Удаление железа из воды: Железо и методы его удаления из воды – Обезжелезивание

Содержание

Очистка воды от железа | Озон-Монтаж

1. Принцип работы озонофильтрующего оборудования
2. Чем опасно повышенное содержание железа
3. Обычные затратные способы удаления железа
4. Очистка воды ОЗОНОМ и преимущества технологии

В природной воде, не прошедшей предварительной очистки, присутствует немало всевозможных неорганических загрязняющих элементов и опасных микроорганизмов, которые могут нанести здоровью человека серьезный вред. Одним из таких естественных загрязнений является железо, которое, в разных концентрациях, присутствует практически во всех подземных водах нашей страны. Что же предпринять, чтобы избежать регулярных починок домашней техники и, что гораздо более важно, причинения вреда своему здоровью? Необходимо провести очистку воды от железа, понизив содержание в ней химического элемента Fe ниже Предельно Допустимой Концентрации (ПДК), которая составляет 0,3 мг/литр.

Принцип работы озонофильтрующего оборудования

Технология очистки воды от железа на даче, в загородном доме или на предприятии отличается лишь требованиями к мощности и производительности оборудования. Во всех случаях вода подается в контактную емкость, где проходит через эжектор, который насыщает ее озоном. Озон является высокоактивным природным окислителем, благодаря чему процесс окисления загрязнений происходит в короткие сроки. В результате окисления, все загрязнения, в том числе железо, марганец и др. из растворенного состояния переводятся во взвесь, которая оседает на промывной угольной фильтрозагрузке. Излишек озона преобразуется в обычный кислород.

Очистка воды от железа методом озонирования с последующей фильтрацией — наиболее эффективный и качественный способ водоподготовки.

Выбирать озонирующее оборудование необходимо исходя из особенностей объекта,

анализа качества воды и требований к производительности. К примеру, очистка воды для жилого дома потребует гораздо менее габаритное оборудование, чем решение данной задачи на водозаборном узле (ВЗУ) для массового потребителя, или на промышленном предприятии.

Производственная компания ОЗОН-МОНТАЖ производит и предлагает к использованию эффективные станции обезжелезивания, которые помогут быстро и качественно решить проблему превышения железа в воде без лишних затрат. Очистка питьевой воды от двухвалентного железа и марганца на ВЗУ, в квартире, в коттедже, на даче – из колодца или из скважины — это основные вопросы, с которыми обращаются в нашу компанию, их мы успешно решаем уже многие годы.

Выбрав современную технологию и оборудование ОЗОН-М вы получаете мощную и гибкую систему водоподготовки, не только для очистки воды от железа, но и для широкого спектра загрязнений. Тем самым, вы сохраните свое здоровье и повысите уровень жизни. Используйте полезную питьевую воду, очищенную природной технологией озонофильтрации! Консультации и заказ любого озонирующего оборудования в России по тел.: , и по почте: [email protected].

Железо — самый распространённый в земной коре металл. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum).

Чем опасно повышенное содержание железа?

Избыточное содержание железа в питьевой воде приводит к ухудшению ее органолептических свойств. Железистая вода оказывает очень негативное воздействие на наше здоровье и может вызвать целый букет хронических заболеваний, особенно при регулярном ее употреблении.

Органолептические свойства воды — это свойства, оцениваемые органами чувств человека (вкус, запах, консистенция, окраска, внешний вид и т. п.).

Превышение концентрации железа в воде приводит к износу и поломкам бытовых приборов (чайники, посудомоечные и стиральные машины). Неприглядно выглядит и чаще выходит из строя сантехника. Уменьшается внутренний диаметр труб, а на изначально белых поверхностях ванны или раковины появляется неприятный железистый ржавый налет и бурые отложения.

Согласно СанПиН, показатель ПДК Fe в воде не должен превышать 0,3 мг/л. Превышение этой нормы приводит к следующим неприятным последствиям:

посторонние запахи и металлический «вяжущий» привкус у воды;

коричневатые подтеки на сантехническом оборудовании;
ухудшение качества стирки белья;
раздражение, зуд и шелушения на коже после водных процедур;
при регулярном употреблении — множество заболеваний, вплоть до онкологических.

Сегодня очистка воды от железа до питьевой актуальна для жителей практически любых регионов, независимо от состава почвы, где проходят подземные источники.

Обычные затратные способы удаления железа из воды

Удаление железа при помощи обратного осмоса

Технология обратного осмоса заключается в следующем: вода с повышенным содержанием железа и других тяжелых металлов под высоким давлением пропускается через специальную фильтрующую мембрану. Она состоит из мельчайших отверстий, размер которых приближается к 1 нм (одна миллиардная часть метра). Через такое отверстие может пройти молекула H₂O, но, в силу больших размеров не проходит молекула металла.

На выходе получается вода с пониженной минерализацией, близкая по своим свойствам к дистиллированной. Постоянное употребление ее в качестве питья приводит к деминерализации организма, что крайне нежелательно. Поэтому способ очистки воды от железа обратным осмосом к воде питьевого назначения в квартире или загородном доме не применяется, он хорошо подходит для очистки промышленных вод на предприятиях.

Пить воду с низким содержанием естественных минеральных веществ — опасно для здоровья!

