Очищення води від заліза, марганцю та сірководню
.
Залізо становить приблизно 5% всієї твердої земної кори. Саме тому цей метал зустрічається практично у всіх джерелах води (поверхневих водах і свердловинах).
У природних водах, залізо, частіше за все зустрічається у вигляді іонів Fe2+ та Fe3+, а також у вигляді органічних і неорганічних сполук (колоїди, суспензії та ін.)
У поверхневих водах залізо як домішок міститься головним чином в органічних комплексах (гумати), а також утворює колоїдні і високодисперсні суспензії.
У підземних водах при відсутності розчиненого кисню воно зазвичай знаходиться у вигляді іонів Fe2+.
Розчиненне залізо - проблема скоріше естетична, ніж небезпечна для здоров'я. Залізо може знаходиться у воді в декількох формах. При нагріванні, окисленні або хлоруванні розчиненне залізо переходить з однієї форми в іншу і випадає в осад.
СИМПТОМИ:
• Металевий присмак
• Рудий наліт на сантехніці, арматури
• В прозорій воді на відкритому повітрі з'являється драглистий рудий осад
• Теж відбувається в процесі приготування їжі (при нагріванні води)
• Драглистий осад не осідає на дно
• Темний (чорний) легко видаляється наліт
• Кольорові матеріали знебарвлюються після прання
• Напої (компоти) темніють
Вміст заліза у воді вимірюється в міліграмах на літр (мг/л). Рівень заліза 0.3 мг/л і більше призводить до появи рудого нальоту.
Вода може містити кілька типів заліза (кілька форм). Сумарне залізо - це сума концентрацій всіх типів заліза, що містяться у воді.
Двовалентне залізо
• двовалентне залізо (Fe2+ або Fe++). Воно розчиненне у воді, і вода здається прозорою. По мірі окислення (на відкритому повітрі) вода набуває жовтуватого або рудуватого відтінку.
Найбільш часто зустрічається в підземних водах. Для видалення необхідно окислитися з Fe2+ форму заліза до Fe3+. Найбільш частий спосіб видалення (у діапазоні продуктивності від 0,5 м3/год до 50 м3/год) на напірних фільтрах завантажених Марганцевим Зеленим Піском або MTM (з дозуванням або регенерацією перманганатом калію).
Тривалентне залізо
• тривалентне залізо (Fe3+ or Fe+++). У цю форму перетворюється двовалентне залізо після окислення. Таке залізо має вигляд суспензії - нерозчинного і не осідаючого осаду. Дану форму заліза найлегше видаляти. Найчастіше видаляється на фільтрах з Марганцевим Зеленим Піском, МТМ або BIRM. Також, при незначному вмісті можливо видаляти на звичайних піщаних фільтрах.
Колоїдне залізо
• Колоїдне залізо - це залізо, частки якого мають дуже маленькі розміри (менше 0.1 мкм) і тому не можуть бути відфільтровані механічними фільтрами. Таке залізо також утворює суспензію. Зустрічається досить рідко. Видаляється окисленням або переводом в іншу форму, а потім фільтрацією.
Органічне залізо
• Органічне залізо - це зв'язане залізо, утворилось з'єднанням з органічними речовинами, такими як: таніни або гумусової кислоти. Таке залізо може бути безбарвним, жовтуватим або рудим. Таке залізо називають: органічним або складним. Таке залізо - найбільш складно видаляється з-за своєї органічної природи. Способи видалення: іонний обмін, адсорбція, окислення.
Бактеріальне залізо
• Деякі бактерії (феро-бактерії) використовують залізо в метаболічних процесах. Бактеріальне залізо може бути драглисте або волокнисте. Іноді таке залізо утворює поверхневу плівку. Зустрічається рідко.
