Как связать железо в воде

Как очистить воду от железа своими руками

Открывая водопроводный кран после длительного перерыва, мы часто наблюдаем, как из него льется ржавая жидкость. Это говорит о большом содержании железа в воде — и это касается не только централизованных систем водоснабжения, но и автономных скважин. С такой проблемой сталкивается население в большинстве регионов нашей страны. В этой статье мы расскажем особенности очистки воды от железа своими руками.

Возникает закономерный вопрос: откуда вообще берется железо в водных залежах, и каково нормальное содержание железа в воде. И, если имеется избыток этого химического элемента в потребляемой нами жидкости, то есть ли возможность удалить его бытовыми методами, позволяющими очистить воду от железа из скважины своими руками. Рассмотрим профессиональные технологии очистки водных растворов от металлических примесей.

Железо в воде: основные источники

По данным специалистов, содержание этого химического элемента в земной коре превышает 5 %. Fe находится, в основном, в форме различных оксидов. Причем в поверхностных слоях в осадочных породах присутствует преимущественно окисное железо (Fe2O3), из которого состоят более чем на две трети разнообразные гематиты. Таким образом вода в открытых водоемах и в водоносных слоях постоянно контактирует с соединениями этого металла и насыщается ими.

Помимо природных источников поступления железа, в воде присутствует большое количество таких примесей, что имеют техногенный (искусственный) характер:

  • Стальные трубы водопроводных систем.
  • Промышленные сбросы предприятий металлургии, металлообработки, химических и нефтехимических производств, а также канализационные стоки.
  • Чрезмерное применение минеральных удобрений, часть которых растворяется и попадает в глубинные слои почвы.

Все перечисленные причины загрязнения воды железом принято называть вторичными. В некоторых случаях, а особенно в старых и сильно изношенных водопроводах, примеси именно из этих источников составляют подавляющую часть. Станции фильтрации коммунальных предприятий в таких случаях выдают очищенную питьевую жидкость, а до потребителя она доходит сильно загрязненной окислами контактирующего с нею металла. Требуется очистка воды с железом своими руками или с помощью специальных приборов.

Нормы железа в питьевой, технической воде и применяемой для хозяйственно-бытовых нужд

Для нормальной жизнедеятельности организма взрослому человеку необходим комплекс микроэлементов. Многочисленные медицинские исследования показывают, что суточная потребность в железе составляет порядка 15-22 мг. Основную часть этого металла мы получаем с водой, и его содержание жестко регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01 на уровне 0,3 мг/л.

Всемирная организация здравоохранения определяет, что максимальное потребление этого микроэлемента в день не должно превышать 0,8 мг/кг веса человека. Если исходить из показателя ПСП (переносимого суточного уровня потребления), суммарное содержание железа должно быть от 2,0 до 3,0 мг/л. Это значение соответствует российским санитарным нормативам.

Вода из скважины и водопровода используется не только для питья, но и для хозяйственно-бытовых нужд:

  • в автоматических стиральных машинах;
  • в системах автономного отопления в качестве теплоносителя;
  • в посудомоечных машинах;
  • в водонагревателях.

Требования к очистке воды от железа из скважины или водопроводных сетей по уровню содержания Fe+ определяются производителями, и эти показатели обычно соответствуют упомянутому СанПиН. При использовании бытовой техники компании-изготовители рекомендуют применять специальные химические добавки для приведения параметров используемой жидкости к необходимым требованиям.

Методы определения количества железа в водных растворах

Подземные и открытые источники водоснабжения сильно загрязнены. В действующих российских санитарных нормативах введено понятие суммарного содержания железа, которое присутствует в воде в четырех формах:

  1. Двухвалентное — находится в виде растворимых соединений и может окисляться при контакте с воздухом.
  2. Трехвалентное — присутствует в форме нерастворимых солей и гидроксидов.
  3. Коллоидное — это мелкодисперсные частицы чистого металла или его соединений, не оседающие под действием сил тяжести.
  4. Бактериальное — имеет вид полупрозрачной слизи или волокон, которые являются продуктом жизнедеятельности бактерий особого типа.

Чтобы убрать железо из воды своими руками, для точного определения содержания Fe необходим лабораторный анализ, но это не всегда возможно.

Как в домашних условиях определить железо в воде? Высокую концентрацию вредного химического элемента можно установить без специального оборудования по следующим признакам:

  • Неприятный железистый привкус воды и приготовленной на ней пищи.
  • Неопрятные рыжие пятна на фаянсовой сантехнике и других поверхностях.
  • Появление студенистого осадка бурого цвета, который на воздухе обретает крайне неприятный запах.
  • Ржавый налет на днище чайника и появление бурого осадка при нагревании жидкости.
  • После стирки в такой воде белые ткани приобретают неравномерный желтоватый оттенок.

Перечисленные методы не работают при сравнительно небольших превышениях ПДК. Так, 0,4 мг железа на литр воды практически не изменяют ее органолептических качеств. Металлический привкус становится выраженным минимум при несколько кратном превышении предельно допустимого показателя.

Бытовые способы удаления железа из воды самостоятельно

Уменьшить содержание этого микроэлемента в жидкости, поступающей из центрального водопровода или скважины, можно без сложного оборудования. Существует ряд простых, доступных методов обезжелезивания воды:

  1. Отстаивание;
  2. Кипячение;
  3. Вымораживание.

К названным способам следует добавить использование самодельного фильтра с наполнителем из активированного угля. Сделать фильтр для воды от железа на даче своими руками в домашних условиях можно без значительных денежных затрат. Рассмотрим эти методы и механизмы их действия подробнее.

Отстаивание

Если исходную жидкость из скважины или водопровода налить в емкость и оставить ее на время, она станет чище, а на днище образуется осадок рыжего цвета. Дело в том, что часть содержащегося в воде двухвалентного Fe2+ контактирует с воздухом и начинает активно окисляться и образовывать нерастворимые соединения.

