Substantiation of filter-sorption loading efficiency during underground water purification | Обоснование эффективности фильтровально-сорбционной загрузки при очистке подземных вод

English. The aim of the study is to determine the effectiveness of groundwater treatment through filter-sorption loading by choosing the optimal ratio of its components and loading height. Rounded (natural) quartz sand with a particle size of 0.8–2.0 mm and activated carbon on a coal-mining basis with a particle size of 1.5–2.8 mm was used as components of the filter-sorption loading in the given studies. During the research various ratios of these components with different loading heights were used. The existence of a functional relationship between several filtration loading components ratio options and its height is determined during the experimental data analysis. The obtained experimental dependences show at what filter load and loading height the process of groundwater treatment was most effective. At a maximum loading height of 0.8 m, the water treatment efficiency increases to 99%, but the filtering speed decreases to 0.7 m/h. Conclusion: there is a decrease in the iron concentration from 0.64 to 0.18 milligrams per cub. dm, manganese from 2.25 to 0.38 mg per cub. dm, stiffness from 22.6 to 18.2 dH and suspended solids from 1.2 to 1.1 mg per cub. dm in relation to the source groundwater, with all variants of the filter loading ratio. This justifies the effectiveness of the developed filter-sorption loading. As a result of the studies the high purification efficiency was observed at a loading ratio of 3:1. The decrease in iron concentration reached 72%, manganese – 86%, hardness – 30%, suspended solids – 10%. Laboratory experiments have shown that a decrease in the amount of iron, manganese and suspended solids in water depends on the filter loading height and the filtration rate. Thus, the best option is a loading height of 0.5 to 0.7 m with a filtration rate of 3.7 to 2.4 m per h with a ratio of 3:1.

Russian. Цель исследования - определение эффективности очистки подземных вод через фильтровально-сорбционную загрузку за счет выбора оптимального соотношения ее компонентов и высоты загрузки. 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. 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 мг/дм3, марганца с 2,25 до 0,38 мг/дм3, жесткости с 22,6 до 18,2 Ж и взвешенных веществ с 1,2 до 1,1 мг/дм3. 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.