Методы обезжелезивания воды

• Виды примесей железа
• Разнообразие способов очистки воды от железа

• Окисление
• Каталитическое окисление
• Ионообменная фильтрация
• Биологическая фильтрация

• Фильтры для обезжелезивания воды от «КФ Центр»

Вода с высоким содержанием железа обладает отталкивающим металлическим привкусом, придает воде буроватую окраску, вызывает загрязнение водопроводных сетей. Использование такой воды в производственных процессах (текстильной, пищевой, бумажной, химической и других отраслях промышленности) становится причиной брака готовой продукции. В процессах водоподготовки, где используются ионообменные смолы (например, в фильтрах умягчения или деминерализации воды), ионы железа загрязняют ионообменные смолы и резко снижают эффективность удаления растворенных в воде солей. Поэтому в технологии водоподготовки удаление железа часто является одной из первых стадий обработки воды. Во многих случаях очистка воды от соединений железа является довольно сложной задачей, которая может быть решена только комплексно.

Виды примесей железа

Железо существует в природе в трех различных формах, определенных его валентностью (Fe⁰, Fe²⁺, Fe³⁺), и в виде различных соединений и комплексов. Чтобы выбрать наиболее эффективный метод очистки воды от примесей железа, важно знать в какой форме содержится железо в обрабатываемой воде.

1. Элементарное железо Fe⁰

Элементарное железо, естественно, нерастворимо в воде. В присутствии влаги и воздуха оно окисляется до трехвалентного состояния Fe³⁺, превращаясь в окись железа Fe₂O₃ (происходит процесс образования ржавчины).

2. Двухвалентное железо Fe²⁺

Двухвалентное железо почти всегда растворимо в воде. Хотя при некоторых условиях гидроокись двухвалентного железа образует нерастворимый осадок, однако это происходит при значениях pH, которые обычно не используются в повседневной жизни.

3. Трехвалентное железо Fe³⁺

Гидроокись трехвалентного железа Fe(OH)₃ практически нерастворима в воде (растворима только при очень низких значениях pH). Хлорид железа FeCl₂ и сульфат железа Fe₂(SO₄)₃ растворимы и могут образовываться в слабокислых водах.

4. Органическое железо

Органическое железо может присутствовать в воде в различных формах и соединениях. Эти соединения могут быть как растворимыми, так и нерастворимыми в виде мелкодисперсных взвесей, которые ввиду малых размеров плохо поддаются фильтрованию. Ниже приводятся три формы соединений органического железа:

• Бактериальное железо. Некоторые виды бактерий могут использовать энергию, выделяемую при окислении ими двухвалентного железа, которое становится частью слизистой оболочки клетки.

• Коллоидное железо. Коллоиды - это нерастворимые частицы, которые так малы (десятые и сотые доли микрона), что не могут быть задержаны обычным фильтрующим материалом. Коллоидные частицы из-за своих маленьких размеров и наличия поверхностного заряда образуют в воде суспензию и не выпадают в осадок. Танины и лигнины, представляющие собой большие органические молекулы, также попадают под эту категорию.

• Растворимое органическое железо. Как и некоторые полифосфаты, органические молекулы могут связывать железо, кальций и другие металлы, удерживая их в растворе. Органические соединения являются комплексообразующими веществами и удерживают железо в растворимых комплексных соединениях, называемых хелатами.

Железо присутствует как в поверхностных, так и в подземных водах, но формы их существования различны. В поверхностных водах это органические и минеральные комплексные соединения, либо коллоидные и мелкодисперсные взвеси. В подземных водах это бикарбонат железа Fe(HCO)₂, сульфид железа FeS и сульфат железа FeSO₄.

Существование различных форм соединений железа в воде представлено на рис. 1.

Рис. 1. Различные формы существования железа в воде

Для быстрого визуального определения форм железа в воде следует иметь в виду:

1. Вода, содержащая двухвалентное железо Fe²⁺, бесцветна и прозрачна при наливании, но при стоянии образует красно-коричневый осадок.
2. Вода, содержащая трехвалентное железо Fe³⁺, окрашена при наливании и при стоянии образует красно-коричневый осадок.
3. Вода, содержащая коллоидное железо, окрашена при наливании, но при стоянии не образует осадка.
4. Вода, содержащая бактериальное железо, может иметь радужную пленку на поверхности и образовывать желеобразные отложения в водопроводной системе.

Разнообразие способов очистки воды от железа

Многообразие форм и концентраций железа, встречающихся в природных водах, привело к разработке целого ряда методов обезжелезивания воды, каждый из которых имеет свою область применения.

Методы, применяемые в технологии обезжелезивания воды, можно свести к четырем основным:

1. Окисление

Метод окисления можно разделить на два вида:

• безреагентного окисления;

• реагентного окисления.

Безреагентное окисление включает следующие процессы:

• аэрация с последующим фильтрованием;

• аэрация с последующим отстаиванием и фильтрованием.

