-
Содержание статьи:
- Почему необходимо обезжелезивание воды?
- Методы обезжелезивания воды.
- Особенности выбора метода обезжелезивания.
Обезжелезивание воды – один из наиболее частых запросов пользователей в различных регионах Российской Федерации. Природные воды, циркулируя в окружающей среде, непрерывно контактируют с различными горными породами, содержащими большое количество железистых соединений. Значительное количество железа также попадает в воду путем загрязнения ее промышленными и бытовыми стоками, поэтому в таких источниках водоснабжения, как скважина или колодец, достаточно часто встречаются высокие концентрации железа и марганца.
Несмотря на предварительную очистку, из-за высокой степени изношенности сетей вода из городского водопровода также может содержать железо в концентрациях, превышающих санитарно-гигиенический норматив.
Почему необходимо обезжелезивание воды?
Уменьшение содержания железа в водопроводной воде приведет к продлению сроков службы трубопроводов и оборудования систем водоснабжения, снижая эксплуатационные затраты на их ремонт и обслуживание.
Кроме того, низкие концентрации железа улучшают органолептические показатели (запах, цвет) воды, предотвращают накопление железа в органах и тканях, включая суставы, печень, эндокринные железы и сердце, препятствуя развитию различных заболеваний.
Для предприятий в зависимости от сферы их деятельности важным является не просто снижение концентрации железа до уровня ПДК питьевого водоснабжения, а доведение его до требований технологического процесса.
В данной статье мы рассмотрим основные методы очистки воды от железа, их преимущества и недостатки, а также предложим рекомендации по выбору наиболее подходящего способа обезжелезивания.
Методы обезжелезивания воды.
Для выбора наиболее эффективного метода обезжелезивания необходимо понимать - в какой форме содержится железо в исходной воде.
- В подземных водах (скважина) железо находится преимущественно в двухвалентном состоянии (Fe+2), т.к. такая вода характеризуется низким содержанием в ней кислорода. При подъеме на поверхность растворенное двухвалентное железо вступает в реакцию с проникающим в воду из воздуха кислородом, который окисляет железо до трехвалентного (Fe+3), переводя его из растворенного в коллоидную форму. Образующийся гидроксид железа Fe(OН)3 окрашивает воду в рыжий цвет и при определенных условиях способен выпадать в бурый осадок или откладываться в виде рыжего налета на внутренних поверхностях трубопроводов и оборудования.
- Органические комплексы, в состав которых входят соединения железа, могут находиться в воде как в растворенной, так и не осаждающихся коллоидных формах, что затрудняет их удаление.
- Различные виды бактерий, такие как Leptospirillum и Gallionella, которые используют реакции окисления железа для получения энергии для своей жизнедеятельности, способны образовывать отложения железа на трубах и плавающие пленки на поверхности воды.
Механическая фильтрация
Механическая фильтрация применяется для удаления частиц железа в трехвалентной форме (Fe³⁺), которая выпадает в осадок. Этот метод отличается простотой и доступностью, например, при концентрации железа до 0,6 мг/л и низких потоках (бытовое потребление воды в квартирах) фильтрацию можно организовать посредством картриджных фильтров. При более высокой концентрации железа и/или высоком водопотреблении более эффективно будут работать самопромывные напорные фильтры с различными загрузками: сорбент АС, «черные пески» и т.п.
Окисление железа
При наличии в воде двухвалентного растворённого железа (Fe+2) традиционно его переводят в трёхвалентную форму с последующим удалением методом механической фильтрации. Для окисления железа до трёхвалентного состояния широко распространено применение аэрации, окисление хлором или другими реагентами.
Аэрация
Аэрация — это процесс насыщения воды кислородом воздуха. Для этого используют аэрационные колонны, где происходит разбрызгивание воды в воздухе, в ходе которого вода насыщается кислородом. Кислород – окислитель, способствующий переводу железа в трёхвалентную форму. После окисления железо может быть легко удалено механической фильтрацией. Аэрация является экономичным и экологически чистым методом. В процессе прохождения воды через аэрационную колонну также происходит освобождение воды от нежелательных газов, например, сероводорода.
