Железо в воде
Актуальность вопроса обезжелезивания воды
Высокие концентрации железа и марганца в воде крайне вредно влияют на человеческий организм.
При употребление воды с высокими концентрациями железа, оно оказывает отравляющее воздействие на печень, желудок, поджелудочную железу, вызывает нарушение функций кишечника и может приводить к возникновению хронических заболеваний: колит, энтероколит, и даже более серьезным онкологическим заболеваниям.
Высокие концентрации железа в воде также быстро загрязняют сантехнику выводят из строя сантехнические, бытовые приборы. Кроме того оно оставляет неприятный на вид ржавый налет на раковинах, смесителях, и другом оборудовании. Высокие концентрации железа в водопроводной или скважинной воде могут привести к поломке технологического оборудования промышленных предприятий, водо- и теплоснабжающих организаций: котельных, парогенераторов, радиаторов и другого оборудования.
Поэтому воду с повышенным содержанием железа (более 0,3 мг/л для питья), рекомендуется обезжелезивать.
1. Как определить железо в воде?
По всем санитарным нормам, вода из-под крана должна быть прозрачной, не иметь вкуса и запаха. Но часто случаются неприятные сюрпризы, когда открываешь кран, а оттуда бежит коричневатая или ржавая вода. И такое положение дел не исправляется обычным пропусканием. Это означает, что в воде присутствует повышенный уровень железа и марганца. Но просто неприятный вид не самое страшное. Вода с повышенным содержанием железа меняет свои вкусовые качества. Поэтому при ее использовании для питья или готовки будет чувствоваться металлический привкус. Кроме того, при стирке, на вещах останутся оранжевые пятна или разводы. То же самое касается душевых и туалета. Железистая вода оставляет несмывающийся налет.
2. Проблемы, которые вызывает вода с повышенным содержанием железа
Если никак не реагировать на эту ситуацию, железа в воде станет еще больше. И это создаст проблемы в самых простых бытовых делах. И дело даже не только в самом железе, которое, по сути, является безобидным веществом. Такая вода содержит еще марганец, сероводород и мышьяк. А вот эти вещества уже причиняют более сильный вред. Железо имеет такое свойство-накапливаться. Например, в организме человека. Вода поступает не только когда мы пьем, но и при принятии водных процедур. А когда происходит перенасыщение железом организма начинаются проблемы со здоровьем. Этот элемент замещает другие полезные вещества, самым наглым образом вытесняя их из организма. Поэтому при высоком содержании железа часто наблюдается дефицит других микроэлементов. Но тотальное загрязнение случается при высоком содержании железа и его «друзей» в воде. А как же быть если вода, вроде, чистая, но со вкусом или запахом металла? Это также означает присутствие железа, только в более меньшей концентрации. Однако, не спешите радоваться. Такие примеси точно так же наносят урон, просто за более длительное время.
Что же делать в таком случае? Необходимо использовать фильтр. Современные системы фильтрации могут быстро устранить примеси железа, а также снизить или полностью удалить и другие вредные вещества. И с чего же начать? Первый вопрос, которым задается человек: а какой фильтр наиболее эффективный.
3. Типы железа в воде
Перед тем как перейти к подбору фильтра, рассмотрим типы железа, которые могут содержаться в воде. У данного элемента есть две формы: двухвалентное или растворимое и трехвалентное или нерастворимое.
Растворенное железо удалить из воды очень сложно, поэтому сначала его необходимо перевести в другую форму. Самый простой способ-окислить среду. Для этого не надо быть химиком. Достаточно запомнить, что кислород один из самых оптимальных окислителей. При взаимодействии с ним загрязненной воды происходит реакция, железо становится нерастворенным. И вот вроде бы «ура, все получилось», но тут появляется ржавый осадок. Который плавно оседает, остается в трубах и продолжает всё портить. А если трубы еще советского образца, то ждите скорой коррозии и свищей. Поэтому если заметили какие-то изменения в воде, лучше сразу ставить системы фильтрации, во избежание проблем со здоровьем и материальных расходов. Самый простой вариант выяснить наличие железа в воде – сделать лабораторный анализ. Забор воды делаться самостоятельно или заказывается заранее. Компаний, которые предоставляют данную услугу довольно много. По анализу выясняется наличие и концентрация железа и других веществ. Это позволит подобрать оптимальную систему фильтрации и скорректировать состав воды.
