Чем очистить воду от двухвалентного железа

Очистка воды от железа. Обзор методов

Появляются ржавые подтеки на раковине?
На воздухе прозрачная вода из крана стала мутной, и выпал рыжий осадок?
Как бороться с избыточным железом и на что обратить внимание при выборе систем очистки воды от железа?
Ответы на все эти вопросы в нашей статье.

Определение типа железа в воде

Прежде чем приступить к выбору оборудования для очистки воды от железа, следует понять, какой тип железа присутствует в воде.

• Двухвалентное железо (Fe+2) содержится в воде в растворенном состоянии и невидимо невооруженным глазом. Как правило, растворенное железо присутствует в воде из подземных источников (скважин). В присутствии двухвалентного железа вода выглядит прозрачной, но когда некоторое время находится в контакте с воздухом, приобретает рыжий цвет, и выпадает осадок. Это явление происходит вследствие окисления железа кислородом воздуха до трехвалентного состояния.
• Трехвалентное железо (Fe+3), окисленное — присутствует в воде в коллоидной форме (образует очень мелкие частицы рыжего цвета). Осаждение коллоидного железа может сопровождаться образованием и ростом железобактерий. Присутствие окисленного железа характерно для воды из поверхностных источников (колодцы, водоемы) и для воды из централизованного водопровода.
• Бактериальное железо (железобактерии) часто сопутствует минеральным отложениям Fe3+ и состоит из живых и мертвых бактерий, их оболочек и продуктов жизнедеятельности. Бактериальное железо достаточно легко отличить от минерального железа — это мягкие вязкие слизистые отложения. В некоторых случаях они безвредны, в других — наносят огромный ущерб. В трубопроводе и водоочистном оборудовании железобактерии часто становятся причиной язвенной коррозии железа и стали и сильно ускоряют образование железистых отложений.

Оборудование для очистки воды от железа

• Каталитическое удаление железа (фильтры-обезжелезиватели)

На рынке есть большое многообразие систем обезжелезивания, работающих по принципу каталитического окисления железа, в процессе которого двухвалентное железо (растворенное) переходит в форму трехвалентного железа (нерастворенного), оседающего на фильтрующей загрузке. Такие системы получили название «фильтры-обезжелезиватели».
Принципиально данные фильтры отличаются по принципу окисления железа, которое может производиться безреагентным способом (кислородом воздуха) или же использованием сильных окислителей.

Безреагентные способы являются безопасными для использования в быту, но менее эффективны и стабильны по качеству очистки. Такие фильтры плохо работают в условиях высокой концентрации железа в исходной воде и требовательны к сопутствующим показателям (необходим высокий рН, низкое содержание органических веществ).

Реагентные способы менее чувствительны к составу исходной воды, но сопряжены с работой с сильными окислителями (гипохлорит натрия, перекись водорода, перманганат калия), что небезопасно для использования в домашних условиях, так как в случае аварийной ситуации с оборудованием или изменения состава исходной воды, реагент может попасть в очищенную воду.
После введения окислителя вода попадает на каталитическую загрузку, обеспечивающую последующее окисление и фильтрацию железа.

Если Вы остановили свой выбор на системах каталитического обезжелезивания, то при выборе оборудования необходимо учитывать температуру воды, рН, щелочность, содержание растворенного кислорода и другие параметры, которые могут значительно повлиять на эффективность очистки. При эксплуатации необходимо строго следовать рекомендациям производителя, устанавливая скорость прямого потока воды, скорость потока при обратной промывке, учитывать максимальное содержание входного железа и другие ограничения, которые влияют на рабочие параметры процесса очистки для эффективной работы всего оборудования и фильтрующего материала в частности.

Самые распространенные причины плохой работы фильтра-обезжелезивателя — неполное окисление железа вследствие колебаний в составе исходной воды, низкой скорости потока при обратной промывке, недостаточно частого проведения регенерации фильтрующего материала или подачи на фильтрацию большого потока воды.

Все эти факторы могут стать причиной некачественной работы фильтров-обезжелезивателей. Для обеспечения стабильного результата при обезжелезивании целесообразно предпочесть системы обратного осмоса.

