Что интересного вы узнаете из содержания этой статьи:
1. Виды железа, встречающегося в скважинной воде: двухвалентное и трехвалентное.
2. Методы очистки воды от железа
2.1. Установка обезжелезивателя без аэрации (железо до 1-3 мг/л.)
2.2. Установка аэрации в сочетании с обезжелезивателем (железо от 3 до 10 мг/л.)
2.4. Обезжелезивание гипохлоритом натрия
Чистая вода является важной составляющей во всех сферах жизни. Будь то бытовое использование или промышленное. Везде к воде предъявляются разные требования, зависит от назначения, но в любом случае не допускается содержание вредных элементов. Одним из таких является железо. В любой воде из скважины оно присутствует в разных концентрациях. Это может быть минимальное значение 1 мг/л, может достигать 20 мг/л и более. Для жизни человека этот элемент не несет смертельной угрозы, зато оборудование, сантехника и бытовые приборы страдают сильно. Одним из факторов, влияющих на концентрацию, является расположение скважины. Например, в городах Челябинск и Магнитогорск во всех скважинах концентрация железа достигает средних отметок.
1. Виды железа, встречающегося в скважинной воде: двухвалентное и трехвалентное.
В воде железо находится в растворённой двухвалентной форме. Поэтому сразу определить его наличие не получится. Изменения происходят при его окислении. В ходе химической реакции железо становится трехвалентным нерастворённым и появляется осадок. Его можно визуально увидеть, вода приобретает буро-ржавый оттенок. В городах Миасс и Чебаркуль для определения наличия железа в воде, наполняли ёмкость и оставляли на некоторое время. При взаимодействии с кислородом железо окислялось и выпадало в осадок. Употребление такой воды нежелательно для человека. Могут возникнуть хронические болезни и страдает иммунная система. Всё сантехническое оборудование, при использовании железной воды, подлежит замене. Образуется ржавчина, начинается коррозия, трубы забиваются и появляются свищи. Для бытовых приборов это грозит поломкой без возможности восстановления. Поэтому очень важно на начальном этапе подготовки системы водоочистки сдать воду на анализ, для выявления концентрации железа и других примесей. От этого зависит выбор метода очистки и наполнение системы фильтрации.
2. Методы очистки воды от железа.
Благодаря постоянному техническому прогрессу методов обезжелезивания воды достаточно и пользоваться народными способами не имеет смысла. Такие методы как кипячение, отстаивание и заморозка давно потеряли свою актуальность. Существует разница между промышленным обезжелезиванием и бытовым. Как правило для домашнего использования системы укомплектованы более компактно и не применяются реагенты. В промышленном производстве необходимы габаритные установки, в зависимости от производительности, и использование химикатов допустимо. В Златоусте и Копейске предоставлены системы с разными методами очистки для любого назначения.
2.1 Установка обезжелезивателя без аэрации (железо до 1-3 мг/л.)
Если в данных химического анализа воды указана концентрация железа от 1 до 3 мг на литр, то можно использовать самый простой метод обезжелезивания без аэрации. Главный элемент этой схемы – фильтр обезжелезиватель. В Челябинске, Озерске, Снежинске и Южноуральске в частных домах давно применяется данный способ. Как уже выяснили, железо из воды просто так не удалить. Сначала необходимо его окислить. Для этого поток поды проходит через специальный окислитель нехимического происхождения. При этом железо становится трехвалентным, выпадает в осадок. Для финишной очистки используется сорбционный фильтр, который задерживает все частицы примесей. Со временем фильтр забивается и теряет свою функциональность. Для восстановления необходимо его промывать. Современны системы оборудованы автоматической промывкой. Через определённое время элемент фильтрации промывается потоком воды, которая позже уходит в дренаж. Таким способом можно быстро и экологично очищать воду от примесей железа. Но опять же главным показателем для использования метода служит концентрация элементов в исходной воде, а также её дополнительные характеристики.
Рис. 1 Установка сорбционного действия
2.2 Установка аэрации в сочетании с обезжелезивателем (железо от 3 до 10 мг/л.)
