Обезжелезивание воды

На сегодняшний день многие знают, что избыточная концентрация железа в воде вредна для здоровья. Содержание железа для питьевой воды, согласно нормам СанПин — 0, 3 мг/л. Часто даже в водопроводной воде можно заметить несоблюдение этих норм. 

Приобрести фильтр-обезжелезиватель можно здесь.

Виды железа и его соединений в источниках воды

Существует несколько разновидностей форм железа, которые встречаются в воде. Каждая из них имеет свои отличительные особенности.

Название формы железа	Описание
Элементарная	Ведёт к образованию ржавчины в результате химической реакции окисления. Нерастворимая форма.
Двухвалентная	Чаще имеет растворённое состояние. Выпадает в осадок в зависимости от уровня кислотности жидкости.
Трёхвалентная	Хлор и сульфаты приводят к растворению этой формы железа в воде. Определяется по характерной окраске и наличии взвеси, выпадающей в осадок.
Органическая	Наиболее сложная для удаления форма железа, так как она находится в составе разных соединений. Представлена микроскопическими частицами (коллоидная форма не образует осадка при характерном окрашивании жидкости в оранжевый цвет) или в качестве продукта жизнедеятельности железобактерий. В этом случае на поверхности жидкости образуется радужная плёнка, а трубы имеют загрязнения.

Двухвалентное железо наиболее часто встречается в скважинах с водой, однако универсальный метод очистки ещё не изобретён. В поисках наиболее эффективного способа очистки рекомендуется учитывать вид химического соединения и используемые материалы.

Внутренние загрязнения труб 

Важно учитывать тот факт, что в водопроводной системе используются разные источники воды. Заполнение колодцев поверхностными водами, качество которых зависит от множества факторов, характеризуется преобладанием органической формы железа.

Из песчаных слоёв вода добывается при помощи скважины. Такая вода требует дополнительной очистки из-за наличия твёрдых примесей. Артезианская вода, залегающая на значительной глубине и добываемая из известковых слоёв, является наиболее качественной. Однако стоит учитывать, что артезианская вода имеет контакт с солями железа.

Отложения на внутренней стенке труб, говорящие о переизбытке железа в воде

Последствия недостатка или превышения показателей

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.

Очистка при помощи аэратора

Для аэратора мы можем взять обычный бак. Поставить такую конструкцию можем как непосредственно возле скважины, так и прямо в доме. Материал, из которого сделана емкость, и ее объем не имеют никакого значения – берите то, что считаете нужным. Мы советуем для этих целей брать баки из пищевого полиэтилена, приобрести их можно в любом продовольственном магазине. Но это совсем не обязательно. Объем выбирайте такое, чтобы количество воды, помещающегося в нем, хватало на день.

Принцип действия аэратора

Вода, которая поступает из скважины прямо в бак, проходит через поплавковый клапан. Он нужен, чтобы снизить риск появления перелива: закрывая бак, воздух перестает циркулировать. Советуем вам сделать перекрывающий краник в трубе, ведущей воду к емкости.

Воду в бак нужно заливать не спеша, чтобы она прошла через активный контакт с кислородом – то бишь, обезжелезиваться. Такой принцип очистки предполагает образование осадка. Для этого сделайте специальное отверстие около трубы забора, чтобы можно было удалять накопившийся мусор и, непосредственно, осадок. Самое главное – грамотно своими руками сделать крышку, чтобы воздух поступать мог, а частички грязи нет. Обезжелезивание таким способом является самым простым, но в то же время эффективным способом.

Методы обезжелезивания

Производство установок и систем обеззараживания воды для домов и коттеджей построено на создании элементов, основанных на различных методах очистки. При этом каждая компания разрабатывает собственные эффективные схемы компоновки, использует эксклюзивные иониты, активаторы, окислители. Конкуренты предлагают эффективные установки, но разной производительности, степени очистки, цены.

Комплекс физико-химических процессов происходит в одной или нескольких колоннах, предусматривается регенерация и замена наполнителей.