• Обратный осмос

Системы обратного осмоса наиболее эффективны для удаления растворенного железа и по многим параметрам превосходят альтернативные методы обезжелезивания. Поскольку ионы железа намного крупнее пор обратноосмотических мембран, они эффективно задерживаются на мембранах. При этом железо не накапливается в мембране, а сливается в дренаж с концентратом, что предотвращает проблему закупоривания пор. Системы обратного осмоса могут очищать воду с содержанием растворенного железа до 10-20 мг/л. Рекомендуется избегать контакта с воздухом (промежуточных накопительных емкостей) перед подачей на установку обратного осмоса для предотвращения окисления железа.
Обратный осмос может использоваться и для удаления трехвалентного железа в невысоких концентрациях.
Системы обратного осмоса эффективны для очистки воды от распространенного спутника железа — марганца.

Для удаления двухвалентного железа в невысоких концентрациях (незначительно превышающих норму) может использоваться катионообменная смола. Этот метод может быть целесообразен при очистке воды с повышенной жесткостью и невысоких концентрациях растворенного железа. Ионообменная смола замещает ионы железа и солей жесткости на натрий, однако, эффективно работает лишь при низком содержании двухвалентного железа (до 1 мг/л).
Серьезным осложнением работы смолы является возможное окисление железа и переход в форму трехвалентного. При этом на поверхности ионообменного материала появляется непроницаемая окисная пленка, что резко уменьшает обменную емкость катионита за счет снижения реакционной поверхности материала. Этот эффект может быт снижен путем введения подкислителя, поскольку в кислых растворах процесс окисления железа сильно замедляется — необходимо, чтобы рН воды был ниже 7. Следует учитывать, что загрязнение смолы железом рано или поздно все равно происходит, и в этом случае требуется производить замену фильтрующей среды.
Ионообменные системы не очень удобны в эксплуатации, так как требуют постоянного контроля за присутствием соли, необходимой для регенерации смолы (хлорид натрия в таблетированной форме) и ее пополнением.

• Ультрафильтрация

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор около 0,02 микрон прекрасно задерживают коллоидное железо. Установки ультрафильтрации с режимами периодического сброса концентрата и обратной промывки мембран обеспечивают эффективное удаление трехвалентного железа. Для эффективности очистки с помощью ультрафильтрации все железо должно быть переведено в окисленное состояние. Рекомендуется предварительное введение коагулянта и обеспечения необходимого времени его контакта с водой.

Удаление бактериального железа

При наличии в исходной воде большого количества железа пользователь может столкнуться еще с одной проблемой — появлением бактериальных загрязнений — активным развитием железобактерий.
Если проблема железобактерий выявлена на ранней стадии, регулярное хлорирование или обработка хелатными агентами (органические вещества, образующие растворимые комплексы с железными отложениями), а также постоянное наблюдение за состоянием оборудования помогут минимизировать её последствия.

На ранней стадии появления железобактерий может помочь ударное хлорирование — необходимо создать избыточную концентрацию хлора 50 мг/л. Перед применением хлорирования нужно выяснить, насколько устойчиво к хлору установленное водоочистное оборудование.

Проблему с бактериальным железом может решить среда redox, однако, в подводящих трубопроводах при этом железобактерии будут продолжать развиваться и образовывать слизистые отложения.

Выводы

Несмотря на большое количество методов удаления железа, наиболее оптимальным методом очистки от двухвалентного железа, обычно присутствующего в подземных источниках, и трехвалентного железа в невысоких концентрациях, является применение систем обратного осмоса.

При содержании в воде большого количества трехвалентного железа рекомендуется применять системы ультрафильтрации.

По всем вопросам очистки воды обращайтесь к нам — опытные специалисты по водоподготовке проконсультируют Вас по любой проблеме, связанной с водой для Вашего дома.
Для консультации с нашими специалистами позвоните нам или отправьте заявку:

С оборудованием для очистки воды для дома Вы можете ознакомиться в разделе Системы очистки воды

Мы предлагаем Вам записаться на демонстрацию работы мембранной системы водоочистки, и наши специалисты подъедут к Вам в любое удобное для Вас время. Вы сможете увидеть, какой будет вода в Вашем доме, если ее очистить с помощью нашего оборудования.
Выезд специалистов и демонстрация работы оборудования бесплатны.

Источник

Очистка воды от железа из скважины своими руками

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.

