Самый распространенный способ получения воды — подъем из скважин, при этом нередко приходится решать проблемы, связанные с ее химическим составом. Наиболее часто в составе встречаются примеси и металлы, так даже небольшое превышение норм железа делают воду непригодной для использования в технических целях, так как оказывает негативное влияние на промышленное оборудование, а также не позволяет использовать воду для пищевого производства и применения для бытовых нужд. Поэтому обезжелезивание воды — актуальная задача для любого промышленного предприятия.

Каковы же причины высокого содержания железа в жидкости и как решить эту проблему?

Нормы железа в воде и его разновидности.

В большинстве случаев артезианские скважины из-за высокого давления пластов земли на водные бассейны, из которых производят водозабор, дают воду с высокой минерализацией. В ней могут содержаться сероводород, оксиды калия, марганца и железа. Железо встречается чаще других в высокой концентрации и оказывает наиболее негативный эффект на технические характеристики и чистоту воды.

Как помогают различные методы обезжелезивания воды?

При водозаборе из артезианских скважин можно столкнуться со следующими формами железа в составе воды:

Железо как твердый металл не растворяется в воде, окисляется, ржавеет, а ржавчина, в качестве нерастворимого осадка, оседает на дне. Зато двухвалентное железо растворяется, оно неощутимо, никак не влияет на внешний вид воды, которая по-прежнему остается прозрачной и бесцветной. Технология очистки воды от железа заключается в переводе растворимого двухвалентного железа Fe2+ в нерастворимый трехвалентный оксид железа Fe3+.  Это достигается путем интенсивного насыщения водных масс кислородом. Сам процесс окисления железа легко можно наблюдать в отстоявшейся воде, когда оно выпадает в осадок.

Трехвалентное железо в воде Fe3+ уже придает воде рыжеватый цвет и оставляет налет. Избавиться от железного рыжего цвета можно при помощи проточных механических фильтров.

Существуют и другие формы железа, присутствующие в воде в виде взвесей: бикарбонат Fe(HCO3)2, карбонат FeCO3, сульфид FeS и сульфат FeSO4 железа, однако эти соединения нечасто встречаются и имеют низкую концентрацию, отфильтровываются при любых способах водоочистки.

Визуально, по запаху и вкусу, определить наличие солей железа в воде невозможно из-за их невысокого процентного содержания, искомые данные получают лабораторным путем после проведения химического анализа взятой пробы.

Коллоидное. Коллоидное железо органического происхождения находится в воде в виде очень мелких взвешенных частиц размером не более 0,1 мкм, оно не поддается отстаиванию и удалению бытовыми угольными водоочистными фильтрами. Очистить водную среду от столь мелких коллоидных фракций можно лишь при использовании установки обратного осмоса.

Бактериальное. Данные соединения в водной среде связаны с присутствием колоний бактерий, превращающих в процессе своей жизнедеятельности двухвалентного нерастворимую форму Fe2+ в трехвалентную. Бактерии образуют на водной поверхности плотную радужную пленку, придают структуре воды вязкость, делают ее непригодной для питья из-за неприятного запаха и плохого вкуса. Как и в случае с Fe3+, водоочистка от нерастворимого бактериального железа может быть проведена с использованием механических фильтров.

Вред железа.

Чтобы понять, для чего нужны фильтры для обезжелезивания воды из скважины, следует рассмотреть негативные факторы наличия в скважинном источнике железа.

Высокая концентрация железа в воде снижает эффективность работы оборудования. Самый ощутимый удар нерастворимое Fe3+ наносит оборудованию задействованному для транспортировки как холодной, так и горячей воды. В трубах и оборудовании образуется шлам, затрудняющий транспортировку рабочей среды. В линии снижается напор, уменьшаются объемы водоподачи, нарушается работа автоматики в обвязке водозаборного погружного скважинного электронасоса или насосной станции.

Такую воду нельзя использовать для пищевых производств, снижаются вкусовые качества воды, она приобретает неприятный железистый привкус и запах, а при употреблении воды с железом повышенной концентрации, в организме происходит нарушение работы почек и печени, на коже появляется пигментация, желтеют зубы, ломаются волосы, страдает сердечно-сосудистая система, что приводит к общей слабости.

Все существующие методы обезжелезивания воды можно разбить на две основные группы:

Методы обезжелезивания воды.

Обезжелезивание воды из скважины безреагентными методами.

При реализации безреагентного метода обезжелезивания основные расходы связаны с затратами на электроэнергию, необходимую для работы насосного и прочего оборудования. Следует отметить, что название безреагентный не полностью соответствует действительности, чтобы окончательно убрать из воды нерастворимый осадок Fe2O3 и остатки Fe2+, используют специальные водоочистные каталитические загрузки, ускоряющие процесс окисления и повышающие эффективность фильтрации.

Данные установки отличаются экологической чистотой, не ухудшают химический состав водной среды, большинство из них просты в работе и обслуживании.

Методы обезжелезивания воды.

Реагентное обезжелезивание.

Основой данного разряда технологий служат реагенты, вступающие в каталитическое, химическое или ионообменное взаимодействие с растворенным в воде железом. Полученный в результате реакций осадок обычно смывают в канализацию обратной промывкой, за управление всеми процессами отвечает автоматика.

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.

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.

Особенности применения установок обезжелезивания воды.

Следует помнить, что любая система обезжелезивания воды для скважины проектируется и устанавливается только на основе лабораторного химического анализа, так как важно знать количество содержащихся в воде примесей сероводорода, ионов железа, калия, марганца, органических реагентов.

На основе полученных данных собирается система водоочистки с обезжелезиванием. При высоких концентрациях железа применяют системы с аэрированием, если в составе воды много солей жесткости, используют комплексные засыпки в колоннах с ионообменными смолами. При широком спектре загрязнений монтируют многоступенчатые системы водоочистки.

Стоимость всех бытовых установок для обезжелезивания зависит от наличия автоматики, числа колонн, марки засыпок и сорбентов, и может быть значительная. Наиболее высокая цена у установок озонирования, которые помимо водоочистки обеспечивает дезинфекцию и уничтожают болезнетворные бактерии.

Многоступенчатые реагентные установки обезжелезивания зачастую нейтрализуют оксиды всех металлов, поэтому получаемая мягкая вода не слишком пригодна для питья, бытового использования и нуждается в минерализации.