1. Перевести растворенное железо в осадок можно аэрацией или добавлением окислителей, сильнейшими являются гипохлорит натрия и марганцовка. Применяют озонирование, добавляют бром – все, чтобы получить коричневые хлопья железной соли. В установке первый корпус является окислителем.
2. Механическая фильтрация происходит через слой инертного материала. На развитой поверхности осаждаются частицы железа. Ускорить процесс можно в многослойном фильтре, где имеется катализатор осаждения, сорбент, диоксид марганца. При этом осажденная грязь отмывается противотоком в дренажную канаву.
3. Если задачей является не только удаление железа, но и умягчение, используются иониты, для регенерации которых используют солевой раствор. Если стоки сливаются в огород, этот способ использовать нежелательно – произойдет засоление почвы.

Каждая установка водоочистки подбирается на основании химического анализа воды из вашей скважины. В зависимости от количественных показателей загрязнителей, подбирается очистительный комплект. СанПиН 2.1.4.1074-01 определяет ПДК железа 0,3 мг/л.

Для очистки методом отстоя и аэрации пригоден продукт с исходными показателями:

• содержание железа во всех формах – 10-15 мг/л;
• рН 6,8-7,0 – среда нейтральная;
• сероводород – 0,5 мг/л.
• окисляемость – 5 мг/л в пересчете на кислород.

Большее загрязнение требует системной очистки.

Как работают обезжелезиватели воды

Принцип работы обезжелезивателя любого типа заключается в ускорении окисления двухвалентной формы железа, содержащейся в воде, до трехвалентной с последующим выделением осадка и сбросом его в канализацию.

Железо в подземных водах содержится в растворенном виде. Как только железо начинает взаимодействовать с кислородом из воздуха, начинает окисляться. При этом окисление достаточно быстрое, поскольку, проходя через кран, такая вода уже оставляет следы на раковине. В подземных водах содержится и марганец, однако он не оставляет следа, поскольку окисляется слишком медленно. Обезжелезивание распространяется и на марганец, и на сероводород, которые делают воду непригодной для употребления.

Железо в воде встречается следующих типов:

1. Обычное железо (элементарное). Является нерастворимым, поэтому удаляется легко. В таком виде железо встречается крайне редко.
2. Железо двухвалентное, которое чаще всего встречается в подземных водах.
3. Коллоидное и бактериальное или еще называют органическое железо. Является биологической формой или результатом жизнедеятельности микроорганизмов.

Если нужно очистить воду от двухвалентного железа, его переводят в трехвалентное, после чего жидкость отстаивают и поддают тщательная фильтрация. Чтобы устранить бактериальное железо, необходимо использовать реагенты, способные разрушать слой оболочки бактерий. После этого опять-таки происходит фильтрация.

Для чего необходимо обезжелезивание воды

Повышенное содержание железа в воде

Проблема повышенного содержания железа в воде и, как следствие, необходимость обезжелезивания воды не по наслышке знакомы жителям многих регионов нашей страны. Причем, повышенное содержание железа может быть как в водопроводной воде, подающейся через стальные или чугунные трубы и насыщающейся от них железом из ржавчины с их стенок (как на фото слева), так и в воде из  скважин, поскольку во многих регионах подземные воды проходят через железосодержащие породы и приобретают повышенную концентрацию железа.

Железо, находящееся в воде, может быть в двух формах (точнее говоря в трех, но о коллоидном железе мы говорить не будем, для нашей статьи эта форма неактуальна) – двух- и трех-валентной. Двухвалентное железо образует водорастворимые соли, поэтому вода, даже с повышенным содержанием такой формы железа, выглядит совершенно чистой и прозрачной. Но, если дать ей постоять некоторое время, то двухвалентная форма перейдет в трехвалентную, и начнет образовываться бурый осадок, прекрасно нам знакомый в виде ржавчины, сущего бича водопроводных труб из железа, от которого постепенно удалось избавиться с переходом на водопроводные системы из пластика.

Но так ли уж необходимо обезжелезивание воды? Ведь в последние годы одним из самых распространенных заболеваний системы крови, особенно среди молодых женщин, являются железодефицитные анемии. Возможно, питье воды с повышенным содержанием железа наоборот, будет весьма полезным? Попробуем разобраться.