4. Способы обезжелезивания воды
1. Аэрация и обезжелезивание воды на фильтрах-обезжелезивателях
Условия применения:
- Железо 3-х валентное Fe 3+ до 3 мг/л;
- Железо 2-х валентное Fe 2+ до 5 мг/л;
- Марганец до 0,3 мг/л;
- Давление в трубопроводе исходной воды не менее 0,25 МРа (не менее 2,5 бар);
- pH – не менее 7,5 для железа;
- pH – не менее 8,5 для марганца;
- Для повышения pH необходимо использовать подщелачивание воды.
Действие данного метода основано на свойствах кислорода вызывать ускоренную реакцию окисления растворенного железа, которое под воздействием воздуха окисляется и переходит из растворенной в нерастворенную форму и выпадает в осадок на фильтрах-обезжелезивателях, в которые засыпается специальных фильтрующий материал, служащий дополнительным катализатором реакции окисления.
Для подачи кислорода в водопроводную трубу с железистой водой используют обычный бытовой или промышленный воздушный компрессор с обратным клапаном.
В качестве каталитического материала для ускорения реакции обезжелезивания воды используются минералы, содержащие диоксид марганца, которые обеспечивают требуемую скорость окисления железа: МФО-47, ОДМ-2Ф, МЖФ, Birm и другие.
Описание работы аэрационной колонны. Вода с помощью компрессора обогащается воздухом и подается в аэрационную колонну, в которой происходит перемешивания и предварительное окисление растворенного железа под воздействием воздуха.
Далее, вода поступает в обезжелезивающий фильтр, в котором происходит окисление и фильтрация (оседание) железа и марганца.
По мере загрязнения фильтра железом и марганцем необходимо проводить его промывку под давлением обратным потоком исходной воды. Осевшее железо взрыхляется и под давлением смывается в дренаж.
Таким образом, происходит обратная промывка обезжелезивателя и его очистка от накопившегося в нем железа. Длительность эффективной работы обезжелезивающего материала зависит от режима и объема пропускаемой в сутки воды, а также от содержания в ней железа.
Рис. 1 - Схема обезжелезивания воды с аэрацией
2. Система дозирования реагента окислителя и обезжелезивание на каталитических фильтрах
Условия применения:
- Железо 3-х валентное Fe 3+ более 10 мг/л.
- Железо 2-х валентное Fe 2+ более 5 мг/л.
- Марганец более 0,3 мг/л.
- Давление в трубопроводе исходной воды не менее 0,25 МРа (не менее 2,5 бар);
- pH – не менее 7,5 для железа;
- pH – не менее 8,5 для марганца;
- Для повышения pH необходимо использовать подщелачивание воды.
Данные метод основан на универсальной способности хлора окислять железо, марганец, органику. Когда хлор попадает в воду, он вызывает немедленное окисление железа, марганца и органических веществ, быстро переводит его из растворенного в нерастворенный вид.
Железо, которое переходит из растворенного во взвешенный вид очищается на фильтрах обезжелезивателях с каталитическим материалом.
Описания действия системы. С помощью дозирующего насоса в воду поступает раствор гипохлорита натрия в нужной консистенции, который вызывает окисление железа, марганца и органических соединений.
Далее вода в накопительную емкость, в которой происходит ее смешивание с воздухом и окончательное доокисление железа. Для обеспечения требуемого уровня окисления растворенного железа из воды время контакта с водой должно составлять не менее 30-40 минут.
