Очистка воды от железа и марганца

Очистка воды от железа – непростая, хотя и наиболее распространённая проблема.

Железо попадает в питьевую воду не только в природных условиях, но и в результате коррозии аппаратов и трубопроводов. И в этих случаях железо может находиться в ионной, коллоидной и грубодисперсной формах.
Наличие железа в питьевой воде, не прошедшей фильтры воды для обезжелезивания, ухудшает ее вкус и запах, окрашивает воду в коричневатый цвет. При регулярном употреблении такой воды возрастает опасность различных заболеваний внутренних органов – в первую очередь печени и почек. Кроме того, избыточное количество железа неблагоприятно воздействует на кожу человека, влияет на морфологический состав крови, может быть причиной возникновения аллергических реакций, а также способствует накоплению осадка в системе водоотведения. Аналогичные сведения могут быть представлены и в отношении марганца. По российским нормам содержание железа в исходной воде перед натрий-катионитными фильтрами не должно быть больше 0,3 мг/л, а перед водородкатионитными фильтрами – не более 0,5 мг/л. Рекомендуемое содержание марганца в исходной воде – не более 0,1 мг/л.

Помимо вреда здоровью, железо, находящееся в воде, способствует появлению желтых подтеков на сантехнике, зарастанию и коррозии трубопроводов, снижению качества выпускаемой продукции, выходу из строя дорогостоящего оборудования. В таких случаях не обойтись без фильтров воды для обезжелезивания.

В воде поверхностных источников железо находится обычно в форме органо-минеральных коллоидных комплексов, в частности, в виде гуминовокислого железа, и тонкодисперсной взвеси гидроксида железа. В речной воде, загрязненной кислотными стоками, встречается также и сульфат двухвалентного железа FeSO4.

Концентрация железа в подземных грунтовых водах находится в пределах от 0,5 до 50 мг/л.  в зависимости от географического местоположения и глубины источника. Начиная с концентрации 1,0–1,5 мг/л вода имеет неприятный металлический привкус.

При значениях более 0,3 мг/л железо оставляет пятна на белье и санитарно-технических изделиях. При концентрации железа менее 0,3 мг/л запах обычно не ощущается, хотя могут появляться мутность и цветность воды.

 

Присутствие в воде солей меди, а также контакт воды с ранее выпавшим осадком Fe(OH)3 каталитически ускоряют процесс окисления Fe2+ до Fe3+.

Выбор оптимального метода обезжелезивания воды определятся конечными целями, для которых эта вода будет использоваться. И хотя на сегодняшний день не существует единого универсального метода комплексной очистки воды от всех существующих форм железа, используя ту или иную схему водоподготовки, можно добиться желаемого результата в каждом конкретном случае.

Очистка воды от железа окислительным обезжелезиванием.

Традиционные методы обезжелезивания воды основываются на окислении двухвалентного железа кислородом воздуха (аэрация) и сильными окислителями (хлор, перманганат калия, перекись водорода, озон) до трехвалентного состояния, с образованием нерастворимого гидроксида железа (III), который впоследствии удаляется отстаиванием, отстаиванием с добавлением коагулянтов и флоккулянтов или фильтрацией.

Очистка воды от железа при помощи аэрации.

Окисление железа аэрацией может проводиться: фонтанированием (так называемые брызгальные установки), душированием, с помощью инжектора, эжектора или компрессора, введением воздуха в трубу под напором, барботацией.

Во многих случаях вода, прошедшая обезжелезивание аэрацией с последующим остаиванием и фильтрацией, уже оказывается пригодной к употреблению в качестве питьевой. По такой упрощенной схеме обезжелезивание эффективно, когда исходная концентрация железа не превышает 10 мг/мл (при содержании двухвалентного железа не менее 70% от общего), концентрация H2S не более 2,5 мг/л. Окислительно-восстановительный потенциал (редокспотенциал) воды после аэрации не должен быть ниже 100 мВ, а индекс стабильности (индекс Ланжелье) не менее 0,05.