Метод безреагентного обезжелезивания воды применяется, когда исходная вода характеризуется следующими показателями: рН не менее 7, щелочность не менее 1 мг-экв/л, содержание углекислоты до 80 мг/л, перманганатная окисляемость не более 7 мгО₂/л.

Реагентное окисление включает следующие процессы:

• упрощенное аэрирование, окисление и фильтрование,

• известкование, отстаивание и фильтрование,

• аэрация, окисление, известкование, коагулирование, флокулирование с последующим отстаиванием и фильтрованием,

Реагентный метод обезжелезивания воды следует применять: при низких значениях рН, при высокой окисляемости и нестабильности воды.

2. Каталитическое окисление

Метод каталитического окисления подразумевает использование катализаторов ускорения химической реакции окисления растворенного железа. В качестве катализатора химической реакции используется зернистая фильтрующая загрузка на основе диоксида марганца MnO. Растворенное железо в присутствии диоксида марганца быстрее окисляется, и его окислы оседают на поверхности гранул катализатора. Форма и размер каталитической загрузки выбирается с таким расчетом, чтобы катализатор одновременно выполнял роль фильтрующей среды. На практике часто метод безреагентного окисления совмещают с каталитическим окислением, что позволяет повысить эффективность безреагентных окислительных фильтров удаления железа.

3. Ионообменная фильтрация

Метод ионообменной фильтрации основывается на использовании в качестве фильтрующей загрузки ионообменных катионитных смол и применяется для удаления растворенного двух валентного закисного железа Fe²⁺. При ионообменной фильтрации катионы закисного железа замещаются катионами регенеранта и удаляются из воды. Однако в процессе фильтрации происходит быстрое загрязнение ионообменных смол окислами железа и существенное снижение обменной емкости смол. Поэтому метод ионообменной фильтрации железа ограничивается небольшими концентрациями железа (до 2 - 3 мг/л) и обычно совмещается с процессом умягчения воды.

4. Биологическая фильтрация

Одним из современных направлений нехимической очистки подземных вод от железа является биологический способ. Под биологической очисткой воды подразумевается процесс очистки примесей железа за счет их окисления аэробными бактериями, живущими в кислородной среде.

Выбор метода обезжелезивания воды следует производить на основе полного химического анализа воды источника водоснабжения. При значительных сезонных колебаниях качества воды в водоеме анализы повторяют в различное время года. В первую очередь, необходимо знать следующие показатели воды:

• рН;




• мутность и цветность;

• содержание двух и трех валентного железа;

• содержание сероводорода;

• общую и карбонатную жесткость;

• окисляемость;

• содержание хлоридов и сульфатов.

Фильтры для обезжелезивания воды от «КФ Центр»

При выборе наиболее подходящего фильтра следует принимать во внимание следующие факторы – качество воды, условия эксплуатации, специфику и требования предприятия. Каждая система очистки воды от железа из представленных в каталоге компании «КФ Центр» имеет высокое качество и демократичную стоимость. Компания предлагает установки трех различных серий.

Системы серии KBWF предназначены для безреагентного удаления из воды растворенного железа при помощи напорных фильтров. В качестве фильтрующего материала в этих установках применяется каталитический материал Aqua-Mandix и кварцевый песок Aqua-Sand. Во время работы системы обезжелезивания фильтрующий материал преобразует растворенное железо в нерастворимую форму и в этом виде выпадает в осадок. Для восстановления свойств комбинированного фильтрующего материала периодически проводится ручная или автоматическая промывка водой.

В установках обезжелезивания серии TKAMG очистка воды также производится в напорных фильтрующих колоннах. Для реагентного удаления железа в этих установках в качестве фильтрующего материала применяются материалы Manganese Greensand (MGS) или МТМ (фильтрующая загрузка в виде легких гранул, покрытых оксидом марганца MnO₂). Главной особенностью фильтров этой серии является то, что свойства фильтрующего слоя восстанавливаются непосредственно во время функционирования системы. Достигается это путем непрерывного добавления в воду перед напорными колоннами раствора перманганата калия. Ввод окислителя выполняется при помощи дозирующего устройства. Система может работать практически непрерывно, исключение составляет небольшой промежуток времени, требуемый для промывки фильтрующего материала водой от загрязнений.

Системы серии KAMG – надежные и долговечные фильтры для обезжелезивания. Фильтры этой серии эффективно очищают воду от двухвалентного растворенного железа при помощи реагента и фильтрующих материалов. Так же, как и в системах серии TKAMG, в качестве фильтрующего материала здесь применяются материалы Manganese Greensand (MGS) или МТМ.

Применение современных высокопроизводительных систем – оптимальное решение, если вам нужно качественно очистить воду от железа. Специалисты компании «КФ Центр» помогут выбрать установку для обезжелезивания, которая будет полностью соответствовать особенностям вашего предприятия.