Лучшие методы обезжелезивания воды из скважины до питьевой!

Разнообразие способов очистки воды от железа

Многообразие форм и концентраций железа, встречающихся в природных водах, привело к разработке целого ряда методов обезжелезивания воды, каждый из которых имеет свою область применения.

Методы, применяемые в технологии обезжелезивания воды, можно свести к четырем основным:

1. Окисление

Метод окисления можно разделить на два вида:

• безреагентного окисления;

• реагентного окисления.

Безреагентное окисление включает следующие процессы:

• аэрация с последующим фильтрованием;

• аэрация с последующим отстаиванием и фильтрованием.

Метод безреагентного обезжелезивания воды применяется, когда исходная вода характеризуется следующими показателями: рН не менее 7, щелочность не менее 1 мг-экв/л, содержание углекислоты до 80 мг/л, перманганатная окисляемость не более 7 мгО₂/л.

Реагентное окисление включает следующие процессы:

• упрощенное аэрирование, окисление и фильтрование,

• известкование, отстаивание и фильтрование,

• аэрация, окисление, известкование, коагулирование, флокулирование с последующим отстаиванием и фильтрованием,

Реагентный метод обезжелезивания воды следует применять: при низких значениях рН, при высокой окисляемости и нестабильности воды.

1. Каталитическое окисление

Метод каталитического окисления подразумевает использование катализаторов ускорения химической реакции окисления растворенного железа. В качестве катализатора химической реакции используется зернистая фильтрующая загрузка на основе диоксида марганца MnO. Растворенное железо в присутствии диоксида марганца быстрее окисляется, и его окислы оседают на поверхности гранул катализатора. Форма и размер каталитической загрузки выбирается с таким расчетом, чтобы катализатор одновременно выполнял роль фильтрующей среды. На практике часто метод безреагентного окисления совмещают с каталитическим окислением, что позволяет повысить эффективность безреагентных окислительных фильтров удаления железа.

1. Ионообменная фильтрация

Метод ионообменной фильтрации основывается на использовании в качестве фильтрующей загрузки ионообменных катионитных смол и применяется для удаления растворенного двух валентного закисного железа Fe2+. При ионообменной фильтрации катионы закисного железа замещаются катионами регенеранта и удаляются из воды. Однако в процессе фильтрации происходит быстрое загрязнение ионообменных смол окислами железа и существенное снижение обменной емкости смол. Поэтому метод ионообменной фильтрации железа ограничивается небольшими концентрациями железа (до 2 — 3 мг/л) и обычно совмещается с процессом умягчения воды.

1. Биологическая фильтрация

Одним из современных направлений нехимической очистки подземных вод от железа является биологический способ. Под биологической очисткой воды подразумевается процесс очистки примесей железа за счет их окисления аэробными бактериями, живущими в кислородной среде.

Выбор метода обезжелезивания воды следует производить на основе полного химического анализа воды источника водоснабжения. При значительных сезонных колебаниях качества воды в водоеме анализы повторяют в различное время года. В первую очередь, необходимо знать следующие показатели воды:

• рН;

мутность и цветность;

содержание двух и трех валентного железа;

содержание сероводорода;

общую и карбонатную жесткость;

окисляемость;

содержание хлоридов и сульфатов.

Последствия недостатка или превышения показателей

Повышенный уровень металла вызывает:

• Отложения элемента в тканях и внутренних органах.
• Головную боль, утомляемость, головокружение.
• Изменение цвета кожи.
• Проблемы с желудочно-кишечным трактом – тошноту, рвоту, язву кишечника.
• Печеночную и почечную недостаточность.
• Заболевания сердца и сосудов.
• Риск возникновения злокачественных опухолей.
• Анемию.

Пониженное содержание химического элемента провоцирует:

• Уменьшение концентрации гемоглобина, участвующего в транспортировке кислорода к органам, тканям, мозгу.
• Снижение тонуса мышц.
• Нарушение психического состояния.
• Снижение иммунитета.
• Увеличение массы тела.

