Очистка воды из скважины от железа: какие фильтры и системы очистки использовать

ТОП-10 способов, как очистить воду из скважины от примесей железа своими руками

Перед владельцами подземных источников встает вопрос очистки воды из скважины от примесей железа. Существует эффективные методы как это сделать. Химические, с помощью реагентов, механические и другие. Все они помогут обеспечить дом чистой жидкостью.

Признаки наличия соединений железа

Для организма человека вода, содержащая железо выше нормы, небезопасна. Кроме этого, сантехника и насосы в коттедже или частном доме чаще ломаются. Признаки, которые указывают на высокий уровень железа:

  • отстоявшаяся вода оставляет темный осадок на стенках и дне;
  • жидкость темно-желтого оттенка с неприятным запахом;
  • радужная пленка на поверхности воды;
  • привкус металла, который не исчезает даже после кипячения.

Как очистить воду от железа – поэтапная инструкция

Жидкость освобождается от растворенного железа путем окисления и удаления образовавшегося осадка. Все известные методы обезжелезивания действуют по этому принципу. Системы отличаются они только скоростью реакции и способами фильтрации и окисления.

Из глубоких скважин получают идеально чистую воду. Однако, учитывая неблагоприятная экологическая обстановка негативно отражается на качестве даже такой жидкости. Необходимо периодически производить забор воды для последующего анализа, который позволит определить, нуждается ли она в очистке.

Химические анализы

Сделать анализ самостоятельно невозможно.

Видимые признаки указывают на превышение норм примесей железа. Если вода чистая, то это совсем не означает, что уровень данного вещества в пределах нормы. Анализ проводят в лаборатории.

Правильный забор воды

Пробив скважину на даче, рекомендуют сразу взять воду на анализ. Чтобы результаты были верными, пробу следует брать, придерживаясь правил:

  1. Воду набирают в стеклянную или пластиковую посуду, объемом не более 1,5 литра. Подойдет бутылка из-под минеральной воды.
  2. Тару промывают горячей водой, ополаскивают той, которую будут брать на анализ. Использование моющих средств категорически запрещено.
  3. Перед забором воды, открыть кран минут на 15. Это необходимо, чтобы примеси в трубах не повлияли результаты.
  4. Набирают воду под слабым напором.
  5. Наполненную тару герметично закрывают и держат в месте, куда не проникают лучи солнца.
  6. Пробу для анализа предоставляют в санстанцию не позднее, чем спустя три часа с момента забора, либо в течение дня.

Если доставить пробу не получилось в день забора, емкость с водой помещают в темный пакет и хранят в холодильнике. Забор повторяют, если ее не удалось отвезти на анализ в течение двух суток.

Как и чем измерять уровни воды

Выполняют замер динамического горизонта по определенному алгоритму. Такая последовательность позволит свести погрешность результатов к минимуму. Уровень советуют определять после череды жарких дней без осадков. Пользоваться скважиной нельзя час до выполнения замера.

Этапы измерения показателей:

  1. К капроновой нити крепят небольшой груз и опускают в подземный источник, пока он не достигнет дна.
  2. Вынимают и замеряют ту часть, которая намокла.
  3. На стыке мокрого и сухого участка ставят отметку так, чтобы ее не смыла жидкость. Лучше всего для этого подходит несмываемый маркер.
  4. Включают насосную станцию на 1 час.
  5. Вновь опускают нитку с грузом на дно.
  6. Измеряют разницу между уровнями. Ставят еще одну отметку, замеряют расстояние между первой и второй. Результат и есть динамический уровень.

На основании полученных показателей определяют производительность подземного источника.

Показатели нормы

ВОЗ не установлена контрактная норма содержания двухвалентного железа в воде. Организация определила суточную норму потребления химического элемента — 0,8 мг на килограмм массы тела.

Даже если в жидкости содержится вещества меньше указанной нормы, ее качество не идеально. Она имеет привкус металла и неприятно пахнет.

Вода богатая железом становится причиной образования коррозии на деталях из стали, что приводит к быстрому выходу из строя бытовой техники. Максимально допустимое содержание вещества в воде – 0,3 мг/л. Именно на это значение ориентируются компании, производящие системы фильтрации.

Методы очистки

Все способы очищения воды из скважины имеют свои преимущества и недостатки. Эффективность каждого зависит от назначения воды и необходимого объема.

Аэрация

Примеси теряют свои свойства вследствие окисления кислородом. Плюсы аэрации:

  • компактные размеры устройства позволяют оборудовать его в небольшом доме или участке;
  • система проста в применении;
  • невысокая стоимость;
  • минимум затрат на изготовление и монтаж устройства;
  • возможность полностью очистить воду от примесей железа.

Обогащение кислородом повышает защиту жидкости от вредных микроорганизмов, улучшить ее вкусовые качества. Метод наиболее эффективен, если содержание железа в воде не превышает показатель 6 мг/л.

Вещество окисляется под воздействием кислорода и выпадает впоследствии в осадок. В этом заключается принцип работы фильтрационной системы. Процесс очистки может длиться от нескольких часов до 2-3 суток. Самый доступный способ оборудовать систему – использование вместительной емкости. Выбирая объём, учитывают, что после обработки объем очищенной воды составляет не более 75% от общей вместимости бака. Он должен иметь слегка выгнутое дно, что значительно облегчит его очистку от осадка.

Минусы метода аэрации:

  • постоянная очистка бака от осадка;
  • срок эксплуатации — ржавчина пагубно влияет на металл.

Электромагнитная очистка

Принцип работы подобной системы заключается в преобразовании двухвалентного железа под действием электромагнитного поля в трехвалентное. Конструкция оборудована камерой, заполненной кварцевым песком, на который и выпадает ржавчина.

Обратный осмос

Эффективный метод водоочистки от примесей железа. Фильтрационная система задерживает их на молекулярном уровне даже в растворенном виде. Но такое решение требует установки конструкции, состоящей из фильтров для очистки и минерализаторов, восстанавливающих воду.

Механическая очистка

Метод очистки часто применяют для очистки воды из колодца или скважины загородного дома. Требует установки фильтрационной системы для известковой воды. Запасные слои фильтрации с автоматической промывкой применяют, чтобы упростить обустройство конструкции. Для этого используют шунгит, кварцевый песок, уголь активированный.

Реагентные фильтры

Процесс преобразования железа из одного состояния в другое значительно ускоряют мощные окислительные химические вещества. Реагенты, используемые в качестве фильтрующих средств: калия перманганат (марганец) и натрий гипохлорит. Из положительных моментов только простота применения. Реагент добавляют в воду, получая на выходе чистую воду. Технология имеет много недостатков:

  • регулярное использование требует постоянного пополнения реагента, что требует больших расходов;
  • передозировка химических веществ может нанести непоправимый вред здоровью;
  • дозу реагента определяют с учетом уровня химического элемента в жидкости. Этот показатель постоянно меняется, что повышает риск интоксикации организма, либо качество очистки воды снижается.
Читайте также:
Разновидности диванов для кухни, основные критерии выбора

Система контроля дозировки реагента требует значительных расходов, что делает метод слишком затратным. Способ очищения воды для технических потребностей. Использовать ее для питья или готовки не рекомендуют.

Как очистить воду из скважины от железа своими руками: наиболее экономный вариант

Добиться качественной очистки своими руками, не получится. С этой проблемой лучше справятся заводские фильтры. Однако такие способы позволят улучшить ее качество. Самодельные очистители — временная мера в случае, когда необходима чистая вода, а другого источника нет. В домашних условиях удалить примеси железа из жидкости можно несколькими способами.

Отстаиваем воду из скважины

Воду отстаивают несколько часов. После чего ее переливают в чистую тару так, чтобы не потревожить осадок. Для очистки больших объемов воды метод не эффективен. Аэрация позволит значительно ускорить процесс, насытив жидкость кислородом. Один из вариантов – применить компрессор для аквариума.

Некоторые обладатели колодца пользуются целыми установками. Принцип следующий: вода, выливаясь из устройства наподобие пульверизатора, вытекает в емкость, где отстаивается. Этот метод подходит, если уровень железа в воде от 5 мг/л и выше.

Кипячение

Благодаря кипячению на протяжении 15 минут, взвесь железа оседает.

Замораживаем

Воду в емкости отправляют в морозильную камеру. Как только основная часть замерзнет, остаток, содержащий примеси, сливают. Размораживая воду, последние льдинки выбрасывают.

Применяем активированный уголь

Лекарственное средство позволяет очистить жидкость от осадка и примесей. Таблетки заворачивают в вату. Фильтр устанавливают на емкость и пропускают через нее воду.

