Фильтры для удаления железа

Если в коммунальных магистралях водоснабжения вода проходит контроль на содержание вредных примесей и ее состав в большинстве случаев пригоден для питья, то при индивидуальном водоснабжении дачных участков приходится самостоятельно заниматься ее очисткой от минеральных солей растворенных и взвешенных металлов (железа, марганца, калия, цинка), органических и механических компонентов. Чаще всего проблемы при использовании природных источников доставляют оксиды металлов, которые в большом количестве присутствуют в водных пластах артезианских скважин, для ликвидации наиболее распространенного из них устанавливают фильтр для воды от железа для дачи.

Существует множество методов очистки воды от примесей железа, включающих себя физические и химические процессы и имеющие качественные различия по эффективности, они находят широкое применение в промышленности, коммунальном водоснабжении, а также в индивидуальном хозяйстве. Большинство из них требует существенных финансовых расходов, поэтому многие потребители не всегда используют фильтры для очистки воды из скважины или колодца, заменяя их более экономичной технологией.

Вред от железа

В индивидуальных системах водоснабжения загородных дачных участков и коттеджных поселков вода не всегда отвечает санитарно-эпидемиологическим требованиям и нередко нуждается в очистке от железа, которое вредно по следующим причинам:

1. Избыточное содержание железа в организме наносит ущерб здоровью человека:

• ухудшаются вкусовые качества воды, она приобретает резкий металлический привкус;
• снижается эстетичность внешнего вида кожных покровов, возникают покраснение и пигментация кожи, сыпь;
• возникает желтизна зубов, ломкость волос, нарушается работа почек и печени.
• избыток железа наносит вред сердечно-сосудистой системе, вызывает слабость и бледность кожи.

2. Выходят из строя бытовые приборы (утюги, стиральные и посудомоечные машины, кофеварки), водонагревательное оборудование (котлы, бойлеры колонки), в которых рыхлый шлам осажденного железа забивает проходные каналы.

3. При стирке ее качество резко падает, на светлом белье появляются пятна рыжего цвета, белоснежные изделия приобретают желтоватый оттенок, цветные теряют яркость окраски.

4. Забиваются осадком стенки трубопроводов горячей и холодной воды, сантехническое оборудование (смесители, унитазы, душевые лейки) и арматура (фильтры, клапаны, шаровые краны).

5. На поверхности керамической плитки, фаянсовых и глазурованных сантехнических приборов (раковин, ванн, унитазов) появляется плохо смываемый желтый налет.

6. Железо способствует ускоренному образованию накипи на основных элементах водонагревательных приборов, снижающей их эффективность.

Разновидности железа в воде

В бытовом водоснабжении главные источники возникновения железа в воде — колодцы или скважины, из которых производится водозабор, если используют стальной водопровод, вредный металл появляется в водной среде после процессов его коррозии (ржавления). В воде железо присутствует в следующих формах:

• Элементарное. Данный тип железа называют металлическим FeO, оно не растворяется в воде и под действием кислорода окисляется до нерастворимой формы с образованием оксида Fe₂O₃, процесс называют ржавлением. Обычно такое железо присутствует в водоподающих магистралях с трубами из стали, при отстаивании на дне емкости осаждается бурый шлам.
• Двухвалентное. При данном типе железо Fe₂+ растворено в воде, которая имеет прозрачный внешний вид, при определенных условиях (контакте с кислородом), оно образует нерастворимую трехвалентную форму.
• Трехвалентное. К данной форме относятся растворимые соли железа: хлорид FeCl₃ и сульфат Fe₂(SO₄)₃, а также гидроксид Fe(OH)₃, находящийся в жидкости в нерастворенном состоянии, в покое гидроксид опускается на дно, образуя рыжий осадок.

• Органическое. Растворимый тип, наблюдается в соединениях с органическими танинами и гуминовыми кислотами. В высокой степени усваивается человеком, это наиболее сложная для фильтрации форма.
• Бактериальное. Вырабатывается несколькими видами бактерий, которые при метаболических реакциях превращают двухвалентную форму железа в трехвалентную, удерживая его в своей оболочке. Иногда бактерии формируют на поверхности водного источника пленку желеобразной консистенции.
• Коллоидное. Довольно редко разные типы железа присутствуют в воде как очень мелкие взвеси диаметром не более 0,1 мкм, из данной суспензии его довольно сложно удалить водяным очистителем ввиду малых размеров частиц.

В водной среде могут находиться одновременно несколько типов железа, для выбора системы очистки путем лабораторного анализа определяют ее химический состав и концентрацию примесей. При невозможности применения лабораторных анализов руководствуется сопутствующими признаками: металлическим вкусом, бурым оттенком жидкости, появлением красно-бурого осадка при отстаивании.

Виды фильтров

Следует отметить, что для очистки воды от железа разработано несколько методов, среди которых популярны фильтры с использованием реагентов (ионообменные смолы), аэрация (окисление железа кислородом), озонирование при помощи электрических зарядов, обратноосмотическая фильтрация. Перечисленные методы высокоэффективны, но требуют больших финансовых расходов и используются для промышленной и коммунальной очистки воды, в быту чаще применяют более простые методы фильтрации в сочетании с дешевыми фильтрами механической очистки.

