Методы обезжелезивания воды

Для водоснабжения частного дома обычно обустраивают скважину. Такой выбор обусловлен тем, что качество воды из такого источника достаточно высокое. Водоносный слой, располагающийся на глубине в десятки метров, надежно защищен от поверхностных загрязнений. Но отсутствие свободного доступа кислорода приводит к тому, что в воде содержится много ионов железа, а также марганца. В результате требуется обезжелезивание воды из скважины. Определяют наличие этих элементов по желтоватым следам, которые остаются на поверхности сантехники, а также можно провести подробный химический анализ. Точные данные помогут выполнить обезжелезивание воды из скважины своими руками наиболее эффективно.

Зачем обезжелезивать воду?

Вода, которую используют для бытовых нужд, нередко содержит двухвалентное железо в значительных количествах. От него необходимо избавиться, поскольку такие химические включения негативно отражаются на здоровье людей.

Железо, которое растворено в воде, негативно воздействует на весь организм в целом. Оно негативно действует на кожные покровы, приводит к появлению аллергических реакций. При избыточном потреблении железа вместе с водой изменяется состав крови и развиваются различные заболевания, в том числе злокачественные.

Высокая концентрация железа вредна для сантехники и водопроводной системы. Оно не только способен делать поверхности желтыми, с ржавыми потеками, но и может нарушить работу. Дело в том, что при доступе кислорода в воде богатой ионами железа развиваются железобактерии. Для человека они безопасны, но продуктом их жизнедеятельности становится рыхлый, нерастворимый шлам, который оседает на стенках труб и приборов. В результате трубы засоряются, а бытовые приборы выходят из строя.

Особенности и методы очистки воды

Процедура очистки воды заключается в окислении двухвалентных ионов железа и переводе их в трехвалентную форму. Соединения трехвалентного железа нерастворимы и оседают в виде взвеси.

Процесс окисления осуществляется различными методами. Они могут быть как безреагентными, так и реагентными. По названию понятно, что во втором случае применяются специальные химические составы. Единого способа очистки не существует, поскольку концентрация железа в воде может существенно различаться в зависимости от источника.

После переведения железа в трехвалентную форму появляется нерастворимый осадок. Чтобы от него избавиться, выполняется фильтрация.

Физические методы очистки

Чтобы очистить воду от излишнего количества железа своими руками, можно применять физические методы, без использования химических компонентов. Первым из таких методов является отстаивание. Это наиболее простой и дешевый способ очистки. Для него потребуется бак достаточного объема. В бак накачивается железистая вода из скважины и оставляется на некоторое время. Емкость становится отстойником, в котором растворенное железо окисляется и выпадает в форме нерастворимого осадка. Этот осадок оседает на дно и от него легко избавиться. Для этого применяется простая механическая фильтрация.

Чтобы процесс такого обезжелезивания проходил быстрее, в емкость с водой можно подавать воздух при помощи компрессора.

Минусом метода является его малая производительность. Объем очищаемой воды ограничивается размерами бака. Кроме того, требуется много времени, чтобы железо успело окислиться.

Второй физический метод устранения железа – аэрация. Данная технология является одной из наиболее эффективных. Она основывается на создании системы для насыщения воды кислородом. В результате ионы железа, которых слишком много, быстро окисляются и переходят в нерастворимые соединения, которые легко отделяет механическая фильтрация.

Существует три основных способа аэрации. Она бывает напорной, безнапорной и эжекторной. В каждом из этих случаев требуется использовать специальное оборудование. Кроме того, учитываются особенности проведения, имеющиеся у каждой разновидности.

Метод аэрации имеет много преимуществ. В воду не требуется вносить химические вещества, поэтому она остается чистой и безопасной. Невысокая стоимость делает его практичным. Затраты требуются только первоначальные, на приобретение оборудования. В дальнейшем надо будет только оплачивать электроэнергию. При желании можно сделать простейшие аэрирующие установки своими руками.

Реагентные методы обезжелезивания

Все механические методы очистки дополняет обязательная фильтрация воды. Методы с использованием различных реагентов могут как создавать осадок, так и не создавать.

Без создания осадка работает система на основе метода ионного обмена. В этом случае окислители не используются, а применяются специальные смолы синтетического происхождения, которые называются катионитами. Они удаляют из воды двухвалентное железо, магний и кальций. Все эти вещества задерживаются в гранулах ионообменных смол. Вместо них вместо них выделяются ионы натрия.

При помощи данного метода могут удаляться значительные количества железа из воды. Но у него нет широкого распространения из-за некоторых минусов. Поскольку в воде имеются органические вещества, поверхность ионообменной смолы быстро зарастает пленкой, на которой поселяются бактерии. На поверхности смол может откладываться трехвалентное железо. Все это в комплексе существенно снижает производительность системы.

Каталитический способ очистки основан на использовании специальных соединений, а дополняет его фильтрация. Катализаторы помещаются в специальный резервуар и ускоряют процесс окисления с использованием кислорода, растворенного в воде.

Существенный плюс этого способа заключается в том, что катализатор не тратится и не растворяется в воде. Он только активизирует естественные процессы. Не требуются дополнительные реагенты.

Но такая система не идеально. Прежде чем проводить каталитическую очистку от ионов железа, требуется устранить прочие примеси, которые способны уменьшить активность катализатора. Поскольку кислорода в воде нередко бывает недостаточно, требуется дополнительная аэрация.

Озонирование – очень эффективный способ окисления примесей и обеззараживания воды. Этот метод основан на обогащении воды озоном или смесью из озона и воздуха. Озон окисляет растворенное железо, переводит его в трехвалентное. Следующим этапом выполняется фильтрация или отстаивание. Этими двумя способами осадок удаляется.

Если в процессе озонирования не превышается концентрация действующего вещества, то изменений в составе и качестве воды не происходит. Главным недостатком метода является его дороговизна, поскольку, чтобы делать нужное количество озона, требуется установка.

Еще два окислительных метода очистки – хлорирование и биологический. Для хлорирования используют специальные дозаторы. Метод недорогой, но хлор токсичное вещество, а при нарушении дозировки вода приобретает неприятные запахи.

Биологическая водоочистка основана на использовании железобактерий. Для этого метода требуются большие емкости и аэрация. Затем выполняется фильтрация и обработка бактерицидными лучами, например, ультрафиолетом.