Окисление хлором
Использование чистого хлора сейчас практически не применяется из-за сложности аппаратурного оформления и опасности для здоровья людей в случае аварийной ситуации.Для безопасной реализации данной задачи используют дозирование в воду гипохлорита натрия, концентрацию которого намного проще контролировать. После окисления, железо осаждается на фильтрах и удаляется при промывке фильтрующей загрузки. Этот метод эффективен при высоких концентрациях железа, однако требует тщательного контроля дозировки гипохлорита натрия и последующего удаления побочных продуктов реакции, например, хлорорганических комплексов, коррекции запаха и вкуса.
Каталитические фильтры
Фильтры с каталитическими загрузками ускоряют процесс окисления железа и марганца особенно при высоких концентрациях. Данные фильтры эффективно использовать совместно, например, с аэрацией, когда окисления кислородом воздуха недостаточно и может наблюдаться проскок по ионам железа. Они работают без добавления химических реагентов, что делает их удобным и экологичным решением, а также могут быть эффективны в широком диапазоне концентраций железа. Однако такие фильтры требуют регулярного технического обслуживания. Для подбора каталитических фильтров лучше обращаться в компанию по водоподготовке, чтобы учесть нюансы работы каталитической загрузки.
Ионный обмен
Ионный обмен может использоваться для удаления только двухвалентного железа. Этот метод очистки воды применяется чаще всего при не высоком водопотреблении и при необходимости совместного удаления двухвалентного железа и солей жёсткости. На стандартной ионообменной смоле для удаления солей жёсткости может происходить коррекция воды по содержанию двухвалентного железа в исходной концентрации не более 0,5-0,8 мг/л. Суть метода заключается в том, что ионы железа, кальция и магния заменяются на ионы натрия. Этот метод требует регулярной регенерации смол, что приводит увеличивать эксплуатационные затраты и способствовать образованию солёных стоков.
Для коррекции качества «сложной» воды разработаны универсальные среды, которые работают по принципу ионного обмена и представляют собой смесь различных ионообменных смол. Такие среды эффективно удаляют двухвалентное железо, марганец, кальций и магний из воды, замещая их на натрий. Подбор оборудования и его запуск здесь требует специальных навыков, т.к. эти засыпки имеют ограничения по минимальным и максимальным концентрациям элементов в исходной воде, а также чувствительны к ошибкам при запуске.
Обратный осмос
В некоторых случаях для обезжелезивания можно применять технологию обратного осмоса. Особенно эффективна она при удалении железа, содержащегося в органических комплексах с гуминовыми кислотами и фульвокислотами, а также двухвалентного железа. При использовании обратного осмоса происходит коррекция всего катион-анионного состава воды, удаление бактерий и вирусов. Эта современная технология широко применяется не только в промышленности. Она активно входит в домохозяйства, обеспечивая семьи чистой питьевой водой.
Особенности выбора метода обезжелезивания.
Выбор метода обезжелезивания зависит от нескольких факторов:
- в какой форме и виде находится железо в исходной воде;
- исходная концентрация железа;
- назначение очищенной от железа воды: питьевое водоснабжение, технологические или специальные задачи;
- суточный (м3/сутки) и пиковый (м3/ч) объём водопотребления;
- затраты на эксплуатацию.
Для понимания первых двух факторов необходимо провести лабораторный анализ воды в аттестованной лаборатории. Если вода из вашего источника идёт прозрачная, а через некоторое время выпадает рыжий осадок, то скорее всего железо находится в двухвалентной форме. Для корректного отбора воды и её консервации на время доставки в лабораторию, обязательно получите консультацию специалиста-лаборанта, как корректно провести данный процесс.
После уточнения объёма водопотребления можно приступить к выбору метода очистки. Для этого лучше обратиться к профессиональным компаниям, занимающихся вопросами водоподготовки.
Компания Россион предлагает услуги разработки технологических схем обезжелезивания воды для любых объёмов водопотребления, производит подбор оборудования, осуществляет монтажные и пуско-наладочные работы. Профессиональные команда компании Россион готова решить любую задачу от обезжелезивания воды для хозяйственно-бытовых нужд до подготовки воды, удовлетворяющей самым высоким требованиям производств микроэлектроники и фармацевтики.