Механические

Наиболее простой и дешевый фильтр для воды, рассчитанный на ее очистку от нерастворимых окислов железа, принцип действия основан на задержке частиц в мелкоячеистой структуре различных видов материалов при прохождении через них водного потока. Основные их виды — мелкоячеистые фильтры для грубой очистки от примесей и колбы с размещенными внутри картриджами, первые легко очищаются от осажденных частиц, а картриджи требуют периодической промывки. Достоинством такой системы очистки является относительная дешевизна, к недостаткам относят необходимость регулярной смены картриджей и невозможность очистки воды от растворенных в ней солей.

Адсорбционные

Основаны на свойстве твердого адсорбента поглощать из жидкости вредные примеси, для бытовых водных источников ими являются оксиды металлов, хлорка. Наиболее популярным адсорбентом является активированный уголь, в бытовых фильтрах его часто смешивают с ионообменной смолой и серебром.

Картриджи с наполнителем имеют ограниченный срок службы и не подлежат восстановлению, по истечении внутренних ресурсов они подлежат замене. Промышленность выпускает широкий ряд недорогих адсорбционных фильтров, начиная с простых моделей в виде кувшинов, небольших насадок на кран, и заканчивая сложными многоступенчатыми системами.

Аэрационные

Аэрационные фильтры для очистки воды от железа для дачи или индивидуального дома рассчитаны на удаление из водного потока растворенного двухвалентного железа, их принцип действия основан на связывании его с молекулами кислорода. В результате соединения образуются нерастворимое трехвалентное железо, которое в дальнейшем отстаивается или отсеивается механической фильтрацией.

Для работы системы используют накачку кислорода в толщу воды компрессором, в бытовом хозяйстве из-за высоких затрат вместо кислорода водный слой аэрируют атмосферным воздухом. После насыщения кислородом вода поступает в емкости фильтров-обезжелезивателей со специальным наполнителем, в более сложных системах дополнительно устанавливают водный умягчитель с ионообменными смолами.

Положительным качеством подобной системы водоочистки является возможность комплексной очистки воды от ряда примесей: удаления из нее сероводорода, солей калия и марганца, которые отфильтровывают умягчителем с ионообменной смолой.

Реагентные

При данном способе очистки применяют химические компоненты с высокой окислительной способностью, связывающие двухвалентное железо с кислородом для перехода его в нерастворимое состояние с дальнейшим фильтрованием. Для реализации метода используют катализаторы из перекиси водорода H₂O₂, перманганата калия KMnO₄ (марганцовки), гипохлорита натрия NaOCl (входит в состав хлорки), ускоряющие окислительные процессы при прохождении водного потока через толщу катализатора. Использование химических реагентов для очистки воды в быту нерационально из-за:

• Требуемой регулярной замены или пополнения катализатора, и соответственно высокой стоимости метода.
• Необходимости точной дозировки реагента для эффективной очистки.
• Применения высокоточных автоматизированных систем контроля химического состава воды для управления процессом очистки и повышения его эффективности.
• Необходимости доочистки, которую невозможно реализовать в быту — соответственно обезжелезненная вода может быть использована только для технических целей.

Метод реагентной очистки обычно применяют в промышленном производстве при загрязнении водных источников оксидами железа и других металлов в высокой концентрации, в коммунальном хозяйстве хлорированием убирают железо и дополнительно обеззараживают крупные водные бассейны. На отечественном рынке для бытового применения представлены к продаже реагентные полифосфатные фильтры и органические антискаланты (ингибиторы), предназначенные для борьбы с накипью и работы в установках осмоса.

Ионообменные

Ионный обмен один из популярных способов смягчения воды, для его реализации используются специальные смеси в виде гранул из катионообменных и инертных смол на кварцевой подложке. Ионный обмен состоит из следующих стадий:

• При прохождении чистой воды отрицательные полюса на поверхности смолы уравновешиваются ее положительными ионами.
• С появлением солей железа, калия или магния, их положительные ионы улавливаются и притягиваются к отрицательным полюсам на поверхности смолы, при этом они вытесняют плюсовые ионы на катионите.
• При регенерации, основанной на принципе обратимости ионообменного процесса, емкость с ионообменником заполняют раствором поваренной соли NaCl, при этом она замещает соли оксидов металлов на поверхности смолы.
• Одновременно регенерирующий раствор поваренной соли после снятия оксидов металла с катионообменника уносит их с собой при водотоке.
• Ионообменная емкость снова заполняется обычной водой, которая вымывает поваренную соль из гранулированного ионообменника, отправляя ее в канализацию, и процесс обезжелезивания повторяется заново.

Читайте также: Таблетированная соль для фильтров водоподготовки.

Применение данного метода имеет следующие особенности:

• Степень умягчения воды довольно высока, из нее удаляются соли всех двухвалентных металлов: железа, калия, марганца.
• Устройство просто в эксплуатации и обслуживании.
• Цена простейшей системы — от 20000 руб., при использовании требуется периодическая замена ионообменной смолы раз в 3 — 4 года.
• Вода без солей металлов с примесями поваренной соли теряет свои вкусовые качества, поэтому приобретая фильтр для воды на дачу от ржавчины ионообменного типа, часто используют его для хозяйственных нужд, систем отопления и водонагревательных котлов, бойлеров.

На рынке оборудования для систем бытового водоснабжения широкой популярностью пользуются обезжелезиватели на основе колонн и блоков управления Runxin, с использованием ионообменных наполнителей для фильтров Экоферокс, Пинкферокс, Суперферокс, Birm, МЖФ, сорбент МС.

