Одной из самых распространенных задач, решаемой в процессе использования грунтовых вод является очистка воды от железа и марганца.
При повышенной концентрации железа на сантехнических приборах образуются желтые и бурые подтеки и пятна, а повышенное содержание марганца способствует образованию черного налета на сантехнике. При стирке возможно изменение цвета тканей. Вкусовые характеристики напитков и пищи, приготовленных на воде с повышенным содержанием железа и марганца значительно ухудшаются и имеют неприятный привкус.
При регулярном употреблении воды с повышенным содержанием железа возрастает опасность различных заболеваний внутренних органов – в первую очередь печени и почек. Кроме того, избыточное количество железа неблагоприятно воздействует на кожу человека и нередко становится причиной развития дерматитов и аллергических реакций, а так же влияет на морфологический состав крови.
Отрицательное влияние марганца на организм человека обычно связано с его хроническим поступлением и в первую очередь отражается на функционировании центральной нервной системе. Головной мозг наиболее чувствителен к избытку марганца, поэтому уже на начальных стадиях интоксикации отмечается замедленная реакция, раздражительность, перемены настроения, постоянная сонливость, ухудшении памяти, повышенная утомляемость. Так же марганец может нарушать работу печени.
В воде железо может встречаться в различных формах:
- Двухвалентное железо Fe2+. Вода содержащая железо в данной форме первоначально прозрачная, но при отстаивании на воздухе приобретает окраску от желтой до бурой с последующим выпадением рыхлого осадка красно-бурого цвета
- Трехвалентное железо Fe3+. Вода с содержанием такого железа имеет повышенную цветность (различные оттенки красно-коричневого). Окраска воды обусловлена наличием в ней гидроксида железа Fe(OH)3, который является нерастворимым соединением и находится во взвешенном состоянии
- Органическое железо. Это железо образовавшее комплексы с природными органическими кислотами (гуминовые кислоты, фульвокислоты). Имеет как правило коллоидную структуру
- Бактериальное железо. Железо входящее в состав клеточных оболочек железобактерий
Марганец в воде, как правило, находится в растворенном состоянии.
Удаление железа из воды называют обезжелезиванием или деферризацией, а удаление марганца - деманганацией.
Проблема избыточной концентрации железа и марганца в воде решается с помощью специальных фильтров с каталитической фильтрующей загрузкой - обезжелезивателей воды. Кроме того, фильтры данного типа для очистки воды от железа и марганца способны удалять растворенный сероводород. В настоящее время для обезжелезивания и деманганации воды широкое распространение получили именно безреагентные напорные фильтры - обезжелезиватели. Безреагентные обезжелезиватели не требуют восстановления своих каталитических свойств с помощью химических реагентов, просты, экономичны и долговечны в эксплуатации.
Процесс обезжелезивания и деманганации воды состоит из двух стадий:
- Насыщение обрабатываемой воды одним из следующих окислителей: кислород воздуха, гипохлорит натрия, перекись водорода или перманганат калия.
Кислород (воздушная смесь) является наиболее предпочтительным окислителем в силу доступности, безопасности, отсутствия токсичности и высокой эффективности в процессах деманганации, обезжелезивания и очистки от сероводорода. Насыщение обрабатываемой воды кислородом осуществляется с помощью станции напорной аэрации. Вторым по распространенности применения окислителем является гипохлорит натрия. Его использование актуально при необходимости одновременно с обезжелезиванием и/или деманганацией проводить обеззараживание воды. Для введения в воду гипохлорита натрия применяют станции дозирования реагентов.
На данной стадии начинается реакция окисления железа и марганца, но протекает слишком медленно; - Фильтрация предварительно насыщенной окислителем воды через обезжелезиватель с каталитической фильтрующей загрузкой. На данной стадии скорость реакции окисления многократно увеличивается, железо и марганец образуют нерастворимые в воде соединения и задерживаются в виде осадка в толще наполнителя фильтра-обезжелезивателя.
Фильтры-обезжелезиватели могут применяться как самостоятельное оборудование, так и в комплексной многоступенчатой системе очистки воды совместно с умягчителями воды, осадочными и сорбционными фильтрами, а так же с системами обратного осмоса для очистки воды как в частном доме, так и в промышленной сфере.
Для предотвращения “отравления” ионообменных смол железом и марганцем, обезжелезиватели воды устанавливают перед установками умягчения, что позволяет увеличить срок службы катионита и сохранить его высокую обменную емкость (при отсутствии стадии обезжелезивания перед умягчителем, часть обменной емкости катионита тратиться на поглощение железа и марганца, которую практически невозможно полностью восстановить).
При использовании установок обратного осмоса на воде с повышенным содержанием железа и марганца, обезжелезивание и деманганация являются обязательной стадией водоподготовки, так как данная мера позволяет избежать трудноудалимых отложений на мембранных элементах обратного осмоса.
При использовании воды с повышенным содержанием железа в качестве питающей в теплоэнергетическом оборудовании (котлы паровые и водогрейные, теплообменники), обезжелезиватели воды применяются для предотвращения образования железонакипных отложений на поверхностях нагрева.
