Как известно, в неочищенной воде содержатся вредные элементы. Они могут быть в разной концентрации. Это соли жесткости, железо и марганец, растворенные газы, органические примеси. И каждый из этих типов загрязнений подлежит обязательному удалению. Одни из самых частых элементов, которые можно обнаружить в составе любой воды — это марганец и железо.
1. Как определить, что в воде много железа
Начнем с того, что выясним, какие вообще типы железа могут находиться в воде.
Двухвалентное. Находится в растворенном состоянии. Часто обитает в подземных водах. Внешне никак не проявляется, пока не произойдет контакт с кислородом.
Трехвалентное. Как только среда окисляется, железо меняет форму и становится нерастворенным.
Органическое. Самый сложный тип. Разделяется на несколько подкатегорий. Бактериальное железо, которое образуется благодаря бактериям. Они окисляют растворенное железо и впитывают в свою оболочку. Коллоидное железо является нерастворенным, но это очень мелкие частицы. Молекулы имеют отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга, поэтому их очень трудно удалить. Еще одна категория -это хелаты. Сложные комплексы, которые создают органические элементы. Так же могут образоваться из-за полифосфатов, которые соединяют металлы и кальций.
Каждый из этих типов железа удаляется по-своему и имеет определенные признаки. Почему же железо вредит, ведь это полезный элемент? Да, очень полезный, но в определенной концентрации. Если говорить о человеческом организме, то повышенное содержание приводит к дисфункции некоторых систем. Также происходит замещение других микроэлементов железом. Оно имеет накопительный эффект, поэтому ухудшения будут заметны не сразу. Если рассматривать бытовую технику или сантехнику. То в этом случае железо вызывает коррозию и отложения. В будущем это грозит появлением свищей в трубах, протечках и несмываемыми пятнами.
Внешне можно определить не каждый тип железа. Двухвалентное в воде не видно. Она абсолютно чистая и без запаха. Но стоит ей немного постоять, как начинается реакция. Попадание кислорода окисляет среду и железо превращается в трехвалентное, выпадает в осадок. Вода окрашивается в ржавый или бурый цвет. Если тип органическое растворенное или коллоидные взвеси, то цвет будет желто-бурый и нет осадка. При коллоидных железистых примесях вода может быть мутной. Из-за взвесей. Бактериальное железо проявляется тонкой пленкой. Это можно увидеть, если набрать воду в прозрачную емкость. Она может слегка переливаться. А в трубах образуются отложения как желе.
Причем, загрязнение воды железом не обязательно происходит в открытых наземных источниках. Подвержена и скважинная, и водопроводная вода. Конечно, использовать такую воду для любых целей совершенно не хочется. А в промышленном производстве это вообще категорически запрещено. Для любого типа воды есть свои нормативы. Для питьевой воды один, для технической другой. И отклонения от нормативов противопоказаны.
Определить примеси железа в воде можно визуально. Чаще всего обнаруживается двух и трехвалентное. Бывает и коллоидное. Бактериальный тип и органическое растворенное реже всего. Но чтобы знать точную концентрацию, обязателен химический анализ состава воды.
Высокое содержание железа может наблюдаться не только в скважинной воде, но и водопроводной. Каким образом оно вообще попадает в воду? Этот элемент занимает около 5% всех минералов, которые находятся в земле. Поэтому самый простой способ попадания в грунтовые воды — это вымывание потоком. То есть вода проходит сквозь различные породы, впитывая микроэлементы. Естественно, при бурении скважины и получении грунтовых вод их состав весьма разнообразен. Что касается водопроводной воды, то в этом случае виноват трубопровод. Трубы заменяются редко, из-за длительного срока эксплуатации и нехватки денежных средств. Поэтому их состояние зачастую очень плачевно. Так как изначально вода не соответствует определенным стандартам водоочистки, в ней накоплены примеси. Проходя по трубам, происходит смешивание с воздухом и окисление среды. Появляется коррозия. Собственно, эти отложения и собирает водопроводная вода, пока доходит до потребителя.
