Методы обезжелезивания воды: плюсы и минусы наиболее эффективных способов очистки

Компрессорные (напорные) обезжелезиватели

Помогают удалить из воды частицы железа высокой концентрации – 5-10 мг/л.

В комплект входят уже не одна, а две колонны. Первая – аэрационная, а вторая – с обезжелезивателем.

Сначала с помощью встроенного компрессора в первую колонну попадает воздух. Аэрация помогает процессу окисления железа. Затем во второй колонне начинается фильтрация с участием каталитических веществ. После окончания работы система проходит очистку водой.

Помимо удаления железа фильтр отлично справляется с марганцем или сероводородом.

Компрессорные системы не могут эффективно работать при повышенном уровне органических загрязнений.

Обезжелезиватели стоят выше среднего, цена начинается от 45 тыс. руб.

Почему необходима очистка воды от железа

Причина превышения норм уровня Fe в воде может иметь как природный характер, так и быть результатом внешнего влияния:

• Химические реакции в грунте, при которых минералы с содержанием железа и остатки металлоконструкций постоянно разлагаются.

• Стоки промышленных предприятий, сельскохозяйственной деятельности и городских канализаций.

• Плачевное состояние трубопроводов, давно требующих замены.

Эти факторы способствуют постоянному увеличению уровня содержания железа в воде. Такая вода, соответственно, будет далека от норм допустимой концентрации, установленных СанПиНом – 0,3мг/л.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Данные лабораторных проб говорят о высокой концентрации железа даже в условно благоприятных, с точки зрения экологической обстановки, районах России. Здесь этот параметр варьируется в пределах 1-3 мг/л, в редких случаях – до 5 мг. Такие высокие превышения норм делают очистку воды от железа из скважины, колодца или центрального водопровода крайней необходимостью.

Даже малое повышение уровня железа (от 0,5 до 1 мг/л) придает воде «металлический» привкус, а более высокие показатели вызывают появление ржавых пятен, оставляющих след на одежде (после стирки), сантехнике и других предметах. Поэтому система очистки воды от железа из скважины или водопровода является обязательной составляющей нормальной жизни.

В чем опасность высокого содержания железа в воде?

Тяжелые последствия для здоровья:

• В допустимых пределах, железо благотворно действует на организм человека, но значительное превышение нормы нарушает работу обменной системы, скопление железа негативно влияет на многие внутренние органы.

• Изменяется естественный кровяной состав, увеличивается вероятность появления аллергии. Деятельность железобактерий приводит к хроническим нарушениям работы кишечника.

• Ухудшается натуральный вкус воды, снижается питательная ценность пищи.

• Твердые взвеси Fe внутри труб быстро засоряют водопровод, разрушают уплотнители в сантехнике и бытовых приборах.

• На всех предметах, контактирующих с такой водой, появляются трудно выводимые пятна ржавчины (одежда, белье, сантехника и др.)

Наивно полагать, что избавиться от излишков железа в воде можно простым кипячением или каким-либо механическим способом. Очистка питьевой воды от железа – процесс непростой и требует более серьезного подхода.

Есть несколько способов качественной очистки, на которых и основаны фильтры очистки системы воды от железа.

Читайте материал по теме: Комплексная очистка воды

Предыстория

Больше 25 лет назад, когда наши родители получили участок, здесь по весне все затапливало «по щиколотку». Потом летом все высыхало, но садовые домики все равно все строили на высоком цоколе, а точнее на техническом этаже (типичные двухэтажные домики, где внизу склад-гараж, а сверху жилое помещение).

Дачный домик на высоком цоколе

Это происходило, потому что участок находился в пойме реки на заливных лугах (можно сказать, болотистое место, но в лесу). Естественно и понятно, что грунтовые воды были очень близко к поверхности: летом уровень воды был на глубине 2-3 метров в песке-плывуне.

Колодец на плывуне — видны три кольца

В то время по неопытности был сделан колодец, который постоянно заиливался, и его приходилось чистить каждый год. Вода там была грязная — только для полива.