Лучшее оборудование и фильтры для очистки воды от железа

Производители предлагают большой выбор фильтрующих устройств для удаления железа из воды, с учетом требуемого качества жидкости и материальных возможностей потребителя.

Устройства фильтрации делят на три вида:

  • кувшинный – вода в емкости из верхнего отсека протекает через фильтр, попадая в нижний;
  • шлангом подсоединяемые к крану мойки, что позволяет их легко демонтировать и переносить;
  • стационарные, монтируемые в систему водопровода, выводя чистую воду к крану раковины.

Выбирают очистительную систему для коттеджа только после получения результатов анализа воды из подземных источников. Они позволяют определить количество железа и прочих соединений в жидкости. Специалисты подберут наиболее эффективную систему конкретно для вас, основываясь на показатели анализов. Для очистки воды в квартире применяют многоуровневые компактные фильтры.

Методы обезжелезивания воды: плюсы и минусы наиболее эффективных способов очистки

Методы обезжелезивания воды: плюсы и минусы наиболее эффективных способов очистки

Методы обезжелезивания воды: плюсы и минусы наиболее эффективных способов очистки

Удаление железа из воды чаще всего необходимо владельцам частных домов и загородных дач, а все потому, что вода, которую люди получают из местных источников и центрального водопровода, содержит много этого металла. Каковы же причины его высокого содержания в жидкости, которую мы ежедневно используем для разных целей, и как решить эту проблему? Разработанные методы обезжелезивания воды используют только в отдельных случаях. Причем применение того или иного способа выявляет как его плюсы, так и минусы.

Из этой статьи вы узнаете:

Что дают методы обезжелезивания воды

Какие основные методы обезжелезивания воды существуют

Как действуют реагентные методы обезжелезивания воды

Как обезжелезить воду своими руками

Как помогают различные методы обезжелезивания воды

Железо как твердый металл не растворяется в воде. Оно окисляется, ржавеет, а ржавчина, в качестве нерастворимого осадка, оседает на дне. Наличие двухвалентного железа, которое чаще всего растворяется, неощутимо, оно никак не влияет на внешний вид воды, которая по-прежнему остается прозрачной и бесцветной.

Избыток железа, попадающий с питьем в человеческий организм, опасен для здоровья. Процесс его окисления можно наблюдать в отстоявшейся воде, когда оно выпадает в осадок. Это значит, что двухвалентное железо стало трехвалентным.

Помните, что, попав в ваш организм, двухвалентное железо начнет окисляться, нарушая при этом нормальную работу большого количества органов. Суть обезжелезивания заключается в том, чтобы искусственно окислить и превратить двухвалентное железо в твердую взвесь, затем удалить его из воды, тем самым обезопасив воду.

Основные методы обезжелезивания воды

Стоит сказать, что самой большой популярностью пользуются четыре способа обезжелезивания воды:

аэрация на специальном устройстве;

процесс коагуляции и осветления;

введение сильных реагентов (хлора, озона, перманганата калия).

Для очистки поверхностных вод чаще всего используют реагентные способы с дальнейшим фильтрованием.

Если же в воде обнаружено коллоидное двухвалентное железо, необходимо провести пробное обезжелезивание.

Когда же нет возможности провести очистку на первых стадиях проектирования, то после проведения пробного обезжелезивания в лаборатории или на основании опыта работы подобных устройств используют один из методов, описанных выше.

Отстаивание воды

Самым простым способом обезжелезивания является отстаивание воды. Это происходит так: в специальную емкость заливают воду, в ней, как в отстойнике, железо после окисления оседает, а верхний, очищенный слой воды транспортируется в дом для дальнейшего использования. Для ускорения процесса пользуются методом аэрации: когда компрессор нагнетает воздух. В таком случае минусы будут выражаться в необходимости свободного места для бака и насоса, а также низкой скорости обезжелезивания.

Аэрация на специальных устройствах

Аэрацию принято использовать в тех случаях, когда нужно избавиться от железа при его концентрации более 10 мг на литр и повысить величину pH выше 6,8.

Для процесса аэрации пользуются вентиляторными дегазаторами (градирнями) или контактными градирнями с естественной вентиляцией. Как же это все выглядит и работает?

Читайте также:
Нюансы выбора дверей для гардеробной

Посмотрите на рисунок ниже, на нем представлена схема работы аэрационного метода. Вода попадает через патрубок (1) в верхний сектор градирни, где работает естественная вентиляция. Внутри дегазатор заполнен кольцами Рашига – их габариты 25×25×4 мм (4). Альтернативой данной керамической насадке может служить деревянная хордовая насадка из брусков.

С помощью вентиляторов навстречу воде подается воздух. Этот процесс позволяет удалить углекислоту и обогатить воду кислородом. После этого жидкость стекает в специальную емкость (7), оттуда насос подает ее в напорный фильтр. В итоге в наполнителе фильтра образуются хлопья гидроксида трехвалентного железа, которые и остаются здесь.

Реагентные методы обезжелезивания воды

Метод реагентного обезжелезивания используется в тех случаях, когда аэрационный метод не принес необходимого результата. Чаще всего это происходит, когда вода слишком сильно насыщена железом, и оно находится в сложно окисляемых формах.

Что же представляет собой реагентный метод обезжелезивания воды? Реагент вводится в жидкость для увеличения ее pH и ускорения процесса гидролиза железа, образования хлопьев, их коагуляции и окисления закиси металла.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Чаще всего перед добавлением реагентов, для экономии их расхода при подщелачивании и окислении, проводится аэрация. Для подщелачивания лучше всего подходит известь, для окисления железа – хлор или озон. Из-за того, что, используя реагентные методы фильтрации, образуется большое количество взвешенных форм железа, в этих системах предусмотрена двухступенчатая осветительная процедура, через отстойник-фильтр или осветлитель-фильтр.

Рисунок ниже отражает традиционную схему обезжелезивания жидкости с применением реагентов. Для начала воду аэрируют на вентиляторной градирне (1), тут же удаляется большая масса свободной двуокиси углерода. После этого перед отправкой в отстойник в воду вводят известковое молоко. Получившаяся смесь очищается в отстойнике (9) и фильтре (8). Если это необходимо, в известь могут ввести коагулянт.

Коагуляция и осветление, известкование

Из поверхностных вод зачастую необходимо удалять известь и коллоидно-дисперсные вещества, в составе которых есть железо. Чтобы очистить жидкость от извести и коллоидных веществ, необходимо ввести специальные реагенты-коагулянты. Такой метод фильтрации воды называется коагуляцией.

Коагулянты образуют в воде элементы, которые адсорбируют коллоиды и выпадают в осадок. Для удаления более сложных соединений железа, например, коллоида гидроксида железа Fe(OH)3 или гумата железа, используется коагулирование с помощью сульфата алюминия или железного купороса с хлором или гипохлоритным натрием.

Режим работы и необходимое оборудование выбирают в зависимости от уровня и характера загрязнения воды. В случаях, когда необходимо повысить уровень щелочи и снизить содержание соли в воде, также используют известкование.

Коагуляция – сложный процесс, так как трудно рассчитать четкое соотношение коагулянта с количеством загрязняющих веществ. В таких случаях пропорции рассчитывают с помощью пробных коагулирований.

Как коагулянты применяют следующие вещества:

глинозем – сульфат алюминия Al2(S04)3 x 18Н20 при pH воды 6,5–7,5;

железный купорос – сульфат железа FeSCF х 7Н20 при pH воды 4–10;

хлорное железо FeCl3 х 6Н20 для воды с pH 4–10.

Для того чтобы сделать процесс более интенсивным, в воду также добавляют флокулянты, чаще всего, полиакриламид. Данные вещества укрупняют осадок и увеличивают скорость слипания коллоидов и взвешенных частиц.

Методы обезжелезивания воды из скважин

Вода из скважин и источников другого рода может содержать железо в разной форме и количестве. Универсального метода по удалению этого элемента на данный момент нет. Обезжелезить воду можно несколькими способами, которые описаны ниже.

Для очистки воды в любых скважинах необходимо подготовится к процессу обезжелезивания: перемешать воду, тем самым обогатив ее кислородом, добавить щелочь, хлорировать либо озонировать. В итоге химической реакции двухвалентное железо в воде окислится и станет трехвалентным. После этого его можно будет удалить посредством отстаивания и фильтрования.

Распространенный метод очистки воды в скважинах – каталитический. Он ускоряет окислительные процессы, и железо намного быстрее становится трехвалентным. Данный процесс происходит в особом резервуаре с насыпными фильтрами из высокопористых материалов. В нем железо окисляется и оседает внутри пористых фильтров.