Как очистить воду от железа из скважины своими руками — для реализации этого метода необходимо выполнить следующее:

  • Рассчитать среднесуточное потребление воды.
  • Подобрать две соответствующих емкости из пластика или нержавеющей стали специальных пищевых марок.
  • Баки установить в отапливаемом помещении под потолком или на втором этаже каскадом: первый выше второго.
  • Подача исходной воды из скважины или водопровода осуществляется в верхнюю емкость через край. Жидкость в ней должна отстаиваться в течение минимум суток.
  • На некоторой высоте от днища емкости устанавливается переливная труба, по которой отстоявшаяся вода сливается в расходный бак.
  • Остаток воды из первой емкости с примесями сливается в канализацию и цикл повторяется.

Такая несложная система очистки воды от железа своими руками позволяет существенно снизить суммарное содержание железистых соединений в воде, делает ее пригодной для питья и приготовления пищи. Устройство нуждается в ежедневном сливе и наполнении емкостей, в сливе отстоя с загрязнениями.

Кипячение

При нагревании двухвалентное железо вступает в реакцию с растворенным и атмосферным кислородом, в результате чего окисляется и образует нерастворимые соединения. Последние выпадают в осадок рыжего (ржавого) цвета и на днище посуды появляется накипь. Для обезжелезивания воды необходимо кипячение в течение 7-10 минут, после остывания ее желательно перелить в неметаллическую емкость.

Этот метод позволяет очистить воду от железа своими руками, полностью удалить из воды бактериальные составляющие: микроорганизмы при кипячении погибают, а продукты их метаболизма распадаются. Описанный способ снижения содержания железа в воде крайне затратный: на нагрев расходуется много газа или электроэнергии. Для получения питьевой воды его можно применять лишь в ограниченных масштабах.

Замораживание

Данный способ, позволяющий очистить воду от железа в домашних условиях, основан на разнице температур перехода чистой и загрязненной воды в твердое состояние. Для реализации этого метода достаточно наполнить пластиковую бутылку жидкостью из-под крана и положить ее в морозилку. Когда большая ее часть превратиться в лед, процесс можно считать завершенным.
Вынимаем емкость из морозилки и сливаем не замерзшую часть воды вместе с избытком растворенного железа в канализацию. Дожидаемся, пока лед, растает. Получившаяся вода будет чистой, пригодной для питья и приготовления пищи. Метод замораживания для очищения воды от железа своими руками имеет те же недостатки, что и кипячение. Соответственно и ограничения по его использованию аналогичны.

Профессиональные технологии обезжелезивания воды

Как понятно из предыдущих разделов: отстаивание, кипячение и вымораживание крайне неудобны и не обеспечивают нормального водоснабжения — такая система для очистки воды от железа пригодна для своего дома или квартиры. Для предприятий и организаций можно использовать один из профессиональных методов обезжелезивания воды:

  1. Аэрация с последующей фильтрацией.
  2. Установки с ионообменными смолами.
  3. Обратный осмос.

Перечисленные технологии получили наибольшее распространение и в бытовых установках для очистки воды от железа для загородных домов и коттеджей. Ниже приводится описание принципа действия каждой из них.

Обезжелезивание методом аэрации и фильтрации

Метод очистки воды из скважины от железа основан на насыщении воды кислородом из воздуха: двухвалентное железо из растворимых соединений окисляется и переходит в состояние трехвалентного. После этой реакции оно выпадает в осадок и задерживается специальным фильтром с наполнителем из чистого кварцевого песка. Аэрация воды от железа может осуществляться тремя способами:

  • Напорным. В системе предусмотрен компрессор, нагнетающей воздух в водный поток, проходящий во впускном трубопроводе.
  • Безнапорным. Захват воздуха происходит в процессе сепарации жидкости через специальные приспособления.
  • Эжекторным. Насыщение воды воздухом происходит через небольшие приспособления, монтируемые непосредственно на входную магистраль.

Любой из перечисленных методов аэрации отличается высокой эффективностью, и обеспечивают обезжелезивание воды до нормативных показателей. Различаются они по уровню сложности оборудования и затратам на обслуживание и электроэнергию.

Ионообменные фильтры

Вторая по популярности технология, позволяющая очистить воду в домашних условиях от железа, основана на замещении ионов железа ионами натрия. Реализуется метод при помощи каталитических полимерных смол, составляющих матрицу фильтра. В пластиковый или металлический корпус засыпаются специальные гранулы и при прохождении через фильтрующее устройство исходной воды происходит захват ионов железа и высвобождение ионов натрия.

Ионообменные смолы имеют пористую структуру, связанные ионы втягиваются внутрь матрицы. По мере насыщения гранул процесс замедляется — засыпка нуждается в регенерации. Для этого через нее пропускается насыщенный раствор хлористого натрия. Такие установки помогут очистить воду от железа из колодца, скважины или водопровода. Они отличаются высокой производительностью, хотя и несколько уступают по этому параметру аэрационным. Для обеспечения работы ионообменных фильтров организуется предфильтрация для удаления трехвалентного и бактериального железа.

Обратный осмос

Полупроницаемая мембрана пропускает исключительно молекулы воды и задерживает более крупные атомы железа и другие химические элементы. На выходе из установки обратного осмоса мы получаем пермеат глубокой очистки и концентрированный раствор примесей, сливаемый в дренаж. Этот метод поможет в домашних условиях снизить содержание железа в воде.

Бытовые системы обратного осмоса позволяют получить определенное количество особо чистой воды для питья и приготовления пищи. Использовать ее для других потребностей: санитарных или хозяйственных нецелесообразно. Такие установки достаточно сложны, имеют ограниченный ресурс обратноосмотических мембран, нуждаются в регулярном обслуживании.