Как выбрать систему?

Чтобы выбрать конкретную систему и фильтр для установки или изготовления своими руками, потребуется учесть несколько факторов.

1. Производительность – система должна быть достаточно производительной, чтобы воды хватало на все бытовые нужды. Производительность рассчитывают исходя из объема одновременного максимального забора.
2. Фильтрующую среду – разные действующие компоненты очищают воду с различной скоростью. Не стоит забывать про удобство их использования и безопасность для здоровья.
3. Размеры фильтровальных баллонов – в зависимости от используемых материалов фильтр следует делать достаточно габаритным. Чем более производителен фильтр, тем больше его размеры и выше затраты на обслуживание.
4. Время прохождения воды – разные способы очистки работают с различной скоростью.

Водоочистка на даче усложняется из-за того, что состав воды может меняться. Влияют на это время года, наличие или отсутствие осадков.

Советуем почитать: Очистка воды от железа

Источник: oburenie.ru

Способы

Существует много способов, очищающих воду от излишков железа, рассмотрим следующие виды.

1. Отстаивание

Среди известных способов очистки воды от железа самый элементарный – отстаивание. Действие его обусловлено самостоятельным окислением железа, находящегося в растворенном состоянии и образовании ржавого осадка.

• Это естественный метод обезжелезивания, при котором отстоянную воду употребляют для пищевых целей, а осадок попросту удаляют.
• Недостатки метода: длительное время и наличие больших емкостей.

2. Безреагентное обезжелезивание

Данный способ подразумевает использование специальной загрузки для обезжелезивания воды, которую засыпают непосредственно в корпус фильтров. Разработанная загрузка осуществляет двойное действие: как катализатор прохождения реакции и сорбент осадка. В результате, в фильтре обезжелезивателе на гранулах оседает весь образовавшийся ржавый осадок, который задерживается внутри него. Очищенная субстанция по водопроводу быстро попадает в дом, процесс отличается моментальным действием. Очищается полностью забитая фильтрующая поверхность с помощью обычного промывания.

3. Реагентное обезжелезивание

Мощные фильтры с загрузками иного класса применяются в том случае, когда содержание железа в воде превышает показатель 5 мг/л. Восстановить окислительную способность засорившегося фильтра такого класса позволяет простое промывание с дополнительной обработкой специально предназначенными растворами.

  Следует помнить, что применять данный способ возможно исключительно при централизованной системе канализации, поскольку в нее попадают вредные химические вещества.

4. Greensand

Окисление с помощью этого одного из самых старых методов происходит путем пропускания воды через слой зеленого песка. В настоящее время данный способ используется крайне редко, так как не оправдывает себя по нескольким причинам:

• образует стоки высокой токсичности;
• высокие расходы при эксплуатации;
• расход воды на собственные нужды превышает допустимый.

Поэтому, несмотря на то, что этот технологический процесс позволяет очищать воду с концентрацией железа до 10 мг/л, от него пришлось отказаться практически полностью. К тому же установка требует регулярного восстановления с применением раствора перманганата калия.

5. Очищение при помощи гипохлорита натрия

Эта методика является очень распространенной на крупных водоканалах, кстати, она заменила ранее практикующееся добавление в воду сильно ядовитого газа – сжиженного хлора. Предваряет процесс обезжелезивания воды с помощью гипохлорита натрия, обязательная установка дозировочного насоса, а также устройства, специально предназначенного для ввода в поток воды раствора гипохлорита натрия.

Необходимо организовывать постоянный контроль со стороны обслуживающего персонала за функционирующим насосом, так как он довольно часто засоряется и требует регулярной промывки. Это происходит в связи с высокой кристаллизацией гипохлорита натрия.

6. Метод напроной аэрации

Очищение  методом растворенного в воде кислорода при пропускании водного потока через слой каталитической загрузки (МФО-47, BIRM, Pirolox и т.д.) способом напорной аэрации.

Успешная работа станции обезжелезивания рассчитана на удаление минимальных концентраций двухвалентного железа, но безрезультатна при концентрации свыше 5 мг/л. Кроме того, установка, работающая по принципу каталитических загрузок, требует поддержания рабочего диапазона рН воды, наличия сероводорода и органики.

• Недостатком данной системы обезжелезивания воды является ее недолговечность, спустя 2-3 года функционирования, она начинает выделять в воду перманганат калия и подлежит замене.

Оправданным считается применение метода аэрации для небольшой производительности воды (в пределах 2-2,5 м³/ч).

7. Безнапорная аэрация

Обезжелезивание кислородом воздуха с дальнейшим отделением нерастворимого трехвалентного железа на осадочных фильтрах методом безнапорной аэрации

Этот метод наиболее эффективен и дает стабильные результаты, как по обезжелезиванию воды, так и по очистке от сероводорода и перманганата калия при минимальных эксплуатационных расходах. Высокие показатели обеспечены наличием отдельных модулей: для окислительных процессов и сбора нерастворенного железа.

В итоге, полное окисление железа происходит в системе эжекции в процессе организации усиленного перемешивания воды с кислородом, тогда как окисленное железо собирается на осадочных фильтрах с инертной загрузкой с развитой поверхностью и минимальным удельным весом. Данный метод обладает рядом неоспоримых преимуществ:

• незначительные расходы при эксплуатации;
• использование кислорода воздуха, исключающее сильные окислители типа марганца, гипохлорита натрия и хлора;
• отсутствие токсичных стоков и их незначительность;
• долговечность оборудования (свыше 10 лет).

Подробнее о чрезмерном содержании железа в воде и вредном влияниии на здоровье и коммуникации.

Популярные фильтры

1. EXPERT система очистки воды от железа. Система обезжелезивания питьевой воды нового поколения осуществляет очистку трехступенчатым методом. Ориентировочная цена 2800-2900 руб.
2. ПРОФИ bb 10 Ферростоп. Предназначение этого фильтра заключается в очистке воды на протяжении всего рекомендованного ресурса при высокой концентрации железа (в пределах 5 ПДК). Стоимость фильтра варьируется в пределах 2950-3100 руб.
3. ПРОФИ bb 20 Ферростоп. Предназначение этого фильтра заключается в очистке воды на протяжении всего рекомендованного ресурса при высокой концентрации железа (в пределах 5 ПДК). Приблизительная цена фильтра в пределах 2700-2800 руб.
4. ПРОФИ система  Ferrum. Используется трехступенчатая система для очистки питьевой воды. Этот магистральный фильтр встраивается непосредственно в водопроводную систему. Ориентировочная стоимость системы очистки 2800-2900 руб.