2. Какими способы очистки существуют
Обезжелезивание воды является очень важным пунктом. Для этого используются различные методы и оборудование. Самый простой и, скажем так, домашний способ – отстаивание. Для этого вода наливается в емкость и оставляется в покое. Через некоторое время выпадает осадок. Воду аккуратно переливают. Но такие манипуляции занимают длительное время. Тем более нереально очистить большой объем воды, да еще и на постоянно основе. Так же такому методу очистки не поддается коллоидное железо. Отстаивание считается больше народным способом. И такая фильтрация актуальна только в определенных условиях, когда нет возможности быстро получить чистую воду. Современные способы обезжелезивания гораздо более практичны и эффективны. Есть более современные технологии. Поговорим сначала о способах обезжелезивания.
Метод окисления. Как понятно из названия, способ ориентирован на окислении среды, для выпадения осадка. Может быть применена аэрация, окисление с помощью кислорода. Добавление химических веществ, таких как хлор, перекись, марганец. Технология аэрации позволяет наполнять воду воздухом, вследствие чего среда окисляется. Железо переходит в нерастворенную форму и выпадает в осадок, который потом утилизируется. Такой метод актуален для растворенного типа железа. Аэрационные установки чаще используются на промышленных предприятиях, так как занимают много места. Аэрационные колонны, особенно при выборе напорного метода, могут сильно шуметь. В этом виноваты компрессор и насосное оборудование. Если такие устройства используются в коттеджах, то необходимо их устанавливать в подвальном помещении. Или в отдельном строении. Еще одним недостатком считается большой расход времени на окисление. Особенно, если концентрация железа очень высока. Для ускорения процесса используются реагенты. Например, хлор. Кроме обезжелезивания он помогает дезинфицировать воду. Однако, вещество очень опасно и может оставлять хлористые продукты распада. Озон очень эффективен при обезжелезивании. Но, опять, же достаточно вреден. К тому же такие установки дорогие, что не позволяет их использовать в быту. Можно окислить среду гипохлоритом натрия. Этот реагент похож на хлор, но более безвредный. Точно также способен окислять и обеззараживать. Добавляется в воду дозировано. После такой обработки вода обязательно должна проходить фильтрацию.
Для устранения коллоидного типа железа добавляются коагулянты. Это специальные вещества, которые могут снять отрицательный заряд частиц и соединить их. Потому что коллоидные частицы очень мелкие и имеют маленький вес. Поэтому их невозможно удалить с помощью фильтров, и они не выпадают в осадок при отстаивании. Коагулянты решают данную задачу. Чтобы устранить мелкие частицы, требуется их соединить между собой. Метод коагуляции именно на этом и базируется. Когда элементы соединяются, их вес увеличивается, и они выпадают в осадок. Далее его уже можно удалить с помощью фильтров. Но не все фильтры подойдут. Диаметр частиц может быть все равно слишком мал. Поэтому устанавливают либо мембрану, с определенным диаметром ячеек. Либо колонны с загрузочным материалом.
Метод окисления имеет как преимущества, так и недостатки. Плюсы способа в возможности обезжелезивания большого объема воды. Возможность устранить коллоидное железо. Произвести дезинфекцию воды. При насыщении кислородом улучшаются органолептические свойства. Что касается минусов:
· Без коагулянтов невозможно удалить коллоидное железо. Да и сам процесс окисления занимает больше времени.
· Использование химических веществ обязательно должно быть дозировано. Поэтому необходима установка дополнительных элементов фильтрации.
· Не все реагенты способны устранить бактериальный тип железа.
· Марганец, который всегда присутствует вместе с железом, плохо поддается устранению. Требуется много времени, особенно если кислотно-щелочной баланс повышен.
