Hidrológiai tájékoztató, 1977
Komjáti Sándor: Újszerű eljárás a víz gázmentesítésére, vas- és mangántalanítására
•gázok feltétlen eltávolításának a szükségességét az élet-, egészség-, és vagyonvédelem megköveteli. A következő összeállításban feltüntetett értékek figyelembevétele alapján az oldott vas- és mangánionokat el kell távolítani, ha az érték az MSz 448 Szabványban rögzítetteket meghaladja. Vízműteljesítmény (m 3/nap) Megengedhető max. vastartalom (mg/l) Megengedhető max. mangántartalom (mg/l) > 500 0,10 0,05 250—500 0,20 0,10 < 250 0,30 0,20 Éghető gáz, vas és mangán előfordulása a vízben Az eddig végzett vizsgálatok alapján, egyes becslések szerinit 8000—10 000 db gázos kút található az ország területén. A víz többféle gázt tartalmazhat, a gáz komponensek között, a földgáz egyes alkotóelemei, pl. metán, etán stb. gyúlékony- és robbanásveszélyes. A gyúlékony- és robbanásveszélyes gázkomponensek eltávolítását hatósági előírások szabályozzák. A vízben oldott vas- és mangán vegyületek általában hidrogénkarbonátos (kötésben) fordulnak elő. A Magyar Állami Földtani Intézet által kiadott Vízföldtani Atlasz közel 3200 kút vizének vizsgálata alapján összeállított vasassági kategóriák százaléka megoszlásának országrészenként! átlagait tünteti fel a következő összeállítás: Magyarországi mélyfúrású kutak vizének vastartalma : Országrész Vas tartalom (mg/l) 0—0,2 0,2—0,5 0,5 felett Dunántúl Duna—Tisza köze Tiszántúl 16,5 % 10.4 % 10.5 % 27,8 o/o 25,8 % 29,2 o/o 55.7 o/o 63.8 o/o 60,3 % 12,6 % 27,8 o/ Q 59,6 o/o Az éghető gáztaritalmú vizetadó kutak számából és az előbbi számadatokból következik, hogy az ország területén kitermelt mélységi víznek egy kis része alkalmazható, vízkezelés nélkül vízellátásra. A gázmentesítés, vas- és mangántalanítás a víztisztítás-technológia és a vízműüzemeltetés szerves részét képezi. Az éghető gáztartalmú vizek gázmentesítésére több megoldás került alkalmazásra. Az oldott vas- és mangánvegyületeket tartalmazó vizek vas-, és manjgántalanítására szintén számos eljárás ismert. A kitermelt mélységi víz, ha az éghető gáz mellett oldott vas- és mangánvegyüleitefcet is tartalmaz, akkor az eddig alkalmazott eljárások szeriint gázmenitesítésére egy gázleválasztó berendezés, a víz, vas és mangántalanítására egy másik vas és mangántalanító berendezés szükséges. Ez azt ás jelenti, hogy gázmentesítő és a vas-, mangántalanító berendezés közé egy közbenső tározó, valamint szivattyú beépítése szükséges, mely a gázmentesített vizet a vas-, mangántalanítóra táplálja. Az ismertetésre kerülő új egyesített rendszerű gázmenitesítési, valamint vas- és mangántalanítási eljárás és berendezés lehetővé teszi a gázleválasztó és a vasmangántalanító közé beépítendő tározó és szivattyú beépítésének elhagyását. Egyetlen berendezésen belül történik a gyúlékony gáz kiválasztása, eltávolítása, valamint a vas- és mangántalanítás. A berendezésen belül három (I., II., III.) zóna került kialakításra (1. ábra). Az egyesített gázmentesítési, vas- és mangántalanítási eljárás és berendezés szabadalmaztatás alatt áll. I. Zóna szerepe: Gázmentesítés, gázkiválasztás és eltávolítás. I. Zónában történik: a víz cseppekre bontása permetezéssel és a vízcseppek ütköztetése beépített lapokon, a vízben levő gyúlékony gáz kiválasztása és eltávolítása, 'mechanikai savtalanítás, a nyers vízben az oldott oxigéntartalom növelése, oxidáltatás céljából, az oldott vas- és mangánionok oxidációs kémiai folyamat beindítása. II. Zóna szerepe: vastalanítás, mangántalanítás. A vastalanítás és mangántalanítás oxidációs kémiai folyamat létrehozásán alapul. A vas a vízben háromféle kötésben lehet jelen: a) hidrogénkarbonátos kötés Fe(HC0 3) 2 b) szulfát kötés FeSOj c) szerves kötés A vastalanítás megvalósítása a felsorolt sorrendjének megfelelően egyre nehezebb. A hazai mélységi vizek nagy többsége hidrogénkarbanátokhoz kötött két vegyértékű vasat tartalmaz. A hazai tapasztalatok szerint a hidrogénkarbonát kötésű vas viszonylag kis levegőmennyiséggel (oxigén hozzáadással) oxidálható. Vastalanítás két alapfolyamat előállítása révén valósítható meg. 1. Kémiai folyamat: a két vegyértékű vasat három vegyértékű (vízben rosszul oldódó) vashidroxiddá oxidáltatjuk: 4 Fe(HC0 3) 2 + 0 2 + 2 H 20 = 4 Fe(OH) 3 + 8 C0 2 Az egyenletből látható, hogy a vastalanítás során a vízből széndioxid szabadul fel, ennek megkötéséről vagy eltávolításáról gondoskodni kell. A levegő oxigénjével való vasoxidáltatás időbeli befolyását számos tényező befolyásolja: a két vegyértékű vas oxidációjának sebessége időbeli átalakulása a két vegyértékű vas koncentrációjával és az oxigén parciális nyomásával lineáris kapcsolatban áll (G. Just): — d(Fe++) (Fe+ +) (0 2) dt (H + ) 2 a két vegyértékű vas oxidációjának sebessége és a pH közötti kapcsolatot a következő egyenlet fejezi ki (W. Stumm és G. Lee): d (Fe+ +) • íc(Fe+ +) (0 2) (OH) 2 dt a két vegyértékű vas oxidációjának sebessége és a C0 2 kapcsolatára a következő egyenlet mutat rá (H. Borsma): d Fe(HC0 3) 2 Fe(HCQ 3) 2 (0 2) dt (C0 2) 2 25