Применяя такой способ, можно избавиться от частиц железа размером до 10-25 мкм. Для удаления же более мелких фракций необходимо использовать другие методы.

Аэрация может использоваться по-разному. Например, способом фонтанирования специальными брызгальными механизмами, душирования (вода разбрызгивается в емкости), введения воздуха в жидкость с перепадами атмосферного давления, посредством компрессора.

Обычно аэрации хватает для того, чтобы сделать воду питьевой.

Введение в жидкость окислителей. С помощью этого метода можно ускорить химические реакции в воде, тем самым железо перейдет в трехвалентное состояние намного быстрее, чем при аэрации. Самым распространенным окислителем, который применяется в России уже более 100 лет, является хлор.

Хлорирование воды с помощью газообразного хлора – достаточно эффективно, но у этого метода есть минусы. Так, хлор в жидком состоянии очень токсичен, поэтому доставить его на место проблематично. Но этот недостаток уравновешивается тем, что данное вещество разрушает другие вредные элементы, такие как двухвалентный марганец, сероводород и т. д.

Метод обработки воды гипохлоритным натрием осуществляется посредством специальных дозаторов. Подобная процедура не меняет жесткости жидкости. Получение гипохлорита натрия происходит непосредственно на месте обработки воды из поваренной соли.

Озонирование воды хорошо тем, что не загрязняет воду побочными элементами, которые появляются после химических реакций. Этот процесс может быть полностью автоматизирован.

Получение озона происходит из технического кислорода и обычного воздуха из атмосферы. Во время озонирования образуется множество газовых пузырей, часть из них всплывает, другая же растворяется в воде, окисляя ее.

Фильтры на базе ионообменных смол работают также результативно. Такие устройства могут справиться с высоким содержанием железа. Основным их недостатком является быстрое засорение и частая замена фильтрующих составляющих.

Как обезжелезить воду своими руками

Для обезжелезивания воды в домашних условиях нужно:

Читайте также:
Отделка стен керамогранитом

использовать циркуляционный насос в системе подачи воды;

установить фильтр в теплом месте;

для нормальной работы фильтра он должен очищать как минимум 200 литров в неделю;

обезжелезить воду можно, отстаивая ее в стеклянных емкостях.

Для частных домов на приусадебных участках устанавливают колодцы или скважины. В таких случаях можно самостоятельно сконструировать систему для накопления воды, ее обезжелезивания и уничтожения бактерий (смотрите фото ниже).

Но подобные фильтры бесполезно использовать при водопроводных системах, состоящих из металлических труб, сгонов, муфт и т. д. Трубопровод должен быть металлопластиковым с фурнитурой из латуни или нержавеющей стали.

Главная часть системы – это столитровая емкость из дюралюминия. Посредством насоса вода поступает на распылитель А4. С помощью элемента А1 происходит концентрация озона внутри емкости. Вода из О1 сначала подвергается процессу фильтрации, после чего насосом поднимается на О2. После чего через патрубок О3 поступает кислород или воздух. Патрубки О4 и О5 (соединенные силиконовым шлангом), служат для контроля уровня воды в емкости. А2 – это обратный клапан. Насос А3 доставляет воду из бака.

Помните, что от качества потребляемой жидкости напрямую зависит ваше здоровье и жизнь в целом. Поэтому стоит задуматься об очистке воды и ее обезжелезивании. Помочь в организации этого процесса вам могут только профессионалы.

Где купить фильтры для обезжелезивания воды

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Выбрать фильтр для воды.

Подключить систему фильтрации.

Подобрать сменные материалы.

Устранить неполадки в работе оборудования.

Дать телефонную консультацию по интересующим вопросам.

Доверьте очистку воды профессионалам компании «Biokit», которые заботятся о вашем здоровье.

Железная вода – как ее очистить

Читатели FORUMHOUSE хорошо знают, что даже в артезианской скважине качество воды оставляет желать лучшего.

Одной из самых распространенных проблем, с которой сталкиваются загородные домовладельцы, является вода с повышенным содержанием железа.

Содержание железа в питьевой воде

Первый признак этого – ржавые подтёки на сантехнике и желтизна на постиранном белье, а так же это может быть запах, который издает железо в питьевой воде.

Железо в воде из скважины

Можно заказать монтаж водоочистной установки в специализированной фирме. Но влетит это в копеечку.

Valexs:

– Я завершил бурение скважины на участке. Воды много.

На вид она кристально чистая, но сильно воняет железом и даже на вкус отдаёт ржавчиной.

Если налить её в банку, то часов через 12 она начинает желтеть, а через сутки на дно выпадает бурый осадок. Поэтому я решил сделать анализ, чтобы узнать про содержание железа в воде и концентрацию других соединений и примесей, вот что получилось:

  • рН – 6.93;
  • жёсткость общая – 6.2 мг-экв/л;
  • жёсткость кальция – 5.0 мг-экв/л;
  • щёлочность общая – 0/2.4 мг-экв/л;
  • хлориды – 2.52 мг-экв/л (89.5 мг/л);
  • железо общее – 19.13 мг/л;
  • железо II – 16.85 мг/л;
  • железо III – 2.28 мг/л;
  • сульфаты – 18.8 мг/л;
  • окисляемость – 4 мг/л.

Когда пить -вредно!

Столько, сколько содержит эта вода железа, организм человека просто не усвоит, возможно даже отравление! Если из вашего крана течет вода с железом, вред, который она приносит организму, может быть достаточно серьезным.

До 90% питьевого водоснабжения в окрестностях Москвы обеспечивают подземные воды, и почти по всей области они, по данным МНПЦ «Геоцентр-Москва», имеют переизбыток содержания железа и марганца. По мнению ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), повышенное железо в воде недопустимо, безопасный для здоровья уровень – если содержание железа в воде не превышает 2-3 мг/литр.

Valexs:

– Для того чтобы очистить воду с таким составом, с меня запросили 150 тыс. руб. (за фирменную очистную станцию).

Пользователи нашего сайта предлагают сэкономить – смонтировать эффективную и недорогую станцию по обезжелезиванию самостоятельно!

Прежде чем приниматься за работу, необходимо узнать: какое именно у вас железо в воде и степень его концентрации, т.к. от этого зависит эффективность установки. Также нужно выяснить: нет ли содержания каких-либо болезнетворных микробов и вредных химических элементов, оказывающих вредное влияние на организм. Иначе одной очисткой от железа не обойтись. Поэтому, задавшись целью повысить качество воды, в первую очередь ее следует сдать на лабораторный анализ!

Как выглядит вода с большим содержанием железа

Железо в воде содержится в двух основных формах. На рисунке мы видим двухвалентное и трехвалентное железо.Железо в воде содержится в двух основных формах:

Двухвалентное – растворимо в воде.

Поэтому такая водичка (после забора из скважины) кажется чистой и прозрачной, содержания посторонних примесей незаметно.

Но если налить ее в открытую ёмкость и дать ей отстоятся некоторое время, то под влиянием кислорода железо, растворённое в ней, постепенно окисляется и выпадает на дно в виде желтовато-бурого осадка.

Трёхвалентное – нерастворимо. Повышенное содержание железа в воде сразу выдает себя характерным желтоватым оттенком.
Вода, содержащая железо.

Чаще всего вода может содержать избыток растворённого двухвалентного железа.

Влияние воды на железо

Принцип действия обезжелезивающей очистительной установки основан на том, что двухвалентное железо при контакте с кислородом воздуха окисляется и, превратившись в трёхвалентное, выпадает в осадок. Остаётся только ускорить этот процесс, для чего вода дополнительно насыщается кислородом.

Valexs:

– Моя система водоочистки работает так. В скважине установлен погружной насос. Он нагнетает воду в бочку объёмом в 250 л. Сверху бочка закрыта крышкой с отверстиями. На крышку, вверх дном, я установил обычное пластиковое ведро на 10 литров. В центре ведра, над крышкой высокой бочки, установлена насадка для полива, как у лейки от душа, направленная в дно ведра.

Читайте также:
Обогрев гаража газовой пушкой: разновидности оборудования, требования при установке

Вода с превышением железа, прокачиваемая под давлением, вылетает из отверстия в лейке и ударяется в дно ведра. При ударе она разбивается в водяную пыль и под воздействием этого до предела насыщается кислородом. После чего капли, уже обогащённые кислородом, стекают по стенкам ведра и через просверлённые отверстия попадают обратно в накопительную бочку.

Благодаря «душированию», жидкость максимально насыщается большим количеством кислорода, а вредный минерал быстро выпадет в «железный осадок».

Valexs:

– Таким образом, у меня реализована аэрация. Сама бочка заполняется автоматически. Уровень воды регулируется электродами разной длины. Как только он понижается, включается погружной скважинный насос.

