Обезжелезивание воды - для чего необходимо?
Обезжелезивание воды, как из поверхностных источников водоснабжения, так и из артезианских скважин, представляет собой одну из самых сложных технологических проблем. Даже поверхностный обзор существующих на сегодняшний день методов обезжелезивания воды позволяют сделать вполне обоснованный вывод о том, что не существует универсального, экономически оправданного способа обезжелезивания воды, применимого во всех случаях жизни. Напротив, в каждом конкретном случае необходимо использовать конкретные методы и конкретное водоочистное оборудование для обезжелезивания (современное оборудование для очистки воды).

При этом железо может присутствовать в источниках водоснабжения в четырех различных формах:

  • в виде ионов - растворенное ( или двухвалентное ) железо;
  • в виде осажденных частиц - окислов ( фильтрующееся трехвалентное и коллоидное железо );
  • в виде компонента органических и неорганических комплексов - связанное железо;
  • в виде неотъемлемой части микроорганизма - бактериальное железо.

В воде железо обычно находится в двухвалентном состоянии. При определенных условиях оно легко окисляется растворенным в воде кислородом, переходя в трехвалентную форму, и оседает в виде плохо растворимой гидроокиси красновато-бурого цвета. Поэтому вода, содержащая двухвалентное железо и только что налитая в стакан и совершенно прозрачная со временем мутнеет. Органическое железо присутствует в растворенных соединениях и мелкодисперсных осадках. Некоторые виды бактерий используют энергию, выделяемую при окислении ими двухвалентного железа, которое становится частью их слизистых оболочек. Допустимым пределом содержания суммарного железа в воде хозяйственно-питьевого назначения является значение 0,3 мг/л.

В связи с этим, возникает вполне естественный вопрос:

Каким же образом произвести обезжелезивание воды?

На первый взгляд, очень просто. Надо перевести железо, содержащееся в воде, в нерастворимую трехвалентную форму и как следует отфильтровать. А вот как перевести в иное химическое состояние и как отфильтровать - это уже целая проблема. Причем проблема достаточно нетривиальная и обусловленная разнообразием природных условий, в том числе многообразием состава, как правило, подземных вод, а также форм соединений железа в них. При этом обезжелезивание воды может включать целый ряд физико-химических процессов и сводиться прежде всего к концентрации растворенных в воде соединений железа и к последующему их переводу в нерастворимые и слаборастворимые формы.

Практически все способы обезжелезивания воды требуют предварительного аэрирования и фильтрации.

Обезжелезивание воды путем окисления

( кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном ) с последующим осаждением ( с коагуляцией или без неё ) и фильтрацией

Традиционный метод обезжелезивания воды, применяемый уже не одно десятилетие. Так как реакция окисления железа требует наличия довольно продолжительного времени, то использование для процесса окисления только воздуха предполагает применение больших резервуаров, в которых возможно гарантированное обеспечение нужного времени контакта. Это наиболее древний способ обезжелезивания воды, используемый, как правило, на крупных муниципальных системах водоснабжения. Добавление же специальных окислителей при этом значительно ускоряет процесс. Наиболее широко для этих целей применяется хлорирование воды, позволяющее параллельно решать проблему дезинфекции водной среды. Однако наиболее передовым и эффективным окислителем на сегодняшний день является озон. Тем не менее, установки для его производства наиболее сложны, дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что весьма ограничивает широту его применения. Необходимо отметить также, что в концентрированном виде ( что характерно для процесса его растворения в воде ) озон является ядом ( как, собственно говоря, и многие другие, пусть и менее эффективные, окислители ) и требует очень внимательного к себе отношения.

Обезжелезивание воды путем каталитического окисления с последующей фильтрацией

Это наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления солей железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах обезжелезивания воды. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора ( ускорителя химической реакции окисления ). Наибольшее распространение в современных системах обезжелезивания воды нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца ( Mn O2 ): Birm, Greensand, Pyrolox и др. Эти фильтрующие " засыпки " отличаются между собой как своими физическими характеристиками, так и содержанием диоксида марганца, и поэтому эффективно работают в разных диапазонах значений параметров, характеризующих совокупную картину загрязнений, наличествующих в водной среде. Однако принцип работы упомянутых фильтрующих сред одинаков. Железо ( и в меньшей степени марганец ) в присутствии диоксида марганца быстро окисляются и оседают на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окислившегося железа вымывается в дренаж при протекании процесса обратной промывки. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители. Наиболее распространенным из них является KMnO4 ( так называемая " марганцовка " ), так как его применение не только активизирует реакцию окисления железа, но и компенсирует " вымывание " марганца с поверхности гранул фильтрующей среды, то есть - регенерирует её.

При этом используют как периодическую, так и непрерывную регенерацию.