Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор методов деманганации природных и питьевых вод 19
1.1 .Образование природных марганецсодержащих вод 19
Влияние марганца на здоровье человека и на качество природной воды
1.2.Методы деманганации воды 23
1.2.1. Окислительные и каталитические методы 23
1.2.2. Деманганация фильтрованием через активные фильтрующие материалы 30
1.2.3. Ионообменные методы 31
1.2.4.Биологический метод удаления марганца 32
1.2.5.Новые методы в технологии очистки воды 33
1.3.Железобактерии в подземных водах 34
1.3.1 .Микробиологическое окисление металлов 37
1.3.2. Влияние железобактерий на эксплуатационные характеристики водопроводной сети
1.4. Выводы. Цель и задачи исследования. Рабочая гипотеза 46
2. Мониторинг природных вод Патраковского водозабора. 56
2.1 . Анализ тенденции изменения концентрации марганца во времени 56
2.2.Анализ температурной зависимости 64
2.3. Анализ эффективности деманганации на водоводах 65
2.4. Изучение микроорганизмов 67
2.4.1 .Отбор проб на исследование 68
2.4.2. Методика приготовления препарата 68
2.4.3. Микроскопическое исследование препарата 69
2.4.4. Оценка эффективности развития микроорганизмов 71
2.4.5.Количественный учет .микроорганизмов 72
2.5.Предварительные исследования для проверки рабочей гипотезы 73
2.6. Выводы 74
3.Исследования деманганации биологическим методом. 75
3.1. Аппаратура для проведения исследований 75
3.2. Методика измерений 78
3.3. Деманганация на различных загрузках 79
3.4. Определение оптимальной скорости фильтрования 83
3.5.Определение оптимальной температуры 84
3.6. Определение влияния концентрации кислорода на жизнедеятельность микроорганизмов
3.7.Определение влияния концентрации биогенных элементов на жизнедеятельность микроорганизмов
3.8.Изучение влияния катализатора АОК 75-41 на процесс деманганации
3.9.Выводы 97
4.Практическое применение результатов исследования 99
4.1 .Изучение деманганации на опытно-промышленном фильтре 99
4.2.Определение оптимальной скорости фильтрования 104
4.3. Разработка технологического режима обеспечения качества воды по содержанию марганца на Патраковском водозаборе 106
4.4. Участие в разработке технологии очистки воды от марганца для поселка Куяново 4.5.Разработка технологии очистки воды от марганца города Нефтекамска 115
4.6.Выводы 119
Заключение 120
Библиографический список использованной литературы 123
Приложения 135
- Окислительные и каталитические методы
- Анализ тенденции изменения концентрации марганца во времени
- Аппаратура для проведения исследований
Введение к работе
До 1999 г. хозяйственно- питьевое водоснабжение города Нефтекамска базировалось на двух источниках: подземных водах Патраковского (Камского) инфильтрационного водозабора и поверхностных водах из водозабора на реке Кама, построенного для водоснабжения Арланских нефтепромыслов.
Патраковский водозабор эксплуатируется с 1959 года. С вводом в эксплуатацию Нижнекамской ГЭС уровень воды реки Кама в районе водозабора должен находиться на отметках 66,0-68,0 м и водозабор попадал в зону затопления. Вероятно, поэтому интерес к Патраковскому водозабору в 80-е годы XX в. был значительно ослаблен, производительность водозабора значительно понизилась и достигала всего 11-13 тыс. м3/сутки. Для обеспечения потребностей в город подавалась смешанная вода: покупная очищенная поверхностная и подземная вода. Объемы поверхностной воды достигали порой 80 %. Для очистки ежегодно расходовалось 360 тонн сернокислого алюминия, 80 тонн полиакриламида и 76 тонн жидкого хлора.
Имелась принципиальная, техническая возможность наращивания производительности Патраковского водозабора и водозабора поверхностных вод, в том числе с полным переходом на подземные воды, либо на поверхностный водоисточник[1].
Лимитирующим фактором в каждом случае являлось качество воды. При этом имелось в виду, что подземные воды подаются потребителю без очистки, а поверхностные воды - после очистки на водоочистных сооружениях (ВОС), включающих сооружения осветления, фильтрования и хлорирования.
В цикле водоподготовки предусмотрена коагуляция с предварительным подщелачиванием речной воды, которая осуществляется обычно в период с 10 апреля до 15 ноября каждого года. В зимнее время ступень коагулирования не функционировала.