Обратного осмоса

Принцип данного метода основан на пропускании жидкости под давлением через специальные мелкоячеистую мембрану, при этом происходит отсеивание твердых взвешенных частиц размером от 0,001 до 0,0001 мкм. Фильтр такого размера убирает из жидкости все соли жесткости с окислами железа, марганца, сульфаты, нитраты, молекулы малого размера, красящие вещества. Так как синтетические полупроницаемые мембраны лишают водный поток всех полезных микроэлементов, технология применяется для получения чистой стерилизованной воды в медицинских целях, пищевой и химической промышленности. Для бытового использования разработаны относительно недорогие системы фильтрации с начальной стоимостью около 6000 руб., они пользуются неплохим спросом у потребителя.

Обычная промышленная установка состоит из полупроницаемой мембраны, размещенной в прочном корпусе, с помощью центробежного водного насоса на нее подается фильтруемая среда с осмотическим давлением 10 — 12 атмосфер. После продавливания на выходе получают очищенную обессоленную воду (пермеат) и концентрированный раствор с солями, который затем сливают в канализацию. Для очистки фильтра используют химические реагенты, контроль работы системы осуществляют в автоматическом и полуавтоматическом режиме.

В быту аналогом промышленной системы является установка с подачей воды под давлением через три фильтрующих устройства с картриджами грубой механической очистки, обратноосмотической мембраны и угольного фильтра.

К недостаткам обратноосмотической очистки относят необходимость предварительной водоподготовки перед подачей на мембрану осмоса, малую производительность метода, предназначенного в основном для получения питьевой дистиллированной воды без солей.

Озонирования

Озон является аллотропной модификацией кислорода и состоит из его трехатомных молекул О₃, который по сравнению с двухатомным О₂ является намного более мощным реагентом. Повышая степень окисления оксидов, озон при реакции с ними образует продукты, одним из которых почти всегда является кислород О₂.

Установка озонирования состоит из озонатора, в камере которого с помощью электрического разряда образуются трехатомные молекулы кислорода, и резервуара с водой, в который поступает озон и происходит образование нерастворимого железа. Далее жидкость пропускается через сорбционный фильтр, в котором осаждаются частицы трехвалентного железа. Применение установок озонирования имеет следующие особенности:

• Помимо осаждения оксидов металлов, озон в течение нескольких секунд убивает простейшие микроорганизмы, бактерии, грибы, водоросли, споры, а также вирусные возбудители заболеваний.
• Удаляются неприятные запахи и вкусы без изменения химического состава воды, она обесцвечивается.
• Побочным продуктом водоочистки является безвредный кислород.
• Стоимость системы озонирования, основными элементами которой являются камера для получения озона, емкость для озонирования, электронасосы, автоматическая система управления и контроля, довольно высока.
• Получение озона осуществляется с помощью электрических разрядов, что требует соблюдения правил техники безопасности.
• Установка имеет технически сложную конструкцию, для ее ремонта и обслуживания требуется помощь специалиста.
• Очистка больших объемов в быту финансово затратна с точки зрения использования значительных электроэнергетических ресурсов.

Фильтры для очистки воды своими руками

Для самостоятельной очистки воды от железа в бытовых условиях без использования заводского оборудования используют следующие методы:

• Кипячение. При проведении данной процедуры соли металлов выпадают в осадок, образуя на поверхности нагревательных элементов или емкостей труднорастворимую накипь. Понятно, что для бытовой очистки способ абсолютно непригоден в силу высоких энергозатрат.
• Замораживание. Метод основан на физическом законе, согласно которому жидкость с большой концентрацией растворенных солей имеет более низкую точку замерзания, чем дистиллированная вода. Таким образом, для получения чистой воды с низким содержанием солей замораживают ее в емкости, а затем замерзшую часть в виде ледяной глыбы достают. Это и есть умягченная вода, оставшийся раствор содержит высокую концентрацию солей металлов и его сливают. Метод также неэффективен для бытового применения ввиду низкой производительности и высоких трудозатрат.
• Отстаивание. Для реализации процесса требуется большая емкость, в которую заливают воду, спустя некоторое время верхний слой сливают, стараясь не взбалтывать осадок, оставшуюся жидкость используют для хозяйственных целей. Путем отстаивания можно избавиться только от нерастворимых оксидов, находящихся в жидкости во взвешенном состоянии.

Самодельный адсорбционный фильтр для умягчения воды

При отсутствии заводских приспособлений можно изготовить механический фильтр для ржавой воды самостоятельно, для этого понадобится емкость на 5-6 л, мелкий речной песок, древесный уголь и фильтрующие материалы (вата, поролон, марля). Процесс изготовления дачного фильтра типа Барьер не отличается высокой сложностью и состоит из следующих этапов:

• Готовят древесный уголь, для этого помещают в закрытую металлическую банку кусочки дерева и опускают ее в костер, через некоторое время извлекают.
• В крышке 5-литровой емкости делают точечные отверстия, в дне вырезают круг для заливки жидкости.
• Укладывают на крышку вату или ткань, закручивают ее в бутылку, через дно насыпают предварительно измельченный слой угля толщиной 30 — 50 мм, сверху высыпают песок такой же толщины.
• В подготовленный фильтр заливают воду и ставят его на трехлитровую банку, в которую собирают очищенную жидкость.