Каталитическое окисление. Несмотря на то, что способ так же ориентирован на окисление среды, его выделяют в отдельную категорию. Смысл технологии в прохождении потока воды через специальную каталитическую загрузку. Засыпки бывают разные, различаются свойствами и техническими характеристиками. Внешне загрузочный материал выглядит как гранулы. Вода, проходя сквозь них окисляется и образовывающийся осадок остается в гранулах. Поток воды поступает сверху вниз. Таким образом, наиболее крупные частицы остаются на поверхности, а более мелкие застревают в более глубоких слоях. А так как загрузочный материал обладает окислительным эффектом, скорость обезжелезивания увеличивается. Тем самым получается, что засыпка одновременно и окисляет, и фильтрует. Но такой метод не способен справиться с органическим железом. Если именно такой вид примесей присутствует в воде, то эффективности ждать не стоит. Наоборот, на гранулах появится пленка, которая не позволит работать катализатору. Так же способ неэффективен при высокой концентрации железа, более 15 мг/л. Итак, преимущества:
· Быстрая скорость окисления.
· Компактные установки.
· Не требует больших расходов на эксплуатацию.
· Окисляет и фильтрует.
· Может использоваться во всех сферах.
Недостатки:
· Не удаляет органическое железо.
· Устраняет примеси железа и марганца при концентрации не более 15 мг/л.
Ионный обмен. В основе технологии лежит использование ионной смолы. Изначально этот метод был не очень популярен, из-за того, что использовалась природная смола. Её расход был большим. Но современные технологии позволили вывести синтетическую смолу, которая обладает всеми качествами природной и даже более. Поток воды проходит через ионную среду. При этом происходит замещение молекул железа на ионы натрия. То есть примеси плотно прилепляются к смоле, а вместо них отделяется безвредное вещество. Кроме железа, ионная смола также убирает марганец. Уникальность метода в том, что он позволяет удалять даже растворенной железо. То есть полностью отпадает необходимость предварительного окисления. Из недостатков выделяют расход ионной смолы и обязательная регенерация солевым раствором. При этом pH не должен превышать 7.
Преимущества:
· Позволяет устранять коллоидное железо.
· Устраняет растворенный тип железа без окисления.
· Эффективно убирает марганец.
· Высокая производительность.
Недостатки:
· Обязательная регенерация фильтра.
· У исходного источника должны быть определенные технические характеристики.
Обратный осмос. Основным элементом является мембрана. Внешний слой состоит из ячеек. Когда вода проходит фильтрацию, то железо и марганец не могут пройти сквозь поры и остаются в «грязной» воде, называемой концентратом. Потом он сливается в дренаж. Из мембранных способов обезжелезивания есть еще ультрафильтрация. Очистка происходит так же, но мембрана имеет другой диаметр пор. И в этом случае необходимо предварительное окисление. Благодаря такой технологии можно фильтровать воду даже с самым высоким содержанием примесей железа и марганца, до 20 мг/л. Из минусов можно выявить небольшую производительность. Так же много воды сливается в утилизацию. То есть соотношение концентрата к объему чистой воды 3:1.
Преимущества:
· Полное устранение примесей железа.
· Не требует дополнительных расходов на эксплуатацию.
· Безопасная фильтрация.
· Можно подобрать тип мембраны под свои требования.
Недостатки:
· Большой объем воды сливается в дренаж.
· Низкая производительность.
Любая технология должна быть экономически оправдана. Исходя из потребностей потребления очищенной воды, расходов на оборудование и эксплуатацию.
3. Как подобрать фильтр
Выбор фильтра обезжелезивателя может вызвать много вопросов. Как же правильно подобрать модули очистки, которые будут работать долго и эффективно. Сразу хочется сказать, что вечных фильтров нет. У каждого из них, независимо от выбранного метода фильтрации, есть свой срок службы. И когда он закончится, обязательна замена элемента.
