Устранение железа в воде: методы и технологии

Устранение железа в воде: методы и технологии

Уменьшить содержание этого микроэлемента в жидкости, поступающей из центрального водопровода или скважины, можно без сложного оборудования. Существует ряд простых, доступных методов обезжелезивания воды:

1. Отстаивание;
2. Кипячение;
3. Вымораживание.

К названным способам следует добавить использование самодельного фильтра с наполнителем из активированного угля. Сделать фильтр для воды от железа на даче своими руками в домашних условиях можно без значительных денежных затрат. Рассмотрим эти методы и механизмы их действия подробнее.

Отстаивание

Если исходную жидкость из скважины или водопровода налить в емкость и оставить ее на время, она станет чище, а на днище образуется осадок рыжего цвета. Дело в том, что часть содержащегося в воде двухвалентного Fe2+ контактирует с воздухом и начинает активно окисляться и образовывать нерастворимые соединения.

Как очистить воду от железа из скважины своими руками - для реализации этого метода необходимо выполнить следующее:

• Рассчитать среднесуточное потребление воды.
• Подобрать две соответствующих емкости из пластика или нержавеющей стали специальных пищевых марок.
• Баки установить в отапливаемом помещении под потолком или на втором этаже каскадом: первый выше второго.
• Подача исходной воды из скважины или водопровода осуществляется в верхнюю емкость через край. Жидкость в ней должна отстаиваться в течение минимум суток.
• На некоторой высоте от днища емкости устанавливается переливная труба, по которой отстоявшаяся вода сливается в расходный бак.
• Остаток воды из первой емкости с примесями сливается в канализацию и цикл повторяется.

Такая несложная система очистки воды от железа своими руками позволяет существенно снизить суммарное содержание железистых соединений в воде, делает ее пригодной для питья и приготовления пищи. Устройство нуждается в ежедневном сливе и наполнении емкостей, в сливе отстоя с загрязнениями.

Кипячение

При нагревании двухвалентное железо вступает в реакцию с растворенным и атмосферным кислородом, в результате чего окисляется и образует нерастворимые соединения. Последние выпадают в осадок рыжего (ржавого) цвета и на днище посуды появляется накипь. Для обезжелезивания воды необходимо кипячение в течение 7-10 минут, после остывания ее желательно перелить в неметаллическую емкость.

Этот метод позволяет очистить воду от железа своими руками, полностью удалить из воды бактериальные составляющие: микроорганизмы при кипячении погибают, а продукты их метаболизма распадаются. Описанный способ снижения содержания железа в воде крайне затратный: на нагрев расходуется много газа или электроэнергии. Для получения питьевой воды его можно применять лишь в ограниченных масштабах.

Замораживание

Данный способ, позволяющий очистить воду от железа в домашних условиях, основан на разнице температур перехода чистой и загрязненной воды в твердое состояние. Для реализации этого метода достаточно наполнить пластиковую бутылку жидкостью из-под крана и положить ее в морозилку. Когда большая ее часть превратиться в лед, процесс можно считать завершенным.
Вынимаем емкость из морозилки и сливаем не замерзшую часть воды вместе с избытком растворенного железа в канализацию. Дожидаемся, пока лед, растает. Получившаяся вода будет чистой, пригодной для питья и приготовления пищи. Метод замораживания для очищения воды от железа своими руками имеет те же недостатки, что и кипячение. Соответственно и ограничения по его использованию аналогичны.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое железо в воде и каковы его источники

В большинстве регионов нашей страны отмечается повышенного содержание этого химического элемента в поверхностных слоях грунта. Отсюда становится понятно, из-за чего в колодце в воде появляется много железа - его соединения растворяются в жидкости и накапливаются в водоносных слоях. Факторы загрязнения подземных источников водоснабжения подразделяют на две группы: природные и антропогенные. К первой из них относят следующие:

• Попадание в шахту колодца: мелких животных, птиц, насекомых, пыли, листвы, травы и тому подобное.
• Колебания уровня воды в колодце, связанные с сезонными явлениями: таяние снегов, выпадение осадков или подтопления.
• Высокий уровень освещенности воды солнечным светом, что вызывает активное размножение некоторых видов микроорганизмов и сине-зеленых водорослей.

