Методы и способы обезжелезивания воды. Какой купить фильтр для очистки воды от железа?

Железо – это один из самых распатроненных на планете элементов таблицы Менделеева среди металлов, играющий важнейшую роль, как в процессах функционирования организма человека, так и в самых различных сферах нашей жизнедеятельности. Оно присутствует в живых организмах, в растениях, в почве, в пище, и не исключением, конечно, является вода. И несмотря на все положительные и полезные свойства данного элемента, повышенная концентрация железа в воде влечет за собой ряд самых негативных и неблагоприятных последствий, включающих в себя, как вред организму человека (вызывает различные заболевания, раздражение на теле, неприятный вкус или запах питьевой воды), так и проблемы с водопроводной системой (появление осадка и засора в трубопроводе или сантехнических приборах, развитие бактерий, окрашивание воды в коричневый цвет и вывод из строя водонагревательного или теплообменного оборудования). Понимание последствий повышенной концентрации железа в скважинной или колодезной воде и методы (способы) обезжелезивания воды являются ключевыми факторами в обеспечении эффективного, экологически устойчивого и безопасного использования столь необходимого для нашей жизни водного ресурса.

Для правильного выбора наиболее эффективного метода обезжелезивания воды, следует отметить следующие состояния железа и его соединений:

• Двухвалентное железо (Fe2+) – это растворенная форма железа, преимущественно присутствующего в скважинной (подземной) воде на глубине более 30 м. В результате имеющегося дефицита кислорода в этой воде, это железо не успевает подвергнуться предварительному окислению и перебывает в воде в ионной (растворенной) форме. По внешним признакам, такая вода полностью прозрачная, и при сравнительно коротко-временном отстаивании в открытой емкости железо выделяется в красно-бурый осадок.
• Трёхвалентное железо (Fe3+) – это нерастворенная форма окисленного железа, преимущественно присутствующего в колодезной или общегородской воде в виде рыже-бурой взвеси. Данное состояние железа преобладает в слабощелочной воде (Ph 7,2–8,0), где изначально предает воде так называемый окрас «ржавчины» и при отстаивании выделяется в ярко выраженный осадок.  
• Органические соединения железа – это наиболее затруднительно удаляемые сложные соединения железа, которые в большей степени преобладают в неглубоких скважинах (до 30 м), колодцах и открытых водоёмах. Данная форма железа наиболее характерна для поверхностной, болотной или торфянистой воды, где велико содержание азотосодержащих соединений кислотной природы. Данные примеси объединяют в себе прочные и устойчивые соединения, образовавшиеся в результате соединения с гуминовыми кислотами (гуминовые комплексы), в процессе взаимодействия с бактериальной средой (бактериальное железо) или мелкодисперсные частицы (до 1 мКм) коллоидного железа, которое являют собой крупные органические молекулы. При подобном типе железа вода прозрачная, или имеет слабый желтоватый оттенок, когда как, при длительном отстаивании в открытой емкости осадок не образуется. Добиться окисления и образования осадка данного типа железа можно только при добавлении в воду более агрессивных окислителей (гипохлорита натрия, перманганата калия или озона), либо путем добавления специальных коагулянтов (при условии выдержки требуемого времени).

Ключевые способы (методы) обезжелезивания воды и их особенности:

1. Обезжелезивание воды с помощью безреагентных каталитических засыпок. Данная технология предусматривает способность поверхности гранул природной каталитической засыпки в фильтре единовременно работать, как ускоритель процессов окисления, так и поглотитель (улавливать) образующиеся в результате окисления хлопья-подобных частиц железа или марганца. Один з наиболее распространённых методов обезжелезивания воды, подразумевающий использование вертикальных засыпных фильтров с автоматической или механической обратно-взрыхляющей засыпку промывкой. Ключевыми преимуществами этого метода обезжелезивания воды является экономичность, низкая стоимость фильтрующих материалов, природная чистота и безопасность процесса. И хотя ключевым назначением этих фильтров является очистка воды от растворенного железа или марганца, их комбинация с различными типами окислителей (аэрацией воды, гипохлоритом натрия, перманганатом калия, озоном или коагулянтами) позволяет значительно усилить их эффективность и существенно расширить спектр удаляемых ими загрязнений. Ключевые особенности, следующие:

