Вода с большим содержанием железа: бюджетное решение проблемы. - Статья

Примеси в воде: на что они влияют?

Водопроводная, речная и озерная, подземная вода не бывают идеально чистыми, это все-таки не дистиллят. Поэтому само наличие примесей в жидкости нормально, но вот их количество и состав – другое дело.

Стандартными «добавками» в Н₂О в количестве до 500 мг/л считаются:

органика. Это различные вещества растительного и животного происхождения, в том числе патогенные микроорганизмы. К счастью, практически любые из них уничтожаются кипячением воды;
неметаллы. Сюда относятся как относительно безобидные (при небольших концентрациях) фтор, йод, кальций и магний, так и значительно более вредные хлор, мышьяк. Очистка от некоторых неметаллических включений возможна отстаиванием, от некоторых – только многоступенчатой фильтрацией;
металлы – железо, свинец, марганец, алюминий, медь, ртуть и так далее. Необходима фильтрация и отстаивание;
сложные соединения, в том числе нефтепродукты, нитраты, пестициды. Многоступенчатая фильтрация убирает большинство таких примесей.

Допустимое количество примесей нормируется СанПиН 2.1.4.1074-01, таблица 2.

При этом один из самых частых и при этом легко определяемых компонентов – железо, его должно содержаться не более 3 мг/л.

При избыточном количестве Fe возникают такие проблемы:

со здоровьем. Избыток железа грозит проблемами с сердечно-сосудистой системой, почками и выводящей системой в целом, усилением или развитием аллергий. За счет влияния на печень возможно проявление сахарного диабета и гемохромотоза (нарушение обмена железа в организме), как следствие – болезней печени и суставов;
с растениями и домашними животными. У растений нарушается цикл развития, животные болеют, как и люди;
с техникой – быстрое сужение просвета водопроводных труб (особенно металлических) и узких мест в водопротребляющей технике за счет осаживания железа на стенках. Ускорение естественной коррозии металлических элементов. Также возникает рыжеватый налет на рабочих поверхностях стиральных и посудомоечных машин, сантехники, ваннах, раковинах и унитазах;
посуде и белью – на них могут оставаться «ржавые» пятна, налет, меняется цвет изделий в целом.

Влияние металла на здоровье, технику и вещи зависит от концентрации и вида.

Анализ воды на наличие железа из скважины

Самый простой и эффективный способ определить степень насыщения воды вредными примесями и органическими соединениями — провести лабораторные анализы. Такие исследования желательно осуществлять до того, как ставить фильтр очистки воды из скважины от железа, это поможет выбрать эффективный вариант очистной системы для дома или дачи.

Компания Profwater предлагает своим клиентам бесплатный лабораторный анализ воды быстро и качественно. Исследования проводятся по 6 основным критериям — показатель кислотно-щелочного равновесия (PH), мутность, жесткость, ПМО, минерализация и уровень железа.

Как сделать обезжелезиватель для дачи и загородного дома своими руками?

Очистка воды, поступающей из скважины на придомовой территории, имеет специфику. Владельцу трудно приобретать и обслуживать дорогостоящее оборудование. Часто это бывает небезопасно.

Поэтому у многих пользователей популярны самодельные установки.

Для их изготовления нужно следующее:

Резервуар;
Дополнительный насос;
Несколько фильтров.

По объему резервуар должен соответствовать суточным потребностям семьи.

Для эффективной очистки часто бывает достаточно двух фильтров:

Первый — с ситами для механического отделения примесей;
Второй — с любыми сорбентами (например, активированным или древесным углем).

Если бюджет позволяет можно купить готовый картридж с наполнителем для стандартной очистки.

Принцип действия установки прост:

Водный поток из скважины подается под напором в емкость для накапливания.
При этом он автоматически перемешивается с воздухом, происходит аэрация, что стимулирует окисление.
После отстаивания вода над осадком сливается через нижний кран.
Затем из приемника дополнительным насосом поток подается на фильтры, установленные последовательно.

Важно. В результате на выходе получается вода, не содержащая железа и других вредных компонентов

Принцип работы установки отображен на видео:

Как избавиться от железа в воде

Чтобы удалить растворенное железо из воды, его нужно окислить, превратив в нерастворимое соединение, а затем удалить образовавшийся осадок. Этот принцип лежит в основе всех известных способов обезжелезивания, которые отличаются лишь способами окисления и фильтрации, а также скоростью реакции.

