Сорбционные методы обесфторивания воды
При необходимости одновременного умягчения воды фториды из воды целесообразно удалять сорбцией свежеосаж-денным гидроксидом магния. Исследования, проведенные во ВНИИ ВОДГЕО, показали, что сорбция фторидов в этом случае протекает быстро и практически не зависит от температуры. Например, при содержании фторидов в воде 4—5 мг/л оптимальные значения достигаются при длительности процесса 8—10 мин.
Образующийся в результате взаимодействия фторид магния при избытке магния превращается в осадок оксифторида магния.
Обесфториваемую воду рекомендуется пропускать через осветлитель со слоем взвешенной контактной среды, образуемой гидроксидом магния. Его расход составляет около 2 мг-экв/мг удаляемых из воды фторид-ионов.
При небольшом содержании в воде солей магния для удаления фторидов рассматриваемым методом вместе с известью следует вводить сульфат или хлорид магния. Дозу соли магния определяют по формуле
Дс=е(2(F-)-1)-(Mg))
где е — эквивалентная масса соли магния (для MgCl2 е = 47,7, для MgCl2X х 6Н2О — 101,65, для MgSO4 — 60,2, для MgSO4 - 7Н2О — 123,25), мг/мг-экв; 2 — расход солей магния на удаление 1 мг фторид-ионов, мг-экв; [F—] —концентрация фторид-ионов в обрабатываемой воде, мг/л; [Мg] — содержание магния в воде, мг-экв/л.
Схема установки для обесфторивания воды свежеосажденным гидроксидом магния приведена на рис.8. Из вихревого реактора 1, где исходная вода смешивается с известковым молоком, она направляется в осветлитель 2, перед которым вводится раствор хлорида или сульфата магния. Осадок гидроксида магния отводится в осадкоуплотнитель, а затем спускается в водосток. Осветленная вода проходит через фильтры 3 в резервуары чистой воды 4, откуда насосами 5 подается потребителю.
С целью предотвращения накапливания отложений карбоната кальция в осветлителях при удалении фторид-ио-ков из воды осаждением гидроксидом магния их рекомендуется устраивать с коническими или пирамидальными днищами, а распределение воды производить опускными трубами. Высоту слоя осадка принимают равной не менее 2 м, скорость восходящего потока воды в зоне осветления — 0,2—0,3 мм/с.
Возможное накапливание осадка карбоната кальция в верхнем слоем загрузки фильтров устраняют системой верхней промывки.
При обесфторивании воды гидроксидом алюминия в воду вводят сульфат алюминия, в результате гидролиза которого образуется коллоидный гидроксид А1 (ОН)3. сорбирующий фторид-ионы.
Рис.9. Зависимость остаточного содержания (F~) от РН воды (доза А1г (SO)4 200 мг/л, начальное содержание LF—] в воде .—. 5,6 мг/л.
Рис.10. Зависимость остаточного содержания [F~ в воде от удельного расхода Al2 (SOa)a.
Сорбция фторид-ионов из воды гидроксидом алюминия в большой мере зависит от рН воды (рис.8). Снижение значения рН от 8 до 5 при одинаковой дозе введенного в воду сульфата алюминия повышает эффект удаления из воды фторид-ионов, что можно объяснить, вероятно, возрастанием содержания основного сульфата алюминия А1 (ОН) SO4, уменьшением рН воды, сор-бционная емкость которого по сравнению с гидроксидом алюминия значительно выше. Это свидетельствует о том, что удаление фторид-ионов целесообразно вести при рН = 5.. .5,5. Расход сульфата алюминия на снижение содержания фторид-ионов с 5 до 1 мг/л при этих значениях рН составляет 40—50 мг/мг удаленных из воды фторид-ионов (рис. 15.10).
Из-за больших расходов сульфата алюминия, кислоты и извести, а также необходимости точного дозирования реагентов такой метод является сложным и невыгодным в эксплуатации.
Для обесфторивания воды может применяться основный хлорид алюминия Al2 (O2OH) C1, образующий осадок основных солей алюминия в довольно широком диапазоне значений рН и обладающий высокой сорбционной емкостью. В качестве сооружений для обработки воды этим реагентом рекомендуется применять контактные осветлители. Предварительного подкисления воды не требуется. При введении 6—8 мг/л основного хлорида алюминия (в пересчете на А13О3) хорошо коагулируются примеси воды и удаляется от 1 до 2 мг/л фторид-ионов.
Расход трикальцийфосфата составляет 30 мг/мг удаленных из воды фторид-ионов. Обесфторивание воды три-кал ьци йфосфатом можно осуществить по одной из технологических схем, приведенных на рис. 8, 11.
Воду с введенным в нее трикальций-фосфатом из смесителя 1 подают в осветлитель со слоем взвешенной контактной среды 2. Скорость восходящего потока воды в нем во избежание выноса легкого осадка трикальцийфосфата принимают не более 0,6—0,7 мм/с. Мелкие хлопья, выносимые потоком воды из
Рис. 11 Схема установки для ф риронанип воды сорбцией А1 (ОН),.
осветлителей, задерживаются фильтрами 3.