Так як же можна видалити залізо з води? Видалення заліза з води - одне із самих складних завдань. За твердженням компаній, що виробляють пристрої для очищення води, на сьогоднішній день застосовується кілька методів, що допомагають позбутися від надлишків розчиненого заліза. Кожен зі способів має свої переваги і недоліки. Але поки, універсальний метод не винайдений, найбільш поширеними залишаються: аерірованіе, каталітичне окислення з наступною фільтрацією, метод іонного обміну і, знову таки, очищення за допомогою мембрани.
1. Аерація
Іншими словами, застосовується метод окислення киснем. Щоправда, до отримання кінцевого результату вода повинна відстоятися, а потім бути додатково профільтрована. Навіть не фахівцю зрозуміло, що такий спосіб вимагає тривалого часу і наявності величезних резервуарів для відстоювання води. Це робить прийнятним тільки у великих муніципальних системах.
2. Каталітичне окислення з наступною фільтрацією
Спроби зробити процес окислення швидким і компактним призвели до появи методу каталітичного окислення. При цій методиці очищення води від заліза, сам процес окислення відбувається на поверхні спеціального фільтруючого середовища (як правило, на основі діоксиду марганцю), який і прискорює процес окислення, і служить фільтром-перешкодою, на якому осідає окис заліза. Згодом більша частина окисленого заліза вимивається в дренаж при зворотній промивці.
Для поліпшення процесу окислення у воду можуть додаватися додаткові хімічні окислювачі. Найбільш поширеним є перманганат калію K2MnO4 (марганцовка).
Недолік цього методу - велика питома вага марганцевих з'єднань, для видалення яких буде потрібно додаткова витрата води. Тим не менш, саме цей спосіб видалення заліза з води вважається найбільш оптимальним і ефективним.
3. Іонний обмін
Іонний обмін - це принципово інший спосіб водоочищення. При ньому метали не затримуються на фільтрі, не застряють в мембранах, і не зливаються в дренаж під тиском води. Іонний обмін припускає, що в ході хімічних реакцій відбувається переродження металу в нешкідливе підключення натрію, завдяки впливу іонообмінних смол, як природних, так і синтетичних. «Залізна» вода, після проходження через це нерозчинне молекулярне з'єднання, втрачає двовалентні іони кальцію і магнію. У результаті цих перетворень, замість жорстких карбонатів кальцію і магнію, їх місце у воді займає нешкідливий карбонат натрію.
4. Мембранні методи
Основне призначення мембранних систем - видалення бактерій, найпростіших і вірусів ( "холодна стерилізація"), часткове або глибоке знесолення, підготовка високоякісної питної води. Тобто вони призначені для глибокого доочищення ( "полірування", як кажуть американці) води. Видалення заліза - не головне їхнє призначення.
Цим і пояснюється той факт, що застосування мембран поки що не входить до числа стандартних методів боротьби з присутністю у воді заліза.
Тим не менше, мікрофільтраційні мембрани придатні для видалення вже окисленого тривалентного заліза, ультра фільтраційні і нанофільтраційні мембрани також здатні видаляти колоїдне і бактеріальне залізо, а зворотноосмотичні мембрани видаляють навіть розчинене органічне і неорганічне залізо.
Практичне ж застосування мембран для роботи по залізу обмежено двома факторами. По-перше, мембрани більшою мірою, ніж гранульовані фільтруючі середовища та іонообмінні смоли, схильні до "заростання" органікою і забивання поверхні нерозчинними частичками (у даному випадку іржею). По-друге, мембранні системи вельми і вельми недешеві. Їх застосування рентабельно тільки там, де потрібно дуже високу якість води (наприклад, у харчовій промисловості).
Основні методи знезалізнення води:
1. Безреагентне знезалізнення води (найбільш поширений)
2. Реагентне знезалізнення води
3. Знезалізнення води методом натрій - катіонування
Відповідно до діючого ГОСТу-2874-82, а також СанПиН МОЗ України, гранично допустима концентрація заліза не повинна перевищувати 0,3 мг/л. У країнах Європейського Співтовариства діють більш жорсткі нормативи - 98/83/ЕС. При підвищеній концентрації заліза, вода стає непридатною для питних і господарсько-побутових потреб. Вона має присмак і запах заліза. Така вода є причиною плям іржі на сантехніці, вона призводить до передчасного виходу з ладу котлів, водонагрівачів, посудомийних і пральних машин і т.д. Створюються сприятливі умови для розвитку колоній анаеробних залізобактерій. Нерідко в залізовмісній воді присутній також сірководень і марганець.