Аэрационный фильтр своими руками

Аэрационные фильтры для обезжелезивания воды на даче и загородном доме в бытовых условиях изготовить легче других типов, основное оборудование для монтажа: несколько бочек объемом около 200 л, поверхностный электронасос и компрессор. Принцип работы самодельного фильтра от железа заключается в следующем:

• Вода из колодца или скважины подается в бочку с установленным аэратором, представляющим собой металлический цилиндр с отверстиями, к которому подключен шланг от компрессора, нагнетающего воздух.
• Бочка с аэратором связана с другими емкостями посредством труб, в них происходит постепенное ступенчатое отстаивание воды с окисленным трехвалентным железом.
• Из последней в ряду емкости отстоявшаяся вода подается поверхностным центробежным электронасосом в водопроводную магистраль дома.
• Также на стенках одной из емкостей установлен поплавковый выключатель, управляющий работой электронасоса — при наполнении бочки электронасос выключается и снова включается при ее опустошении.
• В процессе эксплуатации бочки и корпус аэратора периодически очищают от выпавшего в осадок железа.

Выбор фильтра — на что обратить внимание

Допустимая концентрация железа в воде не должна превышать 0,3 мг/л, поэтому при водозаборе из любого природного источника всегда делается предварительный лабораторный анализ водного состава.

На основании полученных данных выбирают метод фильтрации и соответственно фильтр, который следует купить, руководствуясь следующими соображениями:

• При высоком содержании в жидкости нерастворимых солей железа, эффективнее использовать емкость большого объема для его предварительного отстаивания — в этом случае в применяемых далее адсорбционных фильтрах картриджи будут медленнее забиваться твердыми частицами.
• При больших концентрациях двухвалентного растворенного железа в воде (от 1 мг/л) дешевле всех обходится аэрационная фильтрация с помощью компрессора и двух емкостей для насыщения водных слоев воздухом и обезжелезивания. После очистки такая вода пригодна для питья и применения в бытовом хозяйстве, системах отопления.
• Если содержание железа незначительно превышает нормы, а в воде содержатся высокие концентрации солей калия и марганца, ее лучше фильтровать ионообменным методом, эффективно выводящим соли двухвалентных металлов. Полученная после обработки безвкусная вода без минеральных солей более пригодна для использования в системах отопления и горячего водоснабжения.
• При выборе конкретной модели фильтра основным критерием являются финансовые средства, отзывы пользователей в сети, технические параметры фильтрационных установок. На рынке оборудования для водоснабжения широко представлены недорогие готовые к работе системы из китайских комплектующих (Runxin, Canature) отечественного производства (Гейзер, Экволс), кувшины и адсорбционные фильтры с картриджами брендов Барьер, Аквафор, Брита.

Выбирая эффективный метод очистки и фильтр для железистой воды при индивидуальном водоснабжении, чаще останавливают внимание на аэрационном варианте, связанном с насыщением двухвалентного железа кислородом для перехода в нерастворимую стадию. Многие в бытовом хозяйстве используют заводские установки в комплексе, монтируя систему из ряда баллонных резервуаров: аэрационной установки, обезжелезивателя, ионообменника.

При желании любой дачник может фильтр для очистки воды от железа для применения на даче изготовить своими руками, используя уголь и песок в качестве адсорбента при нерастворимом железе или емкости с компрессором для удаления его растворимой двухвалентной формы.

Видео

Методы умягчения воды

Ионообменная очистка

Бытовая установка обезжелезивания с аэрационной колонной

Источник: okanalizacii.ru

Железо в воде — насколько это серьезно?

Какое железо может присутствовать в воде из скважины?

Многие наверняка сталкивались с водой, явно отдающей ржавчиной и по своему цвету, и по вкусу. Нередко это воспринимается как последствия прохождения через старую, покрытую коррозией систему водопроводных труб. Да, случается и так, но это больше свойственно системам центрального водоснабжения. А вот если вода поступает непосредственно из скважины, и проходит при этом через ограниченный по длине участок трубопровода, да еще и выполненный или полимерных труб? На что грешить в таком случае?

Оказывается, повышенное содержание железа в воде из грунтовых водоносных слоев – довольно распространенное явление, обусловленное целым рядом естественных причин. А концентрация этого химического элемента в различных формах зависит от множества факторов как природного, так и техногенного свойства, и даже бывает нестабильной в течение года. На это оказывают влияние постоянно протекающие в породах грунта химические реакции – минералы с содержанием железа подвергаются растворению и разложению. За многие века человеческой деятельности земля на многих участках буквально «нафарширована» металлом, который, постепенно разлагаясь, растворяется и переносится подземными водоносными горизонтами. Добавьте сюда еще и характерные для нашего времени промышленные выбросы, далеко не всегда чистые атмосферные осадки, и многое другое.

Иногда слышны возражения – ну и что, что в воде содержится железо, оно, мол, даже полезно для организма человека… Да, полезно, но в разумных пределах, и, как правило, потребность в этом элементе полностью удовлетворяется продуктами питания. А вот избыточное его количество – ничего, кроме неприятностей, в жизнь человека не привносит.

Цены на фильтр для воды Honeywell

Санитарные правила и нормы устанавливают предельно допустимую концентрацию железа в воде (во всех его химических проявлениях) – не более 0,3 мг на литр. А как бывает на практике?