Отстаивание

Это самый простой и недорогой, но одновременно и самый небыстрый способ, как обезжелезить воду из скважины. Речь, конечно, не идет о том, чтобы разливать воду по кастрюлькам и ждать, когда она отстоится. Чтобы не ограничивать себя в возможности пользоваться системным водоснабжением, нужно организовать отстаивание большого объема воды во вместительном резервуаре, установленном на чердаке дома. Из него она и будет подаваться во внутридомовой водопровод на даче. Сделать это можно своими руками, собрав конструкцию, изображенную на следующей схеме:

Схема устройства аэратора для удаления железа

Установите на чердаке или в мансардном помещении большой бак из полиэтилена или нержавейки. Размер бака должен быть таким, чтобы 70-75% его объема покрывали вашу суточную потребность в воде;

Воду из скважины подведите к верхней части бака. Чтобы исключить перелив, она должна подаваться через поплавковый клапан, который можно купить или использовать тот, которым снабжена система бачка унитаза;
Чтобы обеспечить интенсивный контакт воды с кислородом воздуха, бак не следует герметично закрывать, а подачу воды в него организовать через распылители. Сделать это можно, установив в трубе специальные форсунки или просто просверлив в ней множество мелких отверстий;

Компрессор аквариумный

Выпускное отверстие для очищенной воды должно располагаться на 10-20 см выше уровня дна. А в самом дне необходимо установить патрубок с краном для удаления осадка и промывки бака.

Инструкция по использованию такой системы очистки проста: воду в бак следует набирать вечером, чтобы за ночь она успела отстояться, и весь следующий день можно было пользоваться чистой водой. Недостатков у этого способа много, начиная от невозможности полного удаления железа до необходимости контролировать водопотребление и регулярно заниматься очисткой емкости и фильтра. Но есть и достоинства. Это наличие накопительного резервуара на случай поломки насоса или отключения электричества, а также попутное очищение воды от сероводорода, который очень часто присутствует в воде артезианских скважин и портит её вкус и запах.

Промышленные системы очистки

Все обезжелезиватели промышленного производства работают по тому же принципу, что описан выше, но они не рассчитаны на длительное отстаивание, поэтому в них предусмотрены фильтры для обезжелезивания воды из скважины, через которые вода проходит после контакта с кислородом и реагентами-окислителями, ускоряющими процесс.

Система водоподготовки может состоять из нескольких последовательно подключенных установок

https://youtube.com/watch?v=BuFgAfA-zGU

Эти устройства могут быть напорными и безнапорными. В последние вода также поступает через распылительные форсунки, а воздух в него нагнетается компрессором. Отличие состоит в том, что система водоподготовки устанавливается не на чердаке, а в подсобном помещении или подвале дома, поэтому она нуждается в установке дополнительного насоса, обеспечивающего напор в сети.

Устройство безнапорного аэратора

Несколько иначе процесс очистки происходит в напорных установках, представляющих собой толстостенные герметичные баллоны, которые можно разделить на три типа – реагентные, безреагентные и комбинированные. Итак:

В комбинированные установки с помощью мощного компрессора подается воздух, после чего в насыщенную кислородом воду добавляются реагенты-окислители, ускоряющие процесс преобразования железа в нерастворимые соединения. Затем обработанная жидкость проходит через фильтр, который задерживает взвеси железа.
В реагентных системах вода сразу смешивается с химическими реагентами и поступает в фильтр. Но отсутствие аэрации требует увеличения дозы окислителя и, как следствие, более частой его заправки.

Фото промышленной установки для обезжелезивания воды

Достоинством всех напорных систем является отсутствие необходимости в дополнительном насосе – в сети используется давление, создаваемое насосом для скважины.

Зависимость видов загрязнений от глубины скважинного источника

Стоит отметить, что водозабор из скважин производят с разных глубин, поэтому по расстоянию от уровня земли источники условно делят на три группы:

Абиссинские. Рассчитаны на водоподачу из первого водоносного горизонта, обычно расположенного на глубинах 10 – 20 м от поверхности земли, насосными станциями. Их нередко бурят для дачи, частного дома при небольших объемах забора (полив огородов, заполнение накопительных емкостей).

В скважинах абиссинского типа основными источниками загрязнений являются поверхностные или грунтовые воды. Спектр вредных примесей на участке загородного дома может быть сколь угодно широким – микробы, бактерии, органика от автономных канализационных систем, химия от удобрений, продукты нефтепереработки и прочее.

Если водные ресурсы из абиссинского источника нуждаются в комплексной очистке, в большинстве случаев с задачей неплохо справляются фильтрующие резервуары с угольными засыпками.

Рис. 2 Примеры лабораторных анализов воды из артезианских скважин с превышением ПДК железа

На песке. Имеют глубину залегания от 30 до 60 м, водозабор производится при помощи погружных электронасосов. Основная проблема при их эксплуатации – повышенное содержание мелких взвешенных частиц глины и песка в скважине.