5 При оценке перспективы использования двух водоисточников в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения учитывался и тот факт, что в г. Камбарка (расположенном на 18 км выше по течению и не имеющем очистных сооружений водоотведения), имеется хранилище запасов химического оружия и действует завод по уничтожению химического оружия кожно-нарывного действия (люизит), т.е. необходимо было наличие резервного подземного водоисточника в чрезвычайных ситуациях[2].
Поэтапно с 1996 года в г. Нефтекамске были проведены мероприятия по переводу водоснабжения города водой из открытого водозабора на подземный. Это традиционная схема, используемая в республике.
Строительство блочной комплектной насосной станции (БКНС), бурение новых скважин, строительство двух резервуаров объемом 690 м3, подбор насосного оборудования позволили увеличить производительность водозабора до необходимых величин и в сентябре 1999 года водоснабжение города Нефтекамска переведено на снабжение подземной водой. С переводом водоснабжения на подземный водоисточник резко увеличилась концентрация марганца в питьевой воде и поэтому проблема очистки воды от марганца (деманганация) особенно актуальна[3].
Мониторинг качества вод Патраковского водозабора, представленных в таблице 1 показывает, что вода по всем показателям, за исключением марганца, соответствует нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества». Что касается марганца, то его содержание в подземных водах при ПДК 0,1 мг/л колеблется в очень широком диапазоне от 0,01 (скв.№57, 61, 63) до 3,54 (скв. №42). Из анализируемых 60 скважин в октябре 2003 года только в 11 скважинах качество воды соответствовало нормам СанПиН по марганцу, а в остальных 50 скважинах оно превышало от 1,3 до 35 раз. Такой разброс концентраций марганца на таком маленьком участке (протяженность водозабора 3,5 км) вызывает сомнение в достоверности.
Таблица 1— Содержание марганца в скважинах Камского водозабора в 2003 году
результатов аналитического контроля. Производительность
инфильтрационного водозабора на 70-80% определяется притоком речной воды. В речной воде (р. Кама) содержание марганца незначительно. Так с 1984 по 2003 год только в 28 % проб концентрация марганца достигала от 1,5 до 5,7
ПДК (таблица 2), т.е. влиянием реки Кама можно пренебречь. Следовательно, необходимо либо отыскивать источник марганца в зоне влияния водозабора,
Таблица 2 — Сведения о содержании марганца в реке Кама с 1984 по 2003год
либо оценить возможность появления систематических погрешностей, появляющихся при отборе проб из скважин, их консервации и аналитических исследованиях.
Ввиду того, что трудно синхронизировать анализы по скважинам и оценку их дебитов, чтобы определить среднюю концентрацию марганца в общем потоке подаваемой на смешение воды, (в частном случае может оказаться, что максимальная концентрация фиксируется в малодебитных скважинах и наоборот) возникла необходимость выполнить единовременные контрольные анализы на определение марганца
в подземных водах, подаваемых из водозаборных скважин до смешивания
в исходной речной воде (река Кама)
в смешанных водах после станций 2-го и 3-го водоподъема
Отбор проб и производство, анализов произвели совместно лаборатории Нефтекамского подразделения УГАК МПР РБ и МУП «Нефтекамскводоканал» в октябре 1994 года. Результаты анализов приведены в таблице 3. Таблица 3 — Результаты анализа проб воды по ходу ее транспортировки к потребителю
Результаты анализа двух лабораторий подтвердили как существенные колебания концентрации марганца на небольшом протяжении ряда скважин, так и изменение концентрации марганца при транспортировке по магистральным водоводам. Сомнения относительно достоверности результатов анализа были исключены. Таким образом, при незначительном влиянии реки, источником поступления марганца в подземную воду являются, по-видимому, минералы (например, пиролюзит), которые постепенно выщелачиваются.
В организме человека марганец является чрезвычайно важным химическим элементом, участвующим в окислительно-восстановительных процессах [4], т.е. является составной частью ферментов. В организме человека больше всего марганца (до 0,0004%) содержится в сердце, печени, надпочечниках[5]. Токсическое действие марганца на теплокровных связано с поражением центральной нервной системы, где он вызывает органические изменения, в тяжелых случаях - паркинсонизм [6]. Существуют большие индивидуальные различия в чувствительности к токсическому действию марганца. Повышению чувствительности способствуют перенесенные инфекции, алкоголизм, дисфункции печени и почек [7]. Высокую степень индивидуальной чувствительности к хроническому отравлению марганцем связывают, например, с железодефицитной анемией, нарушениями обмена кальция, различиями в диете [8]. Все приведенные выше исследования о токсическом действии марганца касаются воздуха рабочей зоны, куда поступают пыль и аэрозоли, содержащие оксиды и гидроксиды марганца. А действие воды с повышенным содержанием марганца на организм человека мало изучено.