Alex, 2 мая 2016.

Источник: sistemyochistkivody.ru

Действие железа на организм человека

В умеренных дозах железо даже необходимо для нормального функционирования человеческого организма. Входя в состав гемоглобина, этот элемент участвует в переносе и доставке кислорода ко всем жизненно важным органам и системам, способствует выведению углекислого газа. Оно входит в состав дыхательных ферментов и некоторых видов клеток.

Следует отметить, что усвоение железа из воды достаточно затруднительно. Ничего страшного не случится после однократного приёма воды с превышением показателей железа. Поэтому бытует мнение, что пагубное влияние на здоровье повышенной концентрации железа сильно преувеличено. Однако большинство экспертов убеждены, что превышение допустимых показателей в питьевой воде – серьёзная проблема для организма.

Безопасное содержание железа установлено в пределах от 0,1 до 0,3 мг на один литр воды. Систематическое употребление воды, превышающей эти показатели, приводит к накоплению железа во внутренних органах человека и различным расстройствам:

• меняется состав крови;
• проявляются дерматиты, сухость кожных покровов, аллергические реакции;
• нарушается работа желудочно-кишечного тракта;
• возникают пищевые отравления;
• нарушается работа печени, почек, поджелудочной железы;
• затрудняются обменные процессы;
• отмечаются нервные расстройства.

Кроме того, неприятный привкус ухудшает качество приготовленной пищи.

Концентрация железа в воде

Нормативами установлено предельно допустимое количество железа в воде до 0,3 мг на 1 литр. Нередко эта норма превышается в десятки раз. Иногда эти показатели в водопроводной воде составляют 5 мг на литр, а некоторых неблагополучных районах достигают 10 мг/л. Как же определить концентрацию железа в воде?

Превышение допустимой нормы до 1 мг/л визуально остаётся незаметным. Вода по внешнему виду сохраняет прозрачность, посторонний запах не ощущается. Однако на постиранном белье, сантехнике, стенках электрических чайников начинают появляться характерные ржавые пятна.

Если содержание железа превышает 1 мг/л, вода выглядит мутной, приобретает грязно жёлтый оттенок, ощущается металлический привкус.

Прежде всего страдает бытовая техника. Твёрдые частицы железа действуют на уплотнительные прокладки как абразив, выводя из строя стиральные и посудомоечные машины. Ржавчина оседает на эмали сантехники и быстро забивает трубы.

Формы железа в воде

Для того чтобы грамотно подобрать систему очистки, необходимо выяснить не только уровень железа в воде, но и в какой форме присутствует этот элемент. Железо в воде содержится в нескольких основных формах:

1. Двухвалентное железо – растворяется в воде и на первый взгляд незаметно. При взаимодействии с кислородом окисляется и переходит в трёхвалентное с характерным бурым цветом и «ржавым» привкусом.
2. Трёхвалентное железо – присутствует в воде в виде грубой нерастворимой взвеси. Попадает в воду из ржавых труб или городских очистных сооружений. Имеет характерный цвет и запах.
3. Коллоидное железо – присутствует в воде в виде взвеси, которая не осаждается даже при длительном хранении, оставляя воду мутной.
4. Бактериальное железо – состоит из железобактерий, которые присутствуют в воде в виде вязких, мягких слизистых образований. Попадает в воду чаще всего из отходов различных промышленных предприятий. Обычно эти бактерии безвредны, но в случае роста ведут к быстрой коррозии и изнашиванию водопроводных труб.

Установить присутствие железа в воде можно и самостоятельно. Если прозрачная вода после отстаивания приобретает осадок бурого цвета, то это свидетельствует о наличии двухвалентного железа. Если вода поступает уже желтовато-коричневого цвета, то в ней присутствует трёхвалентное железо. Радужная маслянистая плёнка на поверхности выдаёт присутствие в воде бактериального железа. Слизистый налёт внутри труб также говорит о присутствии бактерий.

Тем не менее определить форму железа своими силами бывает не так просто. В воде может содержаться несколько форм железа одновременно. Несомненно, самым точным методом будет химический анализ воды в лаборатории. По результатам исследования можно наиболее правильно и эффективно подобрать систему очистки воды от железа.

Домашние способы очистки воды от железа

Чтобы очистить воду от железа, теоретически достаточно перевести его из растворённой формы в трёхвалентную и отфильтровать. Для небольшого объёма воды подойдут и домашние методы. Существует несколько несложных способов самостоятельной очистки воды:

1. Самый доступный и простой вариант – отстоять воду. Для этого выбирают ёмкость сравнительно больших размеров, наливают воду и оставляют её на некоторое время, лучше на ночь. Затем переливают две трети отстоянной воды в другую ёмкость.
2. Подольше прокипятить. Под воздействием высоких температуры в течение не менее 10 минут, взвешенные частички железа выпадают в осадок.
3. Заморозить. Если воды немного, можно её наполовину заморозить. В жидкости останутся все примеси, её необходимо слить. Ледяную часть снова разморозить и использовать.
4. Воду можно оминералить. Для этого понадобится кремний и шунгит. Камни необходимо сложить на дно ёмкости, налить воду, затем слить в другую тару две трети объёма. Осадок останется на камнях.

Вышеуказанные способы очистки питьевой воды от железа эффективны только при небольшом превышении нормативов, примерно до 1 мг/л и только как временные меры. Постоянная очистка и удаление из воды больших концентраций микроэлемента, процесс достаточно сложный, требующий серьёзного профессионального подхода.

Современные системы удаления железа из воды

Качественно очистить ржавую воду можно исключительно с помощью современных фильтров. Системное удаление железа из питьевой воды необходимо наладить в домах со старыми водопроводными трубами, а также пользователям личных скважин.

Различные формы и концентрация железа соответственно требуют и различных технологий его очистки. Примеси железа в большинстве случаев содержатся в двухвалентном и трёхвалентном состоянии, каждое из которых очищается своеобразно.

Методы очистки воды от железа

Существует два основных метода удаления железа – с применением реагентов и безреагентное.