Правда, у соседа колодец был сделан чуть лучше. Он чистил его реже — всего раз в два года. Вода там была почище, и сосед даже ее пил, но мы не рисковали пробовать его воду, так как до питьевой ей было явно далеко.

К тому же, из-за малого диаметра нашего колодца (50 см) вода там очень быстро кончалась (около 30 ведер), и приходилось потом ждать полдня, пока она снова наберется.

Колодец на плывуне — песок поднялся на 1.5 метра

Непонятно из-за чего, но постепенно из года в год уровень весеннего подтопления понижался, и в последние лет 10 воды на участке весной нет. Теперь весной она стоит на глубине около метра, а лето 5-7 метров. И дома теперь строят одноэтажные.

Песок из колодца на плывуне

Наш старый заброшенный колодец

Наш «колодец» постепенно окончательно заилился и высох. Чистить его надоело и примерно лет 10 назад мы решили бурить скважину, сначала сами помучались с плывуном, а потом наняли профи и забили скважину-иглу на 10 метров.

Скважина-игла

Когда в первый день после забивки скважины я ее прокачивал насосом моему восторгу не было предела. Вода шла бесконечным потоком, прозрачная, холодная. Я лил ее на траву несколько часов и радовался, пока не решил налить ее в какую-то емкость. Нашел 5 литровую пластиковую бутыль и заполнил ее. Через полчаса я был в шоке, вода в бутылке стала ржаво-оранжевой.

Железо в воде

Нет, мы, конечно, и раньше знали, что воде есть железо, но в колодце она все-таки отстаивалась, и не было такое заметное количество железа. А тут просто жесть: прозрачная водичка становится ржавой через полчаса и остается такой не меньше двух суток, пока не осядет железо на дно.

Я понял, что с водой будет не все так просто, как хотелось, но в любом случае это было лучше, чем наш старый колодец. «Радость» еще дополнилась тем, что у воды был запах сероводорода.

Кстати, когда моешь руки холодной водой из скважины, на руках чувствуется запах железа.

Вот уже несколько лет мы пользуемся этой скважиной для полива и технических нужд, а питьевую воду привозим из города или покупаем.

Для полива мы набираем воду в емкости — там наглядно видно, как вода отстаивается за пару дней и становится прозрачной, а все железо в виде ржавчины осаждается на дно.

Емкости для полива. Вода стала «ржавой» от окислившегося железа.

Емкость для полива. Железо осело и вода уже становится прозрачной.

Емкости для полива. В одной бочке железо уже осело, а в другой еще нет.

Сероводород выветривается из емкости почти сразу. Его кстати видно в виде пузырьков газа при наборе емкости из шланга. Вот вам видео для наглядности:

Когда мы построили наш небольшой домик, то поставили в доме умывальник, а воду я заносил со скважины. Так вот раковина все время была «ржавой» от воды. Тогда  мы купили бак на 60 литров и поставили рядом с умывальником. Туда набирали воды, она там отстаивалась, и потом мы ее ковшом лили в умывальник. Затем докупили еще один такой же бак, чтобы пока одним баком пользуемся, другой — отстаивается.

Таскать воду в дом постепенно надоело, и я задумался о том, чтобы завести воду в дом и поставить кран для мыться рук.

Очистка воды из скважины от железа

Случается, что для получения пригодной для использования жидкости приходится проводить обезжелезивание воды из скважины.

Большое содержание железа – последствие процессов природного и техногенного происхождения:

1. Выветривание, разрушение и растворение горных пород с последующим попаданием в подземные источники.
2. Стоки промышленных предприятий, попадающие в наземные водоемы.
3. Смывание с сельскохозяйственных земель остатков неусвоенных растениями минеральных и органических удобрений.
4. Стоки с животноводческих ферм.
5. Коррозия частей водопровода.

В воде, добытой из подземных источников, металл содержится в виде химических соединений:

• Двухвалентного, которое, окисляясь, преобразуется в гидроксид металла, придающий жидкости буроватый оттенок.
• Трехвалентного, находится в нерастворимом виде.
• Коллоидного, которое трудно убрать ввиду малых размеров. Такой раствор невозможно очистить методом отстаивания.
• Бактериального, образующегося в процессе жизни бактерий.