Грушко ЯМ. указывает [9], что марганец предположительно оказывает
мутагенное действие на теплокровных. Избыток марганца, по мнению
Николадзе Г.И. причиняет неудобства в быту, вода неприятна на вкус,
вызывает заболевания костной системы [10].
Большим содержанием железа и марганца характеризуются многие подземные воды. Это ограничивает использование подземных вод для питьевого водоснабжения. Однако подземные воды являются, зачастую, единственным источником водоснабжения многих регионов. К тому же они имеют высокое качество по другим показателям.
Большинство потребителей Севера Башкортостана (г. Нефтекамск, п. Куяново, п. Карманово, с. Бураево) используют для питьевых и хозяйственно-бытовых целей подземные воды, содержащие в большом количестве железо и марганец. Такая вода имеет плохие органолептические свойства, вызывает зарастание коммуникаций и сантехнического оборудования солями железа и марганца. Для очистки до питьевого качества в вышеприведенных населенных пунктах применяется фильтрование на фильтрующих материалах в присутствии кислорода или других реагентов-окислителей. Таким образом, деманганация подземной воды является чрезвычайно актуальной проблемой.
В настоящее время в мировой практике известно около трех десятков методов обезжелезивания и деманганации воды [11]. Их многообразие можно свести к двум основным типам: реагентные и безреагентные. Применение безреагентных методов ограничено содержанием железа и марганца до 10 и 2 мг/л, рН не ниже 6,6, окисляемостыо до 1,36 мг-экв/л, окислительно -восстановительный потенциал должен быть не ниже 140 мВ (до аэрации). Если железо и марганец находятся в сложных комплексах с органическими примесями воды (фульвокислотами, гуматами и др.) необходимо применять реагенты: сильные окислители (двуокись хлора, озон, перманганат калия), коагулянты, флокулянты, известь, соли меди, фосфаты.
Многообразие методов деманганации и обезжелезивания воды исключает их равноценность в отношении технологичности, надежности, простоты, экономической целесообразности, области применения.
Деманганация воды Патраковского водозабора, проведенная сотрудниками ООО «Стройпроектсервис» г.Уфа методом аэрации в 2000-2001 г оказалась неэффективной. Более глубокая аэрация воды с помощью инжектора и фильтрование через кварцевый песок в экспериментах, проведенных в 2000году ООО НПФ «Висма» г.Уфа, также оказалась нерезультативной. Очистка воды аэрацией с применением катализаторов («черный песок» или контактный фильтр заполненный пиролюзитом) не дали положительных результатов.
Сотрудниками НПФ «Практика» г.Уфа в ноябре 2000 года были предприняты эксперименты по деманганации с применением перекиси водорода [12], а также при замене фильтрующего материала на силицированный кальцит не дали требуемую степень очистки.
Поскольку вода с Патраковского водозабора содержит очень мало железа 0,05-0,10 мг/л, а железо выступает в качестве катализатора при окислении марганца [13], сотрудниками ООО «Стройпроектсервис» г. Уфа был смонтирован электрохимический фильтр для искусственного внесения в воду железа. Но применение фильтра с многослойной загрузкой не дало положительных результатов, т.е. требуемой степени очистки по марганцу не происходит.
Анализ проведенных экспериментов по деманганации воды Патраковского водозабора физико-химическими, окислительными, реагентными, каталитическими методами показывает, что либо не достигается снижение концентрации марганца до ПДК, либо необходимо изменить технологию водоподготовки, что приведет к существенному увеличению себестоимости воды.
Обследование системы водоснабжения г. Нефтекамска показало, что,
несмотря на высокую концентрацию марганца в водозаборных скважинах к
потребителю поступает вода с незначительным превышением концентрации
марганца (таблица 4,4а).