Достоинство данной технологии — на выходе получается чистейший дистиллят промышленного назначения, со степенью очистки, близкой к 100%. Недостатки обратного осмоса — высокое энергопотребление (необходим мощный насос для прокачки через мембрану). Сама же мембрана быстро засоряется и меняется как расходный материал. Для увеличения ее срока службы воду предварительно пропускают через более грубые механические фильтры.

Система очистки воды от железа реагентными методами

В основе данного метода в воду добавляются химические реагенты. Они вступают в реакцию с железом, окисляют его и переводят из растворенного вида во взвешенное состояние. Для этого используются: перманганат калия (KMnO) или гипохлорит натрия (NaOCl). Оба химиката, в отличие от озона, длительное время могут находиться в активном состоянии, если им не с чем реагировать. Именно в этом заключается их основной недостаток, при использовании в системах очистки воды.

Использование химических реагентов — традиционный, но уходящий в прошлое способ водоочистки.

При озонировании вода насыщается озоном с избытком, при этом часть его расходуется на окисление железа и других загрязнений, а другая – неизрасходованная – превращается в обычный кислород. А при реагентной очистке воды от железа, указанные выше «долгоиграющие» реагенты (хлор или марганцовка) либо не доочистят воду, если количества их будет недостаточно, либо останутся активными в «очищенной» воде, если их концентрации будут превышены.

По статистике, качество подземных вод зависит от сезона, но дозация реагента в установку идет постоянная и нет способа корректировать его количество, измеряя количество загрязнений. В итоге, от металла вода будет очищена, но пользоваться такой водой с остаточным реагентом в полном объеме нельзя. Поэтому после таких реагентных установок обычно дополнительно устанавливается угольный «полировочный» фильтр и установку обратного осмоса малой производительности для питьевых нужд на кухне.

Зимой и летом содержание железа в природной воде меньше, чем в межсезонье.

Преимущество данного комплекса обезжелезивания воды — относительная простота технического решения. Из минусов можно отметить:

необходимость запаса реагента и контроля его расхода
низкая эффективность технологии
регулярная замена угольного фильтра
периодическая замена мембран осмоса

Все это ограничивает объем потребляемой воды, влечет за собой постоянные финансовые затраты, требует времени на производство необходимых регламентных работ. В результате применения этого метода обезжелезивания, получается техническая вода и употреблять ее в качестве питьевой очень нежелательно. Неприятный привкус и запах остаются, также вода не проходит стадию обеззараживания.

В настоящее время реагентный метод очистки воды от железа применяется на промышленных предприятиях для производства вод технического назначения. Ввиду большого количества недостатков он уверенно уходит в прошлое. А один из указанных реагентов – хлор, используется лишь для насыщения очищенной воды при передаче по ветхим трубопроводам, для избежания вторичного микробиологического заражения.

Очистка воды от железа каталитическим фильтром

Функционал работы установки для обезжелезивания воды каталитического типа следующий: в фильтрующую емкость засыпается вещество (обычно содержащее оксид марганца), который, вступая в реакцию с железом, растворенным в воде, окисляет его при помощи кислорода атмосферного воздуха. Металл приобретает нерастворимую форму, оседает на механическом фильтре и периодически удаляется с него методом обратной промывки.

Достоинства этого способа обезжелезивания воды: отсутствие вредных для здоровья человека химикатов. Само оборудование, ввиду своей простоты, стоит недорого и подходит для бытовых нужд водоочистки в частном доме, на даче. Существенный недостаток такого вида обезжелезивания — фильтрующий каталитический материал очень нежный. Он боится отрицательных температур и требует регулярной замены.

Необходимость регулярной замены фильтрующего элемента — существенный недостаток большинства систем обезжелезивания воды.

Так же перед использованием оборудования требуется предварительная водоподготовка. Например, удаление сероводорода, который нередко содержится в артезианской воде и дополнительное насыщение воды кислородом, его зачастую не хватает для полного окисления.

Станция очистки воды от железа каталитическим фильтром оснащается ультрафиолетовой лампой для обеззараживания воды, срок ее службы не вечен, а эффективность снижается со временем. Данная система не справляется с водой, содержащей большие концентрации железа. В этом случае применяются предварительные фильтры, что усложняют систему и повышает ее цену и стоимость обслуживания.

Пожалуй, главный недостаток данного метода обезжелезивания воды повышенное содержание натрия в очищенной воде. Натрий входит в состав обычной поваренной соли, а чрезмерное ее употребление вызывает гипертонию, проблемы с почками, суставами и другие опасные заболевания.

Биологический способ водоочистки

Это весьма экологичный метод обезжелезивания, который основан на обогащении загрязненной воды железобактериями. Сами по себе такие бактерии безопасны для человека, а вот процессы вследствие которых получаются результаты их жизнедеятельности, могут негативно влиять на организм человека. Но при этом методе водоочистки все лишнее задерживается в фильтующем элементе, за это можно не беспокоиться.

Главной же особенностью и, собственно говоря, недостатком этого метода является медлительность всего процесса, а также необходимость наличия очень больших емкостей для хранения воды.

Очистка воды железобактериями — качественный, но очень растянутый по времени способ водоподготовки.