Перед тем, как начать выбирать систему обезжелезивания требуется сделать химический анализ воды. Чтобы выявить тип железа и концентрацию. Это очень важная информация для выбора фильтра. Потом надо подумать о производительности. В зависимости от того, сколько чистой воды потребуется, будет зависеть не только выбор технологии, но и элементов фильтрации. Допустим, по всем параметрам подойдет один фильтр обезжелезиватель, но стандартная комплектация выдает низкую производительность. В этом случае добавляются такие же фильтры и комбинируются в одну систему. И последнее это расчеты на эксплуатацию. Выявить, не будут ли слишком высокие запросы у системы обезжелезивания.
Когда вся информация получена, можно приступать к подбору оборудования. Естественно, точной схемы удаления железа никто не даст. Потому что для этого необходимо иметь на руках информацию о составе воды и её технических характеристиках. Например, наличие дополнительных примесей или кислотно-щелочной баланс. Кроме того, у систем фильтрации есть свои требования к исходной воде, где учитывается общая щелочность, окисляемость и т д. Поэтому в данном случае будем ориентироваться на концентрацию железа и марганца.
При низких показателях. Эффективны будут аэрационные установки. Используются на промышленных предприятиях или на дачных участках. Медлительное окисление, зато без использования химических веществ. Если необходимо ускорить процесс, то устанавливается компрессор. Это называется напорная аэрация. Преимущества установок в их способности обезжелезивать большой объем воды. Вода насыщается кислородом, что улучшает её свойства. Окислитель природный, не используются реагенты. Но способен очищать только при минимальной концентрации примесей железа. Такие устройства можно сконструировать самостоятельно.
Ионные фильтры. Не имеют ограничений по месту установки. Это может быть, как квартира, так и промышленное производство. В этом случае отличия будут конструктивные. Для бытового использования чаще приобретают, так называемый, одноразовый фильтр. А вот в промышленности используется загрузка из ионной смолы. Такое отличие продиктовано необходимостью очищения. Через определенный период времени смола выдыхается. Она отдает весь натрий и уже не может прикреплять к себе молекулы железа. Чтобы снова её «насытить» необходима обработка солевым концентратом. Для этого устанавливаются специальные контроллеры и дозаторы. Естественно, в бытовом сегменте такой вариант не очень удобен. Поэтому проще установить фильтр с ионной смолой и по окончанию срока эксплуатации просто заменить его. К тому же солевой концентрат потом сливается в канализацию. И перед этим его также надо очистить от слишком большой концентрации соли. Такие фильтры позволяют устранять любой тип железа, причем с высокой производительностью.
При средних показателях. Каталитическая загрузка позволяет обезжелезивать воду при концентрации элементов до 10 мг/л. Может использоваться в быту и на больших производствах. Разнообразие загрузочного материала дает большую свободу выбора. Такие системы достаточно компакты и не требуют постоянного ухода. Промывается фильтр путем подачи воды в обратном направлении. Происходит взрыхление загрузочного материала, гранулы трутся друг об друга, освобождаясь от примесей. Периодически требует пополнения или замены.
При высоких показателях. Системы обратного осмоса. Именно мембрана может работать с водой при высоком содержании железа, от 15 мг/л и выше. В комплектации системы обязательно должен быть фильтр предварительной очистки. Он необходим для удаления механических загрязнений. Промывка мембраны осуществляется подачей воды в обратном направлении. Производительность системы не очень высока. Но для домашнего обезжелезивания хватит одной мембраны. Для промышленности устанавливаются несколько элементов.
Реагентное окисление так же может справиться с удалением железа при высокой концентрации. Но редко используется для быта, ввиду опасности химических веществ. Обязательно требуется дозатор. Он подает реагенты в воду порциями, ориентируясь на состав и объем очищаемой воды.