Почему необходимо обезжелезивание воды

Железо – микроэлемент, жизненно необходимый человеческому организму. Он входит в состав гемоглобина – белка системы крови, осуществляющего важнейшую функцию – транспорт кислорода от легких к органам и тканям. Если в человеческом организме недостает железа, то развивается анемия, о которой уже было сказано выше. Вроде бы, вода с повышенным содержанием железа должна быть полезна? Но есть одно “но” – железо, как и прочие микроэлементы необходимы человеческому организму в ограниченном, строго определенном количестве. И его повышенное содержание, равно как и дефицит, способны вызвать различные расстройства. Именно поэтому здоровым людям питье воды с повышенным содержанием железа противопоказано.

Ну и не стоит забывать о различных бытовых электронагревательных приборах. Растворенное в воде железо имеет привычку оседать на нагревательных элементах, уменьшая на 20-30% их эффективность и сокращая срок службы. Именно поэтому, содержание железа в воде более 0,3 мг/л является  повышенным, такая вода нуждается в обезжелезивании.

Безреагентное обезжелезивание воды

Самый старый и самый простой способ очистки воды от железа. Правда, требует некоторого времени – вода сначала собирается в большой бак (500-1000 литров), где под влиянием кислорода воздуха происходит окисление железа до трехвалентного состояния и выпадение в осадок. Для ускорения процесса можно подавать в емкость кислород под давлением. Через некоторое время (от нескольких часов до дней), очищенная вода поступает по трубам в систему, а осадок солей железа, выпавший вниз, в дренажную систему, периодически промывается.

Метод недорогой, но медленный и недостаточно эффективный. Применим для обезжелезивания воды , когда концентрация железа  не превышает 3-4 мг/л, либо для предварительной очистки в сочетании с другими методами.

Реагентное обезжелезивание воды

Реагентное или каталитическое обезжелезивание воды основано на использовании различных химических веществ (самый распространенный – диоксид марганца), активно реагирующих с железом, растворенным в воде и осаждающим его на гранулах катализатора. Как правило, катализатор достаточно быстро восстанавливается при промывке его обратным током жидкости.

Этот метод в последнее время получил наибольшее распространение вследствие более высокой эффективности и быстроты действия.

Как влияет железо на жизнь человека

В верхнем слое литосферы железо находится в растворенном состоянии (Fe2+). Для его окисления требуется наличие свободного кислорода. Окисленное железо выпадает в виде осадка и оседает ржавчиной на трубопроводах и сантехнике. Ржавчина может нанести значительный урон не только бытовым электроприборам, но и дорогому промышленному оборудованию, привезти к коррозии и пробоинам в трубах и деталях машин. Человек не меньше техники страдает от повышенного содержания ионов железа в питьевой воде. Накопление железа происходит постепенно. Единоразовый глоток грязной воды не нанесет вреда организму, однако постоянное поступление ионов железа с водой приводит к серьезным нарушениям в организме. У людей появляются такие заболевания, как хроническая аллергия, дерматит, почечная недостаточность, нарушение в работе нервной системы, печени и желудочно-кишечного тракта.

Железо в воде и его формы

В процессе развития химической науки было выявлено несколько форм, в котором находится железо в природе.

1. Растворенное железо в двухвалентной форме (Fe2+). Основные признаки: вода прозрачная, нет цвета и запаха. Наблюдается преимущественно в грунтовых водах, где отсутствует кислород.
2. При выходе воды на поверхность и взаимодействии с кислородом, двухвалентное железо окисляется и переходит в трехвалентную форму (Fe3+). К признакам относят появление характерного запаха, железистого вкуса и бурого цвета, оседает в виде ржавчины.
3. Окисленное железо в коллоидной форме. Ионы имеют микроскопический размер менее 1 мкм и образуют суспензию. Признаки: мутность воды даже после длительного отстаивания. Станции обезжелезивания для дома не видят эти загрязнения и малоэффективны при очистке воды от такого железа.
4. Железо в связке с железистыми бактериями. В качестве характерных признаков наблюдается образование слизи коричневого цвета (следы жизнедеятельности бактерий). Они усиливают процессы коррозии и ведут к быстрому изнашиванию трубопроводов. 

Основные способы обезжелезивания

Исходя из принципа действия и конструкции, различают такие типы обезжелезивателей:

1. Реагентные – очистка воды с помощью хлора, озона, а также окисленных составов. Данная очистка воды проводится быстро, однако нужно соблюдать условия температурного режима воды – от 27 до 38° С. Обезжелезивание воды озоном отличается тем, что озон производится из окружающего воздуха, то есть нет надобности закупать сменные элементы, реагенты и т.д. Также озон, благодаря своим бактерицидным свойствам, оказывает обеззараживающее действие на возбудителей разных заболеваний. Воздействует даже на споры бактерий, которые устойчивы к хлорной обработке.
2. Безреагентные – очистка воды посредством аэрации (насыщение воды кислородом из воздуха в результате организованного воздухообмена) или подобных методов. Вода в этом случае очищается не только от железа, но и от растворенных газов. Возможно использование при любой температуре. Для такого обезжелезивания используются установки аэрации и фильтрации. 

В случае безреагентного обезжелезивания используются методы окисления, ионного обмена, аэрации и биологического воздействия. Каждая из имеющихся на сегодняшний день систем имеет как преимущества, так и недостатки.

При выборе важно помнить – безреагентное обезжелезивание воды будет наиболее эффективным, если общее количество железа в воде не больше 15 мг/л. 

 

Выбирая обезжелезиватель для дома или дачи, нужно обращать внимание не только на внешние параметры, но и качество сборки и возможность работы при разной температуре, ведь качественная очищенная вода нужна круглый год. Что нужно помнить перед монтажом установки для обезжелезивания. 

Монтаж систем обезжелезивания является оптимальным решением в случае использования воды со старого водопровода или из собственной скважины.

Установка для обезжелезивания воды состоит из таких элементов:

• корпус;
• фильтры;
• слой гравия;
• блок автоматического управления процессом промывки фильтров;
• дренажно-распределительная система.

Данная система обезжелезивания воды для дома, поступающей из скважины, работает по принципу безреагентного очищения воды. Процесс очищения сопровождается окислением и сорбцией органических веществ, окисления и доокисления железа, марганца. Продукты окисления выпадают в осадок в виде коллоидных взвесей на поверхности фильтрующих материалов. После этого фильтры промываются, а осадок направляются в канализацию.

 

Условия, необходимые для эффективной и безопасной работы установки:

Нужно обеспечить необходимое давление воды на входе (не менее 2.5 и не больше 6.5 атмосфер). Если давление будет больше положенной величины потребуется дополнительно установить редукционный клапан.

Важно при работе избегать образования вакуума внутри фильтров. Наличие дренажной магистрали и дренажного трапа в полу, которые соединяются с канализационной системой. Требования к электропроводке – 220В, 1,5А, 50Гц. Монтаж производится обязательно на прочном и ровном основании. Даже если есть маленькие неровности, их нужно убрать посредством деревянных настилов или бетонной стяжки. Температура воздуха должна быть не ниже +5, чтобы вода не замерзала в емкости и трубах, оптимальная влажность воздуха — не более 70%. 

Очень серьезно нужно подойти к выбору места для монтажа. Не должно быть поблизости ни электрического, ни газового оборудования, а также электроприборов. Монтаж и запуск таких установок почти всегда сопровождается утечкой воды, которая может испортить оборудование, расположенное поблизости.

От качества потребляемой воды напрямую зависит здоровье и жизни человека. По этой причине нужно помнить о качественной очистке воды, в том числе ее обезжелезивании. Помочь правильно организовать данный процесс помогут профессионалы.

Как железо попадает в воду

Проходя различные грунтовые пласты, вода насыщается разными видами соединений железа

Над водоносными горизонтами располагается несколько пластов почвы. Влага, проходя через них, растворяет и захватывает частицы минералов, пород, руды. Кроме природных примесей концентрацию железа повышают сбросы сточных вод химических предприятий, остатки удобрений с полей.

Металл находится в жидкости в различных формах, в зависимости от валентности меняется органолептическое восприятие. Железо бывает:

1. Двухвалентное – растворяется в воде, не влияет на прозрачность.
2. Трехвалентное – нерастворимый гидроксид дает рыжеватую окраску.
3. Коллоидное – мелкие взвеси, неподдающиеся фильтрации.
4. Бактериальное – симбиоз с бактериями проявляется в виде пленки или желеобразной субстанции.
5. Органическое – металл связывается с органическими молекулами, образует хелаты. Придает жидкости желто-бурый цвет.