Безреагентная очистка воды от железа — наиболее распространённый способ среди современных технологий. Эффективен при концентрации железа до 10 мг/л. В основу метода положено свойство двухвалентного железа окисляться под действием кислорода. Вода насыщается кислородом путём принудительной аэрации с помощью компрессора.

Положительным моментом является отсутствие химических реагентов. Системы очистки относительно дешевы, но громоздки. Обычно является начальным этапом в многоступенчатой системе. Требуют последующего отстаивания и фильтрации.

Реагентная очистка воды от железа – применяется при концентрации железа свыше 10 мг/л. Для очистки воды используются сильные химические окислители. Чаще всего это гипохлорид натрия или перманганат калия (марганцовка). Реагентные фильтры просты в использовании. Однако химические вещества опасны для здоровья и требуют тщательной дозировки, а концентрация железа в природной воде может меняться. Кроме того, реагенты требуют постоянного обновления и достаточно дороги. Способ больше подходит для технологических, а не бытовых нужд.

Способы очистки воды от железа и виды фильтров

В настоящее время наиболее популярными способами очистки от железа являются фильтрация и аэрирование – окисление воды с помощью кислорода.

Ионообменные фильтры – применяется при концентрации железа не выше 5 мг/л. Для очистки используются гранулированные ионообменные смолы. В массе ионообменника задерживаются ионы железа, которые замещаются ионами натрия. Кроме железа, удаляются примеси других металлов и соли жёсткости.

При таком способе очистки невозможно исключить процесс окисления железа кислородом. В результате грубые частицы образовавшегося трёхвалентного железа быстро забивают гранулы смол. На их поверхности образуется плёнка, которая служит средой для размножения бактерий. Для эффективной работы требуется предварительная подготовка воды и регулярное восстановление смол. Смолы можно восстановить только частично, а ресурс их полного использования составляет не более 2-3 лет. Поэтому в бытовых условиях этот способ практически не применяется. Чаще используется для очистки воды в технологических целях – в работе ТЭЦ, котельных и т.д.

Обратноосмотические фильтры – используются для очистки воды с содержанием железистых примесей до 20 мг/л. Безреагентный метод, при котором вода проходит сквозь особую мембрану под давлением. Поры мембраны эффективно удерживают до 99% различных веществ, в том числе двухвалентное железо. По технологии фильтра, примеси сливаются в канализацию, не задерживаясь в мембранах.

Вода после этого хорошо очищена, однако почти полностью утрачивает свой минеральный состав. Поэтому для питьевой воды требуется дополнительная установка минерализатора. Такой способ очистки часто используется в бытовых фильтрах небольшой производительности, но для больших объёмов нецелесообразен. Идеально подходит для квартир и небольших коттеджей. Для использования такого способа необходимо поддержание хорошего напора воды, иначе фильтры не смогут работать. Содержание системы обратного осмоса относительно экономично, но требует систематической замены мембраны либо промывки с помощью химических веществ.

Электромагнитные фильтры – сравнительно новый способ, при котором на воду воздействуют ультразвуком, затем пропускают через специальный электромагнитный аппарат и завершают очистку воды от железа с помощью кварцевого песка. Электромагнитное поле отделяет частицы железа, которые впоследствии задерживает механический фильтр.

Механические картриджные фильтры – применяются при очистке воды от нерастворимых крупных фракций трёхвалентного железа. Картриджи задерживают частицы более 15 мкм в системах предочистки воды и до 5 мкм в системе тонкой фильтрации.

Чаще всего такой способ очистки воды от железа используется в квартирах и домах с централизованным водоснабжением. Воду из скважины так очистить не удастся. Механические фильтры в коттеджах могут использоваться только после предварительной аэрации.

Каталитическое окисление – довольно распространённый способ очистки от железа в частных домах, коттеджах и небольших промышленных производствах. При помощи специальных гранул с каталитическими свойствами происходит реакция окисления железа. Нерастворимый осадок оседает на фильтре и смывается при очередной промывке в канализацию. В настоящее время существует множество засыпок как из синтетических, так и из природных материалов.

Системы каталитического окисления производительны и компактны. Недостатком промывных фильтров является чувствительность к низким температурам. Если температура опустится ниже 0° С, фильтры могут выйти из строя. Подходят для применения только в отапливаемых помещениях, требуют частой очистки и промывки.

Электрохимическая аэрация – самый современный и передовой способ очистки воды от железа, применяется при высоком содержании железа – до 30 мг/л. Аэрация предусматривает обработку воды потоком воздуха, в результате которой растворимое железо из артезианской скважины окисляется и в виде хлопьев оседает на фильтре. В этом способе кислород образуется непосредственно из молекул воды в ходе электрохимической реакции и не требует применения дополнительных химических реагентов.

Этот способ энергетически выгоден и экономически эффективен, так как аэрационные установки отличаются компактностью, работают автономно и не требуют постоянного обслуживания.

Озонирование воды – предполагает окисление двухвалентного железа в колодцах и скважинах с помощью установки генерирующей озон. Озон самый эффективный окислитель металлов, очищает воду от неорганических примесей и болезнетворных бактерий.

Озонирование является самым дорогостоящим способом. Из-за токсичности озона требуется строгое соблюдение мер безопасности при эксплуатации установки. В результате очистки вода приобретает сильную окислительную способность, поэтому водопроводные трубы и ёмкости для хранения воды должны быть выполнены из материалов повышенной стойкости – нержавейки или ПВХ.

Биологические фильтры – в этом способе используется способность очищать воду с помощью некоторых микроорганизмов. Иногда биофильтр является единственным способом очистки воды от высокого содержания железа – более 40 мг/л, а также большого содержания углекислоты и сероводорода. После биологической очистки продукты жизнедеятельности бактерий удаляют с помощью сорбентов и обеззараживают ультрафиолетом.

Выбор фильтра

Универсального способа для полноценной и качественной очистки воды от примесей железа не существует. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. Необходимо подобрать технологию оптимальную для каждого конкретного случая с учётом концентрации, вида железистых и иных примесей, экономической эффективности и минимальных затрат.

Чаще всего применяются комплексные установки, сочетающие положительные качества нескольких очистительных технологий. Поэтому доверить подбор необходимого оборудования лучше профессионалам, которые оценят целесообразность использования того или иного метода на основании проведённого анализа воды.

