Залізо у воді може існувати в різних станах, а саме :
- Двовалентне залізо – це можуть бути будь-які сполуки за участю заліза у двовалентній формі. Наприклад, у відкритих джерелах це можуть бути гумінокислі залізисті сполуки, органо-мінеральні комплекси, сульфат заліза FeSO4, сульфід заліза FeS, суспензія гідроксиду заліза Fe(OH)2 . У підземних джерелах бікарбонат заліза Fe(HCO3)2.
- Тривалентне залізо – найчастіше це гідроксид заліза Fe(OH)3. Багато сполук двовалентного заліза розчинні у воді. Вони не затримуються механічними фільтрами і не впливають на забарвлення води. Часто вода зі свердловини (скажімо, глибиною 30 метрів) у першу мить після відбору ідеально чиста і не має жодних ознак помутніння, але через деякий час, від кількох хвилин до кількох годин, вода каламутніє. Через кілька годин каламуть осідає, утворюючи бурий пухкий осад. Тривалентний гідроксид заліза, який найчастіше зустрічається з усіх сполук тривалентного заліза, нерозчинний у воді.
Концентрація заліза в ґрунтових джерелах може лежати в межах 0,5-50 мг/л. Починаючи з концентрації 1,0-1,5 мг/л, вода має неприємний металевий присмак. А коли у воді понад 0,3 мг/л, то вода залишає плями на білизні та сантехніці.
СанПін 2.2.4-171-10 регламентує для питної води вміст заліза не більше 0,2 мг/л.
Методи знезалізнення води
З методів знезалізнення можна виділити два основні напрямки:
- Видалення заліза з води в нерозчиненій формі.
- Видалення заліза з води в розчиненій формі.
Видалення заліза в нерозчиненій формі зводиться до механічного фільтрування води піщаними засипними фільтрами, або іншими фільтрами, що затримують частинки до 1мкм.
Видалення заліза в розчиненій формі – складний технологічний процес, який складається з декількох стадій і регламентується по-різному для різних видів і концентрацій розчиненого заліза у воді. Однак у будь-якому разі сутність процесу полягає в тому, щоб із розчиненої форми перевести залізо в нерозчинну з подальшою фільтрацією на механічних фільтрах.
Існує кілька способів знезалізнення води:
- Безреагентна безнапірна аерація з подальшою фільтрацією.
- Безреагентна напірна аерація з подальшою фільтрацією.
- Реагентна безнапірна обробка з подальшою фільтрацією.
- Реагентна напірна обробка з подальшою фільтрацією.
- Фільтрування із застосуванням каталітичних завантажень.
Перші два методи застосовуються за таких умов:
- Вміст заліза не більше 10 мг/л.
- Ph не менше 6,8.
- Вміст сірководню не більше 2 мг/л.
- Вміст амонійних солей не більше 1 мг/л.
- Вміст сульфідів не більше 0,2 мг/л.
- Лужність загальна не більше 28 ммоль/л.
- Перманганатна окислюваність не більше 3 мгО/л.
Сутність першого методу полягає в тому, що вода за допомогою душуючої установки 1 розпилюється в безнапірній ємності і падає крізь шар повітря на дно ємності. З нижньої частини ємності вода засмоктується насосом P1 і подається на фільтр механічного очищення засипного типу Ф1. Об’єм ємності підбирається таким чином, що б ємність заповнювалася не більше ніж на 30%, а час контакту становив не менше 30 хв. Частина води з напірної магістралі фільтра повертається назад у ємність через барбатер 2, розташований у нижній частині ємності, він необхідний для запобігання утворенню товстого шару осаду гідроксиду заліза на дні ємності.
Гідроксид заліза фільтрується з води на завантаженні фільтра Ф1 і періодично видаляється із завантаження шляхом зворотного промивання, здійснюваного автоматичним пристроєм розподілу потоків 3.
Другий метод відрізняється від першого тим, що повітря вводиться у воду за допомогою ежектора 2. Повітряно-водяна суміш подається в контактну ємність КК1, для забезпечення часу окислення і видалення повітря з суміші. Після видалення повітря деаераторним клапаном 1, вода аналогічно першому методу піддається механічній фільтрації.
Третій метод – реагентна безнапірна обробка з подальшою фільтрацією застосовується в разі, якщо залізо у воді міститься у вигляді сульфату заліза FeSO4. У такому разі метод аерації неприйнятний, оскільки в процесі гідролізу розчиненої солі Ph падає менше 6,8 і процес практично припиняється. Для видалення сульфату заліза застосовується вапнування води з подальшою фільтрацією продуктів реакції, а саме гідроксиду заліза і гіпсу.
FeSO4+Ca(OH)2 = Fe(ON)2+CaSO4
Промислове знезалізнення води: ця методика часто застосовується в промисловості під час очищення поверхневих вод від заліза.
Реагентна напірна обробка застосовується тоді, коли застосування безреагентної аерації неможливе з причин, що не допускають застосування безреагентної аерації. Обробка води реагентами нагадує другий метод, тільки замість повітря у воду вводять хімічну речовину, що окислює сполуки заліза до тривалентного гідроксиду.
Як окислювач, часто використовується озон, що виробляється спеціальним генератором озону 4, який вводиться ежектором 2 у воду. Далі відбувається процес відділення озону в контактній колоні КК1, клапаном 1 і подальша обробка на механічному фільтрі. Так само як окислювач може застосовуватися перманганат калію, гіпохлорит натрію, хлор і його похідні. Відмінність полягає в різних пристроях дозування і приладах контролю концентрації реагенту у воді.
Останній метод – фільтрування із застосуванням каталітичних завантажень принципово відрізняється від усіх попередніх методів. Каталітичні завантаження – це природні матеріали, що містять діоксид марганцю або матеріали, в які діоксид марганцю введений за допомогою обробки. До таких завантажень належать Pyrolox, Aquamandix, “чорний пісок”, сульфоуголь, МЖФ, Birm, Green Sand, MTM.
Механізм дії ґрунтується на тому, що діоксид марганцю здатний досить легко змінювати валентний стан. Окислене на поверхні гранул засипки і затримане залізо, згодом змивається потоком зворотного промивання. Матеріал завантаження, що прореагував, або регенерується, або замінюється новим.
Недоліки цього методу:
- Засипки неефективні щодо органічного заліза.
- Гранули блокуються органікою і втрачають свої властивості.
- Часто межею застосування є вміст заліза понад 15 мг/л.
- Підвищений вміст у воді марганцю знижує ефективність знезалізнення.
Часто застосовують змішані методи, що містять, наприклад, напірну аерацію і фільтрацію на каталітичному завантаженні. При цьому в піщаний фільтр засипається суміш, що складається з 20% каталізатора і 80% піску. Каталізатор доокислює те залізо, яке внаслідок якихось причин не окислилося в контактній колоні.
У будь-якому разі, як для каталітичних завантажень, приймається швидкість фільтрації не більше 10 м/год, а швидкість зворотного промивання 25-30 м/год.
У цій статті ми дали відповіді на запитання: “Як видалити залізо з води”. Знезалізнення води на дачі, в домашніх умовах – технологія ідентична.