| |
|
|
Железо в воде как химический элемент Железо – это химический элемент, содержащийся во многих породах и минералах, что объясняет более высокий уровень содержания данного элемента в природных водоемах в сравнении с другими металлами.
Как железо поступает в воду?
Основные источники соединений железа в природных водах – это процессы растворения ихимического выветривания горных пород. Железо вступает в реакцию с органическими и минеральными веществами, которые содержатся в природных водах, и образует сложный комплекс соединений, присутствующих в воде в коллоидном, взвешенном и растворенном состояниях. В значительном количестве железо поступает с подземным, сельскохозяйственнымстоком, а также, со сточными водами предприятий металлообрабатывающей, металлургической, лакокрасочной и текстильной промышленности. Присутствие железа в питьевой воде также может быть обусловлено применением железосодержащих коагулянтов на муниципальных станциях очистки воды или вследствие коррозии чугунных или стальных(так называемых «черных») водопроводных труб.
В подземных водохранилищах с низким pH содержатся рекордные количества железа – в пределах нескольких сотен миллиграммов на один литр.
Чем опасно железо, растворенное в воде?
Железо в водопроводе Избыточное содержание железа в воде является одной из главных причин биообрастания труб водопровода. Слизь, образующаяся на стыковых и соединительных элементах трубопровода, свидетельствует о наличии железобактерий. Впоследствии биообрастания могут привести к повреждениям и коррозии арматуры водопровода.
О повышенной концентрации железа, растворенного в воде, можно судить по сухости и чувству «стянутости» кожи после водных процедур. Более того, избыток железа провоцирует развитие аллергических реакций, дерматитов, заболеваний почек и печени.
Достаточное ежедневное количество железа для человека – 20-25 мг. Суточная норма данного элемента содержится в гречневой крупе, помидорах, мясе. Ежедневный расход железа организмом на поддержание жизнедеятельности составляет 1-2 мг. Остальное (избыток элемента) откладывается «прозапас». Превышение предельно-допустимых концентраций железа в воде чревато повреждением тканей при инсультах и возрастанием риска инфарктов.
При наличии кислорода железо способно проявлять канцерогенные свойства.Гидроксидные свободные радикалы провоцируют мутацию ДНК и развитие раковых клеток. Достаточно запуститься механизму образования злокачественной опухоли, и поврежденные клетки начнут искать железо для подпитки. Таким образом, более подверженными онкологическим заболеваниям(раку легких, пищевода, мочевого пузыря и толстой кишки) являются именно люди с высоким ферритиновым уровнем, то есть высоким содержанием железа в крови.
Большое количество железа отмечено в регионах, где артезианская скважина является источником водоснабжения. Зачастую, именно жителям частных домов приходится устанавливать C Специальные фильтры-обезжелезиватели, способные надежно защитить от губительного воздействия повышенной концентрации железа – необходимого, но, в то же время, опасного химического элемента.
Предельно допустимая концентрация железа в воде
Водопроводная труба согласно санитарным нормам предельно-допустимая концентрация железа в питьевой воде составляет 0.3 мг/дм.куб. Вода с избыточным количеством железа (более 1-2 мг/л) отличается плохими вкусовыми качествами.
Высокое содержание железа в воде в виде сульфатов, гидрокарбонатов, органических комплексных соединений, хлоридов либо в качестве высокодисперсной взвеси окрашивает воду в красно-коричневый оттенок, провоцирует развитие железобактерий, скопление осадка в трубах и их последующее засорение.
Методы очистки воды от железа
Очистка от железа необходима для соответствия воды питьевым нормам. Кроме воздействия на здоровье человека, избыток железа причиняет вред сантехнике и бытовым приборам.
Обезжелезивание воды представляет собой метод контактного фильтрования через гранулированный каталитический материал. Предварительно в воду добавляется окислитель. Такими окислителями, применяемыми в системах очистки воды от железа, могут выступать гипохлорит натрия, кислород воздуха, перманганат калия.
Безреагентное обезжелезивание воды
Широкое распространение получил безреагентный способ обезжелезивания воды с применением кислорода воздуха. Чтобы кислород воздуха растворился в воде, осуществляется аэрация: воздух при помощи компрессора нагнетается в аэрационную колонну, где разбивается на мелкие пузырьки. Большая площадь поверхности пузырьков воздуха и давление в воде позволяет растворяться достаточному количеству кислорода, требуемому для окисления и удаления железа. Затем вода, обогащенная кислородом, поступает в фильтр обезжелезивания. Существенное преимущество безреагентных системочистки железа – отсутствие эксплуатационных затрат, обусловленных наличием реагентов. Такой метод актуален именно для обезжелезивания скважинной воды.