1. Безреагентне знезалізнення води
Безреагентне знезалізнення води засноване на окисленні заліза (Fe 2+), і переведення його з розчиненого (двовалентне Fe 2) заліза в нерозчине (тривалентне Fe 3) залізо, і осадження його в шарі фільтруючого матеріалу фільтру знезалізнення води.
Залежно від концентрації вмісту заліза в воді, а також його форми (Fe 2 або Fe 3) як аераторів схем водопідготовки використовують від простих ежекторів (при малих концентраціях заліза в воді), до стаціонарних блоків аерації.
Ежектор врізається в систему водопроводу безпосередньо перед фільтром знезалізнення води, без додаткових ємностей і баків. Ежектор дозує в систему водопроводу кисень являючим природним окислювачем заліза.
Блок аерації складається з напірної колони, повітрявидільного клапана, датчика потоку і безмасляного малошумного компресора AirPump використовуваного для нагнітання кисню в напірну колону, де відбувається окислення заліза (Fe 2). Включення і вимикання компресора відбувається по сигналу з датчика потоку, який встановлюється після фільтра знезалізнення, тобто за відсутності водорозбору компресор не працює. Видалення надмірного повітря і запаху сірководню (Н2S) здійснюється за допомогою повітрявидільного клапана встановленого в оголовці аераційної колони.
Вода з окисленим залізом (Fe +3), надходить на фільтр знезалізнення води, де і відбувається доокислення заліза і осадження його в шарі фільтруючого матеріалу. В якості фільтруючих матеріалів використовуються каталітичні завантаження з великою робочою площею поверхні гранул фільтруючого матеріалу (FILTER AG, BIRM, PYROLOX, МЖФ, МТМ, МФО-47, КП-1, Антрацит і т.д.).
Відновлення роботи фільтру здійснюється зворотним промиванням (регенерація) і розпушування шару фільтруючого матеріалу фільтра знезалізнення, в процесі чого відбувається змив накопичених забруднень в дренаж та відновлення фільтра. При даному способі знезалізнення води не потрібні витратні матеріали (реагенти) для відновлення працездатності фільтруючого матеріалу.
Рекомендована частота регенерації фільтру знезалізнення води один раз на дві три доби. Час регенерації від 20 до 40 хвилин в залежності від обсягу фільтра знезалізнення.
У процесі експлуатації гранули фільтруючого матеріалу стирається, і потрібна його заміна один раз на 4 - 5 років.
2. Реагентне знезалізнення води
Фільтр знезалізнення води регантним методом використовується в тих випадках, коли неможливо застосовувати безреагентне обеззалізювання, як правило, у випадках підвищеного вмісту у вихідній воді мікробіологічних показників.
У першому випадку для реагентного знезалізнення ми використовуємо сильний окислювач у вигляді фільтруючого матеріалу Manganese Greensand (зелений пісок) проводиться на основі мінералу глауканіта, що відноситься до класу цеолітів. Даний метод знезалізнення не рекомендовано застосовувати у випадках експлуатації біосептиків, що спричинить загибель бактерій у біосептика.
Фільтр складається:
• Корпус фільтру
• Блок управління (GE Osmonics)
• фільтруючого матеріалу (Manganese Greensand)
• Фідер (бак під перманганат калію KMnO4)
Розчинені у воді залізо і марганець, окислюються при контакті з вищими оксидами марганцю що знаходяться на поверхні гранул матеріалу. Сірководень відновлюється до сірки. Осадки фільтруються на матеріалі і видаляються при зворотному промиванні. Manganese Greensand також здатний видаляти радий і миш'як. Коли окислювальна здатність Manganese Greensand виснажується, його необхідно регенерувати слабким розчином перманганату калію (KMnO4), що відновлює окисну здатність матеріалу.