Какой бы фильтр не был выбран, всегда можно скомплектовать свою систему. Например, для более быстрой реакции окисления совмещаются аэрационные установки и каталитические загрузки. При этом вода не только обезжелезивается, но и фильтруется сразу. Любую систему обезжелезивания можно автоматизировать. Для этого достаточно установить блок управления. Зачем же нужен такой элемент? Для контроля за оборудованием. Практически каждый фильтр нуждается в периодической промывке. Это касается как мембраны, так и загрузочных материалов. Чтобы увеличить срок эксплуатации и не дать фильтру сломаться, требуется очистка. Контроллеры позволяют регулировать частоту промывки по мере загрязнения фильтра. Блоки управления так же бывают разные. И это частично зависит от выбранной технологии. Например, при обезжелезивании с помощью ионной смолы, желательна установка пяти циклового контроллера. Он не только будет следить за частотой промывки, но и готовить концентрат. Так же блоки управления могут быть полностью автоматизированными или ручными. При выборе комплектации не стоит забывать о насосном оборудовании. Для водопроводной воды такое дополнение необязательно. В трубопроводе уже есть достаточное давление для подачи воды на фильтр. А вот что касается скважинной воды, в этом случае насос необходим. Они так же бывают разных типов.
4. Какой фильтр лучше удаляет железо?
Универсального фильтра, который мог бы справиться с любым типом железа и в любых концентрациях не существует. Также не бывает полностью одинакового состава воды. Поэтому для каждого конкретного случая обезжелезиватель подбирается отдельно. И только выявив все требования и получив информацию о составе воды можно установить наиболее оптимальный вариант фильтрации. У каждой технологии есть свои плюсы и минусы.
Самым быстрым вариантом очистки воды от железа считается использование реагентов. Но одновременно с этим, довольно опасный метод. Потому что химические вещества способны оставлять продукты распада и изменять характеристики воды. Поэтому так важно подавать их в поток дозированно, предварительно сделав расчеты. Также обязательна последующая фильтрация после окисления железа для устранения осадка. Оптимальным вариантом будет засыпной материал.
Самыми универсальными фильтрами являются обратный осмос и каталитическая загрузка. Их можно комбинировать с любыми технологиями, и они эффективно обезжелезивают воду. Отличаются не только методом фильтрации, но и стоимостью. Системы обратного осмоса более дорогие, чем каталитические колонны. Но при этом не требуют дополнительных расходов на эксплуатацию.
Поэтому сложно сказать какой именно фильтр сможет лучше произвести очистку, не зная исходные параметры и требования. Если при самостоятельном подборе оборудования возникнут проблемы, всегда можно проконсультироваться у специалистов. Наилучшим вариантом очистки станет тот фильтр, который подходит под конкретные параметры.
5. Рекомендации
Удаление из воды примесей железа является обязательным условием перед её использованием. Такому загрязнению подвержен любой тип воды. Железо и марганец может быть в разных концентрациях. И это один из критериев при подборе системы фильтрации. У каждого оборудования есть свои требования к исходной воде. Если не обращать внимание на эти показатели, то смысла в установке фильтра нет. Так как он не сможет качественно производить обезжелезивание.
Не стоит забывать об обслуживании систем фильтрации. А именно очистке элементов от накопившихся примесей. Для каждого типа фильтра это будет свой вариант. Мембрану и каталитическую загрузку достаточно промывать обратным потоком воды. Ионные фильтры требуют промывание солевым концентратом. Если вовремя не производить очистку, то фильтры засорятся. И качество очищаемой воды значительно снизится. В поток будут попадать молекулы железа и марганца. Когда срок службы фильтра подходит к концу, его необходимо заменить. Например, мембрана. Она рассчитана на определенный срок эксплуатации. И после окончания, подлежит замене. Сделать это несложно. Особенно для домашних систем. Промышленные установки требуют вызова специалистов.
Если вам понравилась наша статья, поставьте пожалуйста лайк и подписывайтесь на наш канал, будет еще много полезной информации.