Очистка воды ОЗОНОМ и преимущества технологии

Все больше потребителей, с повышением образовательного уровня, выбирают современные технологии. Сегодня наиболее эффективным решением задачи обезжелезивания и демангации воды является технология озонирования, обладающая следующими неоспоримыми преимуществами:

улучшаются вкусовые качества, удаляются запахи
при обработке не используются хлорсодержащие вещества
водоочистка происходит глубоко, комплексно и не имеет побочных эффектов
уровень кислотности и минеральный состав воды сохраняются
абсолютная экологичность технологии

Водоподготовка методом озонирования происходит достаточно эффективно, даже при повышенных концентрациях металлов и других загрязнений. Данная технология в равной степени востребована и в промышленности, и в бытовой сфере, например, при очистке воды от железа из скважины или колодца на дачном участке, или ВЗУ.

Вы можете получить более подробную информацию о видах поставляемых озонирующих систем и установок, а также о плюсах технологии озонофильтрации у наших профильных специалистов. Мы готовы оперативно и недорого изготовить для Вас эффективное оборудование для очистки воды от железа, которое долгие годы будет снабжать вас чистой и вкусной питьевой водой, подготовленной по ПРИРОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ!

Альтернативы озоновой технологии по:

— эффективности

— экологичности

— отсутствию дальнейших затрат

СЕГОДНЯ НЕ СУЩЕСТВУЕТ!

Вопрос специалисту

Фото наших работ

Способы удаления железа из воды

Для удаление из воды железа на данный момент не существует универсального метода, применимого во всех случаях жизни. Каждый из всех существующих методов применим только в определенных пределах и имеет как свои достоинства, так и существенные недостатки. Рассмотрим только три основных и эффективных метода удаления железа из воды.

1. Окисление

Аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией. Так как реакция окисления железа требует довольно длительного времени, то использование для окисления только воздуха требует больших резервуаров, в которых можно обеспечить нужное время контакта. Это наиболее старый способ и используется только на крупных муниципальных системах. Добавление же специальных окислителей ускоряет процесс. Наиболее широко применяется хлорирование, так как параллельно позволяет решать проблему с дезинфекцией. Наиболее передовым и сильным окислителем на сегодняшний день является озон. Однако установки для его производства довольно сложны, дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что ограничивает его применение. Необходимо отметить также, что в концентрированном виде (например, на точке ввода в воду) озон является ядом (как, собственно говоря, и многие другие окислители) и требует очень внимательного к себе отношения.

Частицы окисленного железа имеют достаточно малый размер (1-3 мкм) и поэтому осаждаются достаточно долго, поэтому применяют специальные химические вещества -коагулянты, способствующие укрупнению частиц и их ускоренному осаждению. Применение коагулянтов необходимо также потому, что фильтрация на муниципальных очистных сооружениях осуществляется в основном на устаревших песчаных или антрацитовых осветлительных фильтрах (не способных задерживать мелкие частицы). Однако даже применение более современных фильтрующих засыпок (например, алюмосиликатов) не позволяет фильтровать частицы размером менее 20 микрон. Проблему могло бы решить применение специальной керамики, но она достаточно дорого стоит (так как не производится в России).

У всех перечисленных способов окисления есть ряд недостатков.

Во-первых, если не применять коагулянты, то процесс осаждения окисленного железа занимает долгое время, в противном же случае фильтрация некоагулированных частиц сильно затрудняется из-за их малого размера.

Во-вторых, эти методы окисления (в меньшей степени это относится к озону) слабо помогают в борьбе с органическим железом.

В-третьих, наличие в воде железа часто (а практически всегда) сопровождается наличием марганца. Марганец окисляется гораздо труднее, чем железо и, кроме того, при значительно более высоких уровнях рН.

Все вышеперечисленные недостатки сделали невозможным применение этого метода в сравнительно небольших бытовых и коммерческо-промышленных системах, работающих на больших скоростях.

2. Каталитическое окисление с последующей фильтрацией.

Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2): Birm, AG Mn, МЖФ и др. Эти фильтрующие «засыпки» отличаются между собой 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. Железо (и в меньшей степени марганец) в присутствии диоксида марганца быстро окисляются и оседают на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители. Наиболее распространенным является перманганат калия KmnO4 («марганцовка»), так как его применение не только активизирует реакцию окисления, но и компенсирует «вымывание» марганца с поверхности гранул фильтрующей среды, то есть регенерирует ее. Используют как периодическую, так и непрерывную регенерацию.

Все системы на основе каталитического окисления с помощью диоксида марганца кроме специфических (не все из них работают по марганцу, почти все они имеют большой удельный вес и требуют больших расходов воды при обратной промывке) имеют и ряд общих недостатков.

Во-первых. Они 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. Таким образом, вся каталитическая способность фильтрующей засыпки сводится к нулю. Практически «на нет» сводится и способность фильтрующей среды удалять железо, так как в фильтрах этого типа просто не хватает времени для естественного протекания реакции окисления.

Во-вторых, системы этого типа все равно не могут справиться со случаями, когда содержание железа в воде превышает 10-15 мг/л, что совсем не редкость. Присутствие в воде марганца только усугубляет ситуацию.

3. Ионный обмен

Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла.