Читать еще:  Как измерить вольтаж мультиметром аккумулятора автомобиля

Мы знаем как избавиться от железа в воде из скважины своими руками

Проблема повышенного содержания железа в воде для большинства российских регионов очень актуальна. Применение таких методов как отстаивание, кипячение или замораживание для обезжелезивания крайне неэффективно и неудобно. Очистка воды от железа своими руками применима только к небольшим объемам. Компания Diasel Engineering предлагает профессиональное решение проблемы с использованием современных технологий аэрации, ионообменных фильтров и обратного осмоса.

Наши специалиста готовы провести анализ воды на суммарное содержание железа, и на основании полученных показателей подобрать наиболее действенный метод его уменьшения. Мы располагаем необходимым оборудованием иностранного и российского производства и обеспечиваем его монтаж, гарантийное и постгарантийное обслуживание. Консультации по техническим, организационным и финансовым вопросам предоставляются онлайн, по телефону, по электронной почте.

Обезжелезивание и деманганация воды. Как убрать железо из воды?

Обезжелезивание — удаление железа и марганца из воды — это сложная задача для быта и производства. Нет универсального метода на все случаи, который был бы при этом экономически оправдан на всех объектах. Если бы он был — мы бы все о нем знали. Однако, методов много и каждый из них применим в определенных пределах и, конечно, имеет свои недостатки. Большинство людей пишут мне: «Павел, железо в воде. Фирмы предлагают разные методы от 30 до 150 тысяч рублей. Кому верить? Что делать?»

Ну, тут есть два путя, либо платить солидной фирме сколько скажут, скорее всего сумма будет очень большая. Либо решать вопрос с умом — самообразовываться. Теоретически подготовиться к решению своих задач.

Читать учебники по водоочистке трудно — их много и они почти все написаны в 60-х годах прошлого века в то время, когда индивидуальных систем очистки воды еще не было, а были крупные районные и поселковые станции. Штудировать форумы тоже тяжело — слишком много флуда, ругани, информация очень противоречива.

Меня зовут Павел Куркин. Я занимаюсь водоочисткой больше 5 лет, работал в фирмах, сейчас работаю на себя, веду блог ochistkavodi.ru и видеоблог youtube/Samopalych о водоочистке. За консультацией обращайтесь, это бесплатно, контакты даны в соответствующем разделе. Я создаю информационный ресурс по водоочистке, чтобы пролить, так сказать, свет на все темные углы этой нехарактерной для повседневной жизни сферы бытовых вопросов.

Итак, давайте разбираться… что же такое обезжелезивание воды и… Как убрать железо в современных российских реалиях 2016г?

Для начала определимся с понятиями. Железо в воде. Есть железо общее (по нему делают анализ обычно), есть железо растворенное (двухвалентное), есть железо нерастворенное (трехвалентное), т.е. как бы в виде частиц. Мы видим эти частицы как цветность и мутность воды, так же, как хлопья или слизь оранжевых и красных оттенков. Это гидролизованная ржавчина, гидроксид или гидроокись. Называют по-разному. Иногда «железо» в воде может быть черным — это уже продукты метаболизма бактерий. Так называемое органическое железо.

Признаки железа в воде:

  • Запах. Конечно! Мы все знаем запах железа с детства, когда на руках оставался запах металла после турника и качелей.
  • Вкус. Вкус железа трудно спутать с чем-то еще. Попробуйте воду на вкус и вы поймете есть в ней железо или нет.
  • Мутность. Вода бывает мутной от окислившегося железа. Обычно эта мутность довольно стабильна и не хочет осаждаться.
  • Цвет. Красноватые, рыжеватые оттенки — признак окисления железа в воде.
  • Осадок. Когда реакция окисления железа завершится — железо выпадет в осадок на дно емкости, вода снова станет прозрачной.

Рыжие несмываемые следы на сантехнике — самый верный признак необходимости удаления железа из воды.

Железо , как и другие металлы, например марганец , в бытовой водоподготовке удаляются несколькими различными методами. Перечислим их в порядке актуальности:

  1. Окисление и последующая фильтрация «твердых» фракций
  2. Окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2)
  3. Ионный обмен (умягчение)
  4. Обратный осмос (опреснение, обессоливание)

Я подготовил для Вас коротенькую таблицу для сравнительного анализа методов, применяемых в бытовой водоподготовке.

«> Метод удаления железа «> Стоимость

оборудования

«> Стоимость эксплуатации «> Скорость фильтрации
«> Окисление + Фильтрация » data-sheets-numberformat=»<"1":1>«> $$ «> $ «> ХХХ
«> Окисление пиролюзитом «> $ «> $ «> XX
«> Умягчение «> $$ «> $$ «> ХХ
«> Обратный осмос «> $$$ «> $$ «> Х

Выбор метода обезжелезивания зависит от множества различных факторов, таких, например как:

  • требуемый объем чистой воды в час и в сутки,
  • содержание железа, марганца, сероводорода в исходной воде
  • pH (водородный показатель) — чрезвычайно важный параметр
  • перманганатная окисляемость
  • другие загрязнения воды

Основополагающий фактор , конечно — это экономическая целесообразность , а в случае частного загородного жилья — кошелек хозяина. В таблице выше я сравниваю начальную стоимость метода обезжелезивания и стоимость последующей эксплуатации по отношению к получаемому объему чистой воды.

Так, например, окисление (промежуточная емкость, аэрация или дозация гипохлорита) с последующей фильтрацией — это способ требующий вложений. Оборудование аэрации стоит от 650$, обезжелезиватель от 250-400$, но мы получаем МНОГО воды 1-2 и более кубов в час, десятки кубов в сутки, количество ограничено в основном объемом загрузки (диаметром и толщиной слоя).