• Бюджетная стоимость фильтра и фильтрующего материала, не требующего для регенерации применения каких-либо дополнительных реагентов.
• Ограниченный диапазон уровня Ph обрабатываемой воды, где рекомендуемая величина Ph для обезжелезивания воды не должна составлять менее 6,8 (по необходимости требуется повышение).
• Сравнительно не высокая эффективность при одиночном (без окислителей) использовании «обезжелезивателя», позволяющая извлекать лишь до 2 мг/л железа.
• При использовании каталитической засыпки в фильтре с воздушной подушкой позволяет удалить до 5 мг/л железа, марганец и невысокую концентрацию сероводорода.
• Для очистки воды от растворенного железа концентрацией более 5 мг/л, марганца или высокого содержания сероводорода требуется добавление системы аэрации воды.
• Для очистки воды от органического железа или марганца (перманганатная окисляемость 4-10 мгО/л) рекомендуется добавление ионообменной ступени с комплексной смолой.
• Для очистки воды от высокой концентрации органического железа или марганца требуется добавление системы дозирования реагента (гипохлорита натрия, перманганата калия, озона или коагулянта) и контактной емкости для выдержки времени.

Примеры: Обезжелезиватели воды WFTR, фильтры для воды от железа WFBR, фильтры для очистки воды от железа WFSR, фильтры обезжелезивания воды WFES, установки обезжелезивания воды WFEF, промышленное обезжелезивание воды.

2. Обезжелезивание воды с помощью реагентных каталитических засыпок. Данная технология предусматривает способность засыпки с искусственно обработанной поверхностью гранул работать единовременно, как окислитель, так и катализатор процессов окисления с последующим улавливанием окисленных загрязнений. При этом, фильтры с подобного рода засыпкой (например: GreenSand Plus, MTM) обладают ограниченной окислительной способностью, и для постоянной эксплуатации они требуют периодического восстановления активной поверхности гранул с помощью регенерации раствором перманганата калия. И хотя данные системы обезжелезивания воды позволяют в одном фильтре извлекать сероводород, железо и марганец (включая органические соединения), их популярность не сегодняшний день крайне низка. Низкая востребованность в них объясняется массой недостатков в применении перманганата калия (трудности в приобретении, высокая стоимость засыпки, вред для септиков или грунта и т.д…)

3. Ионообменный метод обезжелезивания воды. Данная технология предусматривает использование специальных ионообменных материалов, работающих по принципу ионно-замещения, то есть, обмена, при котором, действующие элементы из смолы освобождаются, а требуемые удаления примеси, её гранулами активно поглощаются. В данном случае, наполнителем в фильтрах служит пищевая многокомпонентная ионообменная смола, позволяющая эффективно очищать воду от ионов растворенного железа, марганца, органических и металлоорганических соединений, аммония, а также, накипи-образующих элементов солей карбонатной жесткости. Ключевым преимуществом этого метода является его компактность и универсальность, позволяющая за сравнительно не высокую стоимость, в одном фильтре, обеспечить эффективную очистку питьевой воды от столь широкого спектра загрязнений. Ключевые особенности ионообменного метода обезжелезивания воды, следующие:

• Позволяет в одном фильтре очистить воду от железа (до 20 мг/л), марганца (до 5 мг/л), органических соединений (до 15 мгО/л) и солей жесткости (до 20 мг/л).
• Наиболее бюджетное и компактное решение для такого широкого охвата загрязнений.
• Эффективность фильтрации не зависит от уровня Ph обрабатываемой воды.
• Не предусматривает очистку воды от сероводорода, который негативно сказывается на работе смол. Исключением являются некоторые смолы, или требуется предварительное удаление сероводорода с помощью каталитических фильтров.
• Требуется предварительное удаление взвешенных примесей (включая трёхвалентное железо).
• Максимальное снижение жесткости воды создает эффект ощущения не смываемого мыла.
• Более длительный цикл промывки, предполагающий периодическую регенерацию смолы насыщенным раствором поваренной соли. Для это фильтр оснащен отдельно стоящим баком для соли.