Очищаем воду сами

Не все знают, но очистить воду от железа можно и самостоятельно. Да и не у всех есть возможность покупки дорогостоящего очистного оборудования. Однако сделать самую простую очистную аэрационную установку для воды можно и самим.

Шаг 1. Потребуется приобрести определенное оборудование. Это бак для накопления воды, а также трубы, которые позволят подвести воду к баку, и распылитель для организации процесса аэрации. Бак лучше всего купить пластиковый и из пищевого пластика. Материал не подвержен коррозии и прослужит в этом плане долго. Идеальная форма для резервуара – форма бочки.

Желательно, чтобы резервуары были в форме бочки

Шаг 2. Сам бак лучше всего установить внутри дома на чердаке, но если дом используется лишь для летнего проживания, то установка может находиться и на улице. На зиму бак нужно будет опустошать и убирать с улицы, чтобы он не потрескался от морозов.

Бак можно установить на улице

Шаг 3. Далее к баку нужно подвести трубы. Одна из них соединит скважину и резервуар. К ней же будет подключен насос, подающий воду в бак.

Труба, соединяющая скважину и резервуар

Подключенный насос

Цены на электрические водяные насосы

Электрические водяные насосы

Шаг 4. На конец трубы, подающей воду, нужно установить обычный распылитель. Лучше, чтобы перфорационных отверстий было как можно больше.

На конец трубы установлен распылитель

Шаг 5. Также стоит поставить фильтр мелкой очистки на подачу воды.

Фильтр мелкой очистки

Шаг 6. Также к резервуару нужно подвести и трубу вывода воды, она должна располагаться на высоте не менее 20 см от дна, так как на самом дне будет формироваться осадок железа.

Подключена трубы вывода воды

Электрические водяные насосы

Теперь установкой можно пользоваться. Конечно, это самый простой самодельный вариант, но он имеет несколько главных достоинств: эффективность работы, простоту обслуживания, дешевизну и легкость ремонта. В целом, за сутки такая система способна очистить до 800 литров воды.

Видео – Очищаем воду от железа

Очистить воду от железа очень важно, так как избыток этого элемента в жидкости не только ухудшает ее органо-лептические свойства, но и оказывает негативное воздействие на организм. Так что пренебрегать очищением не стоит

К слову говоря, организовать процесс очистки и самим не так уж сложно, нужно лишь приложить некоторые усилия. А те, у кого есть возможность, могут купить и полноценную установку по очистке воды из скважины.

Ионный обмен (Умягчение)

Для удаления различных примесей из воды, в том числе растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют ионообменные смолы — катиониты и аниониты в различных комбинациях, требующие регенерации поваренной солью NaCl в таблетках.

Процесс удаления солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением. Изначально этот метод применялся и сейчас применяется в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния). Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, а так же органики.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных металлов.

Что же представляет из себя Смола? Это синтетические шарики, изготовленные из полимерных материалов. Они очень мелкие, их много, они похожи на мелкую икру минтая, щуки или на «тобико» — икру летучей рыбы. Мы, монтажники водоочистки, даже ради забавы называем смолу «икрой» на профессиональном сленге.

Удаление железа ионным путем. Перед умягчителем ставится осадочный фильтр. Впрочем, его может и не быть, если железо и марганец находятся в воде полностью растворенными.

Суть процесса умягчения принципиально отличается от обезжелезивания. Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а замещают («впитывают») растворенные вещества в воде на катионы натрия, который не придает воде такого свойства, как жесткость. Общая солевая насыщенность воды при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола.

Исходя из вышесказанного возникает важный параметр ионообменных смол — ионообменная емкость смолы. Емкость смолы подобна емкости электрической батарейки. Есть запас натрия, который в процессе ионного обмена постепенно расходуется, тем самым снижается способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий — заканчивается и очистка — вода проходит через толщу смолы не изменяя своих свойств.