Картина, увы, безрадостная. Исследования показывают, что даже в сравнительно «чистых» по экологическим понятиям регионах Европейской части Российской Федерации встретить водоносные горизонты, в полной мере соответствующие санитарным нормам – очень непросто. Как правило, повсеместно наблюдается превышение – концентрация достигает 1÷2 мг/л. И это еще не самые худшие показатели – в некоторых регионах содержание зашкаливает за 3 и даже 5 мг/л! Более, чем в десять раз выше допустимого!

А между тем уже при концентрации 0,5 мг/л вода начинает явственно отдавать неопрятным ржавым привкусом. Дальше – больше: вода становится совершенно непригодная для питья, появляется запах, характерный «рыжий» оттенок, ржавые следы остаются на посуде, на сантехнике, на одежде и белье после проведения стирки.

И это еще, так сказать, очевидные причины необходимости очистки воды от железа. Намного опаснее скрытые – влияние повышенной концентрации этого элемента на здоровье человека. Здесь уже недалеко до расстройств, отравлений или даже до появления более тяжёлых хронических системных заболеваний.

Теперь давайте разберемся, в каком же виде железо может содержаться в воде из скважины или колодца:

• Чаще всего встречается полностью растворенное в воде свободное двухвалентное железо (Fe⁺²). Надо сказать, что оно практически незаметно глазу (вода мало теряет в своей прозрачности), чего не скажешь о запахе и вкусе. Но, пробыв на свету какое-то время, вода приобретает характерный для окисла железа оттенок, доходя постепенно бурого цвета, и этот осадок остается и на стенках сосуда.

Такая форма содержания железа в воде не поддается никакой механической фильтрации. Но, как видно, и сама не обладает устойчивостью – подвергается быстрому окислению при взаимодействии с кислородом.

• Трёхвалентное железо (Fe⁺³) – это уже нерастворимая форма, которая присутствует в воде в виде мелкодисперсной взвеси. Как раз она-то чаще всего и придает жидкости характерный рыжеватый цвет, оставляет налет на стенках сосудов. Форма стабильная, и является одним из продуктов взаимодействия двухвалентного железа с кислородом.

Из-за внешнего сходства взвесь трехвалентного железа зачастую принимают за попавшие в воду глиняные загрязнения. Правда, по мере осаждения на дно разница становится заметной – железистую природу осадка выдает образование характерных темно-бурых хлопьев.

Удаляется такая форма из воды длительным отстаиванием и фильтрацией, так как является нерастворимым веществом.

•  Еще один продукт окисления свободного железа – это его гидроокись (Fe(OH)₃). Это тоже твердое вещество, и проявляет себя плотным ржавым осадком.

• В воде может содержаться немало солей железа с разными основаниями. Так, в зависимости от источника, могут присутствовать бикарбонат или карбонат железа (Fe(HCO₃)₂ или FeCO₃), сульфат или сульфид железа (FeSO₄ или FeS). Вычислить их присутствие, и тем более – концентрацию визуально или полагаясь только на органы чувств – невозможно, то есть никак не обойтись без проведения лабораторного анализа взятой из источника пробы воды.
• Немало проблем может доставить коллоидное органическое железо, находящееся во взвешенном состоянии. Проблема в том, что такая форма практически не поддается отстаиванию, сколь бы долго оно не длилось.
• Еще одна форма – это бактериальное железо. По сути, она представляет собой колонии особых бактерий, которые для своего развития и размножения используют энергию преобразования растворенного двухвалентного железа в твёрдые формы. Или же это продукты жизнедеятельности подобных колоний.

Для такой формы железа характерны слизистые отложения с вязкой структурой, а также довольно потная радужная пленка на поверхности воды. Не исключен и довольно неприятный запах, делающий неподготовленную воду полностью непригодной для пищевого применения.

Чем опасна высокая концентрация железа в воде?

А теперь — несколько слов о том, почему же проблема обезжелезивания должна решаться в обязательном порядке. То есть предупреждение о возможных последствиях использования воды с превышенным содержанием железа.

• На первое место необходимо поставить наносимый вред здоровью людей. Полезный, так сказать, в гомеопатических дозах, этот химический элемент при большой концентрации напрямую приводит к разбалансированию обменных процессов в организме человека. А по уровню токсичности железо занимает пятое место после таких элементов, как ртуть, свинец, мышьяк и кадмий.

Неусвоенное железо имеет свойство накапливаться в организме, что влечет нарушение нормального функционирования основных, жизненно важных систем. В первую очередь страдают печень, почки, эндокринный аппарат. От этого вскорости негативно изменяется состав крови, нарастает уязвимость человека к аллергическим реакциям на, казалось бы, безобидные для него ранее раздражители. Железистые бактерии способны нарушить нормальную микрофлору желудочно-кишечного тракта, вызвать стойкие расстройства системы пищеварения или даже привести к острым отравлениям. Одним словом – дело нешуточное!

• Вода с превышенным содержанием железа банально неприятна для питья, резко снижается качество приготовленной с ее использованием пищи.
• Немаловажной является и эстетическая составляющая вопроса – такой водой даже руки помыть не особо приятно. Не говоря уже о более масштабных водных процедурах и стирке, качество которой всегда будет под вопросом. Кроме того, кому понравятся вечные желтые разводы на стенках ванны, в раковине, в унитазе и т.п.?
• Вода с большой концентрацией взвешенных частиц обладает выраженным абразивным действием – быстро приводит в негодность уплотнители на сантехнических приборах и в бытовой технике. Кроме того, нерастворимые осадки и слизь частенько становится причиной сужения или даже полных засоров труб, особенно на фитингах, отводах, кранах и другой сантехнической арматуре. В результате снижается напор, некорректно работает подключённая к водопроводу бытовая техника.