ПРИМЕР: для сорбентов АС/МС допустимая скорость фильтрации до 20м/ч при диаметре колонны в 13 дюймов (площадь круга = 0,08м получаем не менее 1,6 м3 воды в час и примерно 37 кубов воды в сутки (час кладу на пару промывок). Среднее потребление большого дома 1,5-2 м3/сутки.

Итак, рассмотрим различные методы удаления железа:

Окисление и последующая фильтрация.

В зависимости от количества кислорода, растворенного в воде железо может находиться в:

  • двухвалентном Fe(OH)2 растворенном и
  • трехвалентном Fe(OH)3 нерастворенном состоянии…

Которое в свою очередь можно разделить на коллоидную формузоль трехвалентного железа (выглядит, как мутная вода) и крупные хлопья, способные выпадать в осадок.

Суть метода ОКИСЛЕНИЯ заключается в том, чтобы перевести железо из растворенного (двухвалентного Fe(OH)2) состояния в «твердое» нерастворенное трехвалентное Fe(OH)3 за счет присоединения к молекуле железа еще одного иона OH. В этом случае железо, а так же многие другие вещества (марганец, сероводород, органика) не может больше оставаться в растворенном виде и образует относительно крупные образования молекул — коллоиды и более крупные частицы, которые могут быть удалены механически — отфильтрованы.

Поскольку в глубинных скважинах кислорода в воде практически нет, то вода, содержащая большую концентрацию растворенных металлов выходит на поверхность абсолютно прозрачная и, поимев контакт с воздухом, мутнеет, либо окрашивается в оттенки рыжего через некоторое время (от получаса до суток). А еще через какое-то время (1-3 суток) может снова стать прозрачной и безвкусной, на дне образуется осадок.

Мутность измеряют специальным прибором, используя единицу измерения ЕМФ для определения мутности воды

Из колодцев, поселковых водопроводов и открытых источников вода часто идет мутная, что говорит о содержании в воде различных взвесей (окисленных до трехвалентного состояния металлов, органических веществ, песка, глины) в виде коллоидных частиц — слишком мелкие, чтобы видеть глазом, но достаточно крупные, чтобы мешать прохождению светового потока. Это происходит из-за повышенного содержания кислорода в такой воде. Вода растворяет в себе газы при определенных физико-химических условиях. Если поместить воду в открытую емкость, со временем количество растворенного кислорода, в такой воде установится в зависимости от температуры, и парциального давления. Тоже самое касается и цветности воды. Кислород обладает способностью к диффузии — проникновению сквозь стенку трубы в воду. Поэтому длинный водопровод часто несет в себе мутную воду, если вода изначально железистая.

Методы окисления, используемые в быту и на мелких производствах:

  • Открытая емкость. Суть процесса — разбрызгать (аэрировать) воду над емкостью, в которой она накапливается в количестве достаточном для прохождения процесса окисления металлов и выхода сероводорода, либо остаточного хлора. Далее следует насос второго подъема, который забирает воду с поверхности воды в емкости и заталкивает ее снова в трубу, по которой вода подается на фильтр, например обезжелезиватель. Почитать больше…
  • Напорная аэрация. Воздух подается в водопроводную трубу с помощью компрессора под напором, превышающим напор воды. Далее, для разделения воды насыщенной кислородом от пузырьков (нерастворенного воздуха) используется колонна аэрации. Это пустой баллон с системой трубок внутри. Вода забирается на обезжелезиватель со дна емкости. В верхней части баллона есть воздухоотводная трубка длинной в четверт высоты баллона. На ее длину формируется воздушный пузырь. Чтобы вода не выбрасывалась из колонны используется воздухоотводный клапан с поплавковым механизмом, выпускающий наружу только воздух. Компрессор приводится в действие реле протока, установленным после системы водоочистки. Почитать больше…
  • Дозация гипохлорита. Гипохлорит NaClO — активное вещество, охотно отдающее кислород для окисления всего, что может быть окислено. Рабочий раствор подается в водопровод с помощью насоса-дозации. Далее возможно наличие контактной (пустой) емкости, в которой жидкость задерживается для продления реакции окисления. В любом случае затем вода подается на фильтр (обезжелезиватель). После обезжелезивателя как правило устанавливают угольный фильтр, который может так же выполнен в виде колонны загруженной активированным углем. Почитать больше…
  • Озонирование воды. Озон — очень активный окислитель. Он производится генератором озона и подается в водопровод. Реакции окисления с озоном происходят быстрее, но стоимость оборудования делает не актуальной установку такого оборудования для бытовой водоочистки.

Вне зависимости от того каким именно методом были окислены металлы и сероводород, растворенные в воде следующей ступенью водоочистки идет фильтрация . Отфильтровать частицы можно и с помощью очень мелкой сетки (мембраны) и с помощью нетканых полипропиленовых картриджей. Но эти методы не эффективны, потому что частицы окисленных металлов слишком малы — пол мкм, в том время, как сетка самого мелкого полипропиленового фильтр имеет ячейку 1 мкм.

В современной бытовой водоочистке фильтрация происходит с помощью напольных засыпных фильтров колонного типа с механизмом промывки загрузки, установленном сверху на баллоне.

Загрузкой называют все зернистые компоненты, которые засыпаются в колонну фильтра через верхнее отверстие (единственное в баллоне). Загрузка имеет свой срок службы, который может быть от 3-х до 10 и более лет.

Механизм промывки может быть автоматическим, либо ручным. Загрузка (кварцевый песок, сорбент, различные гранулы) промывается периодически, раз в несколько дней. На промывку загрузки в среднем уходит 200-500л воды (для бытовой системы на дом). Все стоки с обезжелезивателя вне зависимости от метода окисления воды могут быть направлены в септик или станцию аэрации типа «Топас». Да, это совершенно безопасно для септиков и станций аэрации.