К антропогенным причинам загрязнения грунтовых водоносных горизонтов относят:

• Застаивание воды из-за длительных перерывов в использовании.
• Слишком близкое расположение колодца к выгребным ямам, туалетам, свинарникам, коровникам или подобным сооружениями.
• Неправильная установка бетонных колец с образованием больших зазоров, через которые в воду попадают песок, глина и другие загрязнители.
• Смывание пестицидов и удобрений с полей и просачивание этих растворов в водоносный слой.

Превышение нормы железа в воде из колодца способствует созданию условий для развития ветвящихся колоний железобактерий. Продукты жизнедеятельности таких микроорганизмов могут вызывать образование злокачественных опухолей у человека и животных.

Какие последствия может иметь присутствие железа в воде

Только при условии, что количество соединений Fe (железа) в ней соответствует нормам. Точный результат даст лабораторная химическая экспертиза. Основываясь на полученных данных, можно подобрать наиболее рациональную систему очистки - эффективную именно для конкретной скважины.

Железо в усвояемой форме попадает в организм человека из продуктов: оно содержится в мясе, печени, гречке, гранатах, яблоках. При низком гемоглобине врачи назначают железосодержащие препараты в нужном объеме. При этом излишек железа в воде не только не поможет поднять показатели гемоглобина, но, наоборот, приведет к негативным последствиям.

Что будет, если пить воду с железом

Избыток железистых солей в водном растворе представляет определенную опасность для человека и может послужить толчком для развития ряда заболеваний. К ним относятся: нарушение обмена веществ, аллергические реакции, дерматиты, болезни почек, печени, селезенки. На что именно влияет содержание железа в воде? Излишки не усваиваются организмом, но и не выводятся полностью. Происходит его постепенное накапливание в тканях, в следствии чего наступает их поражение (гемохроматоз). Также наблюдается ослабление иммунитета, нарушается структура волос.

Как проявляется негативное влияние железа в воде на организм

Повышенное содержание железа может привести к развитию онкологических заболеваний. При запуске механизма образования злокачественной опухоли ее клетки начинают активно поглощать железо, необходимое для их дальнейшего развития. Существует мнение, что избыток Fe+ может привести к возникновению инфарктов и инсультов. Жидкость с чрезмерным содержанием железа вредна для кожи. Нельзя мыться водой с железом: после мытья ощущается стянутость и сухость кожи, развиваются различные дерматиты и воспаления. Если используется вода с железом, волосы становятся жесткими, ломкими, с липким налетом.

Железистая вода и поломки оборудования

Вода с повышенным содержанием железа влияет не только на здоровье. Переизбыток Fe негативно отражается на состоянии труб, сантехнического оборудования, бытовой техники. При этом возрастает риск поломок, уменьшается срок эксплуатации систем.

Наиболее опасной в этом отношении будет жесткая вода , то есть, содержащая избыток гидрокарбонатов кальция и магния. На внутренней поверхности труб образуется желеобразная консистенция, это - колонии железобактерий. При нагревании гидрокарбонаты распадаются на нерастворимые карбонаты, вместе с соединениями железа они образуют конгломераты, убрать которые невозможно даже при воздействии сильных кислот.

На что ещё влияет железо в воде? При попадании железистой воды на сантехнические приборы на их поверхности образуются характерные ржавые пятна. Со временем ржавчина въедается в поры керамики или фарфора, устранить ее со временем становится невозможно даже при помощи препаратов, содержащих щавелевую кислоту.

Бытовая техника также очень быстро приходит в негодность. Фактически это выглядит так: на основных узлах и внутри системы образуются железисто-известковые отложения, которые со временем приведут к перегреву электрооборудования и, соответственно, к его поломке. Хорошо, если удастся избежать пожара.

Какие методы удаления железа из воды существуют

Для удаления железа из воды используются оборудование, работающее на основе разных физических принципов. Главная задача в этом случае — окислить металл и перевести его из растворенной двухвалентной в твердую трехвалентную форму. Далее выпавший в виде частиц или твердых включений металл можно отфильтровать с помощью сорбентов или других видов фильтров.

Также используются реакции замещения ионов железа на натрий, очистка на молекулярном уровне.

Способ 1: Бытовые фильтры с картриджами

Простой и недорогой способ очистить воду от железа — использовать картриджи Big Blue. Это унифицированные вставки для фильтров-колб, которые устанавливаются в бытовой водопровод. В зависимости от размеров и производительности они могут очищать воду от железа для одного крана или всего домашнего водопровода.