Поэтому для песчаных источников актуальна водоочистка от взвесей фильтрами грубой очистки с различным размером ячеек, с остальными вредными примесями вполне может справиться обычный угольный засыпной или картриджный фильтратор большого объема.

Артезианские. Самые глубинные скважины с обсадной колонной высотой от 100 до 200 м и высокой производительностью, связанной с тем, что на водоносный горизонт оказывают сильное давление расположенные выше почвенные пласты.

Водоносный бассейн артезианских скважин расположен в известняке, а сама скважинная вода обладает высокой степенью минерализации. В ней растворен широкий ряд оксидов металлов (кальций, магний), их окислов и солей (хлориды, сульфаты), в наивысшей концентрации находятся марганцевые, железосодержащие и сероводородные соединения, приносящие значительные неудобства потребителю.

Водоочистная система артезианских скважин должна отфильтровывать приведенные химреагенты, в основном железных окислов, концентрация которых в сравнении с другими соединениями обычно намного выше.

Рис. 3 Вид железосодержащих вод

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.

Выбор фильтра

Универсального способа для полноценной и качественной очистки воды от примесей железа не существует. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. Необходимо подобрать технологию оптимальную для каждого конкретного случая с учётом концентрации, вида железистых и иных примесей, экономической эффективности и минимальных затрат.

Чаще всего применяются комплексные установки, сочетающие положительные качества нескольких очистительных технологий. Поэтому доверить подбор необходимого оборудования лучше профессионалам, которые оценят целесообразность использования того или иного метода на основании проведённого анализа воды.

Пути решения проблем

Вопрос загрязнения поверхностных природных вод вырос до масштабов планеты. Человечество пытается решить проблему разными способами.

Очистка воды

Ряд мероприятий позволяют привести к необходимым стандартам загрязненную воду в процессе очистки.

Механическая – по ходу движения потока ставятся решетки, не допускающие попадание в открытый водоем крупного мусора. Несовершенный способ, требует регулярной очистки решеток.
Третичная – вода проходит многоэтапную систему очистки с применением порошков. Они убивают патогенные микроорганизмы, ведут к разложению кислоты, щелочей. Полученный ресурс можно использовать в сельском хозяйстве или в промышленных целях.
Специализированная – позволяет устранить загрязнение от отдельного вида составов. Коагулянты ведут к слипанию посторонних частиц, они образуют хлопья, которые отфильтровывают.
Химическая – реагенты вступают в реакцию с вредными примесями, нейтрализуя их. Но вода получается с высокой жесткостью, пить ее нельзя.

Охрана водных ресурсов

Ряд стран разработал мероприятия по охране водного бассейна планеты.

Установлены прибрежные водоохранные зоны, на территории которых действуют ограничения на ведение хозяйственной деятельности.
Введены мероприятия, позволяющие восполнить водный баланс планеты качественным водным ресурсом.
Предусмотрены штрафы и меры наказания для нарушителей установленных правил пользования водными ресурсами.

Практика борьбы с загрязнениями воды в мире

Ученые находятся в интенсивном непрерывном поиске эффективных методов очистки воды от вредных примесей. Разработан ряд методов, позволяющих быстро локализовать большие объемы попавших в открытые водоемы нефтепродуктов или других химических и радиоактивных составов. Но даже этого пока недостаточно, чтобы сократить наносимый природе вред.

Водный барьер от нефти

Решение вопроса на законодательном уровне

Правительство России приняло закон, запрещающий открывать предприятия, наносящие вред окружающей природе и водным бассейнам. Все новые промышленные объекты обязаны иметь оборудованные фильтры, производящую очистку отработанной воды на высоком уровне.

4.5
6
голоса

Рейтинг статьи

Очистка воды от железа из скважины своими руками

Вода с высоким содержанием железа непригодна к употреблению

Прежде чем приступать к очищению колодезной воды, убеждаются, что в ее составе содержится большое количество двухвалентного железа.

Чтобы убедиться в наличии химического вещества, нужно небольшое количество колодезной воды продержать в открытой емкости некоторое время. Сначала оно себя никак не проявляет, но при длительном контакте с воздухом выпадает в осадок бурого окраса.
Явным признаком высокой концентрации вещества в воде является неприятный специфический запах из колодца.
«На глаз» вычислить наличие бактериального железа в воде можно, если на поверхности водяного зеркала есть радужные пленки.

Желтый оттенок воды свидетельствует о повышенном содержании в ней органического железа (не бактериального!), но при отстаивании в осадок он не выпадает.

Очистить воду от железа из скважины дедовским способом достаточно просто и финансово не затратно.