В качестве корпуса фильтра используются композитные легкие баллоны (они же колонны, емкости) стандартных типоразмеров от 08 до 18 дюймов в диаметре. Они так же различаются по высоте от 35 до 65 дюймов. Есть баллоны и других размеров, но для наших целей они не актуальны. Под конкретные задачи водоочистки подбирается подходящая колонна — нужных диаметра и высоты.

Таблица типоразмеров баллонов, используемых в бытовых системах водоочистки:

Размер баллона Высота/диаметр, мм Вес пустого баллона, кг Объем корпуса, л Объем загрузки, л
0844 горловина 2,5″ 1122/215 5 32 25
1035 горловина 2,5″ 903/257 8,63 39 26
1044 горловина 2,5″ 1130/257 9,10 51 34
1054 горловина 2,5″ 1390/257 9,30 63 42
1252 горловина 2,5″ 1342/308 10,00 97 65
1344 горловина 2,5″ 1142/334 9,50 86 57
1354 горловина 2,5″ 1400/334 10,40 104 70
1465 горловина 2,5″ 1679/360 15,25 150 100

Фильтрация воды в колонных фильтрах обезжелезивания происходит при прохождении воды сквозь загрузку сверху вниз. Основные загрязнения (крупные частицы) осаждаются на поверхности фильтрующего слоя, более мелкие фракции, в том числе коллоиды сорбируются в средних и нижних слоях. Кроме того многие загрузки обладают каталитическими свойствами, то есть ускоряют и усиливают реакцию окисления и выпадения в осадок загрязнений воды, в таком случае все, что было выделено из раствора в твердую фракцию задерживается в толще загрузки. Есть еще более интересные загрузи, обладающие АВТОкаталитическими свойствами, т.е. они самостоятельно без участия внешнего окислителя удаляют растворенные вещества, но об этом поговорим позже.

Более продробно устройство фильтра описано в этой статье…

Клапан управления обезжелезивателем PENTAIR 363

Сверху на фильтре устанавливают клапан управления.

Клапан управления представляет собой систему каналов, по которым движется вода, запорный механизм, направляющий воду по нужному на данном этапе цикла каналу и блок управления с электроприводом для автоматического клапана, либо ручку для ручного переключения режимов для ручного клапана управления.

Фильтры бывают трехцикловые для безреагентных обезжелезивателей, либо пятицикловые для реагентной промывки. Реагентная промывка — это не просто взрыхление загрузки, а пропускание через загрузку реагента (например, раствора перманганата калия) для более глубокой очистки загрузки и восстановления ее каталитических свойств.

Переключая режимы с помощью ручки, либо автоматически за счет электронного блока управления мы организуем промывку фильтра.

Во время промывки фильтра вода не поступает к потребителю, а выбрасывается в дренаж (канализацию).

Промывка происходит в несколько этапов, там есть свои важные нюансы. Рекомендую изучить данный материал.

После завершения очередной промывки фильтр снова готов к работе. Загрузка фильтра при правильной эксплуатации обычно «живет» (работает) от 3-5 лет.

Окисление и фильтрация пиролюзитом (MnO2).

Этот метод прекрасно подходит для удаления небольшого количества двухвалентного железа Fe(OH)3 в простых условиях и для небольшого расхода воды. Высокий pH, отсутствие органики и сероводорода в воде — обязательные условия. Суть метода в том, чтo мы окисляем железо с помощью волшебного компонента загрузки фильтра без аэрации, без дозации, без озона, без реагентов — только обезжелезиватель с загрузкой: сорбент + пиролюзит.

Пиролюзит — это природный минерал. Диоксид марганца. Его применяют для производства батареек. Из него делают марганцовку (KMnO4) и вообще он довольно широко применяется в химической промышленности. В водоподготовке пиролюзит MnO2 используется, как каталитический материал удаления железа, марганца, органический соединений, сероводорода, потому что пиролюзит является неплохим окислителем.

Пиролюзит в водоподготовке — материал уникальный. Почти все каталитические материалы сделаны с использованием пиролюзита:

BIRM — это легкий сложнопористый алюмосиликат с нанесением пиролюзита в качестве наружнего каталитического слоя. Идея — супер, но живет не долго и боится органики.

Greensand Plus — кварцевый песок с нанесением пиролюзита на поверхность крупиц. Работает только при постоянной дозации гипохлорита или промывке марганцовкой.

МЖФ, МСК, Pyrolox, Сорбент МС и множество других материалов — все это сделано с применением пиролюзита.

Обезжелезиватель на пиролюзите. Умягчитель — опция. Его может и не быть.

При этом пиролюзит — это минерал, содержащий 75-95% MnO2, он поставляется гранулированным, подходящей фракции. Дешевый, но очень тяжелый. Для его промывки требуется быстрый поток воды. Чем больше диаметр колонны, тем больше требуется давление в системе для создания потока нужной скорости для ожижения загрузки.

Однако, пиролюзит можно использовать, как реагентную добавку к сорбенту МС для удаления без окисления небольшого количества железа и марганца. У Вас одна колонна — обезжелезиватель с загрузкой — сорбент + пиролюзит. Без реагентов. Без аэрации или другого вида окислителя. Эта система в некоторой степени уникальна. Никакой другой материал, кроме пиролюзита не способен годами окислять металлы растворенные в воде без активного окисления или реагентной регенерации. Потому что мы используем не продукты, содержащие пиролюзит (BIRM, Greensand, МЖФ и т.п.), а собственно, сам пиролюзит. В процессе эксплуатации он практически не расходуется, может немного «пылить» — давать серую воду — истираясь вымываться в водопровод в режиме фильтрации, но это касается не только пиролюзита, а всех вообще загрузок. Можно поставить угольный фильтр с картриджем на выходе, чтобы избежать попадания частиц пиролюзита в водопровод и я рекомендую устанавливать систему обратного осмоса для получения питьевой воды на кухне, т.к. при некоторых дополнительных условиях пиролюзит может отдавать марганец потребителю, возможно незначительное превышение ПДК.

