Ištění pitné vody od sirovodíku

Koncentrace H₂S v podzemních vodách je vážným problémem v různých regionech Ruské federace, jako jsou: Moskevská a Pskovská oblast, Krasnodarská oblast, Povolží a další. Specifickou chuť jí dodává sirovodík rozpouštějící se v podzemní vodě a také dráždivý zápach po zkažených vejcích, který znemožňuje přímé použití vody pro domácí a pitnou vodu a zásobování technologickou vodou bez dodatečného čištění.

Příčiny sirovodíku ve vodě

Sírany jsou sloučeniny síry a kyslíku a nacházejí se jako přírodní minerály v některých půdách a horninách, které obsahují podzemní vodu. Minerál se časem rozpouští a dostává se do podzemních vod.

Plyn sirovodík se také přirozeně vyskytuje v některých podzemních vodách v důsledku rozkladu organické hmoty. Sirovodík je často přítomen ve vrtech vrtaných v břidlici, pískovci nebo v blízkosti ložisek uhlí, rašeliny a ropy. Bakterie redukující síru, které využívají sírany jako zdroj energie, jsou hlavními producenty velkého množství sirovodíku. Tyto bakterie chemicky přeměňují přírodní sírany ve vodě na sirovodík. Sirné bakterie žijí v prostředích s nedostatkem kyslíku, jako jsou hluboké studny a vrty, vodovodní systémy, změkčovače vody a ohřívače vody. Mohou prosperovat v teplovodních systémech, jako jsou instalatérské nebo topné systémy.

Někdy je zdrojem zápachu sirovodíku ohřívač teplé vody. Hořčíková tyč pro kontrolu koroze, která se nachází v mnoha ohřívačích vody, dokáže chemicky přeměnit přírodní sírany na sirovodík.

V důsledku neustálé disociace v podzemních vodních zdrojích jsou sloučeniny síry přítomny v následujících formách:
— molekulárně rozpuštěný sirovodík H₂S;
— hydrosulfidový ion HS — ;
— sulfidový ion S 2- .

V závislosti na úrovni pH se procento jedné nebo druhé formy sloučenin síry ve zdrojové vodě určuje podle následujícího grafu:

Negativní vliv

Požití sulfidů pitnou vodou může způsobit žaludeční potíže, nevolnost a zvracení. U lidí vystavených vysokým koncentracím H₂S po dlouhou dobu se objevují příznaky gastrointestinální poruchy, nevolnost, ospalost, amnézie, ztráta vědomí, delirium, halucinace, nízký krevní tlak, pomalý srdeční tep, dvojité vidění a epilepsie. Sirovodík v krvi je rychle oxidován molekulárním kyslíkem a tím snižuje oxidační kapacitu hemoglobinu. Nedostatečně zoxidovaný sirovodík ovlivňuje centrální nervový systém a způsobuje buď paralýzu, nebo respirační selhání.

Sulfid železa nacházející se ve vodě navíc tvoří galvanický pár s kovem armatur nebo potrubí, kterým je voda dopravována, což má za následek intenzivní korozi (destrukce) kovu.

Vzhledem k vysoké toxicitě této sloučeniny pro zvířata a člověka a také problémům s korozí je proto podle SanPiN 2.1.3684-21 maximální přípustná koncentrace sirovodíku v pitné vodě 0,05 mg / l.

Čisticí technologie

Existují tři hlavní způsoby čištění vody od síranů a sirovodíku:
– fyzikální (odstranění sirovodíku provzdušňováním);
— činidla (oxidace sirovodíku chlorem nebo jinými činidly, jakož i odstranění sirovodíku pomocí hydrátu oxidu železa nebo oxidačně-redukčními iontoměniči);
– biochemické (využití sirných bakterií).

1. Aerace – proces nasycení upravené vody okolním vzduchem. V důsledku nižšího parciálního tlaku sirovodíku v okolním vzduchu než ve vodě přechází rozpuštěný plyn z vody do okolního vzduchu (proplach). Používá se při nízkých koncentracích H₂S, protože 100 % sirovodíku není odfouknuto (s výjimkou velmi kyselých hodnot pH upravované vody).

Intenzita emise sirovodíku závisí na ploše kontaktu mezi médii – jak se plocha zvětšuje, rychlost emise plynu se zvyšuje. V praxi se používají dva typy provzdušňovacích systémů, založené na protiproudém způsobu přivádění upravovaného média a vzduchu:
– protiproudé odplyňovače (chladicí věže) – vodní sprcha
— probublávací jednotky – jemně rozptýlený přívod vzduchu přes tloušťku vodní vrstvy.

Když se sirovodík dostane do kontaktu se vzdušným kyslíkem, tento začne oxidovat sirovodík za vzniku koloidní síry:
2H₂S+O₂ → 2S↓ + 2H₂O

Další vystavení oxidačnímu činidlu vede k tvorbě síranů.
2S + 4₂ → N/A₄ 2-

Podle stechiometrie pro úplnou oxidaci 1 mg sirovodíku H₂S na sírany SO₄ Je zapotřebí 2-2,3-2,5 mg kyslíku O₂.