Таблица 4— Среднемесячные значения концентрации марганца (мг/л) в воде за 2002 год
Таблица 4а—Среднемесячные значения концентрации марганца (мг/л) в воде за 2003 год
Этот эффект объясняется, вероятно, деманганацией воды в водоводах
биологическим путем за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Можно
предположить, что биологическим путем можно доочистить воду от марганца
до требуемого СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода» норматива.
Цель диссертационной работы - изучение возможности деманганации воды Патраковского водозабора биологическим методом и выяснение его преимуществ по сравнению с остальными методами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести эксперименты для предварительной проверки гипотезы с применением карбонизированного древесного угля.
собрать установку для деманганации натурной воды с концентрацией марганца 0,5-1,4 мг/л.
провести эксперименты по выбору фильтрующего материала.
экспериментально обнаружить и количественно подсчитать железобактерии;
изучить влияние температуры, растворенного кислорода, биогенных элементов на жизнедеятельность микроорганизмов;
определить возможности применения биологически активной загрузки для загрузки других фильтров;
сравнить эффективность метода с существующими методами.
Научная новизна выполненной работы состоит в том, что
1. Мониторинг вод Патраковского инфильтрационного водозабора показал устойчивую тенденцию увеличения концентрации марганца, причем скорость увеличения концентрации марганца зависит от срока эксплуатации скважин. Получена математическая модель процесса.
2.Впервые проведено сопоставление эффекта очистки воды Патраковского водозабора от марганца методом фильтрования в загрузках с иммобилизованными микроорганизмами. Установлено, что максимальный эффект (99,2 %) достигается при применении кварцевого песка.
Впервые определено время «зарядки» фильтра до получения воды питьевого качества, которое составляет 30 суток.
Впервые установлены оптимальные значения скорости фильтрования, влияние концентрации кислорода, биогенных элементов и температуры воды на эффект деманганации биологическим методом.
Предложена технологическая схема централизованной системы водоснабжения г. Нефтекамска на основе Патраковского водозабора с применением фильтрования в зернистой загрузке с иммобилизованными микроорганизмами.
Практическая значимость работы
Результатом применения диссертационной работы было создание нового технологического процесса «биофильтрация - фильтрация» и соответствующего опытно-промышленного фильтра для деманганации воды.
Наиболее существенным положением успешного применения диссертационной работы являются: выбор в качестве инертного носителя микроорганизмов кварцевого песка; определение типа сооружений для проведения биологической деманганации; оптимизация эффекта деманганации воды в зависимости от скорости фильтрования, концентрации биогенных элементов, типа фильтрующих загрузок, температуры воды.
В возможности получения товарной продукции в виде фильтрующего материала, модифицированного оксидами марганца.
В возможности повышения экологической безопасности системы водоснабжения г. Нефтекамска.
Реализация научно-технических результатов
Результаты выполненных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке технологического режима обеспечения качества воды по содержанию марганца на Патраковском водозаборе, при разработке инструкции водоподготовки поселка Куяново, предложена технологическая схема деманганации воды г.Нефтекамска с применением фильтрования в зернистой загрузке с иммобилизованными микроорганизмами.
На защиту выносится:
Результаты мониторинга подземных вод Патраковского водозабора, показывающие тенденцию увеличения концентрации марганца в источнике водоснабжения.
Результаты экспериментальных исследований по определению оптимальных значений скорости фильтрования, влияния концентрации кислорода и биогенных элементов, типа фильтрующих материалов, температуры воды.
Технологическая схема деманганации подземных вод Патраковского водозабора с применением фильтрования в зернистой загрузке с иммобилизованными микроорганизмами.
Апробация работы
Результаты проведенных исследований докладывались на VI Международной научно- технической конференции «Проблемы строительного комплекса России», г. Уфа, 2002 г. (получен диплом II степени), федеральном научно-практическом семинаре-совещании «Эколого-зкономические проблемы жилищно-коммунального хозяйства и пути их решения», г. Челябинск, 2004 г. (получен диплом II степени), а также других межвузовских и международных конференциях.
Результаты исследования прошли производственную апробацию в МУП «Нефтекамскводоканал» (Республика Башкортостан, г. Нефтекамск).
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, включающего 128 наименований. Основная часть изложена на 134 страницах машинописного текста, содержащего 36 рисунков и 24 таблицы. Имеются приложения.
Окислительные и каталитические методы
Многие из методов основаны на окислении присутствующих в воде ионов двухвалентного марганца до трех- и четырехвалентного марганца образующих гидроксиды, растворимость которых при значении рН 7, меньше 0,01 мг/л.