Условия использования ПИРОЛЮЗИТА в качестве окислителя железа:

  • Железо Fe(OH)2 6,8
  • Перманганатная окисляемость Ионный обмен (Умягчение)

Для удаления различных примесей из воды, в том числе растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют ионообменные смолы — катиониты и аниониты в различных комбинациях, требующие регенерации поваренной солью NaCl в таблетках.

Процесс удаления солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением. Изначально этот метод применялся и сейчас применяется в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния). Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, а так же органики.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных металлов.

Что же представляет из себя Смола? Это синтетические шарики, изготовленные из полимерных материалов. Они очень мелкие, их много, они похожи на мелкую икру минтая, щуки или на «тобико» — икру летучей рыбы. Мы, монтажники водоочистки, даже ради забавы называем смолу «икрой» на профессиональном сленге.

Удаление железа ионным путем. Перед умягчителем ставится осадочный фильтр. Впрочем, его может и не быть, если железо и марганец находятся в воде полностью растворенными.

Суть процесса умягчения принципиально отличается от обезжелезивания. Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а замещают («впитывают») растворенные вещества в воде на катионы натрия, который не придает воде такого свойства, как жесткость. Общая солевая насыщенность воды при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола.

Исходя из вышесказанного возникает важный параметр ионообменных смол — ионообменная емкость смолы. Емкость смолы подобна емкости электрической батарейки. Есть запас натрия, который в процессе ионного обмена постепенно расходуется, тем самым снижается способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий — заканчивается и очистка — вода проходит через толщу смолы не изменяя своих свойств.

Мы заранее рассчитываем работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенрацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения емкости. Этот период называется в водоочистке фильтроциклом. О расчете количества смолы, соли для регенерации, фильтроцикла читайте в статье об умягчении.

Такие мультикомпонентные загрузки, как Экотар, Экомикс, FeroSoft, АПТ-2, Ionofer c различными индексами А, В, С и т.д. предназначены для удаления ионным путем растворенных солей, металлов, органических соединений, а также широкого спектра других веществ: тяжелые металлы, ионы аммония, железоорганические соединения, фосфор, кальций, кремний и многие другие.

Как я уже сказал — смола регенерируется с помощью таблетированной поваренной соли NaCl, соль продается на всех строительных рынках, в магазинах сантехники, стоит примерно 7$ за 30кг мешок. Расход соли определяется в основном количеством удаляемых веществ.

В среднем около 1 мешка соли в месяц уходит на умягчение воды.

Обратный осмос.

Системы обратного осмоса — это принципиально иной метод очистки воды. Здесь мы имеем дело с фильтрованием воды сквозь мембрану. Грубо говоря это сетка, через которую проходят молекулы воды, но не проходят молекулы солей жесткости и растворенных металлов. При этом задержанные молекулы не образуют осадка на поверхности мембраны, а сразу же сливаются в дренаж (канализацию). В процессе фильтрации в обратном осмосе вода разделяется на два потока — пермеат (очищенная) и концентрат (грязная вода).

В среднем на 1 куб.м. очищенной воды мы получаем полтора куба концентрата, который надо куда-то сливать.

Системы обратного осмоса эффективны при удалении растворенных металлов и солей жесткости. Они не замещают одни вещества другими, как ионообенные смолы, а реально очищают воду от примесей, в этом огромное преимущество обратного осмоса. Но это, пожалуй, самый дорогой процесс очистки воды и по причинам целесообразности его реже всего используют для удаления растворенного железа и марганца.

Однако, при высоких содержаниях растворенного двухвалетного Fe2+ железа и низком pH

Очистка воды от железа из скважины своими руками

Случается, что для получения пригодной для использования жидкости приходится проводить обезжелезивание воды из скважины.

Большое содержание железа – последствие процессов природного и техногенного происхождения:

  1. Выветривание, разрушение и растворение горных пород с последующим попаданием в подземные источники.
  2. Стоки промышленных предприятий, попадающие в наземные водоемы.
  3. Смывание с сельскохозяйственных земель остатков неусвоенных растениями минеральных и органических удобрений.
  4. Стоки с животноводческих ферм.
  5. Коррозия частей водопровода.

В воде, добытой из подземных источников, металл содержится в виде химических соединений:

  • Двухвалентного, которое, окисляясь, преобразуется в гидроксид металла, придающий жидкости буроватый оттенок.
  • Трехвалентного, находится в нерастворимом виде.
  • Коллоидного, которое трудно убрать ввиду малых размеров. Такой раствор невозможно очистить методом отстаивания.
  • Бактериального, образующегося в процессе жизни бактерий.

Характерные признаки

Что делать в случаях, когда нет возможности оперативно провести лабораторный анализ? Определить, что в воде из скважины много железа можно по органолептическим признакам:

  • Металлическому привкусу.
  • Появлению на сантехнике рыжих пятен, от которых трудно избавиться.
  • Рыжему студенистому осадку, при соприкосновении с воздухом он начинает неприятно пахнуть.
  • Осадок ржавого цвета при нагревании.
  • Изменение оттенка белья после стирки.

Пробы

Исследование проводят мобильные лаборатории, выезжающие на место забора по заключенным договорам, и СЭС.

Важно! Проводить анализы могут только аккредитованные лаборатории, получившие документальное разрешение.

Для потребителя важно знать, как правильно провести забор образцов для анализа на железо в воде из скважины: ПОДРОБНО ТУТ

Норма

После анализа выдается протокол испытаний.

Допустимая норма для России – 0,3 мг/л.

