Experimental investigation of substance concentration changes when filtering water with filters

Abstract

This study presents non‐reagent groundwater removal technology at precipitation of substances (iron, ammonium and manganese) in sand filters of an experimental pilot plant (Fig 1). For experimental investigation the ground‐water of Pagiriai watering place (Kirtimai watering place junctions) in Vilnius city was chosen. The ground water from this watering place does not meet the requirements of a satisfactory‐quality class due to high concentrations of iron and manganese. Experiments were carried out from Aug 13 to Oct 15 of 2003 with the aim of removing iron, ammonium and manganese from groundwater subject to the depth of filters and rate of filtration. Groundwater was aerated and filtered through three experimental filters at a rate of 10, 15 and 20 m/h. The results of the investigation show that the concentrations of studied substances subject to the depth of filters are reduced. The investigated process of iron, ammonium and manganese removal at the filtration rate of 10 m/h ensures water quality that meets the requirements for a very high‐quality class. Filtration of aerated water through filter 2 at 20 m/h rate does not ensure the concentration of manganese in the outlet less than 0,03 mg/1. If sand media is not enough unriped for manganese removal (filter 3), the concentration of manganese in the outlet does not ensure a good drinking‐water quality class. For the mathematical description of changes in average substance concentrations at typical points polynomials were used. In conformity with this description it is possible to determine variation in concentrations of studied substances (iron, ammonium, manganese) at characteristic points in the filter medium.

Medžiagų koncentracijos vandenyje kitimo, košiant koštuvais, eksperimentinis tyrimas

Santrauka. Tiriama bereagentė priemaišų (geležies, amonio bei mangano) valymo iš požeminio vandens technologija, kai priemaišos sulaikomos eksperimentinio stendo smėlio koštuvuose. Eksperimentiniams tyrimams pasirinktas Vilniaus miesto Pagirių vandenvietės (Kirtimų vandentiekio mazgo) požeminis vanduo. Šios vandenvietės požeminis vanduo neatitinka labai geros klasės geriamajam vandeniui keliamų reikalavimų dėl per didelių geležies ir mangano koncentracijų jame. Eksperimentai vyko 2003 08 13 – 2003 10 15 laikotarpiu. Tirti geležies, amonio bei mangano šalinimo iš vandens rezultatai priklausomai nuo koštuvų užpildo gylio bei košimo greičio. Požeminis vanduo buvo aeruojamas ir košiamas trimis eksperimentiniais koštuvais 10, 15, 20 m/h greičiu. Kaip rodo eksperimentinių tyrimų rezultatai, tiriamų medžiagų koncentracija vandenyje priklausomai nuo koštuvo užpildo sluoksnio gylio mažėja. Tiriant geležies, amonio bei mangano šalinimo košiant vandenį 10, 15 m/h greičiu (1‐asis koštuvas) rezultatus, pastebėta, kad iškošto vandens kokybė atitinka labai geros klasės geriamajam vandeniui keliamus reikalavimus. Košiant aeruotą požeminį vandenį 2‐uoju eksperimentiniu koštuvu 20 m/h greičiu, nepavyko pasiekti, kad ištekančiame vandenyje mangano koncentracija būtų mažesnė nei 0,03 mg/l. Trečiojo koštuvo naujas smėlio užpildas nėra pakankamai brandus manganui šalinti, iškoštas vanduo pagal mangano koncentraciją neatitinka geros kokybės klasės geriamajam vandeniui keliamų reikalavimų. Medžiagų (geležies, amonio, mangano) vidutinės koncentracijos būdinguosiuose koštuvo taškuose kitimui matematiškai aprašyti taikomi daugianariai.

Reikšminiai žodžiai: požeminis vanduo, geležis, manganas, amonis, košimas, vidutinė koncentracija, bereagentė technologija, daugianariai, matematinis Maple paketas.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : groundwater, iron, manganese, amonium, average concentration, filtration, non‐reagent technology, polynomial, Mathematical Package Maple