Затем вода поступает в фильтр, в котором происходит финальное оседание железа на гранулах обезжелезивающего материала.
Для очистки воды остатков хлора и его соединений необходимо обязательно проводить ее сорбционную очистку на активированных кокосовом и березовом угле (сорбционные угольны фильтры). Реагентное обезжелезивание воды применяется при высоких концентрациях железа (более 20 мг/л.) или при высокой перманганатной окисляемости так как растворенное железо тесно связанно с органикой.
Рис. 2 - Схема реагентного обезжелезивания воды (с дозированием гипохлорита)
3. Обезжелезивание ионным обменом
Условия применения:
- Железо 3-х валентное Fe 3+ до 0,5 мг/л.
- Железо 2-х валентное Fe 2+ до 5 мг/л.
- Марганец до 0,3 мг/л.
- Жесткость до 10 мг-экв/л.
- При наличии ПО до 10 мг/л и цветности до 40 градусов рекомендуется применять многокомпонентную загрузку (экомикс, экотар).
- Давление в трубопроводе исходной воды не менее 0,3 МРа.
Обезжелезивание по этому методу проводится с помощью ионообменной реакции, которые заменяют ионы железа и марганца на ионы натрия.
В качестве фильтрующей ионообменной смолы используются специальные смолы марки, которые способны обменивать ионы железа, марганца, органики на ионы натрия.
Использование данного метода целесообразно для очистки воды из артезианских скважин для частных домов, столовых, ресторанов и других предприятий с водопотреблением до 10 м3/час.
Описание метода обезжелезивания воды ионным обменом. Вода проходит через ионообменную смолу, которая засыпается в колонну фильтра-обезжелезивателя. При контакте воды с ионообменной смолой немедленно происходит реакция ионного обмена ионов натрия на ионы железа, марганца, жесткости и органических соединений.
Рис. 3 - Схема комплексной очистки воды от железа, марганца, органики на универсальных фильтрах
В течение прохождения процесса обезжелезивания воды, ионообменная смола истощается и снижается ее способность к обезжелезиванию воды. Это происходит потому, что ионы натрия активно замещаются на железо, марганец, органики
После истощения смолы, через заданный пройденный объем воды обезжелезиватель переходит в режим регенерации и происходит промывка катионита раствором таблетированной поваренной соли, которая отдает обратно ионы натрия в воду, а забирает ионы железа, марганца, жесткости, органики и сливается в дренаж. Стандартно при содержании железа до 20 мг/л. на регенерацию смолы тратится от 120 до 180 граммов соли на 1 литр смолы. Межрегенерационный цикл рассчитывается исходя из объема потребления воды и содержания в ней загрязняющих веществ: железа, марганца, органики в исходной воде и составляет обычно от 3-х дней до двух недель.
5. Как выбрать фильтр от железа?
Наконец, подходим к самой важной и заключительной части – выбор фильтра. Что нужно сделать в первую очередь? Правильно, анализ воды. Именно он покажет в какой концентрации содержится железо и какие еще есть примеси. Далее определяемся с производительностью. То есть сколько воды потребуется для обеспечения нужд. Ну и последним пунктом станет финансовый вопрос.
Если рассматривать выбор на основе каталитического обезжелезивания или аэрации, то здесь основным критерием является не эффективность фильтрации, а концентрация примесей. Потому что качество очистки у обеих систем на высоком уровне. Что касается количества железа в воде: если его мало, то более оптимальный вариант- аэрационная колонна. Если много, соответственно, фильтры с каталитической загрузкой. Если концентрация в разы превышена, к каталитической загрузке добавляем озонирование или другие химические вещества. Таким образом усиливая окисление среды.
С экономической точки зрения оба варианта оптимальны при средних нагрузках. Замена фильтрующего материала производится по заполнению примесями. Рекомендуется рассматривать системы с автоматическими блоками промывки. То есть они самостоятельно включают функцию подачи воды для очистки фильтрующего материала.