Обезжелезивание воды при помощи смол
Очистку воды от железа можно осуществлять без предварительного окисления,посредством удаления железа на ионном уровне. В этом случае используют фильтры со специальной ионообменной смолой. Такая смола способна удалять из воды двухвалентные ионы- марганец, железо, катионы жесткости, и заменять их на ионы натрия. Данная система очистки, как правило, включает в себя один фильтр с рядом установленным солевым баком, предназначенным для хранения раствора поваренной соли. Солевой раствор требуется для регенерации фильтра обезжелезивания, в течение которой ионообменная смола будет восстанавливать свои свойства.
Очистка воды от железа с помощью реагента
В отдельных случаях химический состав не позволяет очищать воду от железа безреагентным способом. Речь идет о воде с очень высоким содержанием железа (более 10мг/л), органических веществ, низкой щелочностью. В процессе обезжелезивания вместо кислорода воздуха применяются более мощные окислители. Используется преимущественно раствор гипохлорита натрия. В системе реагентной очистки нет аэрационной колонны. Вместо нее установлен дозировочный насос, добавляющий с заданной точностью реагент в воду.
Обезжелезивание воды электромагнитным полем
Одним из эффективных методов очистки воды от железа считается метод электромагнитной обработки. Воду с высоким содержанием железа сначала обрабатывают ультразвуком. Затем вода направляется в рабочие зазоры электромагнитного аппарата и на механический фильтр, который загружен кварцевым песком, цеолитом, сульфоуглем или их комбинацией, с целью улавливания сфлокулированного железа. Возможна установка двух фильтров для их поочередной работы.
Суть электромагнитного метода обезжелезивания заключается в известном явлении, при которомферромагнитные частицы в магнитном поле преобразуются в постоянные магниты, соединяющиеся между собой и образующие цепочки -флоккулы, которые взаимодействуют с полюсами магнитов. Магнитное поле, при этом, в рабочем зазоре должно быть полиградиентным, в силу того, что оно имеет большую флоккулирующую способность. Кроме этого, в рабочем зазоре образуется слабое индуцированное электрическое поле, обуславливающее разные процессы, к примеру, электрокоагуляцию частиц – гуминовых веществ, окислов железа. Еще один важный фактор, который влияет на флоккулирующую способность- это скорость потока воды в рабочем зазоре магнитного устройства, которая не должна превышать 1 м/с.
Использование блока ультразвука, установленного перед электромагнитным аппаратом, увеличивает в 3-4 раза эффективность сепарации окислов железа, что объясняется коагулирующим воздействием ультразвука на окислы железа, пребывающие в коллоидном состоянии.
Обезжелезивание мембранными методами
Поток воды с железом Микрофильтрационные мембраны применимы для устранения коллоидных частиц гидроксида железа (III). Нанофильтрационные и ультрафильтрационные мембраны также способны удалять бактериальное и коллоидное железо. При методе обратного осмоса можно удалить до 98% двухвалентного железа, растворенного в воде. Однако, следует отметить, что мембранные методы довольно дорогостоящие и не предназначены именно для обезжелезивания. Этот процесс происходит параллельно с обеззараживанием воды (микрофильтрационные мембраны), глубокой очисткой (нанофильтрационные и ультрафильтрационные мембраны) либо обессоливанием. Кроме того, для мембран характерно зарастание органической пленкой и забивание поверхности нерастворимыми частицами (в числе которых ржавчина), а также поглощение растворенного двухвалентного железа и потеря способности качественно задерживать иные вещества.
Биологическое обезжелезивание
Для этого метода характерно использование железобактерий, которые окисляют двухвалентное растворенное железо до трехвалентного, с целью очистки воды и последующего устранения бактериальных пленок и коллоидов на фильтрах и в отстойниках.В отдельных случаях данный способ снижения содержания железа в воде является единственным возможным. Речь идет, прежде всего, об особо высоких концентрациях железа в воде -более 40 мг/л. Кроме того, биологическое обезжелезивание актуально при высоком содержании углекислоты и сероводорода. Такую воду с предельно низким показателем pH нельзя очистить от избытка железа посредством упрощенной аэрации. Вода подвергается фильтрации через колонии бактерий на медленных фильтрах с гравийно-песчаной загрузкой, затем сорбционной очистке с целью задержания продуктов жизнедеятельности и ультрафиолетовому обеззараживанию.
|
|
После окончания бурения отверстия скважины, производится заведение обсадной трубы, задачей которой является не дать возможности разрушаться стенкам скважины, а также исключить возможность проникновения воды из верхних водяных горизонтов внутрь скважины. Обсадные трубы применяются трех типов – стальные с толщиной стенки до 6мм, асбестоцементные, толщина стенок которых достигает 50мм, и пластиковые с толщиной стенок до 15мм.