После бака с водой форумчанин смонтировал ещё один насос, который поддерживает необходимое давление в водонапорной системе дома. После насоса установлена самодельная колонна – ёмкость для наполнителя-катионита, который дополнительно очищает и умягчает воду, делая ее пригодной и для питья.

Колонна изготовлена из полиэтиленовой трубы диметром 20 см. Концы трубы форумчанин закрыл пластиковыми заглушками на шпильках, в качестве прокладки использовал резину от камеры.

Ёмкость с катионитом необходимо регулярно промывать обратным потоком воды.

Valexs:

– Промывка занимает около 45 мин., в процессе отключается скважинный насос, а вся сточная вода из накопительной бочки и колонны последовательно (для этого переключаются краны) сбрасывается в канализацию.

Чем больше концентрация железа в воде, тем быстрее «слёживается» катионит. Поэтому для расчёта частоты промывок берётся следующее значение: в среднем 1 л катионита поглощает около 1 грамма железа.

На основании анализа воды и водопотребления рассчитывается частота промывок. Стандартная частота промывок – 1 раз в 7 дней, но она может быть и большей.

Lmv16:

– Даже при небольшом водопотреблении промывку надо делать не реже чем 1 раз в 2 недели, число помывок можно даже увеличивать . Если регулярно не делать обратную промывку, то велика вероятность того, что наполнитель сильно забьётся железом, и его придётся выковыривать из колонны лопаткой.

Следует помнить, что в канализацию при обратной промывке по стокам одномоментно сбрасывается большое количество сточной жидкости! Поэтому необходимо заранее просчитать её ёмкость.

На FORUMHOUSE вы можете также найти способы решения таких проблем, как железо в сточной воде, жесткость, примеси, которые могут в ней содержаться, неэффективность фильтров и т.д.

Система очистки Valexs-а эксплуатируется более четырех лет, что подтверждает её эффективность. На монтаж системы и покупку всего необходимого оборудования форумчанин потратил всего 15 тыс. руб.

Станция работает отлично, но пользователь нашего сайта с ником Andre.voda предлагает усовершенствовать установку.

– Я бы рекомендовал использовать не ведро, а перевёрнутую бочку с горловиной меньшего диаметра, чем у накопительной бочки. И чем длиннее бочка, где происходит аэрация, тем лучше.

Подобные системы очистки от превышения вредных примесей стали настолько популярны среди форумчан, что можно говорить о целой серии самодельных безнапорных аэрационных установок.

ДУБ-ДУБОМ:

– У меня превышение уровня железа – 48 мг/л, это выше нормы.. Много думал, как перестать вредить себе и семье и пришёл к выводу, что принудительная аэрация – лучший способ очистить воду от избыточного железа.

Т.к. количество примеси зашкаливало, ДУБ-ДУБОМ модернизировал аэрационную установку, смонтировав систему из трёх бочек по 500 литров каждая.

Для ускорения процесса окисления аэрация ведётся круглосуточно.

Часовой расход воздуха, подаваемый компрессором, составляет 3000 литров/час. В итоге концентрация понизилась до 0.15 мг/л!

Безопасная для организма питьевая вода.

На FORUMHOUSE вы узнаете об особенностях выбора системы водоснабжения и отопления, прочитаете обо всех нюансах монтажа самодельной системы водоочистки. Познакомитесь с рассказом о том, как наша форумчанка самостоятельно собрала безнапорную аэрационную установку.

У нас собран весь опыт пользователей FORUMHOUSE по самодельным системам водоподготовки.

Из нашего видеоролика вы узнаете о самых последних новинках по системам очистки воды. А из еще одного о системе водоснабжения дома из колодца на базе конденсационного котла.

Обезжелезивание воды

Источники, поставляющие потребителю воду без примесей, в наши дни большая редкость. Проблема чистой H 2 O касается сегодня как жителей городских квартир и владельцев загородных домов, так и руководителей служб водоподготовки предприятий любой сферы деятельности.

Чаще всего вода из скважин содержит большое количество минеральных солей-добавок, ухудшающих ее внешний вид и качество. Одной из основных проблем является высокое содержание примесей железа. Процесс удаления из жидкости избыточного железа носит название обезжелезивания (деферризации).

Зачем удалять из воды примеси железа

Первое, что настораживает при использовании «железной воды», это специфический запах и неприятный привкус металла. А если ее оставить для отстаивания на воздухе – она становится мутной и рыжеватой на цвет. Употребление такой воды опасно для здоровья, так как избыток железа в организме человека может спровоцировать развитие сердечно-сосудистых заболеваний и вызвать различные аллергические реакции. Мыться и чистить зубы железистой водой тоже не рекомендуется из-за того, что волосы становятся ломкими и безжизненными, кожа сухой и раздраженной, а зубы больше подвержены кариесу.

Но намного большей проблемой является разрушительное воздействие такой воды на бытовую технику и водопроводные системы. Соединения железа в виде накипи оседают на водонагревательных элементах и быстро выводят из строя кофеварки, бойлеры, посудомоечные и стиральные машины. Кроме того, наличие железа в воде ведет к постоянному образованию ржавчины и засоров в системе водоснабжения, заставляя регулярно чистить и даже менять трубы.

​ ! Важно: Прием железа более 200 мг в день приводит к отравлению, а 4-40 грамм к летальному исходу.

Для избавления от железа следует использовать фильтры обезжелезивания, которые подбираются в зависимости от исходных параметров воды, концентрации вредных минералов и требований к химическим показателям очищенной жидкости.

Методы очистки от избыточного содержания железа

Железо обычно присутствует в воде, поступающей из скважин или источников, в нерастворенном (Fe +3 ) и растворенном (Fe +2 ) виде. Перед тем, как вывести из жидкости двухвалентное железо, его нужно перевести в нерастворенную форму. С этой целью применяются различные методы:

Читайте также:
Снимать ли пленку с поликарбоната и как это сделать?

– Аэрация – насыщение жидкости кислородом. Он вступает в реакцию окисления с растворенным железом, в результате чего Fe выпадает в нерастворимый осадок и задерживается фильтрующим элементом. После этого осадок вымывается и отводится в канализацию. Такие системы также способны удалять и марганец, а некоторые – растворенный сероводород. Метод безопасен и не требует больших затрат, так как использует только естественный окислитель.

– Реагентное обезжелезивание – добавление в воду реагентов-окислителей (чаще всего перекиси водорода, гипохлорида натрия, озона, хлора). Метод применяется для систем централизованного водоснабжения при очень высокой концентрации железа (выше 5мг на 1л.). Для этого используются мощные фильтры и химические реагенты, которые не загрязняют саму жидкость, а только вступают в реакцию с железом. В результате образуется нерастворимый осадок, который отфильтровывается или удаляется путем отстаивания.

– Безреагентная деферризация – универсальная методика, которая использует фильтры с безреагентной загрузкой. На них оседает как ржавчина, так и все соединения железа. Через определенное время фильтры необходимо промывать. Недостатком является то, что не снижается жесткость воды. Соответственно, использовать такие фильтры следует там, где жесткость воды не очень высокая.

Предельным содержанием железа в питьевой воде считается 0,3 мг/литр. Еще меньшие концентрации Fe находятся в дистиллированной воде. Если возникла потребность в воде полностью очищенной от примесей железа, то имеет смысл купить деионизированную воду.

Системы обезжелезивания воды на основе ионного обмена

В основе данного способа лежит способность высокомолекулярных нерастворимых веществ, состоящих из твердой основы (катионитов), задерживать растворенное железо, отдавая взамен анионы натрия. Обмен ионами позволяет выводить из жидкости довольно большие концентрации растворенного железа, не требуя его предварительного окисления для перевода в трехвалентное состояние. Кроме того, катиониты легко удаляют из жидкости также ионы кальция, магния и даже марганца, сильно осложняющего работу окислительных систем.

Однако практическое применение таких фильтров-обезжелезивателей ограничивается тем, что:

* трехвалентное железо и другие механические примеси «забивают» катионит и почти не вымываются, снижая эффективность очистки;

* наличие в воде любых окислителей приводит к реакции окисления железа;

* показатель кислотно-щелочного равновесия воды (pH) должен быть ниже 6, чтобы железо не окислялось.

Поэтому ионообменные фильтры используются только на стадии доочистки, когда требуется снизить концентрацию железа до минимальных значений.

Ионообменные засыпки

Качество обезжелезивания во многом зависит от эффективности фильтрующей засыпки. Самым популярным видом наполнителей в системах деферризации являются синтетические ионообменные смолы. Они представляют собой гидрофильный структурированный материал с развитой поверхностью, на которой (благодаря специальной обработке) образуются комплексы функциональных групп.