Для удаления железа необходимо выбрать соответствующий картридж-обезжелезивать из доступного ассортимента. В нем размещена специальная загрузка, которая окисляет металл и задерживает окисленные твердые частицы в толще фильтрационного материала.

Картриджи для удаления железа изготавливаются из вспененного полипропилена, активированного коккового угля, полипропиленовой нити и т.д.

Плюсы и минусы этого варианта указаны в таблице:

Способ 2: Колонные системы очистки воды

Удалить из воды растворенное железо в больших концентрациях можно путем его окисления. При добавлении в воду окислителей они вступают в реакцию с металлом и образуют другие соединения в виде твердых включений. Затем они легко отфильтровываются механическим способом.

Для очистки воды используют такие методы:

• Окисление с помощью гипохлорита. Хлор является сильным окислителем, который может удалить железо из скважинной воды. Он взаимодействует с железом и образует его гидроксид или основные соли. Этот метод очистки распространен на промышленных предприятиях и станциях централизованной подготовки воды. Но для домашнего использования он не подходит. Хранение и дозацию хлора невозможно организовать в домашних условиях. Кроме того, при неаккуратном обращении хлор может вызвать сильные отравления.
• Окисление с помощью озона. Этот газ отличается высокой активностью и эффективно окисляет двухвалентное железо. При этом он не ухудшает химический состав воды из-за отсутствия побочных продуктов реакции. Однако озонировать воду в домашних условиях практически невозможно из-за сложности технологического процесса. Технология бытового озонирования достаточно опасна, т.к. это ядовитый газ без запаха и цвета.

Наиболее популярной технологией для очистки воды из скважины от железа являются колонные фильтры с катализаторами окисления. Такие фильтры не используют вредных реагентов, полностью автоматизированы и долговечны. Три наиболее популярных фильтра-обезжелезивателя от Экодар используют следующие фильтрующие загрузки:

• Birm — эффективный и экономичный очищающий материал, который удаляет растворенные в воде соединения железа. Состоит из кремниевого ядра с диоксидом марганца, который выступает как катализатор. Твердое железо затем задерживается в толще фильтра.
• Ferofix — инновационная загрузка от компании Экодар, которая применяется для обезжелезивания, удаления марганца и сероводорода из воды. Благодаря увеличенной плотности загрузки ее эффективность повышается на 20% в сравнении с аналогами. Кроме того, она может очищать воду с повышенной концентрацией металла.
• Greenmix — универсальный загрузочный материал для очистки воды от различных загрязнений. Он состоит из нескольких компонентов и соответствует требованиям международных стандартов ISO. Благодаря Greenmix можно удалить из воды железо, снизить содержание солей жесткости, очистить от марганца, аммония и органических соединений.

Эти загрузки размещаются в автоматизированных фильтрах, которые одновременно удаляют из воды другие виды загрязнений и улучшают ее органолептические показатели. На основе этого очистного оборудования можно создать систему водоподготовки скважинной воды для частного дома или дачи.

Какие технологии используются для удаления железа из воды

Для обезжелезивания поверхностных вод используются только реагентные методы с последующей фильтрацией. Обезжелезивание подземных вод осуществляют фильтрованием в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды:

• упрощенная аэрация;
• аэрация на специальных устройствах;
• коагуляция и осветление;
• введение таких реагентов-окислителей, как хлор, гипохлорит натрия или кальция, озон, перманганат калия.

При мотивированном обосновании применяют катионирование, диализ, флотацию, электрокоагуляцию и другие методы. Для удаления из воды железа, содержащегося в виде коллоида гидроксида железа Fe(OH)3 или в виде коллоидальных органических соединений, например гуматов железа, используют коагулирование сульфатом алюминия или оксихлоридом алюминия, или железным купоросом с добавлением хлора или гипохлорита натрия. В качестве наполнителей для фильтров в основном используют АС сорбент, песок, антрацит, сульфоуголь, керамзит, пиролюзит, а также фильтрующие материалы, обработанные катализатором, ускоряющим процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное. В последнее время всё большее распространение получают наполнители с каталитическими свойствами: Manganese Green Sand (MGS), Birm, МТМ, МЖФ и др. При наличии в воде коллоидного двухвалентного железа требуется проведение пробного обезжелезивания. Если отсутствует возможность осуществить его на первой стадии проектирования, выбирают один из вышеперечисленных методов на основании проведенного пробного обезжелезивания в лаборатории или опыта работы аналогичных установок.

