Очистка воды от железа

Вода, добытая из колодцев и скважин, имеет в своем составе железо, наличие которого не всегда желательно для человека.

Вред и польза железа в воде ↑

Железо, как микроэлемент, незаменим для организма человека: его главная функция заключается в транспорте кислорода от легких ко всем органам и системам.

Входя в состав гемоглобина, железо претерпевает ряд окислительно-восстановительных реакций, способствуя клеточному газообмену (приносит кислород, уносит углекислый газ).

Еще железо является составной частью ферментов (каталаза – для обезвреживания продуктов деятельности лейкоцитов) и некоторых видов клеток (миоглобин, цитохром).

Высокая концентрация железа в питьевой воде, с точки зрения влияния на организм человека, вызывает массу споров, т.к. существует два противоречивых мнения.

Некоторые специалисты считают, что разговоры о вреде повышенной концентрации железа в воде – всего лишь хитроумный маркетинговый ход предприятий, выпускающих аппараты для очистки воды.

Скептики утверждают, что главная проблема – это неприятный вкус и другие органолептические свойства питьевой воды, вызывающие отвращение при питье.

Однако, со статистикой не поспоришь: большинство медиков отмечают, что подобная вода часто становится причиной возникновения дерматитов, аллергии, проблем с печенью и даже инфаркта. Но это только при сильном превышении стандартов концентрации железа в питьевой воде (> 0,3 мг/л).

Способы очистки ↑

Существует несколько методов, позволяющих провести тщательную очистку питьевой воды от железа, но каждый из них несовершенен и имеет ряд недостатков, затрудняющих процесс удаления железа.

Железо в природе может принимать несколько форм, в зависимости от валентной способности:

• двухвалентное железо (Fe+2) обычно присутствует в растворенном виде в воде и при контакте с кислородом воздуха быстро окисляется, становясь трехвалентным (Fe+3), который имеет характерный рыжий цвет и «ржавый» вкус;
• трехвалентное железо (Fe+3) наблюдается в виде склеенных крупнодисперсных частиц, придавая воде коллоидный характер. Велика вероятность того, что здесь присутствует и двухвалентное железо, которое еще не успело до конца прореагировать с кислородом. Со временем вода, насыщенная трехвалентным железом, подвергается преципитации, в ходе которой коллоидные частицы осаждаются, становясь питательной средой для размножения железобактерий;
• железобактерии образуют мягкий желеобразный осадок, состоящий из непосредственно бактерий (живых и мертвых) и продуктов их жизнедеятельности. При обычных условиях бактериальное железо не будет приносить вреда, но иногда в воде происходит стремительный рост колонии железобактерий, приводящих к коррозии и преждевременному изнашиванию металла водопроводных труб.

Очистка воды от двухвалентного железа предусматривает классические способы очистки воды от минерального загрязнения: обратный осмос и ионный обмен.

Избавиться от коллоидных частиц трехвалентного железа поможет метод ультрафильтрации.

На практике часто используются методики, основанные на каталитическом окислении растворенного в воде Fe (II) до крупнодисперсного Fe (III), благодаря своей массе, оседает на фильтрующую поверхность.

Данная методика характерна для так называемых фильтров – обезжелезиватей. Все схемы очистки воды от железа имеют свои плюсы и минусы, которые можно оценить, рассмотрев каждый метод подробнее.

Безреагентная очистка

Особенность данного метода заключается в протекании химических или физических процессов, при котором вещество, применяемое в качестве фильтра, не расходуется.

Для фильтрующей мембраны применяется двуокись марганца (MnО2), который, соединяясь с железом (Fe +2), образует нерастворимое соединение, выпадающее в осадок.

Очищение воды от железа протекает в колоннах, где и происходит каталитическое взаимодействие железа и оксида марганца и последующее осаждение нерастворимых частиц.

Со временем фильтрующая мембрана наполняется и требует очищения. Автоматическая промывка позволяет избавиться от загрязнений. Далее нежелательный материал утилизируется в канализацию.

Строение установки:

• корпус фильтра, выполненный из стеклопластика, внутри ламинированный полиэтиленом;
• автоматический клапан управления;
• фильтрующая мембрана;
• слой гравия в качестве поддержки колонны;
• дренаж.

Фильтры могут быть:

• BIRM – алюмосиликат, покрытый оксидами Fe (II) и Mn (II).

Является катализатором, способствующим ускорению процесса окисления Fe+2 и Mn+2 растворенным в воде кислородом воздуха.

• МЖФ – гранулированная среда из доломитов, модифицированных оксидами Fe, Mn и Si.

Считается катализатором окисления Fe+2 и Mn+2. Увеличивает значение pH воды. Преимущества безреагентной очистки воды от железа:

• долгосрочное использование фильтра (возможность промывки фильтрующей мембраны в случае засорения);
• является универсальным способом очистки воды не только от избытка железа, но и от присутствующих в ней растворенных газов: сероводорода, метана, двуокиси углерода.

