Удаление из воды железа - без преувеличения одна из
самых сложных задач в водоочистке. Даже беглый обзор
существующих способов борьбы с железом позволяет сделать
обоснованный вывод о том, что на данный момент не
существует универсального экономически оправданного
метода, применимого во всех случаях жизни. Каждый из
существующих методов применим только в определенных
пределах и имеет как достоинства, так и существенные
недостатки. Выбор конкретного метода удаления железа
(или их комбинации) в большей степени зависит от опыта
водоочистной компании. Не без гордости можем сообщить,
что нам в своей практике неоднократно приходилось
сталкиваться с содержанием железа в 20-35 мг/л и успешно
удалять его.
Итак, к существующим методам удаления
железа можно отнести:
1. Окисление
(кислородом воздуха или аэрацией, хлором,
перманганатом калия, перекисью водорода, озоном) с
последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и
фильтрацией.
Традиционный метод, применяемый уже много
десятилетий. Так как реакция окисления железа требует
довольно длительного времени, то использование для
окисления только воздуха требует больших резервуаров, в
которых можно обеспечить нужное время контакта. Это
наиболее старый способ и используется только на крупных
муниципальных системах. Добавление же специальных
окислителей ускоряет процесс. Наиболее широко
применяется хлорирование, так как параллельно позволяет
решать проблему с дезинфекцией. Наиболее передовым и
сильным окислителем на сегодняшний день является озон.
Однако установки для его производства довольно сложны,
дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что
ограничивает его применение. Необходимо отметить также,
что в концентрированном виде (например, на точке ввода в
воду) озон является ядом (как, собственно говоря, и
многие другие окислители) и требует очень внимательного
к себе отношения.
Частицы окисленного железа имеют достаточно малый
размер (1-3 мкм) и поэтому осаждаются достаточно долго,
поэтому применяют специальные химические вещества
-коагулянты, способствующие укрупнению частиц и их
ускоренному осаждению. Применение коагулянтов необходимо
также потому, что фильтрация на муниципальных очистных
сооружениях осуществляется в основном на устаревших
песчаных или антрацитовых осветлительных фильтрах (не
способных задерживать мелкие частицы). Однако даже
применение более современных фильтрующих засыпок
(например, алюмосиликатов)
не позволяет фильтровать частицы размером менее 20
микрон. Проблему могло бы решить применение специальной
керамики,
но она достаточно дорого стоит (так как не производится
в России).
У всех перечисленных способов окисления есть ряд
недостатков.
Во-первых, если не применять коагулянты, то
процесс осаждения окисленного железа занимает долгое
время, в противном же случае фильтрация
некоагулированных частиц сильно затрудняется из-за их
малого размера.
Во-вторых, эти методы окисления (в меньшей
степени это относится к озону) слабо помогают в борьбе с
органическим железом.
В-третьих, наличие в воде железа часто (а
практически всегда) сопровождается наличием марганца.
Марганец окисляется гораздо труднее, чем железо и, кроме
того, при значительно более высоких уровнях рН.
Все вышеперечисленные недостатки сделали невозможным
применение этого метода в сравнительно небольших бытовых
и коммерческо-промышленных системах, работающих на
больших скоростях.
2. Каталитическое окисление с последующей
фильтрацией.
Наиболее распространенный на сегодняшний день метод
удаления железа, применяемый в высокопроизводительных
компактных системах. Суть метода заключается в том, что
реакция окисления железа происходит на поверхности
гранул специальной фильтрующей среды, обладающей
свойствами катализатора (ускорителя химической реакции
окисления). Наибольшее распространение в современной
водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе
диоксида марганца (MnO2): Birm,
AG
Mn, МЖФ и
др. Эти фильтрующие "засыпки" отличаются между собой как
своими физическими характеристиками, так и содержанием
диоксида марганца и поэтому эффективно работают в разных
диапазонах значений характеризующих воду параметров.
Однако принцип их работы одинаков. Железо (и в меньшей
степени марганец) в присутствии диоксида марганца быстро
окисляются и оседают на поверхности гранул фильтрующей
среды. Впоследствии большая часть окисленного железа
вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким
образом, слой гранулированного катализатора является
одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения
процесса окисления в воду могут добавляться
дополнительные химические окислители. Наиболее
распространенным является перманганат калия
KmnO4 ("марганцовка"), так как его применение
не только активизирует реакцию окисления, но и
компенсирует "вымывание" марганца с поверхности гранул
фильтрующей среды, то есть регенерирует ее. Используют
как периодическую, так и непрерывную регенерацию.
Все системы на основе каталитического окисления с
помощью диоксида марганца кроме специфических (не все из
них работают по марганцу, почти все они имеют большой
удельный вес и требуют больших расходов воды при
обратной промывке) имеют и ряд общих недостатков.
Во-первых. Они неэффективны в отношении
органического железа. Более того, при наличии в воде
любой из форм органического железа, на поверхности
гранул фильтрующего материала со временем образуется
органическая пленка, изолирующая катализатор - диоксид
марганца от воды. Таким образом, вся каталитическая
способность фильтрующей засыпки сводится к нулю.
Практически "на нет" сводится и способность фильтрующей
среды удалять железо, так как в фильтрах этого типа
просто не хватает времени для естественного протекания
реакции окисления.
Во-вторых, системы этого типа все равно не
могут справиться со случаями, когда содержание железа в
воде превышает 10-15 мг/л, что совсем не редкость.
Присутствие в воде марганца только усугубляет
ситуацию.
На принципе каталитического окисления основана работа
таких фильтров-обезжелезивателей из нашего ассортимента,
как фильтры серии EIM. |