Как эффективно удалить железо из водопроводной воды

Неважно, живете вы в городской квартире или в частном доме с собственной скважиной — в большинстве случаев воде требуется очистка. Хорошая система фильтрации сохранит здоровье и значительно продлит жизнь домашней технике. А о том, что у очищенной воды вкусовые качества намного лучше, несомненно, знает каждый. Остается выбрать эффективный фильтр. Как это сделать правильно?

Прежде всего, стоит напомнить о том, что системы очистки воды от железа бывают реагентными и безреагентными .

В реагентных системах применяются особые вещества, которые вступают в реакцию с растворенным в воде железом — окислители. Фильтры такого типа обходятся недорого, но придется потратиться на их использование, поскольку запас реагента придется постоянно пополнять. Их необходимо регулярно промывать специальными реагентами, иначе их производительность и качество работы быстро снизятся. Например, фильтр EMS X от «Экодар» одновременно смягчает воду и очищает ее от железа и других металлов.

Безреагентные фильтры очистки воды от железа — это системы нового поколения, более простые и экономичные в эксплуатации. Вода в них очищается, проходя сквозь минеральную засыпку — чаще всего для этого используется доломит или синтетические минеральные смеси. Железо, окисляясь, оседает на этой засыпке и удаляется при помощи обратной промывки фильтра. Они способны очищать воду не только от железа, но и от марганца, алюминия, органики. Безреагентные фильтры рекомендуется устанавливать для очистки сильно загрязненной воды — они будут хорошо работать даже в том случае, если содержание железа превышает 5 мг/л. Впрочем, есть и минусы: фильтры такого типа стоят дороже реагентных. Кроме того, вам придется потратиться на установку компрессора и аэрационной колонны, поскольку для запуска реакции окисления вода должна быть насыщена кислородом. Зато в перспективе безреагентные фильтры практически не требуют внимания и расходов на содержание — вам придется лишь изредка менять засыпку. Отличный пример проверенной безреагентной системы — EMS F от «Экодар». Она предназначена для очистки воды от крупных частиц, железа, хлора, марганца, органических соединений, а также для осветления.

Какие преимущества имеет один метод удаления железа из воды по сравнению с другими

По типу используемой технологии способы очистки воды в скважине от железа делятся на три основные группы.

Отстаивание в емкостях

Это простой и недорогой способ очистки от нерастворенных частиц. Для удаления примесей жидкость набирается в резервуар и находится там длительное время. Под действием гравитации частички железа оседают на дне. Двухвалентное железо превращается в трехвалентное под действием кислорода.

Плюс такого варианта — дешевизна. Минус — очень низкая производительность. Использовать отстаивание можно, если на даче используется минимальное количество воды и концентрация железа в жидкости не превышает 3 мг на литр. Во всех остальных случаях отстаивание подойдет только как предварительный этап.

Очистка без реагентов

Удаление железа из воды производится без использования химических веществ, которые нужно постоянно приобретать. Используется две основные технологии:

• Аэрация. Жидкость в емкости насыщается воздухом с помощью компрессора. Увеличение количества кислорода ускоряет окисление, железо превращается в твердую форму. Затем его удаляют с помощью фильтров.
• Электролиз. Через очищаемую жидкость в емкости пропускается электрический ток, в результате чего железо меняет форму с двухвалентного на трехвалентное. Последнее собирается в виде налета на отрицательном электроде — катоде. Это быстрый способ, не требующий последующего фильтрования.
• Биологическое окисление. В воду помещают микроорганизмы, под действием которых окисляется растворенное железо. После этого вода фильтруется.
• Электромагнитная очистка. Производится с помощью электромагнитного поля, которое намагничивает железо. Из-за этого микроскопические частицы притягиваются друг к другу и выпадают в осадок. Впоследствии он удаляется с помощью фильтра.

С помощью катализаторов

Для удаления соединений железа из воды применяются химические вещества, ускоряющие окисление и превращение соли в трехвалентную.