Одним словом – очистка воды от железа является обязательной процедурой для тех, кто заботится о своем здоровье и комфорте проживания в доме. И не стоит полагаться только на внешнюю оценку воды — мол, вроде бы по ощущениям чистая, и можно обойтись без обезжелезивания. Впечатления бывают весьма обманчивыми, может иметь особенности и острота восприятия внешних признаков конкретным человеком. Как мы видели, отдельные формы железа в воде на первых порах частенько являются практически незаметными. А содержание некоторых солей — и вовсе ничем внешне не выдается. Вопрос о чистоте воды должен решаться исключительно на основании лабораторного анализа. И только на основе сделанного профессионального заключения можно принимать решение о необходимости очистки от железа или об отсутствии таковой.

Кстати, некоторые полагают, что все можно решить банальным отстаиванием, механической фильтрацией и последующим кипячением воды. Не обольщайтесь – этого обычно явно недостаточно. Процесс освобождения воды от железа – довольно сложная процедура, в которой могут применяться несколько различных технологий. И, кстати, ни одну из них нельзя назвать абсолютно универсальной и безупречной.

Технологии обезжелезивания воды

Итак, в зависимости от преобладающей формы содержащегося в воде железа применяется та или иная технология его удаления. А если точнее, то в большинстве случаев применяются комплексные установки, сочетающие в своей работе несколько методов обезжелезивания.

Технология аэрации воды

Эта технология в основном направлена на очистку воды от растворенного в ней двухвалентного железа – самого распространенного «бича» автономных источников. А в ее основу положено уже упомянутое выше в статье свойство этой формы железа активно окисляться при контакте с кислородом, с переходом в нерастворимую трёхвалентную.

Понятно, что чем больше будет, так сказать, площадь контакта воды с воздухом, тем активнее и быстрее станет идти процесс перехода железа из растворенной формы в твердую фракцию, которую впоследствии можно отделить обычной механической фильтрацией.

Решается эта проблема несколькими методами.

• Простейший способ – это отстаивание воды в открытых и желательно — максимально больших по площади зеркала резервуарах. Наверное, понятно, что быстрых результатов подобным методом достичь невозможно – слишком уж ограничена площадь контакта. Но зато такой подход практически не требует никаких дополненных затрат. Достаточно установить большую ёмкость, скажем, на чердаке, чтобы вода самотеком после отстаивания и фильтрации попадала на точки потребления. Правда,  качество такого обезжелезивания, признаемся, не самое высокое. Хотя в качестве первой ступени очистки отстаивание воды применяют даже в промышленных масштабах.

• Для повышения объемов контакта воды с кислородом воздуха активно применяется принудительная аэрация. Она также может выполняться по-разному.

— Например, вода может подаваться в емкость для отстаивания с разбрызгиванием. Простейший пример – это сознание многочисленных струй особыми головками, наподобие обычного душа. Во встречном направлении подаётся поток воздуха. Чем мельче разбрызгивание воды (а некоторые насадки способны довести ее до состояния «водяной пыли»), тем активнее процесс окисления, и тем быстрее выполняется очистка необходимого объема.

— Другой вариант – так называемая барботация, когда компрессор под давлением прокачивает воздух через ёмкость с водой.

Многие выпускаемые аэрационные установки (их обычно называют колоннами) совмещают оба принципа принудительного контакта воды с воздухом. То есть вода подаётся через разбрызгивающую головку, а снизу компрессор нагнетает воздух, пузырьками поднимающийся вверх и затем отводимый через специальный клапан. После аэрационной обработки вода перекачивается дальше на очередные модули очистки и фильтрации. Пример показан на схеме ниже:

— Отличные результаты дает и использование эжекторного узла. Сам по себе эжектор – это устройство, в котором происходит перемешивания жидкости и воздуха до практически дисперсного состояния. То есть тем самым достигается, пожалуй, максимальный контакт воды и кислорода, необходимый для быстрого и полноценного окисления свободного растворенного железа.

На схеме показано устройство эжектора. Стрелка 1 – это подача воды насосом из скважины. Стрелка 2 – подаваемый компрессором воздух. За счет особой формы сопел в смесительном узле происходит образование водо-воздушной дисперсии, которая перекачивается дальше для последующей сепарации воздуха и очистки воды.

На схеме ниже показан вариант установки для очистки воды с использованием эжектора:

На схеме цифрами и стрелками обозначены:

1 — труба, по которой вода подается на очистку от скважины.

2 — магистраль подачи воздуха компрессором, оснащенная воздушным фильтром.

3 — эжекторный узел, обеспечивающий создание водо-воздушной дисперсии.

4 — сепараторный участок – за счет резкого увеличения сечения трубы скорость потока замедляется, что обеспечивает отделение воздушный пузырьков.

5 — автоматический воздушный клапан, обеспечивающий отвод отделенного воздуха.

6 — модуль последующей очистки воды, механической, каталитической, безреагентной и т.п. — один или несколько, в зависимости от необходимой оснащенности системы по результатам лабораторного анализа воды.