Характерные признаки

Что делать в случаях, когда нет возможности оперативно провести лабораторный анализ? Определить, что в воде из скважины много железа можно по органолептическим признакам:

• Металлическому привкусу.
• Появлению на сантехнике рыжих пятен, от которых трудно избавиться.
• Рыжему студенистому осадку, при соприкосновении с воздухом он начинает неприятно пахнуть.
• Осадок ржавого цвета при нагревании.
• Изменение оттенка белья после стирки.

Пробы

Исследование проводят мобильные лаборатории, выезжающие на место забора по заключенным договорам, и СЭС.

Важно! Проводить анализы могут только аккредитованные лаборатории, получившие документальное разрешение.

Для потребителя важно знать, как правильно провести забор образцов для анализа на железо в воде из скважины: ПОДРОБНО ТУТ

Норма

После анализа выдается протокол испытаний.

Допустимая норма для России – 0,3 мг/л.

Последствия недостатка или превышения показателей.

Превышение, как и недостаток химического элемента в организме, отрицательно влияет на состояние здоровья, самочувствие человека.

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.

Важно! Главная причина повышения концентрации железа в организме человека – избыточное поступление его с питьевой водой.

Как очистить своими руками

Способы очистки сводятся к процедуре перевода двухвалентной формы металла, не подлежащей фильтрации из-за малых размеров, в трехвалентную. После этого концентрацию металла можно уменьшить путем механического фильтрования.

Обезжелезить воду можно безреагентными и реагентными способами проведения химической реакции.

Самый простой и бюджетный метод водоочистки заключается в том, что вода из скважины набирается в бак-отстойник. Взаимодействие с кислородом приводит к переводу железа в трехвалентную форму, выпадающую в осадок. Воду сливают из слоя, находящегося выше осадка. При отсутствии кислорода она полностью отстаивается в течение 24 часов в открытой системе при дополнительной аэрации за 4-6 часов.

Установки обезжелезивания для дачи и дома

Для ускорения химической реакции окисления используют:

1. Аэрацию.
2. Озонирование.
3. Ионный обмен.
4. Хлорирование.
5. Обратный осмос.
6. Использование гипохлорита.
7. Введение реагентов и катализаторов.

Аэрация

Нагнетаемый кислород окисляет двухвалентное железо, удаляя при этом углекислоту, что также ускоряет окислительный процесс.

Для этого используются методы:

• Фонтанирования брызгальными установками;
• Разбрызгивания – душинирования;
• Нагнетания воздуха компрессорами.

Приведенные способы эффективно применяются при наличии железа до 10 мг/дм 3 .В случаях превышения концентрации для поддержания интенсивности процесса проводят предварительную водоподготовку методом аэрации с введением реагентов (хлора, гипохлорита натрия, перманганата калия).

Озонирование

Способ основан на строении молекулы озона. Элемент неустойчив и легко отдает лишний атом кислорода, являющийся активным окислителем. Соединяясь с молекулами других веществ, он их активно окисляет и разрушает.

Кроме железа, озонирование помогает очищать жидкость от нерастворимых соединений магния и кальция, поддающихся устранению механической фильтрацией.

Оно также обеззараживает, обесцвечивает, удаляет посторонние запахи и привкус. Во время озонирования погибает много бактерий, удаляются примеси токсичных веществ.

Ионный обмен

Очистить от железа воду можно ионообменной смолой. В последние годы природные компоненты заменяют синтетическими смолами, обладающими высокой эффективностью.

Главная задача фильтрации по ионообменному способу – избавление от других двухвалентных металлов: кальция и магния.

В лабораторных условиях этот способ уберет металл высокой концентрации, но в промышленных масштабах применение метода затруднено. Наличие кислорода в жидкости, проходящей через ионообменник, вызывает выпадение осадка и быстрое засорение сорбента. Процесс приходится приостанавливать для промывки смолы.

Трехвалентное железо снижает эффективное удаление кальция и марганца. Смола быстро зарастает органической пленкой.

Ионообменный способ применяют при необходимости доочистки воды.

Хлорирование

Хлор – окислитель, ускоряющий процесс превращения элемента из двухвалентной в трехвалентную форму. Хлорирование решает задачу дезинфекции, удаления сероводорода и марганца, органических веществ.

Жидкий хлор – высокотоксичен, – доставка и работа с ним требует соблюдения строгих мер безопасности.

Гипохлорит

Подают его насосами-дозаторами. При этом соблюдаются необходимые пропорции для разной степени загрязненности.