Скорость окисления двухвалентного марганца растворенным в воде кислородом в значительной степени зависит от рН воды. При рН 8 окисление марганца двухвалентного практически не происходит. Достаточно быстрое окисление ионов марганца двухвалентного в марганец трехвалентный и марганец четырехвалентный растворенным в воде кислородом происходит только при рН 9,5 [37].
На окисление 1мг марганца (II) расходуется 0,145 мг растворенного кислорода. По такой схеме происходит окисление марганца в подземных водах в присутствии бикарбонатных ионов. Удалить соединения марганца можно фильтрованием воды через песок или пиролюзит с предварительным подщелачиванием [15]. Метод основан на удалении из воды двуокиси углерода и насыщении ее кислородом. Вследствие удаления С02 повышается рН и ускоряется окисление марганца (II) в марганец (III) и марганец (IV), которые осаждаются в виде гидроксидов. Для обеспечения полноты удаления марганца воду подщелачивают известью или содой до рН=9,5-10 и осветляют в осветлителях или отстойниках. Содержание марганца после известкования не превышает 0,02 мг/л.
Для удаления марганца из поверхностных вод их обрабатывают сульфатом железа и подщелачивают известью до рН=9,5-10,5.Поскольку частички гидроксида марганца, поступающие на фильтры после отстойников или осветлителей могут проникнуть на большую глубину, высоту слоя песка в фильтрах принимают не менее 1,5 м [37].
Окисление соединений марганца (И) в марганец (IV) резко ускоряется в присутствии катализаторов - высших оксидов марганца. При фильтровании воды через омарганцованный песок предварительно формируется на поверхности зерен каталитическая пленка [37,38,39] .Согласно [39] пленка состоит из Мп02-72.45%,МпО-2,33%,Мп20з-2,84%,К20-7,8%,Н20-14,54% Процесс окисления Мп(П) кислородом описан в [20]. Через некоторое время после начала фильтрования аэрированной и подщелаченной (при низких значениях рН) марганецсодержащей воды через песчаную загрузку на поверхности зерен песка образуется слой из отрицательно заряженного осадка гидроксида марганца (IV),KOTopbra адсорбирует положительно заряженные ионы Мп(П). Гидролизуясь, эти ионы вступают в реакцию с осадком Мп(ОН)4, образуя хорошо окисляемый полутораоксид Мп20з по реакциям: 2Мп203 +02 +8Н20- 4Мп(ОН)4 j В результате снова образуется гидроксид марганца (IV), который снова участвует в процессе окисления в качестве катализатора. Это наблюдается при фильтровании аэрированной воды через контактный фильтр, загруженный дробленым пиролюзитом Мп02-хН20 или «черным песком». Образование пленки на поверхности зерен песка в период его подготовки к работе, ускоряется введением в подаваемую на фильтр воду 1-Змг/л перманганата калия.
Восстанавливают каталитическое действие «черного песка» обработкой его 0,1-0,5% раствором перманганата калия из расчета 0,6г на 1г удаленного марганца. Содержание марганца в фильтрате снижается до 0,1мг/л [37].
В [40] представлен метод глубокой аэрации с последующим фильтрованием на свежеобразованном гидроксиде железа. Удаление марганца происходит в следующей последовательности: первоначально извлекается в вакуумно-эжекционном аппарате из воды диоксид углерода (рН повышается до 8-8,5), затем вода насыщается кислородом воздуха в его эжекционной части, диспергируется до капельного состояния и фильтруется через зернистую загрузку. Технологическая схема установки состоит из скорых осветлительных фильтров, над зеркалом которых размещены напорные вакуумно-эжекционные аппараты. Метод применим при окисляемости исходной воды до 9,5 мг О/л, а сама технология позволяет успешно решать задачи не только деманганации, обезжелезивания, но и дегазации воды. Необходимым условием этого метода деманганации воды является присутствие в ней железа(И), которое при окислении растворенным кислородом образует гидроксид железа, адсорбирующего марганец(П) и каталитически влияющего на его окисление. Процесс успешно протекает при рН аэрированной воды ниже 8,5 и величине Eh 0,4B.
Анализ тенденции изменения концентрации марганца во времени
Для оценки интенсивности развития железобактерий воспользовались пластинками обрастания.