7 — резервуар для накопления прошедшей очистку воды.

8 — подача воды из накопительного гидранта к точкам потребления.

Аэрация показывает весьма высокие показатели очистки. И если основная проблема поступающей из скважины воды заключается именно в превышенном содержании двухвалентного железа, то иногда можно этой стадией и ограничиться (естественно, с последующей механической фильтрацией образующегося нерастворимого осадка). Вода получится вполне пригодной для любого потребления.

Кстати, как можно заметить, в таких случаях создать аэрационную установку – вполне по силам умелому домашнему мастеру. Он может применить хоть все три перечисленных выше принципа смешения воды с воздухом – распыление, барботацию и эжекторный узел (сам эжектор несложно приобрести в магазине). После этого останется лишь установить фильтр механической очистки – и установка будет вполне работоспособной.

Можно, кроме того, акцентировать внимание, что насыщение воды кислородом помогает бороться с еще одной напастью, свойственной воде из автономных подземных источников – с запахом сероводорода. Так что аэрационная ступень не помешает, наверное, в любом случае.

Но все же чаще одной аэрацией не ограничивается – как мы видели, железо может присутствовать воде и в иных формах. В частности, против солей железа аэрация практически бессильна. И для полноценного обезжелезивания воды приходится применять и другие технологии.

Реагентный способ обезжелезивания воды

Значительно ускорить процесс перехода растворенного железа в твёрдую фракцию, которая уже поддается фильтрации, способны некоторые реагенты – химические соединения с мощными окислительными способностями. В частности, для очистки воды в ряде случаев используется перманганат калия КMnO₄ (в просторечье именуемый марганцовкой) или гипохлорит натрия NaOCl. Содержащихся в молекулах этих веществ атомов кислорода достаточно для окисления железа даже без процесса аэрации. То есть, казалось бы, гарантированный результат будет получен в любом случае.

Тем не менее, подобные способы очистки воды для бытового применения в настоящее время используются крайне редко. А причина кроется в том, что недостатков у подобной технологии – значительно больше чем достоинств. В принципе, достоинство-то только одно – гарантированно получаемый результат, а вот «минусы» придется перечислять:

• Упомянутые окислители никак нельзя назвать полностью безвредными для человеческого организма. А это означает, что очистка воды с их применением требует тщательнейшей дозировки. Обеспечить это в бытовых условиях – вряд ли возможно.
• Из первого пункта вытекает второй — дозировка должна в точности соответствовать реальному содержанию растворенного железа в воде. А эта величина, как уже отмечалось выше – непостоянная, подверженная значительным колебаниям по целому ряду причин. Значит, должна быть какая-то оперативно реагирующая «обратная связь» — система автоматизированного контроля концентрации железа и подаваемого для его окисления реагента. Понятно, что априори такая система дешевой быть не может, то есть стоимость очистки резко возрастает.

Если же упрощать систему, и пытаться регулировать подачу окислителей, как говорится, на глаз, то велика вероятность получить два противоположных, но одинаково неприемлемых результата: или вода останется неочищенной, или на выходе в воде будет превышена допустимая концентрация оставшихся незадействованными реагентов, что весьма опасно для здоровья людей, да и для окружающей среды – тоже.

• Упомянутые реагенты расходуются довольно быстро, что потребует от пользователей постоянного пополнения. А это связано с немалыми затратами, в том числе – и времени. Кроме того, необходимо предусматривать и определенный обязательный резерв.

Одним словом, в условиях автономной системы водоснабжения этот метод выглядит слишком сложным, небезопасным, и вряд ли рентабельным.

В качестве активного окислителя может использоваться и озон. Мало того, озонирование воды помогает справиться и со многими небезопасными для человека микроорганизмами.

Да, такие установки доказали свою действенность. Однако, широкого применения среди владельцев домов они все же не находят. Причина – высокая стоимость как самого оборудования, так и очистки, сложность в монтаже, регулировке, повседневной эксплуатации.

К реагентной технологии можно отнести еще и очистку по принципу коагуляции. Заключается она во внесении в обрабатываемую воду специальных активных веществ, связывающих имеющиеся загрязнения с образованием труднорастворимого осадка, выпадающего на дно емкости в виде хлопьев. В качестве активных добавок используются сернокислый алюминий, оксид или хлорид алюминия, хлорное железо, сернокислое железо.

Правда, такая обработка актуальная для промышленной водоподготовки. В бытовых условиях она применения не находит.

Ознакомьтесь с полезными советами, как выбрать фильтр для воды, из нашей новой статьи на нашем портале.

Безреагентная технология обезжелезивания воды

Эта технология позволила в значительной степени уйти от недостатков обработки воды окислителями. Применяемые для нее засыпки не влияют негативным образом на химический состав воды. Это – всего лишь катализаторы, активизирующие процесс окисления железа растворенным в воде кислородом. Кроме того, они одновременно становится и сорбционным фильтром, задерживающим образовавшиеся твердые фракции железа.

Каталитическая засыпка может быть разной. Так, используют материалы чисто минерального происхождения – например, глауконит, доломит, цеолит.

В продаже представлено немало каталитических засыпок синтетического происхождения или являющийся комплексом нескольких материалов. К наиболее популярным, проверенным эксплуатацией можно отнести «ВIRM», «Pyrolox», «МФО-47», «МGS», «МЖФ» и некоторые другие.