Преимущества гипохлорита натрия:

• Раствор вещества не образует взвесей и не нуждается в отстаивании.
• Использование гипохлорита не повышает жесткость воды, по сравнению с растворами хлорной извести.
• Химикат получают на месте фильтрации методом электролиза поваренной соли – вещества, безопасного при транспортировке.
• Препарат обладает бактерицидными свойствами – процесс очистки от металла сочетается с дезинфекцией.

Расчет установки дозирования производят на основе данных, полученных при химическом лабораторном анализе состава жидкости. Кроме содержания железа, учитывается наличие тяжелых металлов и сероводорода.

Каталитическое окисление

Метод получил распространение для водоснабжения небольших предприятий, коттеджей и частных домов. Каталитические установки для фильтрации при компактных размерах способны очищать от 0,5 до 20 м 3 /час жидкости.

Окисление происходит в специальном резервуаре, изготовленном из нержавеющей стали или стекловолокна.

Для засыпки используются синтетические материалы, обладающие высокой эффективностью и низкой стоимостью.

Перед подачей на катализатор вода интенсивно аэрируется, что ускоряет окисление.

Выпавший осадок удаляется обратной промывкой.

Недостатком синтетической засыпки является расход в результате механического разрушения.

Лишена недостатка засыпка, изготовленная из доломита, цеолита и глауконита. Материалы обладают пористостью и стойкостью к высоким температурам.

Обратный осмос

В системах используются мембраны, отверстия которых пропускают только молекулы H20. Примеси солей, тяжелых металлов, микробы и бактерии задерживаются на 80-95%.

Но осмос – не просто фильтр, где весь объем воды проходит через фильтрующий элемент. В обратном осмосе такой процесс невозможен – мембраны очень быстро забиваются примесями.

Конструкция бытовых приборов обратного осмоса предусматривает подачу жидкости под давлением. Фильтр прибора разделяет поток на 2 части. Треть жидкости успевает просочиться и попадает в чистый выход, а около двух третей воды поступает в канализацию.

Таким образом, мембрана (именно так называется в устройствах фильтр) загрязняется с меньшей интенсивностью и служит от 2 до 4 лет.

Перед подачей на диффузор вода очищается фильтрами грубой и тонкой очистки. Предварительная подготовка позволяет продлить срок службы мембраны до двух-четырех лет.

Достоинство системы – чистое освобождение воды от примесей. Недостатки обратного осмоса – большие затраты на приобретение оборудования и периодические – на замену мембраны. Стоит принять во внимание, что большая часть жидкости уходит в отходы. Это увеличивает затраты электроэнергии на работу насоса для подачи ее из колодца или скважины.

Совет! Применять осмос, очищающий воду для принятия ванны, экономически нецелесообразно. Назначение прибора – очищение для питья.

Коагулирование и осветление

Двухвалентное железо в виде взвесей и коллоидно-дисперсных веществ – представляет – жидкость, приобретающую беловатый оттенок, который не исчезает после отстаивания. Освобождаются от взвесей введением реагентов-коагулянтов. Они адсорбируют металл на своей поверхности и выпадают в виде осадка, который удаляется фильтрацией.

В качестве коагулянтов применяют сульфаты и хлориды. Их выбор зависит от кислотности исходной жидкости.

Электрохимический метод очищения

Электрохимические способы очистки просты технологически, не предусматривают использование реагентов. Недостаток, снижающий распространённость способа, – затраты на электроэнергию.

Сущность метода заключается в прохождении жидкости сквозь межэлектродное пространство, где происходят электролиз, электрофорез и удаление растворенных веществ.

Существуют разновидности электрохимического метода:

1. Электролиз.
2. Электрофлотация.
3. Электродиализ.
4. Электрокоагуляция.

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.

Что такое безреагентый способ

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.

Важно! Отбор чистой воды производят не ранее чем через 10-15 минут после последней подачи воздуха. В противном случае в дом попадет размешенная муть. Для улучшения очистки устанавливают магниты, притягивающие остатки железа.

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

• 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

Способы применяют для получения незначительного количества чистой воды.

Железо выпадает в осадок через 10 минут кипячения.

Заморозка позволяет бороться с примесями солей. Воду помещают в морозильную камеру. В первую очередь замерзают молекулы чистой воды, – соли превращаются в лед при более низких температурах. После замораживания половины объема жидкости остаток сливают. Размороженный лед – чистая вода без примесей.

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.

Источник