Их задача – максимально извлекать соединения железа любых форм и переводить в нерастворимые соединения, которые остаются на поверхности фильтрующего элемента.

Так как в процессе своей деятельности фильтрующие материалы накапливают загрязнения, их необходимо периодически промывать. Такая отмывка проводится автоматически в прямом и обратном режиме с помощью раствора поваренной соли. Загрязнения отводятся в канализацию, а восстановленный фильтр переходит в обычный режим работы.

В процессе деферризации с применением ионообменных смол полностью исключено попадание вредных примесей в очищенную воду. Поэтому данный метод можно использовать для очистки вод не только хозяйственно-бытового, но и питьевого назначения.

​ ! Важно: Ионообменные смолы эффективно удаляют железо из воды, но при этом загрязняются.

Подведем итоги

Чистая вода – основа здорового существования и бесперебойной работы домашней техники. Поэтому использование фильтров-обезжелезивателей, несмотря на необходимость затрат на них, это вложение средств в собственное здоровье и семейное благополучие. Главное – использовать качественные фильтрующие загрузки, обеспечивающие высокую эффективность и экономию.

О теоретических основах процесса обезжелезивания воды

Предлагаем вниманию читателей продолжение полемики специалистов, посвящённой вопросам обезжелезивания воды. Предыстория вопроса: в журнале С.О.К. (№7/2017) был опубликован ответ инженера-наладчика Д. Ф. Янченко на критические замечания, изложенные в статьях А. А. Бударагина «О промышленном обезжелезивании подземных вод» [1] и А. Ю. Рушникова «О возможности умягчения, деминерализации и изменения стабильности воды в процессе обезжелезивания» [2], относительно его статьи «О промышленном обезжелезивании подземных вод» [3].

Прежде всего хотелось бы оговориться, что с моей стороны в данном случае была скорее не критика, а обсуждение полученных Д. Ф. Янченко результатов, которые следует признать весьма полезными как с точки зрения накопления знаний о процессе обезжелезивания, так и их осмысления с точки зрения химической теории. Проблема видится в общем недостаточном понимании того, каким образом происходит удаление железа из воды. Причём такого понимания нет не только на уровне рядовых специалистов (технологов и наладчиков), но и признанных авторитетов в области водоподготовки. Множество утверждений просто принимается на веру без малейшей возможности проверить их достоверность на основании действительно проведённых кемлибо опытов. Вывод Д. Ф. Янченко в статье [4], что «обезжелезивание подземных вод с рН 2+ , рН, щёлочности, — определялись: общая жёсткость, содержание кальция Ca 2+ , растворённого кислорода O2 (в мг/л и процентах от максимального насыщения при данной температуре и атмосферном давлении), окислительно-восстановительный потенциал Eh. Во всех случаях окисляемость воды не превышала нормативных значений СанПиН 2.1.4.1074–01.

Обезжелезивание воды проводилось методом принудительной аэрации с использованием компрессора и аэрационных колонн с последующей обработкой на напорных зернистых фильтрах, загруженных фильтрующим материалом «Сорбент АС» крупностью 0,7–1,5 мм. Данные табл. 1 показывают, что эффект умягчения наблюдался только в опыте №4 (с 5,9 до 5,5 ммоль/л). В других случаях умягчения или не наблюдалось, или даже отмечалось увеличение жёсткости при том, что рН всегда заведомо был выше 6,8. Также наблюдалось как снижение, так и рост минерализации и содержания кальция; в опытах 1–3 значительных изменений не отмечено.

Представленные результаты показывают, с одной стороны, неоднозначность выводов относительно процессов умягчения и деминерализации воды при её обезжелезивании в зависимости от рН, с другой — несомненность того факта, что процесс обезжелезивания сопровождается изменением ряда других показателей качества. Стоит при этом оговориться: не вполне понятно, вызваны ли эти изменения непосредственно удалением ионов железа из воды, либо сказывается влияние аэрации, о чём подробно говорилось в статьях [10, 11]. Столь сложный процесс, разумеется, требует полноценного теоретического обоснования, которое к настоящему времени нельзя признать удовлетворительным, а некоторые устоявшиеся понятия явно требуют определённого разъяснения и уточнения.

Например, относительно форм существования железа в подземных водах в [5] сказано следующее: «Преобладающей формой существования железа в подземных водах является бикарбонат железа (II), который устойчив только при наличии значительных количеств углекислоты и отсутствии растворённого кислорода. Наряду с этим железо встречается в виде сульфида, карбоната и сульфата железа (II)…».

Упоминание о наличии в воде бикарбонатов (гидрокарбонатов), карбонатов, сульфатов есть в хорошо известных изданиях [6–8] и других работах. Однако, если взять реальные протоколы анализа качества воды, то там можно встретить не только щёлочность (карбонаты и гидрокарбонаты), сульфиды и сульфаты, но другие анионы — нитриты, хлориды, фториды, фосфаты. С этой точки зрения можно сказать, что двухвалентное железо содержится в подземных водах в виде сульфатов, хлоридов, нитратов и т.п.

Разумеется, гидрокарбонаты в природных водах являются преобладающими анионами, но некорректной выглядит сама постановка вопроса: анионы и катионы диссоциированных солей находятся в низкоконцентрированном растворе независимо друг от друга (влияние ионной силы раствора в данном случае не рассматривается). Поэтому более правильным является определение, что растворённое двухвалентное железо в подземных водах находится в виде ионов Fe 2+ , как указано в издании [9].

Основным методом обезжелезивания является перевод железа из растворимой в нерастворимую форму с последующим отделением из воды полученной твёрдой фазы. При этом протекают реакции окисления и гидролиза. Приведём несколько вариантов записи данных реакций из разных изданий и справочников:

При общей схожести уравнений (1)–(6) между ними имеются и существенные различия, что довольно странно, если рассматривается один и тот же хорошо известный процесс. Не вполне ясно также, идёт ли речь только об окислении или о гидролизе. Действительно, Fe(OH)3 является почти нерастворимым соединением, но то же можно сказать и о Fe(OH)2.

В справочной литературе приведены значения произведения растворимости для Fe(OH)2 и Fe(OH)3, соответственно: 8,0 × 10 –16 и 4,0 × 10 –38 при температуре 25 °C. Растворимость S для электролита AmBn (А — катион, В — анион) связана с произведением растворимости ПР следующим выражением:

Согласно формуле (7) растворимость SFe(OH)2 составит 5,85 × 10 –6 моль/л, SFe(OH)3 — 1,96 × 10 –10 моль/л или, с учётом молярной массы [Fe(OH)2 = 89,8 г/моль], [Fe(OH)3 = 106,8 г/моль], 0,53 и 0,000021 мг/л, соответственно. Отсюда на долю ионов Fe 2+ и Fe3+ пришлось бы всего 0,33 и 1,09 × 10 –5 мг/л, соответственно.

То есть практически все гидроксиды железа в подземных водах находились бы в нерастворённом состоянии, а проблема повышенного содержания железа была бы крайне редка. Однако в действительности всё обстоит совершенно иначе.

Хотя при проведении лабораторных анализов учитываются все формы железа (растворённое, коллоидное, в виде взвешенных частиц), но также несомненно, что основным источником для всех остальных форм являются ионы Fe 2+ (комплексные соединения железа, в том числе с органическими соединениями, здесь не рассматриваются). Напрашивается очевидный вывод: ионы Fe 3+ в одних и тех же условиях гидролизуются значительно лучше, чем Fe 2+ .

В общем виде реакция гидролиза соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, записывается так:

МА + НОН ↔ НА + МОН, (8)

где М — катион; А — анион.

Или в ионной форме:

М + + НОН ↔ Н + + МОН. (9)

Константа равновесия данной реакции

Так как концентрация молекул воды НОН в растворе постоянна, то произведение двух постоянных К·[HOH] можно заменить константой Кг, которую называют константой гидролиза.

Путём несложных преобразований из уравнения (10) получается уравнение для константы гидролиза:

где Kw — ионное произведение воды, Kw = 10 –14 ; Кд — константа диссоциации слабого основания.

Хотя часто указывают, что в природной подземной воде железо содержится в виде гидрокарбонатов (что не совсем корректно), то есть в соединении со слабой кислотой, но, поскольку в любом случае рассматривается ионная форма железа, использование уравнения (11) представляется правомерным.

Чем выше значение константы гидролиза, тем полнее он происходит. В силу того, что предыдущая ступень диссоциации всегда выше последующей, гидролиз по первой ступени происходит всегда более полно, чем по следующим.