В любом случае, сами по себе засыпки ни в какие реакции не вступают – они лишь выступают в роли инициатора активного процесса окисления двухвалентного железа. А образовавшаяся нерастворимая взвесь задерживается в слое самой засыпки. Кроме того, часто в таких обезжелезивающих колоннах практикуется прокладка слоя чистого мелкого гравия, тоже становящегося отличным фильтрующим барьером для загрязнений.

Устройство обезжелезивающей колонны показано на схеме ниже:

1 – корпус колонны;

2 – труба подачи воды;

3 – труба выхода очищенной воды;

4 – управлявший клапан с контроллером – «головка» колонны;

5 – трубка сброса дренажа;

6 – каталитическая засыпка (например, «ВIRM»);

7 – фильтрующая засыпка – слой гравия;

8 — нижний распределительный фильтр на заборе воды из колонны.

Собравшийся осадок время от времени удаляется обычной обратной промывкой колонны и сбрасывается в дренаж. А вот сам катализатор, по сути, и не расходуется и не теряет своих качеств очень долго.

Есть, правда, у этого способа обезжелезивания и свои недостатки:

• Если применять его «в чистом виде», то растворенного в воде кислорода может оказаться недостаточно для полноценного окисления двухвалентного железа. То есть каталитическая очистка, как правило, не избавляет от необходимости установки аэрационной колонны.
• Если вода имеет примеси сероводорода, то до попадания в каталитическую колонну она уже должна быть очищена от него.
• Не для всякой воды такая технология подходит – имеются ограничения по щелочной и кислотной концентрации.
• Фильтр такого типа требует довольно частного вмешательства – регулярной промывки. В противном случае упадет производительность или колонна вообще выйдет из строя.
• Каталитическую засыпку никак не назовешь дешевым материалом. И когда, рано или поздно, приходит срок ее замены, потребуются немалые затраты.

И еще одно. Каталитическая очистка очень эффективно избавляет воду от растворенного железа. Но вот обеззараживание ей не под силу. Не справляется она в полной мере и с повышенным содержанием солей железа. То есть, помимо обязательного фильтра тонкой очистки, при необходимости приходится предусматривать дополнительные ступени водоподготовки. Например, сорбционный фильтр, ультрафиолетовый облучатель, применение специальных асептических реагентов. Возможен, например, вот такой вариант:

1 – подача воды из скважины;

2 – аэрационная колонна;

3 – компрессор, обеспечивающий подачу воздуха для аэрации воды;

4 – колонна каталитического обезжелезивания воды;

5 – дренажный сброс;

6 – фильтр тонкой механической очистки воды;

7 – ультрафиолетовая лампа для обеззараживания воды;

8 – подача очищенной воды к точкам потребления.

Ионообменная технология очистки

По правде говоря, такая технология напрямую не связана с обезжелезиванием воды. Скорее, здесь поставлена задача смягчения, то есть удаления так называемых солей жесткости. Правда, и с солями железа, если их концентрация требует корректировки, вопрос тоже решается.

Поэтому – лишь вкратце. Технология заключается в использовании специальных катионовых смол, которые при прохождении через них воды заменяют атомы других металлов на натрий. Тем самым удаляются труднорастворимые соли жесткости, способные создавать накипь, вызывать наросты и т.п.  Смола постепенно утрачивает свои качества, но обладает способностью к регенерации – для этого практикуется дозированная подачи соли (хлорида натрия).

Использовать ионообменную колонну исключительно для обезжелезивания – расточительно и непродуктивно. В контексте данной статьи такая ступень очистки играет, скорее, вспомогательную роль — у нее иные, но не менее важные цели. И чтобы колонна быстро не забивалась железистой плёнкой и взвесью трёхвалентным железа, в обязательном порядке в системе фильтрации перед ней должны быть установлены модули аэрации и каталитической очистки.

Например, распространен вот такой вариант:

1 – подача воды из скважины;

2 – фильтр-грязевик, не допускающий попадания в систему очистки крупный минеральных или органических включений;

3 – компрессор, подающий воздух для аэрации;

4 – эжектор, создающий водо-воздушную дисперсию;

5 – аэрационная колонна;

6 – колонна каталитического обезжелезивания воды;

7 – сорбционная колонна;

8 – ионообменная колонна для умягчения воды;

9 – солевой бак для регенерации ионообменных смол;

10 – фильтр тонкой механической очистки воды;

11 – подача воды на точки потребления.

Как видно, система очистки обычно делается многоступенчатой, и обезжелезивание – это лишь одна из ступеней приведения воды из скважины в пригодное для бытового применения состояние. Все модули системы связываются общей системой управления и контроля.

Видео: Комплексная система очистки воды из скважины «АкваЩит»

*  *  *  *  *  *  *

В публикации были рассмотрены основные способы очистки воды от железа на бытовом уровне. Надо сказать, что существует и несколько иных технологий. Например, это биологическая очистка, но она обычно применяется для водоподготовки в больших, промышленных масштабах, потому уделять ей внимание – особого смысла не видно.

Ознакомьтесь с разновидностями фильтров грубой и тонкой очистки воды, из нашей новой статьи на нашем портале.

Источник: stroyday.ru

Другие статьи по теме:

Какой насос для скважины Фильтр для железистой воды Безреагентная очистка воды от железа Сетка синтетическая Колодец или скважина плюсы и минусы Станция обезжелезивания воды для дома