Недостатки:

• высокая стоимость оборудования для очистки воды от железа относительно аппаратов для реагентной очистки в полтора-два раза.

Реагентная очистка

Применяется на начальном этапе очищения воды не только от Fe, но и H2S и Mn.

Фильтрационная среда окисляет железо:

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

4Fe2++3O2+6H20 = 4Fe(OH)3

4Fe(OH)2+O2+2H20 =4Fe(OH)3

Т.е. двухвалентное железо переходит в малодисациированную форму Fe+3 , которая вместе с присутствующим марганцем осаждается на фильтре. Та же схема очистки воды от железа протекает и при очищении воды от сероводородных примесей.

Далее происходит автоматическая очистка фильтрующей мембраны с последующим поступлением промывных вод в канализационный смыв. Колонна включает в себя:

• корпус фильтра, сделанный из стеклопластика, внутри покрытый полиэтиленом;
• автоматический клапан;
• фильтровочную среду,

Схема: принцип работы реагентного Фильтра — обезжелезивателя

• слой гравия, поддеривающий фильтр;
• дренаж;
• емкость для подготовки регенерационного раствора.

В качестве фильтровального наполнения используются:

• Марганцевый глауконит, включающий в себя оксиды: MnO2, Fe2O3, K2O, MgO, Al2O3, SiO2;
• MTM – гранулированный, вспененный алюмосиликат, покрытый MnO2.

Преимущества реагентной аппарата для очистки воды от железа:

• качественное очищение даже при значительном количестве примесей;
• подойдет для очищения хлорированной воды;
• можно сменить наполнение фильтра, не повредив основной корпус фильтра;
• относительно малая стоимость;
• возможность снять установку на зимний период.

Недостатки:

• обязательная смена фильтровальной мембраны после ее износа.

Цены на обратные клапаны для канализации, есть в статье: обратный клапан для канализации.

Отзывы покупателей о септике Тополь, можно почитать здесь.

Очистка воды озоном

Данный метод подразумевает использование озона (О3)в качестве окислителя двухвалентного железа (Fe+2):

2Fe2+ + O3 + 2H+ -> 2Fe3+ + O2 + H2O

Fe3+ + 3H2O -> Fe(OH)3↓ + 3H+

Схема очистки воды озоном Синтез озона происходит в генераторе. Кислород воздуха, охлажденный до температуры +60С, поступает в емкость, где он избавляется от некоторого количества влаги.

Далее «сухой» кислород оказывается в озоновом генераторе, в котором под воздействием электрических зарядов происходит синтез молекул озона. Полученный газ используется для очистки воды из колодца от железа.

Установка включает в себя:

• генератор озона;
• стеклянные трубки, по которым происходит подача озона;
• электромагнитный клапан;
• эжектор.

Преимущества очистки воды от железа озоном:

• происходит обогащение воды кислородом;
• данный метод избавляет воду не только от неорганических примесей, но и от болезнетворных микроорганизмов;
• не нарушается рН питьевой воды вследствие того, что в ходе процесса очищения не образуются соли. Озон, как наиболее эффективный окислитель металлов, при взаимодействии с ними образует лишь их оксиды;
• мгновенный процесс очищения.

Недостатки:

• метод считается одним из самых дорогостоящих. Но потратив большую сумму на озонатор, можно существенно экономить свои средства в последующем: платить надо будет только за потребляемое аппаратом электричество;
• озон сам по себе весьма токсичен, поэтому при эксплуатировании установки следует строго следовать правилам техники безопасности;
• после очищения озонатором, вода приобретает окислительную способность, из-за чего водопроводные трубы и емкости для хранения питьевой воды должны быть выполнены из стойкого материала (ПВХ, нержавеющая сталь);
• при неправильном использовании установки повышается риск обогащения воды токсичными продуктами окисления, которые будут во много раз опаснее примесей, присутствующих в воде до озонирования;
• из-за своей высокой реакционноспособности озон быстро разлагается и его бактерицидное действие становиться весьма недолгим.

Очистка электромагнитным полем

Электромагнитный преобразователь воды Неорганические вещества, растворенные в воде (в нашем случае – соединения железа), существуют в виде заряженных частиц – ионов (Fe+2), покрытых гидратной оболочкой (диполями молекула воды). Поэтому на них можно воздействовать электромагнитным полем.

При прохождении загрязненной воды через поле происходит высвобождение ионов железа от гидратной оболочки и взаимное притягивание катионов железа (Fe+2) и образующейся в ходе химического процесса перекиси водорода.

Образуется оксид железа (Fe3O4 ), который является инертным (химически стойким)соединением.