С точки зрения удаления из воды железа важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное двухвалентное железо. Причем теоретически, концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики. Достоинством ионного обмена является также и то, что он «не боится» верного спутника железа — марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена то, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии. То есть совсем отпадает необходимость в такой капризной и «грязной» (из-за необходимости вымывать ржавчину) стадии, как окисление.

Однако на практике, возможность применения катионообменных смол по железу сильно затруднена. Объясняется это следующими причинами:

Во-первых, применение катионитов целесообразно там, где существует также и проблема с жесткостью воды, так как железо удаляется из воды вместе с жесткостью. Там, где ситуация с жесткостью достаточно благополучная, применение катионообменных смол нерационально.

Во-вторых, ионообменные смолы очень критичны к наличию в воде трехвалентного железа, которое «забивает» смолу и очень плохо из нее вымывается. Именно поэтому нежелательно наличие в воде не только уже окисленного железа, но и растворенного кислорода и других окислителей, наличие которых может привести к его образованию. Этот фактор накладывает также ограничение и на диапазон рН, в котором работа смол эффективна.

В-третьих, при высокой концентрации в воде железа, с одной стороны возрастает вероятность образования нерастворимого трехвалентного железа (со всеми вытекающими отрицательными последствиями — см. выше) и, с другой стороны, гораздо быстрее истощается ионообменная ёмкость смолы. Оба этих фактора требуют более частой регенерации, что приводит к увеличению расхода соли.

В-четвертых, наличие в воде органических веществ (в том числе и органического железа) может привести к быстрому «зарастанию» смолы органической пленкой, которая одновременно служит питательной средой для бактерий.

Тем не менее, именно применение ионообменных смол представляется наиболее перспективным направлением в деле борьбы с железом и марганцем в воде. Задача заключается в том, чтобы подобрать такую комбинацию ионообменных смол (подчас весьма сложную и многокомпонентную), которая была бы эффективна в достаточно широких пределах параметров качества воды. Наша компания, совместно с Институтом Элементо-Органических Соединений РАН и компанией «Purolite» ведет исследования в этой области уже несколько лет и сумела добиться неплохих результатов.

Как убрать железо из воды?

Обезжелезивание — это удаление железа и марганца из воды. В настоящие время нет универсального метода для удаления железа, который был бы при этом экономически оправдан во всех случаях. Железо в воде может присутствовать в нескольких формах. Обычно анализ воды делают на общее железо, которое включает в себя растворенное (двухвалентное), нерастворенное (трехвалентное), и иногда присутствует так называемое органическое железо.

Признаки железа в воде:

Запах.
Вкус.
Мутность.
Цвет.
Осадок.
Рыжие следы на сантехнике.

Основные методы удаления железо и марганца.

Окисление и последующая фильтрация
Окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2)
Ионный обмен (умягчение)
Обратный осмос (опреснение, обессоливание)

Выбор метода обезжелезивания зависит различных факторов, таких, например, как:

требуемый объем чистой воды,
содержание железа, марганца, сероводорода в исходной воде,
pH (водородный показатель),
перманганатная окисляемость.

Краткое описание методов удаления железо из воды.

Метод окисления с последующей фильтрацией заключается в том, чтобы перевести железо из растворенного (двухвалентного Fe(OH)2) состояния в нерастворенное трехвалентное Fe(OH)3 за счет присоединения к молекуле железа еще одного иона OH. В этом случае железо, а также многие другие вещества (марганец, сероводород, органика) не может больше оставаться в растворенном виде и образует относительно крупные образования молекул — коллоиды и более крупные частицы, которые могут быть удалены механическим путем, фильтрованием на сорбенте.

Метод окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2) прекрасно подходит для удаления небольшого количества двухвалентного железа Fe(OH)3 в простых условиях и для небольшого расхода воды. Обязательные условия для этого метода — высокий pH, отсутствие органики и сероводорода в воде. Суть метода заключается в том, что окисление железо происходит с помощью загрузки фильтра без аэрации, без дозации, без озона, без реагентов — только обезжелезиватель с загрузкой: сорбент + пиролюзит.

Пиролюзит — это природный минерал. Диоксид марганца. В водоподготовке пиролюзит MnO2 используется, как каталитический материал удаления железа, марганца, органический соединений, сероводорода, потому что пиролюзит является неплохим окислителем.

Примеры фильтрующих загрузок, сделанных с использованием пиролюзита:

BIRM — это легкий сложно пористый алюмосиликат с нанесением пиролюзита в качестве наружнего каталитического слоя.

Greensand Plus — кварцевый песок с нанесением пиролюзита на поверхность крупиц.

МЖФ, МСК, Pyrolox, Сорбент МС и множество других материалов.

Метод удаления солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением. Этот метод применяется в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния). Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, а также органических соединений. Суть процесса умягчения отличается от обезжелезивания. Смолы не окисляют и не переводят растворенное железо в твердую форму для последующего фильтрования, а замещают его в воде на катионы натрия, который не придает воде такого свойства, как жесткость. Общая солевая насыщенность воды при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола.

