региона.
1.3.Характеристика месторождений подземных вод Приморского края
Приморский край в геолого-структурном отношении является сложно построенным регионом. На его территории выделяется ряд структур, различных как по времени образования, так и по геологическому строению. В геологическом строении Приморья принимают участие породы различных возрастов и генезиса: метаморфизованные сланцы и мраморы протерозоя, известняки, алевролиты, песчаники, конгломераты, гравелиты, эффузивы, туфы мезозоя и палеозоя.
Геологическое строение региона определяет и его гидрогеологические особенности: приуроченность основных запасов подземных вод к речным долинам и неогеновым впадинам.
Большинство водозаборов подземных вод Приморского края эксплуатируют водоносные горизонты, приуроченные к аллювиальным четвертичным отложениям. Из них 25 месторождений, подлежащих систематизации, 3 эксплуатируют совместно с неогеновыми отложениями (N143, N250; 1 - относится к озерно-аллювиальным четвертичным; 1 - к неогеновым (Ы|ис1); 4 - к известнякам кембрия и протерозоя. Описание этих водоносных горизонтов и комплексов приводится ниже.
1.Водоносный горизонт аллювиальных четвертичных отложений (ар)