Последствия недостатка или превышения показателей.

Превышение, как и недостаток химического элемента в организме, отрицательно влияет на состояние здоровья, самочувствие человека.

Повышенный уровень металла вызывает:

  • Отложения элемента в тканях и внутренних органах.
  • Головную боль, утомляемость, головокружение.
  • Изменение цвета кожи.
  • Проблемы с желудочно-кишечным трактом – тошноту, рвоту, язву кишечника.
  • Печеночную и почечную недостаточность.
  • Заболевания сердца и сосудов.
  • Риск возникновения злокачественных опухолей.
  • Анемию.

Пониженное содержание химического элемента провоцирует:

  • Уменьшение концентрации гемоглобина, участвующего в транспортировке кислорода к органам, тканям, мозгу.
  • Снижение тонуса мышц.
  • Нарушение психического состояния.
  • Снижение иммунитета.
  • Увеличение массы тела.

Важно! Главная причина повышения концентрации железа в организме человека – избыточное поступление его с питьевой водой.

Как очистить своими руками

Способы очистки сводятся к процедуре перевода двухвалентной формы металла, не подлежащей фильтрации из-за малых размеров, в трехвалентную. После этого концентрацию металла можно уменьшить путем механического фильтрования.

Обезжелезить воду можно безреагентными и реагентными способами проведения химической реакции.

Самый простой и бюджетный метод водоочистки заключается в том, что вода из скважины набирается в бак-отстойник. Взаимодействие с кислородом приводит к переводу железа в трехвалентную форму, выпадающую в осадок. Воду сливают из слоя, находящегося выше осадка. При отсутствии кислорода она полностью отстаивается в течение 24 часов в открытой системе при дополнительной аэрации за 4-6 часов.

Установки обезжелезивания для дачи и дома

Для ускорения химической реакции окисления используют:

  1. Аэрацию.
  2. Озонирование.
  3. Ионный обмен.
  4. Хлорирование.
  5. Обратный осмос.
  6. Использование гипохлорита.
  7. Введение реагентов и катализаторов.

Аэрация

Нагнетаемый кислород окисляет двухвалентное железо, удаляя при этом углекислоту, что также ускоряет окислительный процесс.

Для этого используются методы:

  • Фонтанирования брызгальными установками;
  • Разбрызгивания – душинирования;
  • Нагнетания воздуха компрессорами.

Приведенные способы эффективно применяются при наличии железа до 10 мг/дм 3 .В случаях превышения концентрации для поддержания интенсивности процесса проводят предварительную водоподготовку методом аэрации с введением реагентов (хлора, гипохлорита натрия, перманганата калия).

Озонирование

Способ основан на строении молекулы озона. Элемент неустойчив и легко отдает лишний атом кислорода, являющийся активным окислителем. Соединяясь с молекулами других веществ, он их активно окисляет и разрушает.

Кроме железа, озонирование помогает очищать жидкость от нерастворимых соединений магния и кальция, поддающихся устранению механической фильтрацией.

Оно также обеззараживает, обесцвечивает, удаляет посторонние запахи и привкус. Во время озонирования погибает много бактерий, удаляются примеси токсичных веществ.

Ионный обмен

Очистить от железа воду можно ионообменной смолой. В последние годы природные компоненты заменяют синтетическими смолами, обладающими высокой эффективностью.

Главная задача фильтрации по ионообменному способу – избавление от других двухвалентных металлов: кальция и магния.

В лабораторных условиях этот способ уберет металл высокой концентрации, но в промышленных масштабах применение метода затруднено. Наличие кислорода в жидкости, проходящей через ионообменник, вызывает выпадение осадка и быстрое засорение сорбента. Процесс приходится приостанавливать для промывки смолы.

Трехвалентное железо снижает эффективное удаление кальция и марганца. Смола быстро зарастает органической пленкой.

Ионообменный способ применяют при необходимости доочистки воды.

Хлорирование

Хлор – окислитель, ускоряющий процесс превращения элемента из двухвалентной в трехвалентную форму. Хлорирование решает задачу дезинфекции, удаления сероводорода и марганца, органических веществ.

Жидкий хлор – высокотоксичен, – доставка и работа с ним требует соблюдения строгих мер безопасности.

Гипохлорит

Подают его насосами-дозаторами. При этом соблюдаются необходимые пропорции для разной степени загрязненности.

Преимущества гипохлорита натрия:

  • Раствор вещества не образует взвесей и не нуждается в отстаивании.
  • Использование гипохлорита не повышает жесткость воды, по сравнению с растворами хлорной извести.
  • Химикат получают на месте фильтрации методом электролиза поваренной соли – вещества, безопасного при транспортировке.
  • Препарат обладает бактерицидными свойствами – процесс очистки от металла сочетается с дезинфекцией.

Расчет установки дозирования производят на основе данных, полученных при химическом лабораторном анализе состава жидкости. Кроме содержания железа, учитывается наличие тяжелых металлов и сероводорода.

Каталитическое окисление

Метод получил распространение для водоснабжения небольших предприятий, коттеджей и частных домов. Каталитические установки для фильтрации при компактных размерах способны очищать от 0,5 до 20 м 3 /час жидкости.

Окисление происходит в специальном резервуаре, изготовленном из нержавеющей стали или стекловолокна.

Для засыпки используются синтетические материалы, обладающие высокой эффективностью и низкой стоимостью.

Перед подачей на катализатор вода интенсивно аэрируется, что ускоряет окисление.

Выпавший осадок удаляется обратной промывкой.

Недостатком синтетической засыпки является расход в результате механического разрушения.

Лишена недостатка засыпка, изготовленная из доломита, цеолита и глауконита. Материалы обладают пористостью и стойкостью к высоким температурам.