Фильтры для обезжелезивания воды от «КФ Центр»

При выборе наиболее подходящего фильтра следует принимать во внимание следующие факторы – качество воды, условия эксплуатации, специфику и требования предприятия. Каждая система очистки воды от железа из представленных в каталоге компании «КФ Центр» имеет высокое качество и демократичную стоимость

Компания предлагает установки трех различных серий.

Системы серии KBWF предназначены для безреагентного удаления из воды растворенного железа при помощи напорных фильтров. В качестве фильтрующего материала в этих установках применяется каталитический материал Aqua-Mandix и кварцевый песок Aqua-Sand. Во время работы системы обезжелезивания фильтрующий материал преобразует растворенное железо в нерастворимую форму и в этом виде выпадает в осадок. Для восстановления свойств комбинированного фильтрующего материала периодически проводится ручная или автоматическая промывка водой.

В установках обезжелезивания серии TKAMG очистка воды также производится в напорных фильтрующих колоннах. Для реагентного удаления железа в этих установках в качестве фильтрующего материала применяются материалы Manganese Greensand (MGS) или МТМ (фильтрующая загрузка в виде легких гранул, покрытых оксидом марганца MnO₂). Главной особенностью фильтров этой серии является то, что свойства фильтрующего слоя восстанавливаются непосредственно во время функционирования системы. Достигается это путем непрерывного добавления в воду перед напорными колоннами раствора перманганата калия. Ввод окислителя выполняется при помощи дозирующего устройства. Система может работать практически непрерывно, исключение составляет небольшой промежуток времени, требуемый для промывки фильтрующего материала водой от загрязнений.

Системы серии KAMG – надежные и долговечные фильтры для обезжелезивания. Фильтры этой серии эффективно очищают воду от двухвалентного растворенного железа при помощи реагента и фильтрующих материалов. Так же, как и в системах серии TKAMG, в качестве фильтрующего материала здесь применяются материалы Manganese Greensand (MGS) или МТМ.

Применение современных высокопроизводительных систем – оптимальное решение, если вам нужно качественно очистить воду от железа. Специалисты компании «КФ Центр» помогут выбрать установку для обезжелезивания, которая будет полностью соответствовать особенностям вашего предприятия.

Система фильтрации

Описанные способы технологически сложно реализовать своими руками без применения оборудования, изготовленного промышленным методом.

Эффективным и технологичным для частного дома является каталитический метод окисления железа. Данные обезжелезивающие установки выделяются производительностью и компактностью. Стоимость расходных материалов сравнительно невелика. Выбор окислителя и его дозирование осуществляется на основании результатов лабораторного анализа. Это позволяет снизить расход реагента при получении качественной воды на выходе устройства.

Фильтрующую загрузку выпускают под марками: МЖФ, BIRM, GREEN SAND, МФО, MTM, AMDX. Выбор конкретного образца основывается на составе исходной жидкости.

Фильтрующие установки оборудованы блоками автоматической регенерации, позволяющей заменять реагент один раз в 5-7 лет.

Безнапорная станция обезжелезивания

Благодаря усиленной безнапорной аэрации и работе железобактерий в процессах контактного окисления при наличии на водозаборе РЧВ и насосной станции 2-го подъема, можно обойтись всего 0,1 КВт электроэнергии на технологию обезжелезивания для получения питьевой воды с помощью станции обезжелезивания, работающей с применением процессов аэрации и последующей безнапорной фильтрации, как это реализовано в г. Смоленске. Обосновать выбор напорных фильтров или безнапорной технологии обезжелезивания технические специалисты могут только после получения исходных данных по площадке заказчика, перечень которых представлен в форме заказа станции обезжелезивания.

Преимущества безнапорных станций обезжелезивания Кристалл Б:

• гарантийный срок эксплуатации безнапорных фильтров — 30 лет;
• простая и надежная систему автоматики — станция обезжелезивания не требует присутствия постоянного обслуживающего персонала;
• длительный фильтроцикл (не менее 48 часов) и короткий период промывки (не более 5 минут),
• низкое требуемое давление воды перед станцией обезжелезивания (не более 1,0 кг/см2);
• минимальные эксплуатационные затраты;
• объем промывных вод около 1,0–1,2 % от производительности станции.