Если по итогам анализа воды концентрация железа будет в диапазоне 3-10 мг на литр, применяется метод обезжелезивания с аэрацией. В принципе, метод аналогичен предыдущему. Только в качестве окислителя выступает кислород. Фильтрующим элементом также служит фильтр обезжелезиватель. Он может быть сорбционный или мембранный. Аэрация тоже может быть разной напорной и безнапорной. Как показывает практика в городах Сатка, Кыштым и Аша безнапорная аэрация более тщательно окисляют воду. Объясняется это тем, что вода подается через распылитель и больше насыщается кислородом. Однако, при этом теряется производительность системы. В Коркино и Трехгорном приоритетным методом является напорная аэрация совместно с фильтром обезжелезивателем. Более подробно рассматривая весть процесс фильтрации можно выделить две стадии: окисление и очищение. С помощью аэрации окисляем, далее фильтром очищаем. Мембранный фильтр, в отличие от сорбционного дает более качественную очистку, благодаря уникальной структуре. Но при этом для него необходима предочистка воды от всевозможных крупных загрязнений. Если не проводить предподготовку мембрана быстро засоряется и снижается срок эксплуатации. Данный способ очистки также является экологичным и довольно простым в использовании.
Рис. 2 Система напорной аэрации с фильтром обезжелезивателем
2.3 Обезжелезивание методом ионного обмена (железо до 20 мг/л и в сочетании с марганцем, жесткостью и органикой)
При больших концентрациях примесей железа от 10 до 20 мг/л в воде в сочетании с дополнительными элементами применяется метод ионного обмена. Тут основным элементом фильтрации является ионная смола. Преимущество такого способа в пропуске этапа окисления. Ионная смола вступает в реакцию с железом и заменяет на ионы натрия. Кроме железа таким же способом заменяются соли жесткости и марганца. Очищение фильтра называют регенерацией. Для этого в системе предусмотрена ёмкость, содержащая солевой раствор. Через определённый промежуток времени или по прохождению определённого количества воды, включается режим регенерации. Солевым раствором промывается фильтр, очищая и заряжая ионную смолу. Данный метод реализован в Челябинске, Карталы, Еманжилинске, Верхнем Уфалее.
Рис. 3 Система умягчения воды
2.4 Обезжелезивание гипохлоритом натрия
В некоторых регионах концентрация железа в воде превышает отметку 20 мг/л. Такие случаи замечены в Усть-Катаве и Бакале. С такими высокими показателями метод аэрации не способен справиться, а ионный обмен получится слишком дорогим удовольствием. Чтобы получить чистую и качественную воду используют реагенты. Гипохлорит натрия является самым распространённым и безопасным веществом. При использовании реагента необходим дозатор. Нужное количества вещества рассчитывается предварительно, исходя из литража и характеристик воды. Зачастую реагентный метод применяют в основном на промышленных предприятиях. Хоть гипохлорит и признан безопасным веществом это всё же химия и для домашнего использования нежелателен.
3. Сравнение областей применения и технико-экономических показателей систем обезжелезивания воды из скважины.
Любой из приведенных ниже методов является технически и экономически целесообразным. Разница лишь в характеристиках исходной воды и области применения способа. Например, при минимальных концентрациях железа в частной скважине нет смысла очищать воду гипохлоритом натрия. Для бытового сектора используются безреагентные методы. Системы должны быть достаточно легки и удобны в монтаже и в эксплуатации. В этом случае стоит рассматривать три метода обезжелезивания: использование фильтров - обезжелезивателей с аэраций или без, ионный обмен. Сравнить эти способы достаточно проблематично, потому что каждый из них лучше себя показывает при определённых характеристиках воды. Экономически самый бюджетный вариант — это способ безнапорной аэрации с сорбционным фильтром – обезжелезивателем. В этом случае расход будет только на замену сорбента по необходимости. Учитывая, что состав воды периодически может меняться, возможно стоит заранее установить расширенную систему фильтрации. Тогда более приоритетным вариантом станет метод ионного обмена.
В промышленной индустрии всё немного сложнее. Сама система водоочистки многоступенчатая. Сектор обезжелезивания, как правило, находится на одной из первых стадий очищения. Поэтому реагентный способ очистки является самым приоритетным. Но здесь опять же многое упирается в нюансы. Например, какой литраж очищенной воды необходим ежедневно. Если большое потребление, то финансово выгоднее метод ионного обмена, потому что гипохлорит натрия будет быстро расходоваться. Если концентрация все же слишком высока, то выбор очевиден в пользу химических веществ. В любом случае водоочистка является незаменимой в любой сфере производства и бытовом сегменте.
Ниже представленно видео по сборке фильтра обезжелезивателя воды