Источник: global-aqua.ru

Обезжелезивание

Для обезжелезивания поверхностных вод используются только реагентные методы с последующей фильтрацией. Обезжелезивание подземных вод осуществляют фильтрованием в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды:

— упрощенная аэрация;

— аэрация на специальных устройствах;

— коагуляция и осветление;

— введение таких реагентов-окислителей, как хлор, гипохлорит натрия или кальция, озон, перманганат калия.

При мотивированном обосновании применяют катионирование, диализ, флотацию, электрокоагуляцию и другие методы. Для удаления из воды железа, содержащегося в виде коллоида гидроксида железа Fe(OH)3 или в виде коллоидальных органических соединений, например гуматов железа, используют коагулирование сульфатом алюминия или оксихлоридом алюминия, или железным купоросом с добавлением хлора или гипохлорита натрия. В качестве наполнителей для фильтров в основном используют алюмосиликатный сорбент, песок, антрацит, сульфоуголь, керамзит, пиролюзит, а также фильтрующие материалы, обработанные катализатором, ускоряющим процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное. В последнее время всё большее распространение получают наполнители с каталитическими свойствами: Manganese Green Sand (MGS), Birm, МТМ, МЖФ и др. При наличии в воде коллоидного двухвалентного железа требуется проведение пробного обезжелезивания. Если отсутствует возможность осуществить его на первой стадии проектирования, выбирают один из вышеперечисленных методов на основании проведенного пробного обезжелезивания в лаборатории или опыта работы аналогичных установок.

Упрощенная аэрация, СНиП 2.04.02-84

В процессе аэрации кислород воздуха окисляет двухвалентное железо, при этом из воды удаляется углекислота, что ускоряет процесс окисления и последующий гидролиз с образованием гидроксида железа. Метод основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через зернистый слой выделять железо на поверхности зерен загрузки, образуя каталитическую пленку из ионов и гидроксидов двух- и трехвалентного железа. Пленка активно интенсифицирует процесс окисления и выделения соединений железа из воды. При поступлении в фильтр первых порций очищаемой воды в начале процесса обезжелезивания на поверхности наполнителя формируется мономолекулярный слой соединений железа (физическая адсорбция). Поверхностный слой химически более активен, чем чистый наполнитель, что ускоряет процесс осаждения железа. Значение истинной поверхности пленки соединений железа более 200 м2/г, что определяет ее свойства как сильного адсорбента губчатой структуры. Эта пленка одновременно служит катализатором окисления двухвалентного железа. Нужно отметить: ряд примесей в очищаемой воде, таких как сероводород, свободная углекислота, коллоидная кремниевая кислота, аммиак, заметно ухудшают каталитические свойства пленки.

Описанный метод допустим при следующих количественных показателях воды:

— общее содержание железа до 10 мг/л (в том числе, двухвалентного железа – не менее 70%);

— значение рН – не менее 6,8;

— щелочность общая – более (1 + Fe2+ / 28) ммоль/л;

— содержание сероводорода – не более 2 мг/л;

— перманганатная окисляемость – не более (0,15 · Fe2+ + 3) мгО/л;

— содержание аммонийных солей (по NH4-) не более 1 мг/л;

— содержание сульфидов (по H2S) – не более 0,2 мг/л;

Если одно из этих условий не выдерживается, нужна предварительная аэрация воды в аэраторах с добавлением в нее необходимых реагентов (хлор, гипохлорит натрия, перманганат калия и др.). При содержании железа в воде в виде сульфата FeSO4 аэрация воды не позволяет провести ее обезжелезивание: при гидролизе растворенной соли железа образуется кислота, понижающая рН воды менее 6,8, при этом процесс гидролиза почти прекращается. Для удаления из воды кислоты требуется ее известкование с осаждением плохо растворимого гипса CaSO4:

FeSO4 + Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaSO4
После известкования требуются отстаивание и фильтрование воды.

Упрощенную аэрацию можно реализовать путем излива воды в карман или в центральный канал открытых фильтров с высоты 0,5–0,6 м над уровнем воды. При использовании напорных фильтров воздух вводят непосредственно в подающий трубопровод на расстоянии, равном не менее 10 диаметров трубопровода, с нормой расхода 2 л на 1 г железа (Fe2+). Если в исходной воде более 40 мг/л свободной углекислоты и более 0,5 мг/л сероводорода, то воздух в трубопровод не вводят. В этом случае перед напорным фильтром необходимо установить промежуточную емкость со свободным изливом воды и повысительный насос. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Используя характеристики конкретного наполнителя фильтра можно выполнить расчет фильтровальной станции. СНиП 2.04.02-84 требуют, чтобы продолжительность работы фильтров между промывками при нормальном режиме составляла не менее 8–12 ч, а при форсированном режиме или полной автоматизации промывки фильтра – не менее 6. Аэрация в специальных устройствах. Когда необходимо удалить из воды железо при концентрации его в воде более 10 мг/л и увеличить значение рН более 6,8, осуществляется аэрация в специальных устройствах. Для этого используют вентиляторные градирни (дегазаторы) или контактные градирни с естественной вентиляцией. Исходная вода подается в верхнюю часть вентиляторной градирни, заполненной керамической насадкой (кольца Рашига). Навстречу потоку воды с помощью вентилятора направляют воздух. В процессе аэрации выделяется углекислота (диоксид углерода), вода обогащается кислородом и происходит окисление железа. Затем вода подается в фильтр, где в объеме наполнителя завершается образование хлопьев гидроксида трехвалентного железа и их задержание.

Метод «сухого» фильтрования

Метод заключается в фильтровании воздушноводной эмульсии через «сухую» (незатопленную) зернистую загрузку путем создания в фильтре вакуума или нагнетания большого количества воздуха с последующим отсосом из поддонного пространства. При этом на поверхности фильтрующей загрузки образуется адсорбционно-каталитическая пленка из соединений железа (и марганца, если он присутствует в воде), повышая эффективность процессов обезжелезивания и деманганации. В качестве загрузки обычно используются песок, керамзит, антрацит, винипласт и др. Особенность процесса – образование дегидратированной пленки на зернах загрузки, состоящей из магнетита, сидерита, гетита и гематита. Указанные соединения имеют плотную структуру, а объем их в 4–5 раз меньше, чем у гидроксида железа. Поэтому невысок темп прироста потерь напора в загрузке при такой схеме процесса.

