Слайд 2
Формы железа в поверхностных и артезианских водах
Поверхностные воды служат основным источником водозабор. Содержание железа
в таких источниках обычно находится в пределах 0,3 мг/л. Как правило, железо поверхностных вод встречается в составе комплексов с солями гуминовых кислот (гуматы).
Гуминовые комплексы железа относят растворимому органическому железу. К органическому железу относят еще и коллоидное железо, а также бактериальное железо, которое получается в процессе жизнедеятельности железобактерий, окисляющих Fe2+ до Fe3+ состояния.
Оно сохраняется в желеобразной оболочке вокруг бактерий, создающих радужные пленки на поверхности водоемов или слизистые сгустки и пленки в системах водоснабжения.
Слайд 3
Скважинные инфильтрационные воды забираются с небольшой глубины и
по своему составу близки к составу поверхностных вод с
невысоким, но вполне вероятно, превышающим ПДК содержанием железа Fe(HCO3)2. Они обогащены кислородом и поэтому железо присутствует в трехвалентной форме Fe2(SO4)3 .
Артезианские воды, забираемые с большой глубины (так, что между ними и инфильтрационными водами находится хотя бы один водонепроницаемый слой, наиболее пригодны для использования в качестве питьевой воды. Они лучше других вод очищены природными фильтрами от антропогенных загрязнений и защищены от проникновения болезнетворных микроорганизмов. В то же время именно в таких глубинных скважинных водах концентрация железа бывает наиболее высокой.
Слайд 4
Методы обезжелезивания 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.
Слайд 5
Для удаления из воды железа, содержащегося в виде
коллоида Fe(OH)3 или в виде 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 алюмосиликатный сорбент, песок, антрацит, сульфоуголь, керамзит, пиролюзит, а также фильтрующие материалы, обработанные катализатором, ускоряющим процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное.
Слайд 6
Упрощенная аэрация
В процессе аэрации кислород воздуха окисляет двухвалентное
железо, при этом из воды удаляется углекислота, что ускоряет
процесс окисления и последующий гидролиз с образованием гидроксида железа. Метод основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через зернистый слой выделять железо на поверхности зерен загрузки, образуя каталитическую пленку из ионов и гидроксидов двух- и трехвалентного железа. Пленка активно интенсифицирует процесс окисления и выделения соединений железа из воды.
Слайд 7
Коагулирование, осветление, флокулирование
Из поверхностных вод, как правило, необходимо
удалить взвеси и коллоидно-дисперсные вещества, включающие соединения железа. Освобождение
воды от взвеси и коллоидных веществ возможно осуществить только путем ввода специальных реагентов-коагулянтов. Коагулянт образует в воде хлопья, которые адсорбируют на своей поверхности коллоиды и выделяются в виде осадка.
Слайд 8
Bведение реагентов-окислителей
Обработка воды хлором и его производными. Реагенты-окислители, в
первую очередь хлор, с целью обеззараживания, а также удаления
железа, используются в России с начала ХХ в. После обработки разных вод этим методом содержание железа во всех случаях становится меньше 0,1 мг/л, причем метод эффективен, когда другие приемы не работают. Под действием хлора происходит разрушение гуматов и других органических соединений железа и переход их в форму неорганических солей трехвалентного железа, которые легко гидролизуются. В результате гидролиза выпадает осадок или гидроксида железа.
Слайд 9
Обработка воды перманганатом калия
Метод окисления двухвалентного железа используется
путем введения в исходную воду перед фильтрами раствора перманганата
калия KMnO4 - марганцовки. Последний может также вводиться в сочетании с гипохлоритом натрия с целью обработки сложных вод и экономии перманганата калия – достаточно дорогостоящего окислителя.
Слайд 10
Обработка воды озоном
Один из перспективных методов окисления железа
– озонирование. Озон (О3) – один из самых сильных
окислителей. Одновременно с обеззараживанием идут процессы окисления двухвалентных железа и марганца, обесцвечивание воды, а также ее дезодорация и улучшение органолептических свойств.
Слайд 11
Фильтрование с применением каталитических загрузок
Фильтрование с применением каталитических
загрузок – наиболее распространенный метод удаления железа и марганца,
применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Это обусловлено как коммерческими аспектами, так и высокой технологичностью процессов. Каталитические наполнители – природные материалы, содержащие диоксид марганца :
- дробленый пиролюзит, «черный песок», сульфоуголь и МЖФ (отечественные загрузки);
- Manganese Green Sand (MGS), Birm, МТМ (зарубежные наполнители);
Слайд 12
Все системы на основе каталитического окисления с помощью
диоксида марганца имеют ряд ограничений:
-
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 от воды;
- не могут справиться со случаями, когда содержание железа в воде превышает 10–15 мг/л;
- присутствие в воде марганца еще более ухудшает эффективность обезжелезивания.
Слайд 13
Обезжелезивание воды катионированием
При фильтровании воды через слой ионита
железо – согласно лиотропному ряду – будет задерживаться и
поглощаться ионитом раньше и лучше кальция и магния. И обменная емкость ионита по кальцию и магнию будет быстро уменьшаться. Поэтому удаление из воды железа методом ионного обмена (катионирование) допускается, когда одновременно с обезжелезиванием требуется умягчение воды. Однако в этом случае возможно только извлечь железо в растворенной двухвалентной форме.
Слайд 14
При наличии в воде кислорода ион Fe2+ окисляется,
образующийся гидроксид железа Fe(OH)3 плохо растворим в воде и,
осаждаясь на зернах ионита, «закрывает» его поры. Ресурс работы ионообменного материала будет значительно снижен. Поэтому производители ионитов ограничивают содержание железа (Fe) в исходной воде значениями 0,05–0,3 мг/л. Следовательно, применение этого метода должно быть экономически обосновано.
Слайд 15
Обезжелезивание мембранными методами
Микрофильтрационные мембраны пригодны для удаления коллоидных
частиц гидроксида железа (III); ультрафильтрационные и нанофильтрационные мембраны способны
удалять кроме этого коллоидное и бактериальное органическое железо, а метод обратного осмоса позволяет удалять до 98% растворённого в воде двухвалентного железа. Однако мембранные методы дорогостоящи.
Применение мембранных методов оправдано тем, где просто необходима высокая степень очистки воды, в том числе от железа, например, в медицинской и пищевой промышленности.
Слайд 16
Биологическое обезжелезивание
Этот метод подразумевает использование железобактерий, окисляющих двухвалентное растворённое
железо до трёхвалентного, в целях очистки воды, с последующим
удалением коллоидов и бактериальных плёнок в отстойниках и на фильтрах. В некоторых случаях это оказывается единственным приемлемым способом снизить содержание железа в воде. Прежде всего – когда концентрации железа в воде особенно велики, свыше 40 мг/л. Также применяют биологическое обезжелезивание, если в воде высоко содержание сероводорода и углекислоты.