Системы обратного осмоса — это метод очистки воды с фильтрованием сквозь мембрану, через которую проходят молекулы воды, но не проходят молекулы солей жесткости и растворенных металлов. Задержанные молекулы не образуют осадка на поверхности мембраны, а сразу же сливаются в канализацию. В процессе фильтрации в обратном осмосе вода разделяется на два потока — пермеат (очищенная) и концентрат (грязная вода). Системы обратного осмоса эффективны при удалении растворенных металлов и солей жесткости. Они не замещают одни вещества другими, как ионообменные смолы, а очищают воду от примесей, в этом преимущество обратного осмоса. Недостаток этого метода, самый дорогой процесс очистки воды. По экономическим причинам его реже всего используют для удаления растворенного железа и марганца.

Удаление железа из воды

Железо — один из самых распространенных природных элементов. Железо присутствует в большинстве вулканических пород, оно также входит в состав пород, цементирующих песчаники. Железо в значительных количествах содержится в различных глинах, а в осадочных карбонатных породах (например, известняк) встречается только в виде незначительных примесей. Неудивительно, что проблема присутствия в природной воде железа является одной из самых распространенных. C такой водой возникает целый ряд проблем как быту, так и при коммерческо-промышленных операциях. Уже при концентрациях железа свыше 0,3 мг/л такая вода при бытовом использовании в коттеджах и квартирах вызывает образование ржавых потеков, способна изменить цвет тканей при их стирке и т. п. При больших концентрациях у воды возникает характерный металлический привкус, что отрицательно сказывается на качестве напитков (чай, кофе и т. п.). В некоторых случаях может пострадать даже качество еды, приготовленной на воде с высоким содержанием железа. Все это делает задачу по удалению железа очень актуальной как для питьевого и хозяйственно-бытового применения, так и для промышленного использования.

Железо существует в природе в различных формах (в зависимости от валентности): Fe°, Fe+2, Fe+3, а также в виде различных сложных химических соединений.

Необходимо только отметить, что «беда никогда не ходит одна» и на практике почти всегда встречается сочетание нескольких или даже всех видов железа. Учитывая, что нет единых утвержденных методик определения органического, коллоидного и бактериального железа, то в деле подбора эффективного метода (скорее, комплекса методов) обезжелезивания очень много зависит от практического опыта специалиста, занимающегося обеспечением систем фильтров для очистки воды.

Очистка воды от железа, удаление его из воды — без преувеличения одна из самых сложных задач в фильтрах для очистки воды. Даже беглый обзор существующих способов обезжелезивания позволяет сделать обоснованный вывод о том, что на данный момент не существует универсального экономически оправданного метода, применимого во всех случаях жизни. Одни методы и фильтры достаточно эффективны в быту в городской среде, однако они могут быть бессильны в процессе очистки воды от железа в коттеджаж или производстве — многое зависит от качества фильтруемой воды. Каждый из существующих методов применим только в определенных пределах и имеет как достоинства, так и существенные недостатки.

Итак, к существующим методам удаления железа можно отнести:

Окисление (кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном) с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией.

Традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Так как реакция окисления железа требует довольно длительного времени, то использование для окисления только воздуха требует больших резервуаров, в которых можно обеспечить нужное время контакта. Это наиболее старый способ и используется только на крупных муниципальных системах. Добавление же специальных окислителей ускоряет процесс. Наиболее широко применяется хлорирование, так как параллельно позволяет решать проблему с дезинфекцией. Наиболее передовым и сильным окислителем на сегодняшний день является озон. Однако установки для его производства довольно сложны, дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что ограничивает его применение. Необходимо отметить также, что в концентрированном виде (например, на точке ввода в воду) озон является ядом (как, собственно говоря, и многие другие окислители) и требует очень внимательного к себе отношения.

Частицы окисленного железа имеют достаточно малый размер (1-3 мкм) и поэтому осаждаются достаточно долго, поэтому применяют специальные химические вещества-коагулянты, способствующие укрупнению частиц и их ускоренному осаждению. Применение коагулянтов необходимо также потому, что фильтрация на муниципальных очистных сооружениях осуществляется в основном на устаревших песчаных или антрацитовых осветлительных фильтрах (не способных задерживать мелкие частицы). Однако даже применение более современных фильтрующих засыпок (например, алюмосиликатов) не позволяет фильтровать частицы размером менее 20 микрон. Проблему очистки воды от железа могло бы решить применение специальной керамики, но она достаточно дорого стоит (так как не производится в России).

У всех перечисленных способов окисления есть ряд недостатков.

В-третьих, наличие в воде железа часто (практически всегда) сопровождается наличием марганца. Марганец окисляется гораздо труднее, чем железо, и, кроме того, при значительно более высоких уровнях рН, что естественным образом затрудняет очистку воды от железа

Каталитическое окисление с последующей фильтрацией — наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах.

Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца MnO2: Birm, Greensand, Filox, Pyrolox и др. Эти фильтрующие «засыпки» отличаются между собой как своими физическими характеристиками, так и содержанием диоксида марганца, и поэтому эффективно работают в разных диапазонах значений параметров, характеризующих воду. Однако принцип их работы одинаков. Железо (и в меньшей степени марганец) в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители. Наиболее распространенным является перманганат калия KMnO4 («марганцовка»), так как его применение не только активизирует реакцию окисления, но и компенсирует «вымывание» марганца с поверхности гранул фильтрующей среды, то есть регенерирует ее. Используют как периодическую, так и непрерывную регенерацию.