Производитель – Завод «Полимерконструкция», Республика Беларусь.

Перейти к подробному описанию безнапорной станции обезжелезивания.

Очистка воды из скважины от железа

Случается, что для получения пригодной для использования жидкости приходится проводить обезжелезивание воды из скважины.

Большое содержание железа – последствие процессов природного и техногенного происхождения:

1. Выветривание, разрушение и растворение горных пород с последующим попаданием в подземные источники.
2. Стоки промышленных предприятий, попадающие в наземные водоемы.
3. Смывание с сельскохозяйственных земель остатков неусвоенных растениями минеральных и органических удобрений.
4. Стоки с животноводческих ферм.
5. Коррозия частей водопровода.

В воде, добытой из подземных источников, металл содержится в виде химических соединений:

• Двухвалентного, которое, окисляясь, преобразуется в гидроксид металла, придающий жидкости буроватый оттенок.
• Трехвалентного, находится в нерастворимом виде.
• Коллоидного, которое трудно убрать ввиду малых размеров. Такой раствор невозможно очистить методом отстаивания.
• Бактериального, образующегося в процессе жизни бактерий.

Зачем нужно очищать воду от железа

В быту использовать железосодержащую воду нежелательно. Такая вода неприятна на вкус, оставляет на сантехнике бурый налет, плохо растворяет моющие средства, что заставляет использовать их большее количество. Также от такой воды страдает теплоэнергетическое оборудование. Железо откладывается на поверхности нагревательных элементов, что выводит приборы из строя.

В промышленности использовать железосодержащую воду вообще запрещено. В лучшем случае она может оставлять пятна на продукции. В худшем – стать причиной серьезного брака в химической, фармацевтической, бумажной и других отраслях. Именно поэтому были созданы системы обезжелезивания воды.

Как происходит процесс обезжелезивания

Принцип работы станции обезжелезивания воды следующий: жидкость поступает в баллон и под давлением пропускается через фильтрующий наполнитель; последний реагирует с соединениями марганца и железа, переводит их в нерастворимую форму и задерживает. Выбор наполнителя зависит от состава воды, поэтому должен осуществляться после химического анализа. Но также существуют универсальные наполнители, которые представляют собой нерастворимые катализаторы. Они окисляют железо, что ускоряет процесс образования крупных частиц, которые потом выпадают в осадок.

После очистки воды следует процедура промывки фильтрующего материала для возможности его дальнейшего использования. В разных системах может быть или ручная промывка, или автоматизированная. На крупных производствах используют системы только с автоматической промывкой и разрыхлением наполнителя. Такие приборы достаточно удобны и просты в эксплуатации.

Напорная станция обезжелезивания

Для обеспечения питьевой водой требуемого качества, в случае необходимости работы в напорном режиме, АО «Ионообменные технологии» предлагает использовать напорные фильтры обезжелезивания — станции обезжелезивания с корпусами фильтров стального исполнения, усиленными внутренней и наружной гидроизоляцией.

Исполнение дренажных систем фильтров обезжелезивания из полимерных материалов, а корпусов напорных фильтров из оцинкованной стали, обеспечивает высокую коррозийную стойкость, а также совершенные гидравлические характеристики.

Оригинальная схема промывки фильтров для обезжелезивания воды с применением современной запорно-регулирующей арматуры и средств автоматики обеспечивает полную автоматизацию работы станций.

Эффективность обеспечения питьевой водой при работе станции обезжелезивания обеспечивается выравниванием скоростей фильтрации и концентрации кислорода во всех фильтрах, вне зависимости от кальматации фильтрующей загрузки благодаря применению запатентованной децентрализованной бескомпрессорной системы аэрации воды.