Так как катионы Fe 2+ и Fe 3+ многовалентны, то их гидролиз происходит ступенчато (Кд — константы диссоциации):

Показанные значения констант диссоциации ионов Fe 2+ и Fe 3+ позволяют рассчитать соответствующие значения констант гидролиза, которые составят:

Таким образом, степень протекания гидролиза при одинаковых внешних условиях для трёхвалентного железа всегда минимум на три порядка выше, чем для двухвалентного, почему и наблюдается интенсивное образование осадка Fe(OH)3 в отличие от Fe(OH)2.

Опытным путём установлено, что осадок, выделенный из промывных вод станций обезжелезивания, состоит в значительной мере из соединений трёхвалентного железа: например, в исследовании [15] показано, что 42–44 % осадка приходится на Fe2O3, соединений двухвалентного железа не отмечено.

Предполагается, что с течением времени в фильтрующей загрузке из свежевыпавшего осадка Fe(ОН)3 происходит образование гидрата окиси железа Fe2O3·nН2О, хотя закономерности и скорость этого процесса пока малопонятны.

Во всяком случае отметим, что необходимость окисления Fe 2+ до Fe 3+ достоверно установлена и подтверждается как теоретически, так и по опыту работы станций обезжелезивания.

При реакции гидролиза происходит выделение ионов Н + , что влияет на углекислотное равновесие в воде в соответствие с уравнением:

Вследствие накопления ионов Н + происходит перераспределение углекислотного равновесия, снижение рН и щёлочности. Надо отметить, что в то время как при гидролизе двухвалентного железа значение рН снижается, аэрация воды (которая применяется при обезжелезивании в подавляющем большинстве случаев) при исходном рН 2+ до Fe 3+ .

При этом реакция окисления двухвалентного железа до трёхвалентного обычно записывается так:

В данной реакции и окисление, и гидролиз происходят в одну стадию, что не исключает возможности и двухстадийного протекания процесса: сначала окисление согласно реакции Fe 2+ → Fe 3+ + e – (е – — электрон), а затем ступенчатый гидролиз до Fe(OH)3. Возможность протекания процесса в две стадии основывается на рассмотрении диаграммы Пурбе, показывающей формы существования химических элементов при различных значениях pH и окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Диаграмма Пурбе для железа (рис. 1) во многих изданиях и справочниках по водоподготовке обычно сопровождается пояснениями, что при рН 3+ , Fe 2+ и Fe(OH)2 + ; повышение рН приводит к окислению железа (II) в железо (III), которое выпадает в осадок; в восстановительной среде в присутствии карбонатов и при рН 2+ , основная часть железа находилась в трёхвалентной форме. При этом даже в исходной воде (не говоря уж об очищенной) всегда наблюдался значительный избыток растворённого кислорода по сравнению с принятым стехиометрическим соотношением 1 мг Fe 2+ на 0,143 мг О2. Это указывает на то, что процесс окисления значительно ускоряется (или вовсе становится возможным) не в свободном объёме воды, а на границе раздела фаз «вода–воздух» при образовании воздушных пузырьков вследствие аэрации, что было убедительно показано в работе [17] — редкий случай, когда действительно были получены новые ценные знания в области водоподготовки).

Противоречие между наличием в воде растворённого кислорода и низкими значениями рН и Eh объяснимо с той точки зрения, что сама диаграмма Пурбе лишь показывает термодинамически устойчивые формы существования химических элементов при различных значениях pH и Eh, поэтому расположение расчётной точки с координатами рН и Eh в области преобладания Fe(OH)3 вовсе не предполагает, что при этом полностью отсутствуют ионы Fe 2+ .

Это следует из уравнения Нернста, которое для некой химической реакции

записывается в виде:

где Eh — стандартный электродный потенциал; R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль·K); T — абсолютная температура, Т = 298 К для стандартных условиях реакции; F — постоянная Фарадея, равная 9,65 × 105 Кл/моль; n — число электронов, участвующих в процессе; aF, aQ, aB и aD — активности, соответственно, окисленной и восстановленной форм вещества, участвующих в реакции.

Данный факт (что в воде одновременно содержатся ионы в окисленной и восстановленной формах) почему-то не находит своего отражения в специальной литературе по водоподготовке.

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что теоретическое обоснование процесса обезжелезивания является в многом умозрительным: отдельные опытные результаты часто противоречат друг другу и не согласуются в рамках единой теории. Поэтому каких-либо более или менее точных расчётных формул, основанных на физико-химических закономерностях, к настоящему времени, к сожалению, не создано.

Если сравнить описания процесса обезжелезивания в работах [13] и [16], то можно увидеть, что они практически совпадают, хотя написаны с разницей в более чем полвека! Это означает, что теория за такой значительный период мало продвинулась вперёд. Часто упоминаемая в литературе роль катализаторов процесса обезжелезивания (ионов марганца, меди, фосфат-ионов, активной плёнки из ранее выпавшего осадка гидроксида железа, каталитически активных загрузок — алюмосиликатных и прочих) также не получила внятного описания.

Слабое теоретическое обоснование, противоречивые факты не позволяют утверждать, насколько различно протекают обезжелезивание и сопутствующие процессы при рН до и после 6,8.

В статье Д. Ф. Янченко [4] приведены данные о существенном снижении в очищенной воде жёсткости, содержания марганца, меди, алюминия, а также ряда анионов: сульфатов, хлоридов, нитратов.

По нашим данным, значительного снижения общей минерализации (соответственно и снижения концентрации отдельных ионов) не наблюдалось. Утверждение о влиянии ионной адсорбции на снижение солесодержания представляется спорным хотя бы по той причине, что, по сведениям Д. Ф. Янченко, наблюдалось одновременное задержание и катионов, и анионов. Скорее, здесь речь должна идти о более разнообразных механизмах, которые отличаются для отдельных ионов, но сводятся к двум процессам: образованию частиц нерастворимого осадка, который задерживается затем в фильтрующей загрузке, и ионному обмену на поверхности как зёрен фильтрующей загрузки (если она обладает обменными свойствами), так и образовавшегося осадка из Fe(OH)3.

Рассмотрение процессов, сопутствующих обезжелезиванию, слишком сложно и обширно, чтобы могло уместиться в рамках данной статьи. Этой теме должны быть посвящены отдельные исследования и публикации. Выделим, например, такой факт, что, согласно данным Д. Ф. Янченко, можно утверждать, что обезжелезивание сопровождается одновременно процессами и нитрификации, и денитрификации при очень низком содержании органических веществ, аэробной среде и малом количестве бактерий.

Выводы

1. Процесс обезжелезивания до сих пор является малоизученным, несмотря на исключительно большое количество работ, посвящённых ему.

2. Процесс обезжелезивания является комплексным: помимо снижения концентрации железа изменяются и другие показатели качества воды: жёсткость, рН, щёлочность, минерализация, окисляемость; механизмы этих изменений различны для отдельных показателей и нуждаются в отдельных исследованиях.

3. Помимо указанных выше показателей в пробах исходной и очищенной воды следует определять содержание растворённого кислорода и окислительно-восстановительный потенциал Eh.

4. В качестве задач последующих исследований процесса обезжелезивания можно выделить следующие:

  • уточнить, происходит ли обезжелезивание в одну стадию (одновременное окисление Fe 2+ до Fe 3+ и гидролиз) или в две стадии (сначала окисление, затем гидролиз), и при каких условиях;
  • количественно оценить, насколько влияют катализаторы (ионы марганца, фосфат-ионы, активная плёнка из ранее выпавшего осадка гидроксида железа, каталитически активные загрузки и т.п.) на процесс обезжелезивания;
  • изучить возможность более широкого использования диаграммы Пурбе для практических инженерных расчётов.

Обзор основных методов обезжелезивания воды

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 23.07.2017 2017-07-23

Статья просмотрена: 3459 раз

Библиографическое описание:

Лекомцев, В. Р. Обзор основных методов обезжелезивания воды / В. Р. Лекомцев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 29 (163). — С. 17-20. — URL: https://moluch.ru/archive/163/45186/ (дата обращения: 22.09.2021).

В статье рассмотрены шесть методов обезжелезивания воды. Автором статьи разработана таблица, в которой приведен сравнительный анализ методов обезжелезивания воды. С помощью разработанной таблицы можно наиболее быстро сравнить методы обезжелезивания воды между собой с целью дальнейшего рационального их выбора для конкретных целей.