В стеклянную стерильную банку объемом Зл, заполненную исследуемой водой, поместили 4 стеклянные пластины (предметные стекла), врезанные для плавучести в корковые пробки. Банку плотно закрыли пластмассовой крышкой, имеющей два отверстия. Через одно отверстие пропустили до дна сосуда стерильный резиновый шланг, другой конец которого прикрепили к крану, подающему исследуемую воду в сосуд. При полном заполнении сосуда избыток воды изливается через второе отверстие в крышке. Стекла оставляли в банке на 18, 24, 48 часов при скорости протока 0,5л/час. Через указанное время стекла поочередно извлекли, удалили с одной стороны стекла образовавшийся налет, другую сторону подсушили на воздухе, окрасили по вышеизложенной методике и микроскопировали. Через сутки наблюдается массовое развитие организмов. Обнаружены на пластинах обрастания из кокковых форм -Ochrobium testum, Siderocapsa; из нитчатых форм- Leptothrix, Crenothrix, Metallogenium, Gallionella.
Для подсчета численности микроорганизмов из-за отсутствия счетной камеры воспользовались методом «откалиброванной капли» [125,126].
Для подсчета количества микроорганизмов (железобактерий) выносимых с водой со скважин Патраковского водозабора, на предметное стекло нанесли контуры покровного стекла размером 24 24 мм, микропипеткой отобрали 0,1 мл воды, нанесли на стекло в пределах «контура» и тщательно распределили, чтобы весь «контур» был покрыт водой. После подсушивания на воздухе и фиксирования спиртом в течение 20 минут препарат для микроскопических исследований подготовили по вышеизложенной методике. Для количественного учета подготовили 3 препарата. Подготовленные препараты просматривали под микроскопом Биолам с увеличением в 630 раз. По диагонали просматривали не менее 10 полей зрения. После просмотра препаратов обнаружили.
Аппаратура для проведения исследований
Исследования по деманганации натурной воды: эффективности деманганации, полноте и скорости извлечения марганца, сохранению фильтрующей способности загрузки фильтра представляется наиболее рациональным выполнять на специальной установке. Установка должна работать в автоматическом режиме и постоянно поддерживать заданные условия эксперимента. Качество воды до и после фильтрации должно контролироваться стандартными методами. Результаты экспериментов на установке должны быть сравнимы и интерпретированы под промышленные аппараты и схемы.
Исследование процесса деманганации в лабораторных условиях проводили на натурной воде с Патраковского водозабора. Протокол анализа качества воды приводится в приложении 1.
Схема экспериментальной установки приведена на рис 10. Установка состоит из резервуара 1, трубки для отбора проб исходной воды 2, подающего коллектора 3, трубок сбора фильтрата 4, колонок 5, зажимов 6, тройников 7 и капилляров 8. В резервуаре 1 находится вода с Патраковского водозабора, затем вода проходит через подающий коллектор 3, поступает в вертикально расположенные колонки 5. Затем через сборные трубки 4 фильтрат собирается для анализа.
Отметка (высота) точки разрыва струи воды на выходе из колонок с фильтрующим материалом строго фиксировалась. Таким образом, истечение воды происходило за счет разности уровней воды в резервуаре и в точке разрыва струи над каждой колонкой.
Изменяя отметку точки разрыва струи, подбирая капилляры по их длине и проходному сечению, достигалась требуемая скорость подачи воды.
Колонки для испытания образцов фильтрующих материалов представляли собой стеклянные трубки с коллекторной сеткой в нижней части и тройником для разрыва струи в верхней. Между слоем материала и тройником находилась зона отстоя воды от осадка, т.е. во весь период работы фильтрующая загрузка оставалась под водой и биопленка на их поверхности не высыхала.
В качестве фильтрующих материалов применялись как природные (кварцевый песок, пемза, карбонизированный древесный уголь), так и искусственные (керамзит, гранулированный полиэтилен низкого давления) материалы. Фильтрующие материалы в виде фракций 0,6-1,5 мм при постоянной высоте слоя (650 мм) помещались на коллекторных сетках в колонках.
Производительность колонки определялась по объему истечения воды на выходе из каждой колонки. Определяли скорость фильтрации, концентрацию марганца на входе выходе колонки. В последующих экспериментах проводилось более подробное изучение зависимости степени очистки для каждой фильтрующей загрузки; определяли оптимальную скорость фильтрования воды, температурную зависимость, влияние кислорода и биогенных элементов на степень деманганации.