Мы заранее рассчитываем работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенрацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения емкости. Этот период называется в водоочистке фильтроциклом. О расчете количества смолы, соли для регенерации, фильтроцикла читайте в статье об умягчении.

Такие мультикомпонентные загрузки, как Экотар, Экомикс, FeroSoft, АПТ-2, Ionofer c различными индексами А, В, С и т.д. предназначены для удаления ионным путем растворенных солей, металлов, органических соединений, а также широкого спектра других веществ: тяжелые металлы, ионы аммония, железоорганические соединения, фосфор, кальций, кремний и многие другие.

Как я уже сказал — смола регенерируется с помощью таблетированной поваренной соли NaCl, соль продается на всех строительных рынках, в магазинах сантехники, стоит примерно 7$ за 30кг мешок. Расход соли определяется в основном количеством удаляемых веществ.

В среднем около 1 мешка соли в месяц уходит на умягчение воды.

Обратный осмос.

Системы обратного осмоса — это принципиально иной метод очистки воды. Здесь мы имеем дело с фильтрованием воды сквозь мембрану. Грубо говоря это сетка, через которую проходят молекулы воды, но не проходят молекулы солей жесткости и растворенных металлов. При этом задержанные молекулы не образуют осадка на поверхности мембраны, а сразу же сливаются в дренаж (канализацию). В процессе фильтрации в обратном осмосе вода разделяется на два потока — пермеат (очищенная)  и концентрат (грязная вода).

В среднем на 1 куб.м. очищенной воды мы получаем полтора куба концентрата, который надо куда-то сливать.

Системы обратного осмоса эффективны при удалении растворенных металлов и солей жесткости. Они не замещают одни вещества другими, как ионообенные смолы, а реально очищают воду от примесей, в этом огромное преимущество обратного осмоса. Но это, пожалуй, самый дорогой процесс очистки воды и по причинам целесообразности его реже всего используют для удаления растворенного железа и марганца.

Однако, при высоких содержаниях растворенного двухвалетного Fe2+ железа и низком pH<7 осмос может быть весьма эффективен для удаления 20 и выше мг, потому что молекулы железа гораздо крупнее пор мембраны — их легко фильтровать.

Очистка воды из скважины от железа: различные способы и технологии

Для очистки жидкости от железосодержащих примесей используют различные способы. Некоторые из них можно легко реализовать в своем доме, другие технологии сложны и используются в промышленных масштабах.

Очистка воды из скважины в загородном доме до состояния питьевой методом отстаивания

Такой способ отличается простотой, но при этом требует наличия большой емкости для отстаивания жидкости. Реализация его в городской квартире связана с рядом неудобств, поэтому к такой очистке воды прибегают владельцы дачных домов или загородных коттеджей. Объем резервуара должен быть равен суточному объему потребления влаги.

Важными преимуществами данного метода являются его независимость от подачи электроэнергии, а также дополнительная очистка жидкости от содержащегося в ней сероводорода. Однако при ежедневном отстаивании в емкости накапливается большое количество осадка, который нужно периодически удалять. Эту возможность необходимо предусмотреть при выборе резервуара.

Аэрационный метод

Схема аэрационной очистки воды.

Использование аэрационного метода обеспечивает более качественную очистку, чем простое отстаивание жидкости. Этого удается достичь за счет контакта жидкости с воздухом: при аэрации примеси железа контактируют с кислородом, который содержится в воздухе, окисляются и трансформируются в Fe(III). В таком состоянии примеси этого металла выпадают в осадок. Задерживать данный осадок способен бытовой механический фильтр, устанавливаемый на выходе из емкости, куда попадает жидкость после аэрации.

Преимуществом аэрационного метода называют его экологичность, так как при очистке воды не используются химикаты. Однако для аэрации больших объемов нужна стабильная работа электросетей. Также проблемой может стать необходимость частой смены фильтрующих кассет, которые задерживают ржавчину.