Примеры: Станции обезжелезивания воды WFEX, фильтры для воды Гейзер Aquachief, фильтры обезжелезивания и умягчения WFFS, системы обезжелезивания и умягчения WFPX, кабинетные фильтры для воды.

4. Обезжелезивание путем аэрации воды. Этот метод основывается на различных технологиях обработки воды воздухом, где в результате насыщения воды ионами кислорода, железо или марганец, преобразуются в гидроксид, далее коагулируют, слипаются в оксид, и переходят в хлопья-подобные улавливаемые частицы. При этом, реализация процесса имеет различный технологический подход, где, в случае длительной обработки воды воздухом (или путем распыления) с отстаиванием в открытых емкостях, улавливание частиц возможно с помощью простых осветлительных засыпок или фильтров механической очистки. Но, когда для габаритных аппаратов места нет, используются закрытые системы напорной аэрации воды, аэрационные колонны или трубы, где для полноценного эффекта требуется ускорение процесса с помощью фильтров с каталитической засыпкой. Также, помимо окисления железа или марганца, особенно следует отметить способность систем аэрации эффективно извлекать ряд неблагоприятных и вредоносных растворенных газов (сероводород, аммиак, углекислый газ и т.д…), которые негативно сказываются на работе некоторых фильтрующих материалов. По этой причине, метод аэрации воды востребован и очень популярен, как в бытовой, так и в промышленной водоподготовке. Он экономичен, эффективен и абсолютно безопасен, особенно актуален для очистки большой концентрации железа (до 15 мг/л) или марганца (до 2 мг/л) в совокупности с наличием вредоносных газов. Более подробнее в разделе «аэрация воды»

5. Обезжелезивания воды с помощью систем дозирования реагентов. Данная технология предусматривает использование в системе водоподготовки различных станций пропорционального дозирования различных реагентов, где для инициализации некоторых химических процессов используются активные окислители, озон или коагулянты. Так, например, дозирование гипохлорита натрия, озона или перманганата калия позволяет активно окислять ионы растворенного железа, марганца, вредоносных газов, органических и микробиологических загрязнений. Ведение коагулянта способствует связыванию частиц из мелкофракционных илистых соединений или трудно удаляемых обычным способом ионов органического железа или марганца. Подобный способ особенно эффективен и актуален для трудно очищаемых и сильно загрязнённых вод, однако, из-за сложности оборудования, расходов на эксплуатацию, химических факторов чистоты процесса и необходимости в постоянном контролировании результата, делает этот способ редко применим для бытовых нужд, и, по большей степени, используется для очистки технической воды в объектах коммерческого, промышленного или энергетического назначения.

6. Мембранный метод обезжелезивания воды. Данная технология очистки воды предусматривает применение специальных полупроницаемых мембран, условно разделяющихся на обратноосмотические и ультрафильтрационные мембраны. Одним из наиболее распространенных среди них является использование обратноосмотических мембран, позволяющих извлекать до 99% всех ионов растворенных солесодержащих соединений, органических и неорганических веществ, тяжелых металлов, вирусов и микробиологических загрязнений. Технология обратного осмоса превосходно подойдет для получение максимально чистой питьевой воды, и особенно необходима для снижения минерализации. Станции ультрафильтрации воды обладают аналогичным принципом работы, только их мембраны обладают несколько большим диаметром размера пор, что позволяет им задерживать микроорганизмы, вирусы и некоторые органические соединения. Ультрафильтрация широко распространена в подготовке питьевой воды и очистки сточных вод.

Примечание: Прежде чем купить эффективную и наиболее подходящую для Вас систему обезжелезивания воды рекомендуем обратиться за консультацией к нашим специалистам!