Выбор способа упрощенной аэрации, применяемой при очистке воды, зависит от параметров исходной воды. Так, если концентрация сероводорода в исходной выше 0,5 мг/л, а свободной углекислоты – более 40 мг/л, введения воздуха в трубопровод под напором не требуется – достаточно предусмотреть открытую емкость со свободным изливом в нее воды. Аналогичного эффекта можно достичь с помощью фонтанирования.

Очистка воды окислением двухвалентного железа с добавлением сильных окислителей.

Добавление в воду сильных окислителей значительно интенсифицирует процесс окисления двухвалентного железа. Наиболее широко применяется для очистки воды от железа хлорирование, позволяющее также решить проблему дезинфекции воды, а наиболее эффективным оказывается озонирование. Вследствие того, что, за исключением озона, другие окислители оказываются малоэффективными по отношению к органическому железу. Однако озонирование является и наиболее дорогостоящим методом, требующим больших затрат электроэнергии. Кроме того, практически всегда обезжелезивание происходит одновременно с удалением из воды марганца, который окисляется значительно труднее, чем железо, и при более высоких значениях pH.

Очистка воды осаждением коллоидного железа традиционным промышленным способом.

В обычных условиях процесс осаждения коллоидных частиц гидроксида трехвалентного железа (размер частиц 1–3 мкм) при отстаивании происходит медленно. Укрупнения частиц и, следовательно, ускорения осаждения достигают добавлением коагулянтов. Этого же требует использование на очистительных сооружениях песчаных или антрацитовых фильтров, не способных задерживать мелкие частицы. Так же плохо эти фильтры задерживают органическое железо.

Медленное осаждение коллоидных частиц гидроксида железа (III) вкупе с малой эффективностью применения окислителей и аэрации по отношению к органическому железу, а также ограничение по верхней концентрации железа в исходной воде затрудняет применение традиционной промышленной схемы очистки воды от железа в сравнительно небольших автономных системах, работающих с высокой производительностью. В таких схемах применяются иные установки, обезжелезивание в которых проводится по принципам каталитического окисления с последующей фильтрацией и ионообмена.

Очистка воды от железа при помощи каталитического окисления с последующей фильтрацией.

Это наиболее применяемый сегодня метод для промышленного водоснабжения отдельных не самых крупных предприятий, отдельных коттеджей. Установки для каталитического окисления и фильтрации компактны и отличаются достаточно высокой производительностью (0,5–20,0 м3/ч и более в зависимости от сорбента, исходных качеств воды, геометрических характеристик резервуара – баллона из стекловолокна или нержавеющей стали). Реакция окисления железа происходит внутри резервуара установки на гранулах засыпки – специальной фильтрующей среды с каталитическими свойствами. В первую очередь каталитические и фильтрующие свойства этих материалов определяются их высокой пористостью, обеспечивающей среду для протекания реакции окисления и обусловливающей способность к абсорбции.

Широко применяется в качестве каталитической засыпки синтетический материал Birm, позволяющий эффективно и экономично удалять из воды соединения железа и марганца низких и средних концентраций. В установки с засыпкой из Birm подается предварительно аэрированная вода. Доля растворенного в ней кислорода должна быть не менее 15% доли железа (или железа и марганца). Высокая пористость материала и малая насыпная масса (0,7–0,8 г/см3) позволяют легко удалять осадки при обратной промывке. Щелочность в исходной воде должна быть в два раза больше, чем концентрация хлоридов и сульфатов. Недостатками материала Birm являются его высокая склонность к истиранию, из-за чего за год теряется до 10–15 % засыпки, и не самый широкий диапазон рабочих значений pH – 8,0–9,0. Его преимущество – невысокая стоимость.

 

За более подробной информацией обращайтесь к нашим специалистам.

Наш адрес: г. Челябинск, ул. Заводская (Шершни), 14 / Гостевая, 3; офис 207.
Тел: +7 (351) 220-02-06, +7 (922) 736-81-67, +7 (922) 010-71-18;
e-mail: formula-water@mail.ru.