К преимуществам станций обезжелезивания относятся, помимо вышесказанного, длительный межрегенерационный период и минимальный объем промывной воды, которые обеспечиваются оригинальными технологическими решениями фильтров обезжелезивания и возможностью устойчивой работы даже при потерях напора.

Производитель – Завод «Полимерконструкция», Республика Беларусь.

Перейти к подробному описанию работы напорной станции обезжелезивания Кристалл Н.

Станции комплексной подготовки

Под комплексной водоподготовкой подразумевается удаление солей жесткости, железа и марганца – умягчение и обезжелезивание в одном флаконе. Для этих целей часто применяют загрузки Ecotar B и Ecotar B30. Но при этом вода должна удовлетворять следующим основным требованиям:

• содержание железа не более 15 мг/л (для Экотар В) или 30 мг/л (Экотар В30);
• содержание марганца не более 5 мг/л;
• жесткость до 12 мг*экв/л;
• без превышения СанПиН по перманганатной окисляемости, лучше не более 3 мг/л

Вода из глубоких скважин обычно укладывается в эти требования.

Пара слов о том, как это работает

Оборудование для комплексной водоподготовки, в которой применяется многокомпонентная загрузка типа Экотар В, относится к реагентному типу. Для восстановления фильтрующей засыпки ее промывают раствором поваренной соли – все как в системах умягчения. Перешедшие в нерастворимую форму железо и марганец удаляются при обратной промывке.

Давайте рассчитаем, какой объем воды пройдет через наш баллон 10×44″ с засыпкой Экотар В, прежде чем потребуется регенерация. Начальные условия: 28 литров – столько у нас помещается фильтрующей загрузки, 1200 мг*экв/л – обменная емкость загрузки, 6 мг*экв/л – жесткость нашей воды по результатам химанализа, 5 и 3 мг/л – содержание железа и марганца соответственно. Объем очищенной воды рассчитывается следующим образом: 28*1200/(6+1,3(5+3))=2049 л. При водопотреблении на уровне 2 кубов в сутки станция будет переключаться в режим регенерации каждые 24 часа, расходуя при этом на каждый литр загрузки около 150 мг соли или 28*0,15=4,2 кг на весь объем. За месяц уйдет 4,2*31=130 кг… Не самый лучший химический анализ мы взяли.

На видео ниже продемонстрирована еще одна классическая схема обезжелезивания и умягчения, но при этом необходимо использовать целых три баллона.

Стоимость

По сути, комплексная система аналогична оборудованию для умягчения, поэтому и цены на нее примерно такие же.

Всего за станцию комплексной очистки: ≈ 30…50 тыс. руб.

Виды примесей железа

Железо существует в природе в трех различных формах, определенных его валентностью (Fe, Fe2+, Fe3+), и в виде различных соединений и комплексов

Чтобы выбрать наиболее эффективный метод очистки воды от примесей железа, важно знать в какой форме содержится железо в обрабатываемой воде.

1. Элементарное железо Fe

Элементарное железо, естественно, нерастворимо в воде. В присутствии влаги и воздуха оно окисляется до трехвалентного состояния Fe3+, превращаясь в окись железа Fe₂O₃ (происходит процесс образования ржавчины).

1. Двухвалентное железо Fe2+

Двухвалентное железо почти всегда растворимо в воде. Хотя при некоторых условиях гидроокись двухвалентного железа образует нерастворимый осадок, однако это происходит при значениях pH, которые обычно не используются в повседневной жизни.

1. Трехвалентное железо Fe3+

Гидроокись трехвалентного железа Fe(OH)₃ практически нерастворима в воде (растворима только при очень низких значениях pH). Хлорид железа FeCl₂и сульфат железа Fe₂(SO₄)₃ растворимы и могут образовываться в слабокислых водах.

1. Органическое железо

Органическое железо может присутствовать в воде в различных формах и соединениях. Эти соединения могут быть как растворимыми, так и нерастворимыми в виде мелкодисперсных взвесей, которые ввиду малых размеров плохо поддаются фильтрованию. Ниже приводятся три формы соединений органического железа:

• Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий могут использовать энергию, выделяемую при окислении ими двухвалентного железа, которое становится частью слизистой оболочки клетки.

