В предыдущей публикации, посвящённой самому простому методу удаления железа - безнапорной аэрации было упомянуто, что этот метод далеко не всегда может быть использован по целому ряду физико - химических причин. В общих чертах - окисление железа воздухом затруднено в случае очистки воды из поверхностных слабоминерализованных источников (вода при отстаивании медленно буреет и осадок гидроксида железа выпадает в течении нескольких дней или не выпадает вообще). В связи с этим следует применять более сильный окислитель, чем кислород воздуха например - гипохлорит натрия, с которым обыватель скорей всего уже имел дело, ведь средство для отбеливания и обеззараживания "Белизна" и есть водный раствор гипохлорита натрия. Но для очистки воды "Белизна" не желательна, так как производитель может помимо гипохлорита натрия добавлять в "Белизну" поверхносто активные вещества. Поэтому рекомендуется в качестве реагента использовать гипохлорит натрия технический марки А, где концентрация активного хлора (тот, что непосредственно участвует в реакции окисления) составляет 150 - 180 г/кг). Реакцию окисления железа можно описать следующим образом:
2 Fe(HCO3)2 + NaClO + H2O = 2 Fe(OH)3↓ + 4 CO2↑ + NaCl
Как мы видим из реакции увеличивается солесодержание в исходной воде, но это происходит в среднем на величину не более 5 - 20 мг/л, что крайне не значительно и этим можно пренебречь.
Разберём расчёт по количеству вносимого гипохлорита натрия на 1 л исходной воды. Как следует из стехиометрии на окисление 1 миллиграмма железа необходимо 0,63 миллиграмма активного хлора, 1 миллиграмма марганца необходимо 1,3 миллиграмма активного хлора, на 1 миллиграмм сероводорода необходимо 2,1 миллиграмма активного хлора. Еще следует добавить 2 - 4 миллиграмма на "перманганатную окисляемость" (если она в пределах нормы), а также 2 миллиграмма на обеззараживание воды. Собственно говоря, этот расчёт можно назвать "стартовым", так как при выполнении анализа воды есть погрешности (5 - 15%), плюс не всегда качественно отбирается проба. Таким образом по опыту можно прибавлять до 20% от расчётного значения.
Следует отметить, что гипохлорит натрия не допускается для обработки воды с высоким содержанием органических веществ (величина "перманганатной окисляемости" от 10 мгО/л), так как возможно образование хлорорганических соединений, которые не совсем полезны для человека. В таких случаях используется метод коагуляции воды, но об этом позже.
Вторым по распространённости окислителем является озон - О3. По сравнению с гипохлоритом натрия озон имеет как преимущества так и недостатки. Под преимуществами принято считать большую окислительную способность, возможность получения прямо на объекте, а также возможность применения для воды с высокой "перманганатной окисляемостью". Под недостатками принято считать куда более сложное и дорогое аппаратное решение, сложность ввода озона в очищаемую воду, необходимость принудительной вентиляции в помещении, где установлена аппаратура так как озон является опасным газом. Кроме того, не смотря на большую окислительную способность озон плохо растворяется в воде и не подщелачивает воду в отличие от гипохлорита натрия, поэтому во многих случая гипохлорит натрия оказывается эффективнее.
Следует отметить, что как в случае применения как гипохлорита натрия так и озона в последующей системе фильтрации должен присутствовать фильтр с активированным углём, который необходим для химической нейтрализации избытка окислителя. Это может быть как фильтр ВВ20, так и напорная колонна. Всё зависит от уровня водопотребления и требуемой производительности.
Ещё одним классом реагентов, используемых для очистки воды от железа являются коагулянты. Их применяют главным образом в тех случаях, когда вода из источника водоснабжения идёт желтоватой (органическое железо) и осадки при длительном отстаивании не выпадают. Применение окислителей, упомянутых выше в таких случаях толку особого не имеет. Обусловлено это тем, что огромные молекулы высокомолекулярных соединений, дающие цветность (гуминовые кислоты) окисляются очень медленно. Согласитесь, не у всех есть время ждать от нескольких суток до недель на получение очищенной воды.
Механизм действия у коагулянтов совершенно другой чем у окислителей. Если не вдаваться в химические подробности, то коагулянты служат своеобразным "клеем" и притягивают к себе большие молекулы органических веществ, а образующиеся вследствие этого структуры под действием силы тяжести опускаются на дно ёмкости реактора. То есть загрязнители выпадают в осадок, а к потребителю уже идёт почти чистая вода (всё, что не осело в осадок могут подобрать фильтры после насоса второго подъёма).
Для бытовых целей используют как правило сульфат алюминия и полиоксихлорид алюминия. Это соли алюминия фасуют по 1 или 25 кг и продают в магазинах реактивов или организациях, занимающихся очисткой воды. Что касается дозировки, то она определяется опытным путём, так как природа органических соединений довольно обширна, а качественный анализ для бытового применения не производится. Обычно доза коагулянта начинается от 2 - 3 мг/л (в пересчёте на алюминий). Готовят образцы исходной воды заданного объёма, к которым приливается фиксированные объёмы рабочего раствора. Необходимо оценить скорость образования хлопьев и их выпадения в осадок (осветления воды). На основании этого и планируемого суточного водопотребления и подбирается объём ёмкости реактора. Отметим, что после запуска системы имеет смысл проверить очищенную воду на алюминий.
Аппаратное решение дозирования раствора коагулянтов и окислителей может заключаться как в ручном внесении определённого объёма раствора в ёмкость реактор, так и применению специализированного оборудования. Под специализированным оборудованием подразумеваются дозирующие устройства перистальтического либо мембранного типа, управляемые как от автоматики насоса, так и от счётчиков воды - импульсных расходомеров.
Предпочтение обычно отдаётся мембранным насосам, так как они позволяют осуществлять впрыск реагента непосредственно в линию подачи исходной воды, что позволяет осуществить хорошее смешение реагента с исходной водой. Но этот вариант и самый дорогой. Более бюджетными являются перистальтические насосы, но они не способны развить большое противодавление поэтому обычно дозируют непосредственно в ёмкость реактор.
Надеюсь, что статья была полезна.