Процесс озонирования

Очистка воды озонированием позволяет обеззаразить и обесцветить жидкость, избавить ее от железа и посторонних привкусов. Основу процесса озонирования составляет окисление. Через специальные генераторы, которые вырабатывают газ-окислитель, пропускается очищаемый объем жидкости. При прохождении этого газа через воду в нее проникают свободные атомы кислорода. Эти атомы вступают в реакцию с молекулами органических и неорганических соединений, загрязняющих жидкость. В результате окисления происходит выделение кислорода, углекислого и других газов.

Схема очистки воды из скважины озоном.

Преимуществом метода озонирования является его универсальность. Озон безопаснее хлора, он разлагает не только химические соединения, но и бактерии. Этот газ обладает способностью переводить растворимые соединения, в том числе содержащие железо, в нерастворимую форму. Однако монтаж установки озонирования своими руками невозможен. Расчет ее мощности и установку оборудования должна производить специализированная организация.

Ионообменный способ

Применение ионообменного способа подразумевает установку специального фильтра. Это устройство содержит свободные ионы натрия. При реакции с водой, в которой содержатся примеси железа, частицы натрия заменяют ионы этого металла.

Метод обратного осмоса

Схема очистки воды методом обратного осмоса.

По степени очистки метод обратного осмоса считают наиболее эффективным. Мембранный фильтр способен улавливать даже железо, которое присутствует в воде в растворенной форме. Одновременно с этим металлом жидкость очищается от всех органических и неорганических примесей. Благодаря такой тщательной очистке она приближается к дистиллированной воде, поэтому требует дополнительной минерализации.

Метод обратного осмоса максимально эффективен, но отличается сложностью и высокой стоимостью. Фильтрующая установка обратного осмоса — это комплексная система из нескольких элементов. Чаще всего такие системы устанавливают для полной водоподготовки в коттеджных поселках или многоквартирных домах, а также на промышленных предприятиях.

Применение реагентов

Чтобы обезжелезить воду в промышленных масштабах, используют различные реагенты, одним из них является гипохлорит натрия. Принцип такой фильтрации — возникновение химической реакции между примесями железа и используемым реагентом. В результате этой реакции выпадает нерастворимый осадок, на выходе он задерживается фильтрующим элементом.

Обезжелезиватели на основе ионообменных смол

Если в воде, поступающей в ваш дом, уровень железа находится на отметке 3-5 мг/л, то вам подходит эта система обезжелезивания. Смола способна на уровне молекул уничтожать железо в воде за счет ионного обмена.

Важно знать химические особенности ионообменных смол, поскольку они не переносят сероводород в большом количестве и могут выполнять свою работу только с 2-х валентным железом в растворенном виде. В отличие от первой системы здесь в комплект добавляется солевой бак

Ионообменная смола, содержащаяся в колонне, регенерируется с помощью солевого раствора. Пополнять бак стоит в зависимости от частоты пользования системы. В среднем вам понадобится около 20 кг соли в таблетках на месяц

В отличие от первой системы здесь в комплект добавляется солевой бак. Ионообменная смола, содержащаяся в колонне, регенерируется с помощью солевого раствора. Пополнять бак стоит в зависимости от частоты пользования системы. В среднем вам понадобится около 20 кг соли в таблетках на месяц.

Обезжелезиватели на основе ионного обмена также относятся к бюджетным. Цена немного выше – 25 тыс. руб.

Как произвести очистку воды

Понизить концентрацию железных соединений можно самостоятельно несколькими вариантами. Метод очистки зависит от объема потребляемой жидкости и сколько примесей в ней содержится.

Отстаивание

Самый простой способ очистки ресурса добытого из скважины. Сооружается дополнительный водорезервуар, рассчитанный на объем, предполагаемого потребления жидкости в сутки, в нем и происходит отстой.

Плюсы

• Простой способ, не требующий больших затрат
• Всегда есть запас чистой воды.
• Установка резервуара на мансарде, создаст самотек. И избавит воду от сероводорода.

Минусы

• Очистка происходит не полностью
• Емкость необходимо периодически чистить, что не очень удобно, так как требуется отключение от системы.
• Внимательно следить за количеством потребляемой жидкости.