Используется три метода:

1. Коагуляция. В воду добавляют вещества, благодаря которым частицы железа притягиваются друг с другу. После добавления реагента производится быстрое окисление и железо выпадает в виде хлопьев, которые задерживаются фильтром.
2. Каталитическое окисление. Для трансформации используется диоксид марганца, который увеличивает скорость перехода из двухвалентного в трёхвалентное состояние. Твердый осадок удаляется фильтром.
3. Химические реагенты. Для удаления железа из воды в жидкость можно добавить перманганат калия или другие вещества, которые способствуют быстрому окислению. Такой способ очистки параллельно позволяет избавиться от сероводорода и вредных минералов, уничтожить микроорганизмы.

Как часто нужно проводить очистку воды от железа

1. Обратный осмос . Мембрана с мельчайшими порами задерживает все примеси, крупнее молекул H₂O, в том числе, двухвалентное железо.
2. Ультрафильтрация. Использование мембраны с более крупными порами, чем в случае с обратным осмосом. Эффективно понижает концентрацию растворенного железа.
3. Цеолит. Некоторые производители изготавливают из данного материала картриджи для проточных фильтров. Материал окисляет Fe²⁺, переводит его в нерастворимую форму, и задерживает получившийся осадок.
4. Арагон. Данный материал используется российским производителем «Гейзер». Предназначен для очистки влаги от многих примесей, в том числе, уменьшает концентрацию железа.

Отметим, что проточные фильтры и обратный осмос лучше всего использовать для очистки воды, которая уже прошла либо очистку на муниципальной станции водоподготовки, либо была обработана на станции полупромышленного типа для коттеджей.

Не все проточные фильтры готовы очистить воду именно от железа. Есть, к примеру, варианты для умягчения воды, для улучшения ее вкуса и устранения запахов, для нейтрализации бактерий и вирусов. Среди всего многообразия устройств вам нужно отыскать те, в которых предусмотрены специальные обезжелезивающие картриджи.

Производители предлагают разные варианты обезжелезивающих картриджей. Некоторые делают фильтрующие элементы на основе синтетического цеолита. Он выступает в качестве катализатора окисления железа. Оно становится нерастворимым в воде и задерживается другими составляющими картриджа. Другие производители предлагают элементы очистки на основе кальцита. Очистка воды от железа в таком случае производится методом щелочного высаживания.

Отметим, что вы можете купить картридж для обезжелезивания воды для своего фильтра, даже если он изначально не предусмотрен. Главное - предварительно проконсультируйтесь у специалистов.

Как можно определить наличие железа в воде

Для того, чтобы понять как определить наличие железа в воде необходимо выяснить, какие существуют виды загрязнений. Анализ воды на железо может выявить, что в составе жидкости может содержаться несколько видов различных металлов, так как примеси не являются однородными. Таким образом вода с большим содержанием железа может содержать самые разные металлы, которые по-разному влияют на общее состояние и здоровье человека. Среди основных видов можно выделить:

• Двухвалентное железо. Оно не меняет общие свойства воды, не влияет на запах, цвет и вкус. Но при длительном пребывании такой жидкости на свету она может приобретать желтый или оранжевый цвет. Причиной такого загрязнения служит недостаточно хорошая очистка жидкости, поступающей из подземных источников.
• Трехвалентное железо в жидкости является следствием износа труб. Система водоснабжения, подверженная коррозии накапливает большое количество окисленных примесей металла, которые попадают непосредственно в воду. При выявлении такого вида примесей следует немедленно проверить водопроводные трубы и позаботиться о качественной очистке или фильтрации воды.
• Также есть органическое железо, которое является следствием различных химических реакций в жидкости. Эти реакции происходят с биологическими элементами, и в результате в жидкости появляется опасная и патогенная примесь железа.

Проверка воды на железо позволяет выявить превышение норм. Для того, чтобы стабилизировать состав и очистить воду необходимо подобрать правильные фильтрующие или очистительные установки.

Для того, чтобы гарантировать очистку жидкости от примесей необходимо провести анализ воды. Исходя из его результатов уже подбирается тот прибор, который нацелен отфильтровывать данный тип примесей. После установки такого прибора иногда рекомендуется провести повторный анализ, который покажет правильный ли фильтр был подобран и насколько эффективно он очищает жидкость.