Коагулирование, осветление, флокулирование

Из поверхностных вод, как правило, необходимо удалить взвеси и коллоидно-дисперсные вещества, включающие соединения железа. Освобождение воды от взвеси и коллоидных веществ возможно осуществить только путем ввода специальных реагентов-коагулянтов. Коагулянт образует в воде хлопья, которые адсорбируют на своей поверхности коллоиды и выделяются в виде осадка.

В качестве коагулянтов применяют:

сульфат алюминия (глинозем) Al2(SO4)3 · 18 H2O при рН исходной воды 6,5–7,5;

сульфат железа (железный купорос) FeSO4 · 7 H2O при рН воды 4–10;

хлорное железо FeCl3 · 6 H2O для воды с рН = 4–10;

полигидроксихлорид алюминия Al2(OН5)Cl.

Для интенсификации процесса коагуляции в воду дополнительно вводят флокулянты (наиболее распространен полиакриламид. Флокулянты способствуют укрупнению осадка и ускоряют процесс слипания осаждаемых коллоидных и взвешенных частиц.

Bведение реагентов-окислителей

Обработка воды хлором и его производными. Реагенты-окислители, в первую очередь хлор, с целью обеззараживания, а также удаления железа, используются в России с начала ХХ в. Л.А. Кульский сообщает: хлорирование почти во всех случаях освобождает воду от содержащегося в ней железа. После обработки разных вод этим методом содержание железа во всех случаях становится меньше 0,1 мг/л, причем метод эффективен, когда другие приемы не работают. Под действием хлора происходит разрушение гуматов и других органических соединений железа и переход их в форму неорганических солей трехвалентного железа, которые легко гидролизуются. В результате гидролиза выпадает осадок или гидроксида железа, или продуктов неполного гидролиза – основных солей железа различного состава. По стехиометрии на окисление 1 мг двухвалентного железа расходуется 0,64 мг хлора, при этом щелочность уменьшается на 0,018 ммоль/л. Хлор также окисляет двухвалентный марганец, разрушая органические вещества и сероводород. Доза хлора в зависимости от содержания железа может составлять 5–20 г на 1 м3 воды при контакте, по крайней мере, в течение 30 мин (не только для окисления железа, но и для надежного обеззараживания).

СНиП 2.04.02-84 определяют расчетную дозу хлора (в пересчете на 100%, мг/л) для целей обезжелезивания следующим выражением:

Дх = 0,7 · [Fe2+],

где [Fe2+] – концентрация двухвалентного железа, мг/л.

Обработку воды хлором осуществляют с помощью хлораторов, в которых газообразный (испаренный) хлор абсорбируют водой. Хлорную воду из хлоратора подают к месту потребления. Хотя этот метод обработки воды и является наиболее распространенным, тем не менее он обладает целым рядом недостатков, в первую очередь связанных со сложной транспортировкой и хранением больших объемов жидкого высокотоксичного хлора. В качестве альтернативного варианта в последние годы все шире используют обработку воды раствором гипохлорита натрия (NaClO), причем этот метод находит применение как на больших станциях водоподготовки, так и на небольших объектах, в том числе и в частных домах. При расчете дозы гипохлорита натрия на обезжелезивание нужно обязательно учитывать его расход на деманганацию, удаление сероводорода (если марганец и сероводород присутствуют в обрабатываемой воде) и – когда это требуется – обеззараживание. В процессе окисления железа гипохлоритом натрия не происходит подкисления воды, а это очень важно для процесса фильтрации. Кроме того, раствор гипохлорита натрия (как товарный, так и электрохимический) – щелочной.

Обработка воды перманганатом калия

Метод окисления двухвалентного железа используется путем введения в исходную воду перед фильтрами раствора перманганата калия KMnO4 — марганцовки. Последний может также вводиться в сочетании с гипохлоритом натрия с целью обработки сложных вод и экономии перманганата калия – достаточно дорогостоящего окислителя. На окисление 1 мг Fe2+ тратится 0,71 мг (практически 1 мг) пермангната калия , а щелочность воды уменьшается на 0,036 ммоль/л. СНиП 2.04.02-84 определяют расчетную дозу перманганата калия (в пересчете на 100%, мг/л) для окисления железа и марганца. Для приготовления рабочих растворов следует руководствоваться данными по растворимости перманганата калия в воде:

— при температуре 20°С – 6,34 г KMnO4 на 100 г воды;

— при температуре 60°С – 22,2 г KMnO4 на 100 г воды.

Совместный ввод реагентов позволяет экономить до 80% перманганата калия. Введение этого реагента перед подачей в воду гипохлорита натрия разрушает органические вещества, вступающие в реакцию с хлором. В результате образуются продукты с резким запахом, например, фенолы. Если ввод реагентов осуществить в другой последовательности, то перманганат калия будет разрушать бразованные хлорпродукты.

Обработка воды озоном

Один из перспективных методов окисления железа – озонирование. Озон (О3) – один из самых сильных окислителей. Одновременно с обеззараживанием идут процессы окисления двухвалентных железа и марганца, обесцвечивание воды, а также ее дезодорация и улучшение органолептических свойств.

Фильтрование с применением каталитических загрузок

Фильтрование с применением каталитических загрузок – наиболее распространенный метод удаления железа и марганца, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Это обусловлено как коммерческими аспектами, так и высокой технологичностью процессов. Каталитические наполнители – природные материалы, содержащие диоксид марганца или загрузки, в которые диоксид марганца введен при соответствующей обработке:

— дробленый пиролюзит, «черный песок», сульфоуголь и МЖФ (отечественные загрузки);

— Manganese Green Sand (MGS), Birm, МТМ (зарубежные наполнители);