Jak je vidět z reakční rovnice, úplná oxidace vyžaduje 4krát více atmosférického kyslíku, než je potřeba k získání primárního oxidačního produktu, síry. Praktické zkušenosti ukazují, že při koncentraci H₂S je více než 7 mg/l, při nedostatečném množství přiváděného vzduchu a krátké době kontaktu se zákal vody zvyšuje nad MAC (vznikem koloidní síry S,), proto je nutné dodatečně zajistit úpravu reagencií (koagulaci) s následnou filtrací. Průtoková část zařízení se navíc zanáší sirnými usazeninami, což vede k častější údržbě.

Při koncentracích sirovodíku do 2 mg/l a nízkých průtokech upravené vody (pro soukromé domy a malé provozy) se používají provzdušňovací kolony s nuceným vstřikováním vzduchu bezolejovým kompresorem.

2. Reagenční metody Odstranění sloučenin síry z vody je založeno na zavedení roztoku oxidačních činidel (chlór a jeho deriváty, manganistan draselný, ozon) do zdrojové vody pro získání produktů oxidace, obdobně jako u předchozích reakcí.

Podle stechiometrie pro úplnou oxidaci 1 mg sirovodíku H₂S na sírany SO₄ Je zapotřebí 2-8,4 mg chlóru.

Podle stechiometrie pro oxidaci 1 mg sirovodíku H₂S na sírany SO₄ Je zapotřebí 2-6,2 mg manganistanu draselného KMnO₄.

Voda však po ošetření manganistanem draselným získává charakteristickou barvu, jejíž příčinou jsou oxidy manganu. K jejich odstranění z vody se doporučuje následné ošetření ve vrstvě zeolitu potaženého oxidy manganu (filtrační materiál „Manganese Greensand“, Manganese Greensand Plus nebo domácí „Sorbent MS“).

Manganistan draselný je navíc prekurzorem, proto je jeho oběh kontrolován na základě „Usnesení vlády RF ze dne 30. června 1998 č. 681 „O schválení seznamu omamných, psychotropních látek a jejich prekurzorů podléhajících kontrole v Ruské federaci“

Oxidace ozonem:
3H₂S+4₃ → 3 hodiny₂SO₄

Podle stechiometrie pro oxidaci 1 mg sirovodíku H₂S na sírany SO₄ Je zapotřebí 2-1,87 mg ozonu O₃. Při ozonizaci vody se dále zlepšují její organoleptické vlastnosti a dochází k oxidaci všech organických sloučenin.

Nejméně se používá oxidace peroxidem vodíku, i když jeho oxidační kapacita je vyšší než u ozonu.

Zavedením oxidačních činidel do roztoku se sirovodík přemění na jiné sloučeniny síry. Ty jsou zase vázány adsorbenty na sorpčních filtrech.

3. Srážení pomocí solí železa

Při použití síranu železnatého nebo chloridu železitého se tvoří sraženiny sulfidu železa (FeS, FeS 2, Fe 3, S 4 ), které jsou samy o sobě koloidní a lze je tedy koagulovat, flokulovat a následně oddělovat. Tento proces se někdy používá při čištění odpadních vod, ale není dobře vyvinut pro použití při úpravě pitné vody.

4. Biologické procesy využívající sirné bakterie

V mírně provzdušněném prostředí mohou sirné bakterie jako Beggiatoa nebo Thiothrix katalyzovat pomocí enzymatické metody oxidaci H2S na elementární síru. Rychlost filtrace a naplnění kapacity sorbentu proběhne stejně rychle jako při biologickém odstraňování železa; proto bude schéma čištění totožné: tlakové provzdušňování a filtrace; v tomto případě se rychlost bude měnit od 10 do 20 m/h. Systém biologického odstraňování sirovodíku nabíhá pomaleji než fyzikálně-chemická úprava. To obvykle trvá 1 až 10 dní (s použitím sirných bakterií přirozeně přítomných v surové vodě).

Když je současně přítomno železo, může být biologicky odstraněno přes stejné filtrační materiály. Pokud voda současně obsahuje H2S, Fe2+, Mn2+ a NH4+, lze uvažovat o dvou základních fázích čištění postupně:

– biologické odstranění H2S a následně Fe2+ v prvním stupni filtrace po řízené aeraci;
– biologické odstranění NH4+ a následně Mn2+ ve druhém stupni filtrace po intenzivním provzdušňování.

V přírodě se rozklad sirovodíku a sulfidových sloučenin z vody provádí oxidační aktivitou sirných bakterií. Biochemický proces oxidace thiobakteriemi je schematicky znázorněn jako:

Kromě sulfidických sloučenin jsou pro životně důležitou aktivitu bakterií během biochemického čištění nezbytné také další prvky: dusík, fosfor, draslík a hydrogenuhličitany. Někdy se mikroorganismy vyvíjejí hůře v nepřítomnosti: železa, hořčíku, zinku, mědi, molybdenu, boru, manganu, kobaltu. I malá koncentrace těchto látek může výrazně zintenzivnit růst a vývoj bakterií.

Pokud chcete získat radu, podrobné technické informace nebo obchodní nabídku, jednoduše vyplňte poptávku na webu, my se vám co nejdříve ozveme a zodpovíme všechny vaše dotazy.