• Коллоидное железо. Коллоиды — это нерастворимые частицы, которые так малы (десятые и сотые доли микрона), что не могут быть задержаны обычным фильтрующим материалом. Коллоидные частицы из-за своих маленьких размеров и наличия поверхностного заряда образуют в воде суспензию и не выпадают в осадок. Танины и лигнины, представляющие собой большие органические молекулы, также попадают под эту категорию.

• Растворимое органическое железо. Как и некоторые полифосфаты, органические молекулы могут связывать железо, кальций и другие металлы, удерживая их в растворе. Органические соединения являются комплексообразующими веществами и удерживают железо в растворимых комплексных соединениях, называемых хелатами.

Железо присутствует как в поверхностных, так и в подземных водах, но формы их существования различны. В поверхностных водах это органические и минеральные комплексные соединения, либо коллоидные и мелкодисперсные взвеси. В подземных водах это бикарбонат железа Fe(HCO)₂, сульфид железа FeS и сульфат железа FeSO₄.

Существование различных форм соединений железа в воде представлено на рис. 1.

Рис. 1. Различные формы существования железа в воде

Для быстрого визуального определения форм железа в воде следует иметь в виду:

1. Вода, содержащая двухвалентное железо Fe2+, бесцветна и прозрачна при наливании, но при стоянии образует красно-коричневый осадок.
2. Вода, содержащая трехвалентное железо Fe3+, окрашена при наливании и при стоянии образует красно-коричневый осадок.
3. Вода, содержащая коллоидное железо, окрашена при наливании, но при стоянии не образует осадка.
4. Вода, содержащая бактериальное железо, может иметь радужную пленку на поверхности и образовывать желеобразные отложения в водопроводной системе.

Народные способы обезжелезивания

Народные, или дедовские, способы очистки применяют в случае, когда получение чистой воды требуется время от времени и покупка дорогостоящего оборудования нецелесообразна.

Отстаивание

Это простой, наименее затратный способ обезжелезивания.

Для реализации домашнего метода понадобится резервуар, равный суточному расходу жидкости. Используют емкость, изготовленную из нейтральных материалов – пищевого пластика, нержавеющего металла.

Процесс изготовления несложен, в конструкции используются дешевые комплектующие.

Для предотвращения замерзания зимой емкость располагают в помещении с плюсовой температурой.

На входе устанавливают запорный клапан для предотвращения перелива. Ускорение процесса окисления производит компрессор. Вода подается в емкость через пищевой шланг с распылителем на конце трубки.

В нижней части резервуара предусматривают два отверстия:

• Первое, на уровне дна, будет использоваться для слива грязной воды с хлопьями.
• Второе отверстие изготавливают на уровне 20-30 см выше дна, – через него осуществляют отбор осветленной жидкости.

Достоинства метода:

• Простота и возможность самостоятельного изготовления отстойника.
• Создается запас воды на случай отключения электричества.
• Из нее удаляется сероводород, присутствующий в артезианских скважинах.

Недостатки:

• Неполное удаление железа.
• Трудоемкое обслуживание. Необходимо регулярно сливать осадок и периодически производить отмывание стенок емкости от осадка. Частота зависит от степени загрязненности воды.
• Необходимо следить за уровнем жидкости в резервуаре.

Аэрация

Данный метод и принцип его воздействия на воду описывался выше. Способ можно применить в домашних условиях. Для этого изготавливают специальную установку. Принцип работы можно понять из рисунка.

Кипячение, заморозка

Очистка воды от железа требует внимательного и ответственного подхода. Самостоятельное очищение – метод, применимый для получения небольших объемов жидкости для разового использования. Лучшим вариантом станет обращение в специализированные организации с целью покупки и правильного размещения фильтрующей системы. Это позволит избежать ошибок при выборе оборудования, его установке, позволит получить гарантию.