Во-первых, они 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. Таким образом, вся каталитическая способность фильтрующей засыпки сводится к нулю. Практически «на нет» сводится и способность фильтрующей среды удалять железо, так как в фильтрах этого типа просто не хватает времени для естественного протекания реакции окисления.

Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном в фильтрах для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла.

С точки зрения удаления железа из воды важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное ухвалентное железо. Причем теоретически концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики.

Достоинством ионного обмена является также и то, что он «не боится» верного спутника железа — марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена в том, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии. То есть совсем отпадает необходимость в такой капризной и «грязной» (из-за необходимости вымывать ржавчину) стадии, как окисление.

Удаление железа из воды методом ионного обмена ВодаБаст ЧП «Водяной сервис», Минск, РБ

В предыдущей статье речь шла о фильтрующих загрузках, использующихся для удаления железа методом каталитического окисления с последующей фильтрацией либо окисление аэрацией с последующей фильтрацией. Напомним, что принцип работы такой станции обезжелезивания заключается в том, что изначально все двухвалентное железо, которое не поддается простой фильтрации, окисляется до нерастворимого трехвалентного, которое легко задерживается в слое фильтрующего материала. Данные методы хорошо работают, если мы имеем дело с двух и трехвалентным железом. Также каталитическое окисление позволяет очистить воду от сероводорода (неприятный запах тухлых яиц) и марганца (тяжелый металл с высоким классом опасности) – частых спутников железа. Однако если мы будем иметь дело с органическим железом (бактериальным, коллоидным), то метод окисления будет бессилен. Бактерии образуют сложные соединения с молекулами металла и не позволяют эффективно окислять железо. Кроме того, сама фильтрующая загрузка «зарастает» бактериями и теряет окислительную способность. В таких случаях часто рекомендуется использовать станции очистки работающие на многокомпонентных ионообменных материалах и загрузках. Второе название МИКСы (смеси). Самые распространенные и встречающиеся – Ecomix (Экомикс) , Ecotar (Экотар), Jurby MIX(Джорбимикс). Принцип работы многокомпонентных материалов заключается в ионном обмене металлов (кальция, магния, железа, марганца и др.) с катион и анион заряженными частицами МИКСов. Железо, марганец и жесткие соли замещаются на мягкие соли, которые не оставляют ржавых и известковых разводов. Регенерация (восстановление) многокомпонентных материалов производиться, как и в случае с системами умягчения, чистой таблетированной солью.

Каждый производитель предлагает несколько видов МИКСов в зависимости от качества исходной воды и технических условий эксплуатации, но условно их можно разделить на две группы:

Удаляют двухвалентное железо, марганец, соли жесткости, снижают цветность и мутность при условии, что доля органического железа в общей составляющей незначительно мала либо отсутствует. Такой вариант предлагается как альтернатива классическому обезжелезиванию с каталитическим окислением. Преимущество состоит в том, что приблизительно за те же деньги такая станция не только обезжелезивает, но еще и умягчает воду из скважины. Вода из скважины помимо железа часто имеет повышенное содержание солей жесткости. При условии отсутствия в воде сероводорода, это комплексное решение (удаление железа, жесткости, марганца) является весьма привлекательным.
Удаляют двухвалентное железо, марганец, соли жесткости, снижают цветность и мутность в воде с высоким содержанием органического (бактериального) и коллоидного железа. Это именно та ситуация, когда каталитическое окисление не эффективно и не может быть альтернативой. Вода с высоким содержанием органического железа характерна для приозерных районов, а также на участках близко расположенным к низинам и болотам. Применение многокомпонентных материалов для удаления органического железа является оптимальным вариантом очистки для частного домовладения.

Присутствие сероводорода в очищаемой воде никаким образом не влияет на работу МИКСов. Они просто не могут его удалить. Часто потребитель, в целях экономии, выбирает для себя – установить классическое обезжелезивание на каталитическом окислении решив проблему железа и сероводорода и оставив при этом жесткость или пренебречь содержанием сероводорода, при этом избавиться от железа и жесткости. Выбор каждый делает сам. Несмотря на то, что каждый из вариантов можно в последующем доработать, в данной ситуации правильно будет использовать классический метод – сначала каталитическое окисление железа и сероводорода, а затем отдельная станция умягчения.

Тот факт, что многокомпонентные ионообменные материалы могут работать с очень высокими концентрациями железа (более 10 мг/л.) часто ставиться под сомнение. И это не случайно, так как одна из проблем о которой часто умалчивают, это неспособность МИКСов «отмываться» от трехвалентного железа при регенерации. Загрузка буквально зарастает трехвалентным железом, которое так или иначе образуется и остается в слоях многокомпонентного материала. Именно высокое содержание трехвалентного железа приводит к сокращению срока службы МИКСов. И соответственно чем выше концентрация двухвалентного железа, тем больше может быть трехвалентного. А если вода уже изначально имеет высокое содержание трехвалентного железа, то это только ухудшает ситуацию. Обычный раствор поваренной соли не в состоянии отмыть МИКС от образовавшегося трехвалентного железа. В этой ситуации сервис инженеры добавляют в солевой бак специальный раствор, который частично вымывает накопившееся на поверхности материала железо. Такая процедура несколько продлевает срок службы МИКСа.