Ключевые слова: вода, двухвалентное железо, трехвалентное железо, коллоидное железо, бактериальное железо, методы обезжелезивания воды

Качество воды источников водоснабжения во многом обуславливается степенью содержания в ней соединений железа. Важной задачей является использование воды для питьевых, бытовых и промышленных нужд с соответствующими нормативными показателями железа [1–2]. Но вода с изначальной нормативной степенью соединений железа присутствует далеко не во всех источниках водоснабжения, в которых соединения железа могут находится в четырех различных формах.

Типы соединений железа:

‒ двухвалентное железо — содержится в воде в растворенном состоянии и невидимо невооруженным глазом, при длительном контакте воды с атмосферным воздухом двухвалентное железо превращается в трехвалентное, и вода приобретает рыжеватый цвет;

‒ трехвалентное железо — содержится в воде в нерастворенном состоянии в виде маленьких частиц рыжего цвета, при длительном отстаивании нерастворенные частицы выпадают в осадок;

‒ коллоидное железо — содержится в воде в нерастворенном взвешенном состоянии, окрашивает воду в рыжий цвет, нерастворенные частицы не выпадают в осадок;

‒ бактериальное железо — состоит из живых и мертвых бактерий, образующих мягкое и вязкое слизистое отложения внутри трубопроводов и на санитарно-технических приборах.

Использование воды с повышенным содержанием соединений железа приводит к различным негативным последствиям:

‒ нарушение работы органов пищеварительной, мочеиспускательной и сердечно-сосудистой систем человека;

‒ появление раздражений кожи и ее аллергических реакций;

‒ образование рыжих пятен на санитарно-технических приборах;

‒ образование рыжих пятен на белье после стирки;

‒ появление коррозии трубопроводов;

‒ снижение срока службы бытовой техники.

Ряд перечисленных выше проблем решается при использовании различных методов обезжелезивания воды [3–5].

Методы обезжелезивания воды

Метод основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтрации через слой загрузки выделять образованное в процессе окисления кислородом трехвалентное железо на поверхности зерен загрузки.

В процессе аэрации кислород воздуха окисляет двухвалентное железо, при этом из воды удаляется углекислота, что ускоряет процесс окисления и последующий гидролиз с образованием гидроксида железа.

Коагуляция и осветление

Метод основан на образовании с помощью коагулянтов хлопьев, которые образуются из нерастворенных соединений железа. В процессе отстаивания хлопья выпадают в осадок.

Для ускорения протекания процесса коагуляции в воду вводят флокулянты, способствующие укруплению хлопьев.

Для удаления железа данным методом применяются катиониты — синтетические ионообменные смолы.

Синтетические ионообменные смолы способны удалять из воды не только растворённое двухвалентное железо, но также и другие двухвалентные металлы, в частности кальций и магний. Теоретически методом ионного обмена можно удалять из воды очень высокие концентрации железа, при этом не потребуется стадии окисления двухвалентного железа с целью получения нерастворимого гидроксида.

Метод основан на продавливании воды через полупроницаемую мембрану, которая не пропускает мельчайшие примеси. В результате чего вода после прохождения через полупроницаемую мембрану становится дистиллированной.

Применяемыми для обезжелезивания реагентами-окислителями являются хлор, перманганат калия и озон.

Методы окисления хлором, перманганатом калия и озоном основаны на разрушение органических соединений железа и переход их в форму неорганических солей нерастворенного трехвалентного железа. Образованное трехвалентное железо затем выпадает в осадок.

Фильтрование через каталитические загрузки

Обезжелезивание с применением каталитических загрузок — наиболее распространенный метод удаления железа, применяемый в системах высокой производительности. Каталитические наполнители — природные материалы, содержащие диоксид марганца или загрузки, в которые диоксид марганца введен при соответствующей обработке.

Среди каталитических загрузок существуют: дробленый пиролюзит, сульфоуголь, МЖФ, Manganese Green Sand (MGS), Birm, и МТМ.

Механизм действия основан на способности соединений марганца изменять валентное состояние. Двухвалентное железо в исходной воде окисляется высшими оксидами марганца. Высшие оксиды марганца восстанавливаются до низших ступеней окисления, а далее вновь окисляются до высших оксидов растворенным кислородом и перманганатом калия. Впоследствии большая часть окисленного и задержанного на фильтрующем материале железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Поэтому каталитический слой является еще и задерживающим образованные соединения нерастворенного трехвалентного железа слоем.

Сравнительный анализ методов обезжелезивания воды

В результате рассмотрения методов обезжелезивания воды автором статьи составлена таблица 1, в которой отражены преимущества и недостатки для каждого метода обезжелезивания.

Сравнительный анализ методов обезжелезивания воды

Метод

Преимущества

Недостатки

— Низкая стоимость обезжелезивания по сравнению с другими методами;

— улучшение вкусовых качеств воды вследствие обогащения воды кислородом;

— экологическая безопасность при отсутствии предварительной обработки воды реагентами-окислителями

— Неэффективно при высоких концентрациях железа в воде;

— при высоких концентрациях железа в воде требуется предварительная обработка воды реагентами-окислителями;

Коагуляция и осветление

— Ускорение естественного процесса осаждения трехвалентного железа;

— связывание в хлопья коллоидных частиц трехвалентного железа с последующим осаждением

— Необходимость соблюдения четкого количества дозирования коагулянта;

— необходимость помещения для хранения коагулянтов

— Глубокая степень обезжелезивания;

— возможность регенерации загрузочного материала;

— отсутствие осадка после обработки воды

— Необходимость периодической замены загрузочного материала в фильтрах без предусмотренной функции регенерации, в связи с этим необходимы дополнительные затраты денежных средств;

— высокая стоимость фильтров с предусмотренной функцией регенерации;

— при присутствии в воде трехвалентного железа происходит неизбежное засорение смолы и проблематичное удаление его из загрузочного материала;

— во избежание увеличения концентрации трехвалентного железа в очищаемой воде необходимо следить за концентрациями кислорода и реагентов-окислителей в ней;

— наличие в очищаемой воде органического железа приводит к быстрому зарастанию ионообменной смолы

— Глубокая степень обезжелезивания;

— очистка воды практически от всех видов загрязнений

— существенные расходы на периодическую замену мембраны;

— необходимость предварительной очистки воды с целью сохранности мембраны;

— при больших концентрациях в очищаемой воде трехвалентного железа происходит неизбежное засорение пор полупроницаемой мембраны

— Метод поддается полной автоматизации;

— обеззараживание очищаемой воды

– Высокая степень токсичности хлора и озона;

— проблемы с транспортировкой хлора;

— возможность загрязнения воды хлором и перманганатом калия

Фильтрование через каталитические загрузки

— Возможность регенерации загрузочного материала;

— высокая производительность установок для каталитического окисления железа;

— компактность установок для каталитического окисления железа;

— загрузочный материал является и окислителем, и фильтрующей средой

— Неэффективно для органического железа;

— неэффективно при высоких концентрациях железа в воде;

— при содержании в воде марганца эффективность обезжелезивание существенно ухудшается;

— высокая стоимость большинства видов загрузочного материала;

— небольшой срок эксплуатации загрузочного материала

Выводы

Для рассмотрения способов борьбы с различными проблемами, возникающими в связи с использованием воды с повышенным содержанием железа, рассмотрены шесть методов обезжелезивания воды, которые используются в различных сферах человеческой деятельности. Также автором статьи разработана таблица, в которой приведен сравнительный анализ рассмотренных методов обезжелезивания воды (см. табл. 1).

С помощью таблицы 1 можно узнать преимущества и недостатки методов обезжелезивания воды, что облегчает дальнейший выбор методов для конкретных целей.

В каждом отдельном случаем выбор метода обезжелезивания воды индивидуален. Необходимо учитывать экономические составляющие, а также преимущества и недостатки. Более того, различные методы можно использовать совместно для обеспечения необходимой степени содержания в воде железа.

Методы обезжелезивания: выбираем лучшие фильтры очистки воды от железа

Содержание статьи:

Железо – это один из наиболее распространенных элементов, встречающихся в воде из природных источников. Поэтому обладателям собственных скважин часто приходится очищать воду от излишков этого металла. Однако обезжелезивание воды может понадобиться не только владельцам загородных домов и дач – растворенное в воде железо часто встречается и в городских квартирах. Многие жители города сталкивались с бурой, как будто бы ржавой водой, которая обычно течет из кранов после ремонта водопровода или проведения испытаний.

Откуда берется вода с железом?

Концентрация железа в воде может быть повышена по разным причинам. Обычно это случается из-за того, что вода какое-то время находилась в контакте с горными породами, содержащими железо и его соединения. Или же она в какой-то момент проходила через старые износившиеся трубы, покрытые изнутри ржавчиной и налетом. Также жидкость может быть загрязнена из-за того, что в нее попали промышленные отходы, стоки, сельскохозяйственные реагенты или удобрения.