Аэрация

Выпавший осадок на выходе после очистки улавливается механическими фильтрами.

• Безнапорная – Вода контактирует с кислородом по максимуму, происходит это из-за распыления. Распылители перемещают жидкость в резервуар.  Для более продуктивной очистки в емкость, при необходимости, производится монтаж компрессора.
• Напорный вид очистки — предполагает поступление жидкости в систему под большим давлением. Работая параллельно, напор и компрессор, создают бурление и вспенивание, что дает возможность жидкости, как можно больше, контактировать с воздухом.

Помимо очистки от железа, метод аэрации избавляет от сероводорода.

• Главное достоинство данной очистки — экологичность. Процесс исключает применение реагентов.
• Недостатки. В воде все же остается некая доля железа. Работа системы зависит от наличия электричества. Периодически надо чистить емкость и фильтры.

Озонирование

Процесс эффективный, но трудоемкий.

Использование хлора уходит в прошлое. После очистки с использованием данного реагента, он частично остается в жидкости и наносит вред человеку и окружающей среде.

Озонирование принято считать наиболее надежным методом, результативность которого создается путем воздействия озона и его производных на содержащиеся в воде примеси.

Органическое железо удаляется из жидкости путем совокупного воздействия. Процесс очистки, добытой жидкости из скважины путем озонирования, довольно сложный. Требуется монтаж дорогого оборудования. Необходим точный расчет для продуктивной работы, самостоятельно сделать его очень трудно (нужно вычислить сколько надо озона и время его воздействия на воду в соответствии с количеством и типом содержащихся в ней примесей).

Ионообменный

Такая очистка осуществляется фильтрами содержащими смолу и свободные ионы. Когда вода проходит фильтр, ионы натрия меняются местами с ионами железа. Поэтому метод называют – ионообменным.

Когда фильтр израсходовал все свои ресурсы, они подлежат восстановлению.

Обратный осмос

Очистка воды от железа и примесей делается фильтром с содержанием мембраны, именно она осуществляет фильтрацию на молекулярном уровне.  Обратноосмотический метод обезжелезивания считается наиболее продуктивным. Происходит удаление растворенных частиц. Для улучшения качества фильтрации и купирования выхода из строя мембраны, необходимо производить предварительную очистку воды механическими фильтрами.

Обратный осмос полностью очищает воду от всех видов загрязнения. Метод самый эффективный, но очень дорогостоящий.

Работа микрофильтрационных, нано- и ультра- мембран происходит аналогично обратному осмосу.

Введение реагентов и катализаторов

Применение химических реагентов, для обезжелезивания жидкости, в основном используется в промышленности. Необходима доочистка жидкости. Требуется удалить химические соединения. Принцип аналогичен для всех систем очистки — между железом и реагентом происходит химическая реакция, в результате которой образуется осадок.

Катализаторы используются вместе с водой прошедшей аэрацию или с применением реагентов для окисления железа.

Каталитический способ обезжелезивания воды, происходит при помощи фильтров, содержащих материал, обладающий каталитическими свойствами. Вода проходит через пористые наполнители, которые обеспечивают качественную очистку.

Как помогают различные методы обезжелезивания воды

Железо как твердый металл не растворяется в воде. Оно окисляется, ржавеет, а ржавчина, в качестве нерастворимого осадка, оседает на дне. Наличие двухвалентного железа, которое чаще всего растворяется, неощутимо, оно никак не влияет на внешний вид воды, которая по-прежнему остается прозрачной и бесцветной.

Избыток железа, попадающий с питьем в человеческий организм, опасен для здоровья. Процесс его окисления можно наблюдать в отстоявшейся воде, когда оно выпадает в осадок. Это значит, что двухвалентное железо стало трехвалентным.

Помните, что, попав в ваш организм, двухвалентное железо начнет окисляться, нарушая при этом нормальную работу большого количества органов. Суть обезжелезивания заключается в том, чтобы искусственно окислить и превратить двухвалентное железо в твердую взвесь, затем удалить его из воды, тем самым обезопасив воду.

Читайте материал по теме: Можно ли пить воду из-под крана