Способы очистки воды от железа из скважины, виды обезжелезивателей

Комплексная система очистки воды от железаНаличие источника воды отнюдь не говорит о том, что проблема водоснабжения дома полностью решена.

В подавляющем числе случаев химический состав воды, внешне даже совершенно чистой, далек от установленных санитарными правилами норм. Прежде всего, речь идет об автономных источниках – колодцах или скважинах.

Однако и проведенный водопровод – это не всегда гарантия качества питьевой воды – в некоторых населенных пунктах системы предварительной ее очистки несовершенны, а иногда и попросту отсутствуют.

Если хозяин дома небезразличен к здоровью близких и к своему собственному, если хочет, чтобы сантехническое оборудование и бытовая техника служили как можно дольше и не зарастали характерным рыжим налетом, если не желает видеть ржавых пятен на одежде, он должен продумать систему очистки воды.

А одной из самых сложных проблем в этом вопросе является удаление из нее железа.

Повышенное содержание железа в воде – серьезная проблема

Наличие железа в воде обусловлено множеством различных факторов природного или техногенного свойства:

  • Прежде всего, это химические реакции, постоянно происходящие в горных породах и грунтах, где железосодержащие минералы или неутилизированные остатки металла подвержены постоянному разложению и растворению.
  • Свою лепту вносят промышленные, ливневые, сельскохозяйственные, бытовые канализационные стоки.
  • Плюс к этому можно добавить неудовлетворительное состояние старых стальных трубопроводов.

В итоге концентрация железа в воде в той или иной форме очень часто значительно превышает установленный СанПиНом предельно допустимый уровень в 0,3 мг/литр.

Статистика произведенных лабораторных исследований показывает, что даже в относительно благополучных с экологической точки зрения регионах центральной части России показатель содержания железа колеблется от 1 до 3, реже – до 5 мг/л, а это существенно превышает допустимые санитарные нормы.

Ржавая водаДаже при незначительном превышении – до 0,5÷1 мг/л, вода уже может иметь характерный металлический привкус.

При более высокой концентрации появляется характерный ржавый оттенок, который оставляет следы и на сантехнических приборах, и на предметах быта, и на одежде при ее стирке.

Железо может содержаться в воде в различных формах:

  • Растворенное в воде свободное двухвалентное железо Fe+2. Оно не определяется визуально и не подвержено механической фильтрации.
  • Трёхвалентная мелкодисперсная форма железа Fe+3 образуется от взаимодействия Fe+2 с кислородом воздуха. Обозначает себя характерным ржавым налетом.
  • Гидроокись железа Fe(ОН)3. Это химическое соединение нерастворимо и присутствует в виде осадка.
  • Коллоидное органическое железо, взвешенное в воде и практически не осаждающееся даже при долговременном отстаивании.
  • Бактериальное железо – характерные слизистые вязкие наслоения или поверхностные пленки, являющиеся колониями или продуктами жизнедеятельности особых бактерий, получающих необходимую для существования энергию за счет процесса перехода двухвалентного железа в трёхвалентное.

Какую же опасность представляет повышенное содержание железа в воде?

  • Прежде всего, это негативное влияние на здоровье человека.

Этот химический элемент, в определённых дозах полезный и даже необходимый для нормального функционирования организма, в избыточных количествах приводит к дисбалансу обменных процессов. Его накопление напрямую влияет на нарушение функций жизненно важных органов и систем — печени, почек, органов внутренней секреции.

Нарушается нормальный состав крови, повышается риск аллергических реакций. Продукты жизнедеятельности железобактерий могут вызвать пищевые отравления или стойкие расстройства желудочно-кишечного тракта.

  • Избыток железа нарушает природный вкус чистой питьевой воды, ухудшает качество приготавливаемой пищи.
  • Железистые отложения в виде твердых осадков или слизи приводят к быстрому зарастанию каналов водопроводных труб, особенно в местах поворотов или разветвлений.

Взвешенные твердые частицы абразивно действуют на уплотнительные прокладки в сантехнических изделиях и предметах бытовой техники, например, в стиральных и посудомоечных машинах.