Также следует отметить, что высокая концентрация железа (более 10 мг/л.) для станций, работающих на МИКСе, характеризуется большим потребление реагента – поваренной соли. Соль необходима для регенерации загрузки, и при высоких концентрациях — это ощутимая статья затрат на очистку воды.

Подводя черту, сделаем следующие выводы:

При условии отсутствия в воде сероводорода и небольшого количества органического железа — многокомпонентные ионообменные материалы являются неплохой альтернативой классической схеме очистки, позволяют сэкономить как минимум на одной станции.
Содержание в воде железа, с которым могут работать МИКСы выше, чем у станций окислительного типа, однако при организации системы очистки воды с высоким содержанием железа следует учитывать эксплуатационные расходы на получение чистой воды.
Высокое содержание органического железа делает невозможным применение окислительной станции очистки. В этой ситуации использование МИКСов для обеспечения потребности частного дома в качественной воде является экономически обоснованным вариантом очистки.

Очистка воды от железа. Методы удаления железа из воды ➣ Первая вода

Ржавая вода? Вы правы — это железо!

Часто бывает так, что из скважины идет прозрачная и чистая вода, однако, немного отстоявшись, она становится мутной и ржавой. Это показатель того, что в жидкости содержится много растворенного железа (Fe2). Исправить ситуацию можно, используя фильтры очистки воды от железа.

Железо — один из самых распространенных природных элементов. Железо присутствует в большинстве вулканических пород, оно также входит в состав пород, цементирующих песчаники. Железо в значительных количествах содержится в различных глинах, а в осадочных карбонатных породах (например, известняк) встречается только в виде незначительных примесей.

Неудивительно, что проблема присутствия в природной воде железа является одной из самых распространенных. C такой водой возникает целый ряд проблем, как быту, так и при коммерческо-промышленных операциях. Уже при концентрациях железа свыше 0,3 мг/л такая вода при бытовом использовании в коттеджах и квартирах вызывает образование ржавых потеков, способна изменить цвет тканей при их стирке и т. п. При больших концентрациях у воды возникает характерный металлический привкус, что отрицательно сказывается на качестве напитков (чай, кофе и т. п.). В некоторых случаях может пострадать даже качество еды, приготовленной на воде с высоким содержанием железа. Все это делает задачу по удалению железа очень актуальной как для питьевого и хозяйственно-бытового применения, так и для промышленного использования.

1. Элементарное железо (Fe°). Элементарное, или металлическое железо, безусловно, нерастворимо в воде. В присутствии влаги и кислорода воздуха окисляется до трехвалентного, образуя нерастворимый оксид Fe2O3(процесс, известный в быту как «ржавление»).

2. Двухвалентное железо (Fe+2). Почти всегда находится в воде в растворенном состоянии, хотя возможны случаи (при определенных редко встречающихся в природной воде уровнях рН), когда гидроксид железа Fe(OH)2 способен выпадать в осадок.

3. Трехвалентное железо (Fe+3). Гидроксид железа Fe(OH)3 нерастворим в воде (кроме случая очень низкого рН). Хлорид FeCl3 и сульфат Fe2(SO4)3 трехвалентного железа растворимы и могут образовываться даже в слабощелочных водах.

4. Органическое железо. Органическое железо встречается в воде в разных формах и в составе различных комплексов. Органические соединения железа, как правило, растворимы или имеют коллоидную структуру и очень трудно поддаются удалению.

Различают следующие виды органического железа:

Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий способны использовать энергию растворенного железа в процессе своей жизнедеятельности. При этом происходит преобразование двухвалентного железа в трехвалентное, которое сохраняется в желеобразной оболочке вокруг бактерии.

Коллоидное железо. Коллоиды — это нерастворимые частицы очень малого размера (менее 1 микрона), в силу чего они трудно поддаются фильтрации на гранулированных фильтрующих материалах. Крупные органические молекулы (такие, как танины и лигнины) также попадают в эту категорию. Коллоидные частицы из-за своего малого размера и высокого поверхностного заряда (отталкивающего частицы друг от друга, препятствуя их укрупнению) создают в воде суспензии и не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии.

Растворимое органическое железо. Так же, как, например, полифосфаты, способны связывать и удерживать в растворе кальций и другие металлы, некоторые органические молекулы способны связывать железо в сложные растворимые комплексы, называемые хелатами. Примером такого связывания может служить удерживающая железопорфириновая группа гемоглобина крови или удерживающий магний хлорофилл растений. Так, прекрасным хелатообразующим агентом является гуминовая кислота, играющая важную роль в почвенном ионообмене. Все вышеперечисленные виды железа «ведут» себя в воде по-разному. Основные отличительные признаки приведены в таблице.

Тип железа	Вода из-под крана	Вода после отстаивания
Двухвалентное	Чистая	Красно-бурый осадок
Трехвалентное	Окрашена	Красно-бурый осадок
Коллоидное	Желто-бурая	Не образует осадка, не фильтруется
Растворенное органическое	Желто-бурая
Бактериальное	Опалесцирующая пленка, желеобразные образования вводопроводной системе

Необходимо только отметить, что «беда никогда не ходит одна» и на практике почти всегда встречается сочетание нескольких или даже всех видов железа. Учитывая, что нет единых утвержденных методик определения органического, коллоидного и бактериального железа, то в деле подбора эффективного метода (скорее, комплекса методов) обезжелезивания многое зависит от практического опыта специалиста, занимающегося обеспечением систем фильтров для очистки воды.