Эти фильтрующие «засыпки» отличаются друг от друга как своими физическими характеристиками, так и содержанием диоксида марганца и поэтому эффективно работают в разных диапазонах значений характеризующих воду параметров. Однако принцип их работы одинаков. Механизм действия основан на способности соединений марганца сравнительно легко изменять валентное состояние. Двухвалентное железо в исходной воде окисляется высшими оксидами марганца. Последние восстанавливаются до низших ступеней окисления, а далее вновь окисляются до высших оксидов растворенным кислородом и перманганатом калия. Впоследствии большая часть окисленного и задержанного на фильтрующем материале железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора служит одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители. При проведении процесса следует иметь в виду, что для эффективного окисления соединений железа (и марганца) необходимо как наличие катализатора, который только ускоряет процесс, так и реагента-окислителя. В роли последнего может выступать растворенный кислород, высшие соединения марганца, хлор, гипохлорит. С этой точки зрения разделение методов обезжелезивания (на реагентные и безреагентные) носит условный характер. В любом случае в ходе реакции расходуется окислитель независимо от того, вводится он извне или входит в состав фильтрующей загрузки. В последнем случае следует определить ресурс загрузки, исходя из состава воды и ее расхода, а также обеспечить своевременную регенерацию или замену фильтрующего материала. Все системы на основе каталитического окисления с помощью диоксида марганца имеют ряд ограничений:

— неэффективны в отношении органического железа;

— более того, при наличии в воде любой из форм органического железа, на поверхности гранул фильтрующего материала со временем образуется органическая пленка, изолирующая катализатор (диоксид марганца) от воды;

— не могут справиться со случаями, когда содержание железа в воде превышает 10–15 мг/л, что совсем не редкость;

— присутствие в воде марганца еще более ухудшает эффективность обезжелезивания.

Каталитические наполнители

«Черный песок» и сульфоуголь) позволяют вести процесс фильтрования со скоростью 10 м/ч при высоте слоя наполнителя 1 м. «Черный песок» получают путем обработки кварцевого песка с размером частиц 0,5–1,2 мм 1%-ным раствором перманганата калия с его подщелачиванием до рН = 8,5–9 раствором аммиака. Для обработки сульфоугля используют 10%-ный раствор хлорида марганца (MnCl2). Далее через него фильтруют 1%-ный раствор перманганата калия. Марганец вытесняется из структуры наполнителя и осаждается на поверхности угля в виде пленки.

Обезжелезивание воды катионированием

При фильтровании воды через слой ионита железо – согласно лиотропному ряду – будет задерживаться и поглощаться ионитом раньше и лучше кальция и магния. И обменная емкость ионита по кальцию и магнию будет быстро уменьшаться. Поэтому удаление из воды железа методом ионного обмена (катионирование) допускается, когда одновременно с обезжелезиванием требуется умягчение воды. Однако в этом случае возможно только извлечь железо в растворенной двухвалентной форме. При наличии в воде кислорода ион Fe2+ окисляется, образующийся гидроксид железа Fe(OH)3 плохо растворим в воде и, осаждаясь на зернах ионита, «закрывает» его поры. Ресурс работы ионообменного материала будет значительно снижен. Поэтому производители ионитов ограничивают содержание железа (Fe) в исходной воде значениями 0,05–0,3 мг/л. Следовательно, применение этого метода должно быть экономически обосновано.

Современные эффективные способы удаления органического железа – сорбция на специальных слабоосновных анионитах (органопоглотителях) и ультрафильтрация.

Источник: www.sibecolog.ru

Предлагаем подобрать и купить безреагентные системы обезжелезивания воды из скважины. 
Всегда в наличии готовые системы для очистки воды от железа. Осуществляем монтаж и обслуживание.

1. Про железо
2. Важность обезжелезивания
3. Хим. анализ на присутствие Fe
4. Принцип и методы обезжелезивания
5. Как выбрать обезжелезиватель

Железо (Fe) – один из самых распространенных химических элементов, содержащихся в подземных водоносных слоях и соответственно, может попадать в водоисточники. Санитарная норма вещества, не несущая вреда человеку — 0,3 мг/л. При наличии более высоких показателей есть повод задуматься об эффективном и регулярном очищении используемой жидкости.

Даже артезианские скважины не гарантируют высокое качество и чистоту. Поэтому даже если вы используете для приготовления пищи и питья исключительно покупную водицу из надежного источника, вы не можете быть уверены в том, что в ваш организм поступает абсолютно безопасная водичка. Нередко бывают случаи, что изначально субстанция имела идеальный по всем показателям состав, а через время в ней были обнаружены опасные микроэлементы. Обезжелезивание воды из скважины — проблема актуальная в последнее время, ведь избыточное количество этого элемента, поступающее в организм человека, может иметь крайне серьезные последствия для здоровья.

Признаки присутствия Fe:

• рыжеватый окрас;
• приобретение запаха металла;
• появление специфического вяжущего привкуса.

Почему так важно проводить обезжелезивание?

При постоянном употреблении жидкости с большой концентрацией металлов проблемы с пищеварительной системой и щитовидкой обеспечены. Также нередко в результате многочисленных отложений вредного вещества в организме страдают почки и печень. Помните, что любые заболевания легче предотвратить, чем лечить, поэтому позаботьтесь о чистоте и безопасности того, что вы пьете. Очистка скважины при помощи фильтров будет лучшим вариантом для частных домов и коттеджей.

Большие концентрации этого элемента могут стать причиной сухости кожных покровов и даже привести к развитию аллергических реакций. Особенно не рекомендуется контакт с загрязненным продуктом маленьким детям. В результате многочисленных медицинских исследований было установлено, что при постоянном употреблении не очищенной влаги снижаются защитные свойства организма. Если вы или члены вашей семьи часто болеют, но вы не можете установить причину, стоит исследовать воду, которую вы используете.

Высокое содержание Fe опасно не только для здоровья человека. Накопившийся осадок образует специфическое окрашивание сантехнического оборудования, провоцирует засорение труб, приводит к частым поломкам стиральной и посудомоечной машины, электрочайника.

Железо бывает:

• элементарное — не растворимое, которое в случае контакта с кислородом окисляется и образует ржавый осадок;
• двухвалентное – обладающее растворимыми свойствами, что позволяет даже при большом содержании быть абсолютно незаметным. Но, если набрать небольшое количество жидкости в открытую емкость, при контакте с кислородом появится специфический осадок;
• трехвалентное – не растворимое, которое придает желтоватую расцветку и легко определяется невооруженным глазом. При продолжительном контакте с воздухом, образуется хлопьеобразный осадок;
• органическое соединение — не выпадет в осадок даже при долгом контакте с кислородом, но придаст желтоватый оттенок. 

Химический анализ.