Зачем нужно обезжелезивание воды?

Само по себе железо является ценным элементом, которое необходимо нам для бесперебойного функционирования организма. Оно важно для правильной работы сердца, кровеносной системы и других органов. Но чтобы получать нужное количество этого элемента, обычно достаточно просто сбалансированно и разнообразно питаться.

А вот избыток этого вещества, поступающий с неочищенной водой, может представлять опасность для здоровья. Из-за него нарушается работа желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы, страдают печень и почки, могут возникнуть различные аллергические реакции.

Железо в воде значительно ухудшает ее качество, делает ее мутной, придает ей металлический привкус и неприятный запах. К тому же оно доставляет проблемы и в быту: из-за него на постиранной одежде остаются ржавые следы, водопроводные трубы портятся из-за коррозии, сантехника покрывается желтыми пятнами, а бытовая техника раньше времени выходит из строя. Поэтому такой воде обычно требуется тщательная очистка.

Как понять, что вам необходима очистка воды от железа?

В воде железо может присутствовать в нескольких разных формах. Уже окислившееся трехвалентное железо образует ржавый осадок, а коллоидное железо создает рыжую взвесь, которая не оседает даже при длительном отстаивании. Поэтому если вода приобретает бурый оттенок, в ней появляется взвесь или видимый осадок – это явный признак того, что ей требуется обезжелезивание.

Однако двухвалентное железо определить на глаз очень сложно: оно растворяется в воде, не влияет на ее цвет и прозрачность, и его присутствие практически незаметно. Поэтому если в воде нет видимой взвеси или окраса, бывает сложно оценить, насколько вам необходима дополнительная очистка воды от железа. Именно поэтому перед установкой водоочистной системы обязательно нужно провести лабораторный анализ жидкости. Тестирование покажет концентрацию и точную форму железа и поможет определить нужный метод очистки. Кроме этого, помимо железа в воде может содержаться много других вредных примесей – важно определить их наличие, потому что оно тоже повлияет на выбор фильтра.

Способы очистки воды

Существует много способов фильтрации и устранения вредных примесей. Для эффективного обезжелезивания воды в домашних условиях обычно используют следующие методы:

  • Аэрация;
  • Метод ионного обмена;
  • Микрофильтрация;
  • Метод обратного осмоса.

Аэрация

Метод упрощенной аэрации заключается в насыщении воды воздухом при помощи специализированных аэрационных установок, в результате чего происходит окисление железа. Процесс очистки выглядит так: через емкость с водой под давлением или без него пропускают воздух. Кислород из воздуха вступает во взаимодействие с двухвалентным железом и окисляет его, превращая в трехвалентное. Оно, в свою очередь, выпадает в осадок, который опускается на дно емкости и затем легко удаляется путем механической очистки. Во многих очистных установках удаление осадка происходит автоматически. Обезжелезивание сопровождается выделением углекислого газа, который ускоряет процесс окисления.

Очистка воды путем аэрации позволяет снизить содержание железа до нормативного уровня – в результате вода становится пригодной для питья и использования в быту. Очистка при помощи системы компрессорной аэрации Ecvols AP 1054 AS-19/F107 позволяет удалить из воды излишки соединений железа (до 10 мг/л), а также устранить неприятный запах сероводорода и избыток марганца. Такая установка подходит как для сезонного, так и для круглогодичного использования в загородном доме и имеет большой запас прочности, которого хватит на много лет работы.

Ионный обмен

В ионообменных установках очистка воды происходит путем замены ионов вредных примесей на ионы других, безопасных для человека химических веществ – например, натрия. Такие системы представляют собой фильтр, заполненный ионообменной смолой, через которую пропускается очищаемая вода. Смола поглощает ионы железа, а взамен выделяет в жидкость ионы натрия, которые никак не влияют на ее вкусовые характеристики.

Такой способ обезжелезивания очень эффективен, но он требует регулярных затрат на обновление ионообменных смол. Со временем запас ионов натрия в них истощается, и им требуется регенерация. Восстановить количество натрия можно, прогнав через фильтр химический реагент – специальный солевой раствор. Этот процесс возобновляет ресурс ионов, и после этого система снова становится готовой к использованию.

Данный метод позволяет удалять не только ионы железа, но и другие примеси – например, соединения кальция и магния, делающие воду жесткой. Таким образом, фильтр ионного обмена может прийти на помощь не только тогда, когда требуется обезжелезивание, но и когда нужно эффективно умягчить воду.

Ионообменная система очистки воды может использоваться с разными типами фильтрующих смол. Если в вашей воде слишком высокий уровень железа и ей требуется особая очистка именно от этого элемента, следует выбрать специальную обезжелезивающую смолу. Микс-смола Ecvols SoftEx B с разным размером гранул удаляет растворенное железо (до 15 мг/л), соли жесткости и марганец при небольшом содержании органических примесей. А микс-смола Ecvols SoftEx C способна удалять органическое железо, марганец и соли кальция даже при высокой концентрации органических загрязнителей, поэтому ее можно использовать для очищения и умягчения воды из поверхностных колодцев, озер, рек и торфяников.

Микрофильтрация активированным углем

Метод микрофильтрации предполагает использование проточного фильтра, заполненного активированным углем. В данном случае очистка воды происходит за счет того, что уголь адсорбирует молекулы ржавчины, избавляя жидкость от взвеси и железного осадка. Очистка будет зависеть от размера угольных частиц и их пористости, поэтому эти параметры нужно учитывать при подборе такого фильтра.

Данный способ позволяет не только производить обезжелезивание, но и устранять соли жесткости, микроорганизмы и неприятный запах, поэтому он подойдет для комплексного очищения питьевой и технической воды. Магистральный фильтр для очистки холодной воды Ecvols Оазис 20 BB удаляет ржавчину и соединения хлора, а также нейтрализует неприятный привкус и запахи. Картридж с угольным сорбентом можно использовать многократно – чтобы восстановить его очищающие свойства, его регенерируют при помощи 10% раствора лимонной кислоты.

Обратный осмос

В системах обратного осмоса вода под давлением пропускается через мембранный фильтр с ультра-мелкими фильтрационными отверстиями, которые позволяют ему задерживать подавляющее большинство загрязняющих веществ. Поэтому в таких системах происходит не только обезжелезивание воды, но и удаление из нее всех других примесей – как химических, так и органических. На выходе получается безупречно чистая, практически дистиллированная питьевая вода, которую при желании можно дополнительно минерализовать для придания ей пользы и приятного вкуса.

Пятиступенчатый фильтр обратного осмоса Ecvols RO-55PM – это лучший способ получения воды высокой степени очистки, которую можно применять в готовке и использовать для питья. В комплекте с системой идет постфильтр-минерализатор, поэтому процесс очистки завершается добавлением в воду полезных микроэлементов. Компактные размеры установки позволяют легко разместить ее в стандартной городской квартире, а бесшумная работа делает процесс фильтрации абсолютно незаметным для ее жителей.

Очистка воды в коттедже требует установки более мощного фильтра – например, обратноосмотической системы Ecvols RO-100. В ней вода проходит через композитную RO-мембрану, которая задерживает до 97% растворенных примесей и органических загрязнений, а также способна устранять 99% вирусов и бактерий. Эта модель представляет собой относительно малогабаритную комплексную систему, для размещения которой не требуется слишком много места.

Какой фильтр выбрать?

Окончательный выбор системы для обезжелезивания зависит от многих показателей. До покупки важно обратить внимания на следующие факторы:

  • Точная концентрация железосодержащих примесей. Разные фильтры могут справиться с разным объемом загрязнителя. Более того, для избавления от разных форм металла (двухвалентной, трехвалентной или коллоидной) также требуются разные системы.
  • Количество людей, которые будут ежедневно пользоваться водой – от этого будет зависеть необходимая мощность водоочистной техники.
  • Требуемая степень очистки в зависимости от целей использования жидкости – для питья или для технических целей (стирки, мытья и т. д.).
  • Источник воды – жидкость из поверхностной скважины будет отличаться по свойствам от водопроводной или артезианской воды.

Глубокая очистка воды – это сложный технологический процесс, на результат которого сильно влияет состав и характеристики воды. Поэтому чтобы правильно подобрать фильтр, необходимо предварительно провести анализ – от него будет зависеть, какой способ фильтрации будет оптимальным в вашем случае. При заказе системы очистки Ecvols вы бесплатно получаете базовое исследование воды по основным характеристикам.

Во время индивидуальной консультации специалисты Ecvols определят лучший метод очистки и помогут выбрать тип очистной системы исходя из вашего бюджета.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: