Обезжелезиватели
Подземные воды и воды поверхностных источников практически всегда содержат железо. В воде поверхностных источников (реки, озера,колодцы) железо обычно входит в органо-минеральные соединения, в частности, в виде гуминовокислого железа. Также часто встречается в виде сульфата железа FeSO4, сульфида железа FeS. В подземной воде железо находится в форме раствора бикарбоната железа Fe(HCO3)2. Вода с высоким содержанием железа неприятна на вкус (железистый привкус),вода с течением времени приобретает бурый цвет, соединения железа и железобактерии отлагаются в трубопроводах и уменьшают их пропускное сечение.
По СанПиН 2.1.4.1074-01 содержание железа в 1 литре воды должно быть не более 0,3 мг. Если содержание больше, то использование такой воды в хозяйственно-бытовых целях либо в производстве может принести вред здоровью человека или технологическому оборудованию. Повешенное содержание железа в воде приводит к образованию осадков на стенках труб, накипи на поверхностях нагрева, что повышает энергетические и эксплуатационные затраты.
Приведение воды по показателю “железо” к требованию СанПиН 2.1.4.1074-01 технологически сложная задача, которая может быть решена только комплексно. Это связано с многообразием форм железа в природных водах.
МЕТОДЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ.
- Окисление растворенного железа реагентами с дальнейшей фильтрацией на фильтрах-обезжелезивателях (осветлителях).
Метод заключается в подаче реагента-окислителя (гипохлорит натрия, перманганат калия) насосом дозатором в исходную воду. В этом случае под действием окислителей происходит разрушение гуматов и других органических соединений и переход железа в 3-х валентную форму, которое легко гидролизуется. Затем гидрооксид железа (или соли железа различного состава) задерживаются в толще загрузки на фильтрах-обезжелезивателях и смываются в дренаж в процессе промывки.
2Fe(HCO3)2 +NaClO+H2O=>2Fe(OH)3 +4CO2+NaCl
- Обезжелезивание окисленного 3-х валентного железа в фильтрах-обезжелезивателях.
Удаление из воды уже окисленного железа. Очищаемая вода подается в фильтр-обезжелезиватель, в толще загрузки происходит очистка воды от железа. Гидрооксид железа из толщи загрузки вымывается при промывки. Такой способ применяется в доочистки водопроводной воды, где основная масса железа находится в виде гидрооксида, а количество 2-х валентного железа незначительно. - Фильтрование с помощью каталитических загрузок.
Очень распространенный метод. Применяется в компактных системах с большой производительностью. Загрузки в фильтрах в этом случае – материалы, содержащие диоксид марганца. Это каталитические загрузки такие как Quantum DMI, Green Sand, Birm, MTM и другие. Метод основан на пособности марганца сравнительно легко изменять валентное состояние. Двухвалентное железо окисляется высшими оксидами марганца, которые восстанавливаются до низших ступеней окисления, а далее вновь окисляются до высших оксидов растворенным кислородом и перманганатом калия. Затем окисленное железо вымывается из загрузки при обратной промывке. Таким образом, загрузка является и катализатором и фильтрующим материалом. Подробнее о загрузках здесь - Коагуляция и осветление.
Применяют для вод из поверхностных источников. Коагулянт образует в воде хлопья которые адсорбируют коллоиды и выпадают в виде осадка.
Коагулянты: гидрохлорид алюминия Al2(OH5)Cl, сульфат алюминия Al2(SO4)3, хлорное железо FeCl3 6H2O - Аэрация и дальнейшая фильтрация на обезжелезивателях.
В процессе аэрации исходной воды происходят следующее: из воды удаляется углекислота, что ускоряет процесс окисления, окисление 2-х валентного железа и последующий гидролиз с образованием гидрооксида железа. Важным элементом этого метода является образование каталитической пленки на поверхности загрузки фильтров-обезжелезивателей в процессе работы. Эта пленка состоит из ионов и гидрооксидов 2-х и 3-х валентного железа. Пленка выступает как катализатор процесса окисления для железа из следующих порций воды. Необходимо отметить, что данный метод используется при относительно небольших показателях железа в исходной воде:
- Общее содержание железа до 10мг/л (в том числе 2-х валентного не менее 70%) При содержании железа более 10 мг/л аэрацию производят в специальных устройствах. Например это вентиляторные градирни, заполненные керамической насадкой (кольца Рашига). В процессе аэрации вода и поток воздуха движутся навстречу друг другу и происходит активное насыщение воды кислородом. Затем вода подается в фильтр, где завершается гидролиз железа и его задержание в толщи загрузки.
Кроме указанных способах иногда применяют такие методы: катионирование (в случае если необходимо одновременно умягчить воду и количество железа не велико), очистка на системах ультрафильтрации (железо в 3-х валентной форме), электрокоагуляция и другие методы.