Рекомендована частота регенерації фільтру знезалізнення води один раз на дві три доби. Час регенерації від 60 - 90 хвилин в залежності від обсягу фільтра обезжелезіватель. Термін служби матеріалу 4 - 5 років.
3. Застосування реагентного знезалізнення на основі дозування окислювачів (перманганат калію KMnO4 або гіпохлорит натрію (NaCl)).
Склад установки:
• Насос дозатор
• Ємність під реагент
• Імпульсний вологомір
• Осадовий фільтр:
-корпус фільтру;
-блок управління;
- фільтруючий матеріал (Filter Ag, Антрацит і т.п.)
• Вугільний фільтр:
- корпус фільтру;
- блок управління;
- фільтруючий матеріал(кокосовий активоване вугілля)
У вихідний потік води дозується окислювач (доза розраховується в залежності від аналізу води) за допомогою насоса дозатора, сигнал до роботи дозатора надходить від імпульсного водолічильника встановленого після фільтрів. Обробка води окислювачами призводить до розкладання органічних комплексів, окислення марганцю і заліза та інтенсивної коагуляції, отриманних окислених сполук. Крім того, окислювачі знезаражують воду.
Далі відбувається осадження всіх окислених елементів на осадовому фільтрі (принцип роботи як безреагентне обеззалізювання). Так як складно розрахувати точну дозу дозування окислювачів (залежить від витрати води та сезонних коливань показників води), на остаточній стадії використовують вугільний фільтр для затримки залишкових концентрацій окислювачів.
В якості фільтруючих матеріалів використовують активоване вугілля вироблених із кокосової шкаралупи, що забезпечує найкраще ставлення наступних характеристик: механічна міцність, внутрішня площа поверхні, співвідношення транспортних і робочих (макро-, мезо-і мікро) пор, величина адсорбції.
Режим регенерації вугільного фільтру проходить в автоматичному режимі. У момент розпушення (зворотна промивка) в дренаж вимиваються накопичені забруднення. Час регенерації фільтру від 20 до 40 хвилин. Термін служби фільтруючого матеріалу від 1 до 2 років.
Використовувані матеріали для комплектації установок.
Корпусa фільтрів і блоку аерації виготовлені з харчового пластику обвитого скловолокном (Structural, Wave Cyber), витримують тиск до 10 бар, що відповідає вимогам ЄС (97/23/EC) для обладнання, працюючих під надлишковим тиском, і має TUV сертифікат, що допускає контакт з питною водою.
Для режиму фільтрації (робочий режим) і регенерації (зворотна промивка) фільтрів використовується автоматичний блок керування GE OSMONICS Autotrol, виготовлений з харчового пластику із застосуванням матеріалу Noryl. Блок управління легко програмується за допомогою контролера Logix, і дозволяє встановити режим регенерації фільтру в зручний для споживача час дня і ночі, а так само дня тижня, або періодичністю від одного до дев'яносто дев'яти днів (в залежності режиму роботи фільтру).
Як дозуючого комплексу використовуються насоси дозатори і імпульсні водолічильники ETATRON.
Увага!
• Встановлення і монтаж системи знезалізнення необхідно проводити тільки після хімічного аналізу початкової води.
• Рекомендується підключення установок очищення води від заліза тільки за участю фахівця.
.
Іформація на нашому сайті та консультація наших фахівців дозволять Вам правильно і якісно підібрати і змонтувати систему фільтрів.
.
Зрозуміло, на сайті дана тільки сама загальна інформація. Якщо Вас цікавлять конкретні питання, пов'язані з обладнанням для систем водопостачання, ми будемо раді відповісти на будь-які запитання. Наші контакти.
Також можете задати запитання на нашому форумі у відповідному розділі.