Очистка воды от железа, удаление его из воды — без преувеличения одна из самых сложных задач в фильтрах для очистки воды. Даже беглый обзор существующих способов обезжелезивания позволяет сделать обоснованный вывод о том, что на данный момент не существует универсального экономически оправданного метода, применимого во всех случаях жизни. Одни методы и фильтры для воды достаточно эффективны в быту в городской среде, однако они могут быть бессильны в процессе очистки воды от железа в коттеджах или производстве — многое зависит от качества фильтруемой воды. Каждый из существующих методов применим только в определенных пределах, и имеет как достоинства, так и существенные недостатки.

Итак, к существующим методам удаления железа можно отнести:

1. Окисление (кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном) с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией.

Традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Так как реакция окисления железа требует довольно длительного времени, то использование для окисления только воздуха требует больших резервуаров, в которых можно обеспечить нужное время контакта. Это наиболее старый способ и используется только на крупных муниципальных системах. Добавление же специальных окислителей ускоряет процесс. Наиболее широко применяется хлорирование, так как параллельно позволяет решать проблему с дезинфекцией. Наиболее передовым и сильным окислителем на сегодняшний день является озон. Однако установки для его производства довольно сложны, дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что ограничивает его применение. Необходимо отметить также, что в концентрированном виде (например, на точке ввода в воду) озон является ядом (как, собственно говоря, и многие другие окислители) и требует очень внимательного к себе отношения.

Частицы окисленного железа имеют достаточно малый размер (1-3 мкм) и поэтому осаждаются достаточно долго, поэтому применяют специальные химические вещества-коагулянты, способствующие укрупнению частиц и их ускоренному осаждению. Применение коагулянтов необходимо также потому, что фильтрация на муниципальных очистных сооружениях осуществляется в основном на устаревших песчаных или антрацитовых осветлительных фильтрах (не способных задерживать мелкие частицы). Однако даже применение более современных фильтрующих засыпок (например, алюмосиликатов) не позволяет фильтровать частицы размером менее 20 микрон. Проблему очистки воды от железа могло бы решить применение специальной керамики, но она достаточно дорого стоит (так как не производится в России).

У всех перечисленных способов окисления есть ряд недостатков.

Во-первых, если не применять коагулянты, то процесс осаждения окисленного железа занимает долгое время, в противном же случае фильтрация некоагулированных частиц сильно затрудняется из-за их малого размера.

Во-вторых, эти методы окисления (в меньшей степени это относится к озону) слабо помогают в борьбе с органическим железом.

В-третьих, наличие в воде железа часто (практически всегда) сопровождается наличием марганца. Марганец окисляется гораздо труднее, чем железо, и, кроме того, при значительно более высоких уровнях рН, что естественным образом затрудняет очистку воды от железа

2. Каталитическое окисление с последующей фильтрацией — наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах.

Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца MnO2: Birm, Filox, Pyrolox, МЖФ, Bremix. и др. Эти фильтрующие «засыпки» отличаются между собой как своими физическими характеристиками, так и содержанием диоксида марганца, и поэтому эффективно работают в разных диапазонах значений параметров, характеризующих воду.

Однако принцип их работы одинаков. Железо (и в меньшей степени марганец) в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители. Наиболее распространенным является перманганат калия KMnO4 («марганцовка»), так как его применение не только активизирует реакцию окисления, но и компенсирует «вымывание» марганца с поверхности гранул фильтрующей среды, то есть регенерирует ее. Используют как периодическую, так и непрерывную регенерацию.

Во-первых, они 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. Таким образом, вся каталитическая способность фильтрующей засыпки сводится к нулю. Практически «на нет» сводится и способность фильтрующей среды удалять железо, так как в фильтрах этого типа просто не хватает времени для естественного протекания реакции окисления.

Во-вторых, системы этого типа все равно не могут справиться со случаями, когда содержание железа в воде превышает 10-15 мг/л, что совсем не редкость. Присутствие в воде марганца только усугубляет ситуацию.

Для обезжелизивания воды методом окисления Компания «Первая вода» предлагает фильтры с загрузками Birm и МЖФ. Данные фильтрующие среды не требуют применения химических окислителей (марганцовки). Восстановление свойств фильтрующей среды происходит при помощи взрыхления обратным потоком воды. Удаленные соединения железа и марганца смываются в канализацию.

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ

3. Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применяется в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла.

С точки зрения удаления железа из воды важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное двухвалентное железо. Причем теоретически концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики. Еще основным достоинством ионного обмена является возможность умягчения воды одновременно с обезжелезивание и удалеением марганца.

Восстановление рабочих свойств фильтрующего материала (регенерация) – автоматизированный процесс при помощи раствора соли и воды. Раствор соли пропускается через фильтрующий материал, а удаленные загрязнения смываются в канализацию.

КОМПЛЕКСНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ И УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

Специалисты компании «Первая вода» выполняют грамотный подбор оборудования по обезжелезиванию воды и удалению марганца. Обращайтесь к нам и вы получите качественную исчерпывающую консультацию по вопросам водоочистки.