Перед тем, как купить обоборудование, необходимо сдать воду на анализ. Определить присутствие Fe можно с помощью развернутого химического анализа. Если уровень содержания превышает 0.3 мг/л, то в обязательном порядке требуется обезжелезивание.

Производить забор для анализа вам придется самостоятельно, а затем доставить ее в специализированную лабораторию. Для достоверного исследования необходим объем не менее 1.5 л, для транспортировки используйте стеклянную или пластиковую емкость.

Во время исследования можно определить не только тип, но и подтип металла, подразделяющиеся на: 

• коллоидное – мельчайшая частица, не обладающая способностью растворяться;
• бактериальное – частицы элемента притягивают определенные бактерии, благодаря чему он может переходить из двух- в трехвалентную форму;
• растворимое — органические молекулы обладают возможностью объединять мельчайшие частицы железа в более крупные соединения, а те без проблем поддаются растворению. 

Водозабор на химическое исследование даже в абсолютно чистых водоисточниках рекомендуется проводить не реже, чем один раз в год.

Принцип работы систем обезжелезивания (очистки от железа) воды из скаважины. 

Метод очищения напрямую зависит от типа содержащегося в ней железа. Именно поэтому, так важно предварительно провести тщательный химический анализ.

Работа устройств для обезжелезивания от двухвалентного или органического вещества основана на принципе катализации окислительных процессов, способствующих преобразованию в трехвалентную форму и выпадению твердыми частичками, легко поддающимися фильтрации. При избавлении от трехвалентного вещества происходит предварительное отстаивание, затем обычная и усиленная фильтрация.

Для устранения бактериального железа применяются специальные реагенты, эффективно разрушающие слой оболочки бактерии. Следующим этапом является щадящая фильтрация.

Наибольшие сложности возникают с избавлением от содержания органических элементов. Перед полноценным очищением предстоит разрушить все коллоидные комплексы и, лишь затем произвести их выведение в осадок.

Очищение методом отстаивания.

Отстаивание — самый простой, но длительный метод, заключающийся в том, что набирается объемная емкость и отстаивается определенное количество времени. При контакте с кислородом растворимые частицы преобразуются в нерастворимые, оседая на дне емкости.

Водица, очищенная таким образом, используется чаще всего для бытовых целей, а не питья и приготовления пищи. Данный способ можно применять только в том случае, если концентрация Fe не более 3-4 мг/л.

Очищение ионообменным способом.

Данная методика основана на обмене ионов железа на ионы натрия. Но подобный способ эффективен лишь в случае, если содержание вещества не превышает 3 мг/л. При более высоком его количестве, такая очистка будет не эффективной.

Метод обратного осмоса.

Метод обратного осмоса на порядок продуктивнее, чем ионообменный и без проблем справляется с очищением при концентрации 10-15 мг/л. Но, если в наличии есть и трехвалентное железо, то это может быть проблемой. С небольшим уровнем элемента устройства еще могут вступить в борьбу, а вот при больших концентрациях, мембрана будет быстро забиваться и срок службы фильтра будет недолгим. В таких случаях незаменимы промывные механические фильтры, просто и удобно очищающиеся от осадков.

Метод аэрации.

Аэрация – безреагентный метод, основанный на контакте железосодержащей жидкости с кислородом, в результате чего происходит окисление и вещество выпадает в осадок. Очистка с помощью аэрации используется при показателях Fe более 0.5 мг/л. Этот метод эффективен также при избавлении от сероводорода и марганца.

Электромагнитное обезжелезивание и электролиз.

Электромагнитный метод основан на намагничивании мельчайших частиц, объединяющихся в крупные соединения и затем переходящих в осадок. При электролизе, осадок образуется в результате воздействия тока на ионы Fe, что приводит к их быстрому окислению.

Как правильно выбрать систему очистки воды от железа

При выборе оснащения, всегда обращайте внимание не только на его вид, но и качество сборки и возможность работы в различном температурном режиме. Последний фактор очень важен при использовании оснастки в скважинах и колодцах, ведь качественная вкусная вода будет необходима вам круглый год, независимо от погоды за окном.

По принципу действия и конструкции обезжелезиватели подразделяются на следующие виды:

1. Реагентные – оснащены фильтрующим элементом зернистой структуры, где и оседают примеси. Также они отличаются большой производительностью при относительно демократичной стоимости, но процесс очищения возможен лишь при температуре исходного материала в пределах +27-38 градусов Цельсия. Данные системы обезжелезивания постепенно уходят в прошлое, уступая место более функциональным и эффективным — безреагентным.
2. Безреагентные – в данном устройстве фильтр имеет высокоактивные каталитические свойства, что позволяет окислять двухвалентный металл до трехвалентного. В результате вещество выпадает в осадок в виде ржавчины. Безреагентные устройства обладают способностью эффективно очищать не только от железа, но и растворенных газов, очень практичны, могут функционировать несколько лет на одной подзарядке. В отличие от реагентных, работающих с исходным материалом определенной температуры, безреагентные устройства эффективно очищают от примесей при различной температуре.
3. Комплексные системы — многофункциональные устройства, очищающие от разнородных примесей. Кроме железа, позволяют эффективно устранить из жидкости высокие концентрации марганца, аммония и органика. Вода не только становится мягче и вкуснее, но и теряет неприятный запах, становится идеально прозрачной. Комплексы просты и удобны в уходе, для их регенерации понадобится специальная таблетирования соль, стоимость которой вполне доступна.

Цена обезжелезивателей.

Стоимость обезжелезивателей варьируется в зависимости от их вида и комплектации, также немаловажную роль в формировании стоимости играет надежность производителя. Именитые мировые бренды обойдутся вам на порядок дороже, чем оборудование от отечественных производителей. Если вы впервые сталкиваетесь с покупкой подобного оборудования, не стоит делать выбор наугад или по совету знакомых. Воспользуйтесь помощью квалифицированного специалиста, который поможет подобрать эффективное конкретно в вашем случае оснощение.

Доверить профессионалам стоит не только выбор оснастки, но и ее установку. Мастера имеют в своем арсенале все необходимое для качественной работы оборудование и надлежащий опыт. При самостоятельной установке что-то может работать неправильно, что приведет к быстрому выходу из строя важных комплектующих, проще и надежнее купить водоочистку от железа у нас. Стоимость услуг специалистов вполне лояльна, так что не стоит на ней экономить!

Источник: www.vodamoidom.ru