Преимущества электромагнитного очищения воды от железа:

• безреагентный способ, т.е. не требует приобретения фильтрационной смеси;
• Fe3O4, покрывая внутреннюю поверхность водопроводных труб, благодаря своей низкой реакционноспособности, предохраняет систему водоснабжения от износа и коррозии;
• перекись водорода обладает мощным антисептическим действием.

Недостатки:

• длительность очистки;
• возможное размагничивание фильтра после нескольких лет эксплуатации.

Очистка обратным осмосом

Пример установки для осуществления обратного осмоса

Осмос — это способность воды проходить сквозь полунепроницаемую мембрану от менее концентрированного раствора соли к более концентрированному. Обратный осмос — это обратный естественному процесс.

При этом вода подается под давлением через мембрану, но в обратную сторону: от концентрированного раствора соли к более слабому. Поскольку молекулы соли по сравнению с молекулами воды имеют больший размер, мембрана задерживает их.

В результате очистки воды из скважины от железа обратными осмосом по одну сторону от мембраны образуется чистая вода, а по другую — концентрированный солевой раствор.

Преимущества очистки воды от двухвалентного железа обратным осмосом:

• высококачественная очистка питьевой воды;
• кроме очищения от минеральных загрязнителей предусмотрено освобождение воды от органики (гербициды и т.п.).

Недостатки:

• конечный продукт – дистиллированная вода, лишенная вообще каких-либо минералов;
• вода становится безвкусной.

Очистка аэрацией

Установка аэрации воды осуществляет обогащение поступаемой воды кислородом, который окисляет примеси двухвалентного железа. Следом вода поступает в установку для очищения питьевой воды от железа.

План установки системы аэрации воды с безреагентным обезжелезивателем

Колонна имеет в своем составе:

• воздушный компрессор с каркасом для подключения;
• контактный резервуар с системой распределения воды и газа;
• пневмоклапан;
• воздухоотводчик;
• контроллер потока для управления работой компрессора.

Существует два технических варианта: напорная и безнапорная аэрация. Напорная аэрация осуществляется в неподвижных миксерах или в колоннах, а безнапорная – с помощью форсунок или безнапорных эжекторов (аэраторы для обезжелезивания воды).

Преимущества очистки питьевой воды от железа методом аэрации:

• значительно снижается нагрузка на фильтры-обезжелезиватели, а значит срок их эксплуатации увеличивается в разы;
• исключается использование химических веществ: исключается опасность заражения питьевой воды токсичными веществами;
• экономия на фильтрационном материале.

Недостатки:

• данная схема очистки воды от железа эффективна при насыщенности воды железом менее 10 мг/мл.

Фильтры и их цены ↑

Расценки на системы обезжелезивания могут варьироваться, в зависимости от региона. Основным фактором, влияющим на стоимость очистительных колонн, является их технологичность, надежность и производительность.

Также стоит учесть, используется ли при этом расходный материал (реагентная схема очистки воды от железа), который станет дополнительным пунктом в статье расходов.

Аппараты для очистки воды, в зависимости от предлагаемых требований, делятся на классы: элит, премиум, стандарт. Ценовой интервал, соответственно классу, может составлять 5500-65000 рублей.

Видео: фильтры Aquadean ↑

Системы ↑

Система очистки воды от железа может быть установлена в квартире, но наиболее актуальными она будут в частном доме, на дачном участке или в загородном доме, где очистка воды из скважины от железа и других примесей – одна из главных задач.

И если анализ воды из колодца не выявил никаких нарушений, все же никто не застрахован от появления загрязнений.

Видео: АкваЩит ↑

Как очистить воду от железа на даче своими руками ↑

В случае, если средств не хватает на очистительную установку, можно воспользоваться простым способом очистки питьевой воды от железа: отстаиванием.

Для этого нужно установить большую емкость, выполненную из ПВХ или нержавеющей стали, заполнить ее водой и дать отстояться не менее 1 суток.

Кран, из которого будет литься очищенная вода, должен находиться выше уровня дна, чтобы отстоявшиеся частицы не смогли попасть в систему водоснабжения.

Данный метод не совсем хорош для длительного (больше 2х дней) пребывания, т.к. вода просто не будет успевать отстаиваться. Можно также попробовать выполнить фильтр для очистки питьевой воды от железа по следующей схеме:

Схема фильтра, выполненного вручную Данные методы, хоть и не требуют больших затрат, не могут выполнить очистку воды со 100% гарантией.

О том, как спрятать трубы в туалете, смотрите статью: как спрятать трубы в туалете.

Инструкция по монтажу полипропиленовых труб. приведена здесь.

Устройство сливного бачка унитаза, смотрите на странице.

Если существует необходимость в чистой воде, все же следует потратиться на очистительную установку: высокая цена окупиться отличным качеством воды.

Каждый заботливый хозяин коттеджа или дачи должен внимательно относиться к качеству питьевой воды, добываемой на его участке и постоянно проводить анализ ее качества.

Чистая вода – залог здоровья и благополучия всей семьи!