  • Чисто с эстетической точки зрения – мало, кому понравятся ржавые пятна на белье или одежде, на раковинах, ваннах и т.п.

Существует дилетантское мнение, что большинство проблем решаются кипячением или обычной механической фильтрацией воды. На самом деле, процесс обезжелезивания достаточно сложен.

Существует несколько технологий подобной очистки, на которых основаны фильтры для очистки воды от железа.

Метод аэрации воды

Суть метода аэрацииВ основу метода положено свойство двухвалентного растворенного железа под воздействием кислорода переходить в мелкодисперсную трехвалентную форму.

Таким образом, для получения должного эффекта, необходимо обеспечить максимальный контакт очищаемой воды с воздухом.

Это можно осуществить несколькими способами:

  • Отстаивание воды в открытых ёмкостях.
  • Разделение потока воды на множество струй – с помощью фонтанирования или пропускания через дождевальную установку (душ).
  • Применение инжекторов или эжекторов, образующих водно-газовую дисперсию.
  • Барботация – пропускание через вод упод давлением воздуха от компрессорной установки .

Нередко, когда концентрация железа в воде невелика, подобной технологии, с последующими отстаиванием и фильтрацией, бывает достаточно для повышения качества воды до уровня питьевой. Однако только аэрация в чистом виде применяется нечасто – обычно это один из начальных процессов многоступенчатой системы очистки.

Очистка от железа реагентным способом

Установка для реагентной очисткиДля быстрого окисления растворенного в воде железа для его перехода в твердую фракцию и последующего фильтрования, могут использоваться специальные реагенты – химические вещества с выраженными окислительными свойствами.

Чаще всего для этого применяются гипохлорит натрия (NaOCl) или перманганат калия – попросту, известная всем «марганцовка» (KMnO4).

В настоящее время подобная очистка применяется крайне редко. Причина – значительное преобладание недостатков технологии над ее положительными свойствами.

Так, к преимуществам можно отнести лишь один критерий – простота самого процесса: реагент гарантированно вызовет требуемую реакцию. Но на этом, пожалуй, список достоинств заканчиваются, и начинаются сплошные недостатки:

  • Реагент – быстро расходуемый материал, то есть требует постоянного пополнения, а это и лишние трудозатраты, и необходимость постоянного наличия хотя бы минимального запаса.
  • Активные химические вещества — достаточно опасны для здоровья человека, и требуют тщательно выверенной дозировки.
  • Следующий недостаток – прямое следствие предыдущего. Дозировка реагента находится в прямой зависимости от концентрации железа в воде. Однако эта величина – отнюдь не постоянна, она подвержена значительным сезонным колебаниям.

Таким образом, нужна высокоточная система автоматического контроля химического состава воды и дозирования реагента, что крайне нерентабельно. В ином случае либо вода не пройдет полной требуемой очистки, либо в воде останется значительная концентрация неизрасходованного реагента, небезопасного для людей и окружающей среды.

Итак, подобный метод хорош для получения очищенной воды для технологических нужд, но вряд ли применим для бытового использования.

Технология безреагентной очистки

Реагентная засыпкаОт недостатков упомянутого метода в значительной мере удалось уйти при разработке технологии безреагентной очистки воды от железа.

Этот способ характеризуется применением специальных засыпок, являющихся и катализаторами окислительных процессов, и сорбционным фильтром для удаления образовавшихся твердых фракций железа.

В качестве засыпки могут применяться как природные минералы, так и синтетические вещества.

К натуральным материалам относят цеолит, глауконит, доломит. Распространенные синтетические или комплексные засыпки – «BIRM», «МФО-47», «Pyrolox», «МЖФ», «MGS» и другие.

Не вступая сами в реакцию, они инициируют процесс окисления двухвалентного железа за счет содержащегося в воде кислорода. Осадок собирается в самой засыпке, и периодически удаляется методом обратной промывки фильтрующего устройства. Сам катализатор практически не расходуется, и способен прослужить достаточно длительный срок.

Однако, не лишена подобная технология и недостатков:

  • Не всегда растворенного во воде кислорода достаточно для полноценного окислительного процесса, даже при наличии катализатора. Таким образом, метод безреагентной очистки чаще всего предваряется обязательной аэрацией воды.
  • Технология имеет определенные ограничения по применению в зависимости от химического состава воды – степени ее кислотного и щелочного содержания.
  • Надежное окисление будет достигнуто после предварительной очистки воды от сероводорода.
  • Засыпной материал – достаточно дорогой, и его замена потребует значительных материальных затрат.
  • Система фильтров-обезжелезивателей требует частого обслуживания – прочистки и промывки. Игнорирование требований приведет к быстрому выходу ее из строя.
  • Безреагентные фильтры обезжелезивания эффективно справляются с своей задачей, однако практически не обеззараживают воду. Для получения полноценно чистой воды, годной к пищевому употреблению, потребуется установка ультрафиолетового облучателя либо применение специальных асептических реагентов.

Ионная технология

Использование специальных ионообменных смол позволяют очистить воду не только от двухвалентного железа, но и от растворенных в ней магния и калия, и это, в принципе, является их главным предназначением.

При подобной технологии не требуется окисления железа до твердой фракции – идет его ионозамещение молекулами натрия.

Метод, на первый взгляд, беспроигрышный, но на практике оказывается, что в бытовых условиях он малоприменим.

Ионообменная колоннаПолностью исключить окисление железа кислородом, растворенным в воде, нереально, и трехвалентное железо очень быстро забивает поверхность катионитовых смол, образуя на них пленку, служащую средой для активного развития колоний бактерий и снижающую эффективность работы фильтрующей установки.

В итоге не выполняется ее главная задача деминерализация воды от ионов магния и кальция.

Вода, подаваемая в такие установки, потребует тщательной предварительной подготовки, иначе рентабельность использования данной станции обезжелезивания будет невысока.

Обычно такой метод применяется для очистки воды в специальных технологических целях – удаления веществ, способствующих быстрому образованию накипи в котельных, ТЭЦ и т.п.

Очистка методом обратного осмоса

Суть технологии состоит в продавливании воды искусственно создаваемым давлением через полупроницаемые мембраны, переводе ее из более концентрированное в менее концентрированное состояние (процесс, обратный классическому осмосу).

Принцип действия технологии обратного осмосаМикропоры мембраны имеют диаметр в тысячные доли микрон, и способны задерживать не только твердые взвеси, но и крупные молекулы содержащихся в воде веществ.

Не оставляют они шансов бактериям и вирусам – вода получается обеззараженной.

Использование технологии обратного осмоса не требует предварительного окисления воды – для двухвалентного железа правильно подобранная мембрана является непреодолимым препятствием.

Чтобы избежать высокого содержания в фильтруемой воде крупных, по меркам мембраны, взвесей трёхвалентного железа, системы фильтрации делают герметичными, сводя к минимуму поступление кислорода извне.

Недостатков у подобной технологии тоже немало:

  • Так, получаемая в итоге вода слишком деминерализованная, близка к дистиллированной, а это не особо полезно для человеческого организма.
  • Система очистки не отличается высокой производительностью, однако требует немалых энергозатрат на единицу выходного объема.
  • Мембраны являются достаточно дорогим расходным элементом, могут быстро зарастать из-за скопления на поверхности отфильтрованных минеральных или органических веществ.
  • Чтобы продлить срок эксплуатации мембранных осмотических установок, необходимо проводить тщательную предварительную очистку воды, а это опять лишние затраты.

Итак, способов очистки воды от излишнего содержания железа немало, однако ни один из них не может быть признан универсальным и не имеющим недостатков.

Для полноценной и качественной фильтрации, в промышленных или бытовых условиях применяются, как правило, комплексные очистительные установки, которые сочетают положительные качества нескольких технологий.



2 Comments

  1. А если на даче из скважины вода идет прозрачная, но оставляет рыжие потеки, там значит тоже много железа. Из артезианских скважин может быть такая вода?

    • Да, именно так. Из скважины тоже нужно анализ делать. На внешний вид, и даже по вкусовым качествам не определишь — пригодная вода к питью или нет.

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*