APPLICATION OF OZONATION AND GRAVITY FILTRATION FOR IRON AND MANGANESE REMOVAL FROM GROUNDWATER
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2026-140-2-104-108Keywords:
iron removal, manganese removal, ozonation, gravity filtration, energy efficiency, organically bound iron, self-washing filtersAbstract
The article addresses the problem of improving energy efficiency and technological reliability of iron and manganese removal stations for groundwater treatment in the Republic of Belarus. The authors have analyzed the chemical forms of iron present in natural waters, including organically bound and colloidal forms, which are characterized by resistance to traditional aeration methods.
The paper presents a comparative technical and economic analysis of two water treatment technological schemes, such as the traditional pressurized aeration system with pressure filters containing granular media and the proposed gravity ozonation system using continuous self-washing filters. A schematic diagram of a gravity-type iron removal station is provided with a detailed description of the main units and hydraulic operating modes. Calculations of the required ozone dose have been performed taking into account the stoichiometry of Fe2+ and Mn2+ oxidation reactions, including correction factors for competing oxidation processes of organic substances. Energy consumption calculations have been carried out for a plant with a capacity of 10,000 m3/day, including the costs of well pumps, oxidation systems, filtration and backwashing for both technologies. Based on the calculated data, the advantage of the second technology has been substantiated, allowing for a reduction in specific energy consumption from 0.2 to 0.12 kWh/m3, which provides overall electricity savings of approximately 40 %.
Special attention is given to the oxidizing capacity of ozone with respect to difficult-to-remove forms of iron and manganese. The article emphasizes the necessity of conducting preliminary laboratory and field tests of raw water for the development of a reliable and efficient technological scheme. The possibilities of implementing this technology using domestic equipment manufactured by "Sifania-Ecotechnika" and "Tor Surt" companies are considered, which confirms the potential for import substitution and implementation of highly efficient solutions in the water supply practice of the Republic of Belarus.
References
Минприроды: объем добычи вод за 2022 год составил 1,42 млрд куб.м // Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь. – URL: https://minpriroda.gov.by/ru/news-ru/view/minprirody-objem-dobychi-vod-za-2022-god-sostavil-142-mlrd-kubm-4728 (дата обращения: 12.03.2026).
Пресные подземные воды // Экологический портал Республики Беларусь. – URL: https://ecoportal.gov.by/nedra/mineralno-syrevaya-baza/dobyvaemoe-syre/presnye-podzemnye-vody (дата обращения: 12.03.2026).
Голубое золото Беларуси // Газета «Навука». – URL: https://gazeta-navuka.innosfera.by/novosti/1158-goluboe-zoloto-belarusi (дата обращения: 24.03.2026).
Кудельский, А. В. Подземные воды Беларуси / А. В. Кудельский, В. И. Пашкевич, М. Г. Ясовеев. – Минск : Институт геологических наук НАН Беларуси, 1998. – 260 с.
Stumm, W. Chemistry of the Solid-Water Interface / W. Stumm. – New York : Wiley-Interscience, 1992. – 428 p.
Журба, М. Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений / М. Г. Журба, В. П. Капустин, Л. И. Соколов. – М. : АСВ, 2011. – 384 с.
Драгинский, В. Л. Коагуляция в технологии очистки природных вод / В. Л. Драгинский, Л. П. Алексеева, С. В. Гетманцев. – М. : Научное издание, 2005. – 576 с.
Когановский, А. М. Коагуляция и флокуляция в процессах очистки воды / А. М. Когановский, Н. А. Клименко. – Киев : Наукова думка, 1978. – 260 с.
Филонов, В. П. Деятельность, связанная с установлением целевых показателей в Республике Беларусь, достигнутый прогресс и задачи на будущее по вопросам доступа к питьевому водоснабжению = Activities related to setting targets under the Protocol on Water and Health in Belarus: progress achieved and challenges ahead in access to drinking water supply / В. П. Филонов // Семинар по отчетности в рамках Протокола по проблемам воды и здоровья = Workshop on reporting under the Protocol on Water and Health: материалы семинара, Женева, 10–11 февр. 2009 г. – Женева, 2009. – 12 с.
О Государственной программе “Комфортное жилье и благоприятная среда” на 2021–2025 годы : постановление Совета Министров Респ. Беларусь от 28 янв. 2021 г. № 50 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. – URL: https://pravo.by/document/?guid=3871&p0=C22100050 (дата обращения: 17.05.2026).
Канализация. Наружные сети и сооружения. Строительные нормы и правила : СН 4.01.02-2019 / Мин-во архитектуры и строительства Респ. Беларусь. – Минск : Минстройархитектуры, 2019. – 85 с.
Рябчиков, Б. Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования / Б. Е. Рябчиков. – М. : ДеЛи принт, 2004. – 328 с.
Кульский, Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды: процессы и аппараты / Л. А. Кульский ; Акад. наук УССР, Ин-т коллоид. химии и химии воды им. А. В. Думанского. – 4-е изд., перераб. и доп. – Киев : Наукова думка, 1983. – 528 с.
Gottschalk, C. Ozonation of Water and Waste Water / C. Gottschalk, J. A. Libra, A. Saupe. – Weinheim : Wiley-VCH, 2010. – 368 p.
Абрамов, Н. Н. Водоснабжение. Учебник для вузов / Н. Н. Абрамов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Стройиздат, 1974. – 480 с.
Wachinski, A. M. Continuous self-cleaning filter : pat. 5582722 USA : IPC B01D 24/46 / A. M. Wachinski, Y. Xia, J. Bengoechea ; applicant Ashbrook-Simon-Hartley Corp. – № 357284 ; filed 13.12.1994 ; publ. 10.12.1996.
Непрерывные фильтры: проверенная технология с последними инновациями (DynaSand) / Nordic Water Products AB. – URL: https://ekoumvelt.ru/upload/iblock/cd0/cd062d246c43d2fb0edcddddb663c2be.pdf (дата обращения: 03.04.2026).
Rakness, K. L. Ozone in Drinking Water Treatment: Process Design, Operation, and Optimization / K. L. Rakness. – Denver : AWWA, 2005. – 480 p.
Лунин, В. В. Физическая химия озона / В. В. Лунин, М. П. Попович, С. Н. Ткаченко. – М. : Изд-во МГУ, 1998. – 480 с.
Кульский, Л. А. Технология очистки природных вод / Л. А. Кульский, П. П. Строкач. – Киев : Вища школа, 1986. – 352 с.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
The work is provided under the terms of Creative Commons public license Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0). This license allows an unlimited number of persons to reproduce and share the Licensed Material in all media and formats. Any use of the Licensed Material shall contain an identification of its Creator(s) and must be for non-commercial purposes only. Users may not prevent other individuals from taking any actions allowed by the license.
