Обезжелезивание: удаление растворенного железа, марганца, механических примесей

Железо в разных формах присутствует в воде. Органические и минеральные соединения, мелкодисперсные взвести обычно бывают в поверхностных водах, а бикарбонаты и сульфиды железа, как правило, встречаются в подземных водах. Буроватая окраска и металлический привкус- это признаки присутствия железа в воде. Такая вода ускоряет износ водопроводных систем и приводит к их загрязнению. Если такую воду использовать в промышленности, то возможен выход из строя оборудования и возникновение брака.

Если при подготовке воды используются фильтры умягчения или деминерализации воды с ионообменными смолами, то ионы железа загрязняют такие смолы и снижают эффективность таких установок.  

По этой причине в системах водоподготовки одним из первых этапов является удаление железа.   

Очистка воды от соединений железа- важная задача, не только для промышленности, но и для ЖКХ, т.к. от качества потребляемой воды зависит здоровье людей и избыток железа оказывает отрицательное влияние на здоровье и может привести к серьезным заболеваниям.

В большинстве случаев для эффективной очистки воды от соединений железа требуется комплексная обработка воды.  

Системы обезжелезивания воды

Системы для удаления растворенного железа, механических взвесей и примесей	Системы для удаления из воды растворенного железа и марганца	Системы для удаления растворенного железа, марганца и сероводорода	Системы для удаления растворенного железа, марганца и сероводорода

Какие бывают примеси железа

Железо образует соединения в различных формах в соответствии стремя валентностями, присущими железу - Fe⁰, Fe²⁺, Fe³⁺. Для эффективной очистки воды от примесей необходимо знать. Какие именно соединения железа присутствуют в обрабатываем воде

1. Элементарное железо Fe⁰. Эта форма нерастворима в воде, но влажность и присутствие воздуха приводит к окислению до трехвалентного состояния, создавая окись железа (ржавчина).
2. Двухвалентное железо Fe²⁺. В обычных жизненных условиях растворимо в воде.
3. Трехвалентное железо Fe³⁺. Хлориды и сульфаты трехвалентного железа растворимы в воде, обычно образуются в слабокислых водах. Гидроокись этой валентности растворима только при очень низких значениях pH, не используемых в повседневной жизни, т.е. практически нерастворима.
4. Органическое железо. Это вид железа образует различные соединения, как растворимые, так и нерастворимые в воде. Нерастворимые присутствуют в виде мелкодисперсных взвесей и плохо поддаются фильтрации вследствие малых размеров. Органическое железо образует три формы соединений:

• Бактериальная. Некоторые бактерии окисляют двухвалентное железо, а выделяемая при этом энергия используется для образования слизистой оболочки их клеток.
• Коллоидная. Коллоидные частицы имеют очень маленький размер (десятые и сотые доли микрона) и обладают поверхностным зарядом. Они не выпадают в осадок и образуют в воде, поэтому не могут быть задержаны обычным фильтром. К этой разновидности так же относится танины и лигнины.
• Растворимая. Хелаты - растворимые комплексные соединения, удерживающие железо.  Органические молекулы связывают железо, кальций и другие металлы и удерживают их в растворе.

Способы обезжелезивания

Подбор обезжелезивателя воды следует доверить профессионалам, т.к. технология очистки и система водоподготовки определяется исходным составом воды. Грамотно подобранная система обезжелезивания воды позволит получить на выходе воду, соответствующую требованиям российской нормативной документации и стандартам качества.

Существует 4 основных вида обезжелезивания воды:

1. Окисление. Бывает безреагентным и реагентным.

   При безреагентном окислении осуществляется аэрация с последующим фильтрованием или аэрация с последующим отстаиванием и фильтрованием. Для применения технологии безреагентного окисления вода должна соответствовать следующим показателям:

   • рН не менее 7,
   • щелочность не менее 1 мг-экв/л,
   • содержание углекислоты не более 80 мг/л,
   • перманганатная окисляемость не более 7 мг О₂/л.

   Реагентное окисление используется при низких показателях pH,  высокой окисляемости и нестабильности воды и подразумевает следующие методы:

   • упрощенное аэрирование, окисление и фильтрование,
   • известкование, отстаивание и фильтрование,
   • аэрация, окисление, известкование, коагулирование, флокулирование с последующим отстаиванием и фильтрованием,
2. Каталитическое окисление. Для ускорения химической реакции окисления растворенного железа используется диоксид марганца (в качестве фильтрующей загрузки). В этом случае железо быстрее окисляется и оседает на поверхности гранул катализатора. Каталитическая загрузка подбирается с таким учетом, чтобы катализатор одновременно выполнял роль фильтрующей среды. В реальных условиях при проектировании систем практикуют совмещение безреагентного окисления и каталитического окисления, что приводит к увеличению эффективности безреагентных обезжелезивающих окислительных.
3. Ионообменная фильтрация. Применяется для очистки от двухвалентного растворенного железа и подразумевает использование в качестве фильтрующей загрузки ионообменных катионитных смол. В этом случае происходит ионообменная фильтрация - катионы железа замещаются катионами регенеранта и удаляются из воды. Этот метод используется для воды с небольшими концентрациями железа (до 2 - 3 мг/л), т.к. при фильтрации возникает довольно таки быстрое загрязнение ионообменных смол окислами железа, что приводит к занчительному снижению обменной емкости смол. Ионообменная фильтрация как парвило совмещается с процессом умягчения воды.
4. Биологическая фильтрация. Это один из современных способов нехимической очистки подземных. Примеси железа удаляются за счет окисления аэробными бактериями, живущими в кислородной.

При выборе метода обезжелезивания следует провести полный химический анализ воды источника. При существенных колебаниях качества воды в разные сезоны года, следует проводить повторные сезонные.

Какие показатели оценивать:

• рН,
• мутность и цветность,
• содержание железа (двух- и трехвалентного),
• содержание сероводорода,
• общая жесть
• карбонатная жесткость,
• окисляемость,
• содержание хлоридов,
• содержание сульфатов.