Обратный осмос

В системах используются мембраны, отверстия которых пропускают только молекулы H20. Примеси солей, тяжелых металлов, микробы и бактерии задерживаются на 80-95%.

Но осмос – не просто фильтр, где весь объем воды проходит через фильтрующий элемент. В обратном осмосе такой процесс невозможен – мембраны очень быстро забиваются примесями.

Конструкция бытовых приборов обратного осмоса предусматривает подачу жидкости под давлением. Фильтр прибора разделяет поток на 2 части. Треть жидкости успевает просочиться и попадает в чистый выход, а около двух третей воды поступает в канализацию.

Таким образом, мембрана (именно так называется в устройствах фильтр) загрязняется с меньшей интенсивностью и служит от 2 до 4 лет.

Перед подачей на диффузор вода очищается фильтрами грубой и тонкой очистки. Предварительная подготовка позволяет продлить срок службы мембраны до двух-четырех лет.

Достоинство системы – чистое освобождение воды от примесей. Недостатки обратного осмоса – большие затраты на приобретение оборудования и периодические – на замену мембраны. Стоит принять во внимание, что большая часть жидкости уходит в отходы. Это увеличивает затраты электроэнергии на работу насоса для подачи ее из колодца или скважины.

Совет! Применять осмос, очищающий воду для принятия ванны, экономически нецелесообразно. Назначение прибора – очищение для питья.

Коагулирование и осветление

Двухвалентное железо в виде взвесей и коллоидно-дисперсных веществ – представляет – жидкость, приобретающую беловатый оттенок, который не исчезает после отстаивания. Освобождаются от взвесей введением реагентов-коагулянтов. Они адсорбируют металл на своей поверхности и выпадают в виде осадка, который удаляется фильтрацией.

В качестве коагулянтов применяют сульфаты и хлориды. Их выбор зависит от кислотности исходной жидкости.

Электрохимический метод очищения

Электрохимические способы очистки просты технологически, не предусматривают использование реагентов. Недостаток, снижающий распространённость способа, – затраты на электроэнергию.

Сущность метода заключается в прохождении жидкости сквозь межэлектродное пространство, где происходят электролиз, электрофорез и удаление растворенных веществ.

Существуют разновидности электрохимического метода:

  1. Электролиз.
  2. Электрофлотация.
  3. Электродиализ.
  4. Электрокоагуляция.

Система фильтрации

Описанные способы технологически сложно реализовать своими руками без применения оборудования, изготовленного промышленным методом.

Эффективным и технологичным для частного дома является каталитический метод окисления железа. Данные обезжелезивающие установки выделяются производительностью и компактностью. Стоимость расходных материалов сравнительно невелика. Выбор окислителя и его дозирование осуществляется на основании результатов лабораторного анализа. Это позволяет снизить расход реагента при получении качественной воды на выходе устройства.

Фильтрующую загрузку выпускают под марками: МЖФ, BIRM, GREEN SAND, МФО, MTM, AMDX. Выбор конкретного образца основывается на составе исходной жидкости.

Фильтрующие установки оборудованы блоками автоматической регенерации, позволяющей заменять реагент один раз в 5-7 лет.

Что такое безреагентый способ

Народные способы обезжелезивания

Народные, или дедовские, способы очистки применяют в случае, когда получение чистой воды требуется время от времени и покупка дорогостоящего оборудования нецелесообразна.

Отстаивание

Это простой, наименее затратный способ обезжелезивания.

Для реализации домашнего метода понадобится резервуар, равный суточному расходу жидкости. Используют емкость, изготовленную из нейтральных материалов – пищевого пластика, нержавеющего металла.

Процесс изготовления несложен, в конструкции используются дешевые комплектующие.

Для предотвращения замерзания зимой емкость располагают в помещении с плюсовой температурой.

На входе устанавливают запорный клапан для предотвращения перелива. Ускорение процесса окисления производит компрессор. Вода подается в емкость через пищевой шланг с распылителем на конце трубки.

В нижней части резервуара предусматривают два отверстия:

  • Первое, на уровне дна, будет использоваться для слива грязной воды с хлопьями.
  • Второе отверстие изготавливают на уровне 20-30 см выше дна, – через него осуществляют отбор осветленной жидкости.

Важно! Отбор чистой воды производят не ранее чем через 10-15 минут после последней подачи воздуха. В противном случае в дом попадет размешенная муть. Для улучшения очистки устанавливают магниты, притягивающие остатки железа.

  • Простота и возможность самостоятельного изготовления отстойника.
  • Создается запас воды на случай отключения электричества.
  • Из нее удаляется сероводород, присутствующий в артезианских скважинах.
  • Неполное удаление железа.
  • Трудоемкое обслуживание. Необходимо регулярно сливать осадок и периодически производить отмывание стенок емкости от осадка. Частота зависит от степени загрязненности воды.
  • Необходимо следить за уровнем жидкости в резервуаре.

Аэрация

Данный метод и принцип его воздействия на воду описывался выше. Способ можно применить в домашних условиях. Для этого изготавливают специальную установку. Принцип работы можно понять из рисунка.

Кипячение, заморозка

Способы применяют для получения незначительного количества чистой воды.

Железо выпадает в осадок через 10 минут кипячения.

Заморозка позволяет бороться с примесями солей. Воду помещают в морозильную камеру. В первую очередь замерзают молекулы чистой воды, – соли превращаются в лед при более низких температурах. После замораживания половины объема жидкости остаток сливают. Размороженный лед – чистая вода без примесей.

Очистка воды от железа требует внимательного и ответственного подхода. Самостоятельное очищение – метод, применимый для получения небольших объемов жидкости для разового использования. Лучшим вариантом станет обращение в специализированные организации с целью покупки и правильного размещения фильтрующей системы. Это позволит избежать ошибок при выборе оборудования, его установке, позволит получить гарантию.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector