Обезжелезивание воды

Свяжитесь с нами! Консультации опытных специалистов: +38 (061) 289-92-93

Обезжелезивание воды

Удаление железа из воды

Железо является важным микроэлементом, который жизненно необходим организму человека. В необходимом количестве люди получают железо с пищей, богатой ионами железа, фруктами, витаминами и пр.

Чаще всего высокие концентрации железа встречаются в скважинной воде в виде ионов двухвалентного железа. В водах поверхностных водоемов редко можно встретить высокие концентрации железа в ионной форме. Скорее оно будет находиться в виде железо-органических комплексов.

Ограничение на содержание железа в питьевой воде ежедневного использования принято равным 0,3 мг/л. Вода, содержащая железо в больших концентрациях имеет желтоватый цвет, неприятный железистый привкус и запах, поэтому непригодна для питья. Однако, даже в концентрациях 1,0-1,5 мг/л железо не представляет прямой угрозы здоровью человека (если не пить ее постоянно). Продолжительное употребление для питья такой воды может привести к заболеваниям кроветворной системы, желудочно-кишечного тракта, к различным аллергическим заболеваниям и пр. Поэтому, при подготовке питьевой воды удалению железа уделяют особое внимание.

Кроме возможного негативного воздействия на здоровье людей железо в воде может нанести большой вред промышленному оборудованию, котлам, водопроводам и системам отопления и орошения.

В процессах промышленной очистки воды железо быстро загрязняет системы умягчения и обессоливания воды, поэтому удаление железа становится одной из важнейших задач водоподготовки.

Удалить железо из воды можно несколькими способами:

Окисление

(кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном) с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией. Удаление окисленного железа отстаиванием без коагуляции и фильтрования малоэффективно, в виду необходимости применения больших резервуаров, а также, потому что размер образовавшихся частиц трехвалентного железа близок к 1-3 мкм и скорость их осаждения очень низкая.

Каталитическое окисление

Реакция окисления железа происходит на поверхности специальной фильтрующей загрузки, обладающей свойствами катализатора (при этом загрузка не расходуется). В настоящее время распространены фильтрующие загрузки на основе диоксида марганца (MnO2), такие как Бирм, Гринсанд, МЖФ и пр. Принцип их работы одинаков. Железо в присутствии диоксида марганца довольно быстро окисляется поверхности гранул фильтрующей загрузки и оседает в ней. Слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой.

Наряду с высокой технологичностью каталитической технологии обезжелезивания, ей присущ и ряд недостатков:

  • Низкая эффективность удаления железа находящегося в органо-комплексах;
  • Наличие промывных вод фильтров
  • Низкая эффективность при высоких концентрациях железа (более 15-20 мг/л) без применения дополнительных сильных окислителей (хлор, озон, перманганат калия);

Ионный обмен

Катиониты удаляют из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное двухвалентное железо. Важен факт, что теоретически, концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, могут быть очень велики. Также важным является факт, что катионитам не страшен марганец, который практически всегда есть в воде, содержащей железо. Если железо и марганец растворены в воде (т.е. в виде двухвалентных ионов), то катионит без проблем их удалит вместе с ионами жесткости. Однако, на практике, для удаления железа из воды катиониты применяют достаточно редко, потому что:

  • Смолы очень «чувствительны» к присутствию в воде трехвалентного железа, которое «отравляет» смолу и трудно вымывается при регенерации солью. Это окисленное железо может появиться в воде в виду присутствия в ней растворенного кислорода и прочих окислителей.
  • Наличие железа в воде требует увеличения расхода соли на регенерацию катионита.
  • Присутствие органики или железа в органо-комплексах приводит к образованию пленки на зернах загрузки, что создает условия для появления бактерий и пр.

Для эффективного применения катионитов для удаления железа из воды необходимо разрабатывать для каждой конкретной задачи более сложную систему фильтров (возможно, с несколькими типами смол), которые смогут работать в широком диапазоне параметров качества воды.

Мембранные методы 

Мембранные методы также позволяют удалить железо из воды, а вместе с ним и много других веществ. Однако применять системы обессоливания воды с целью удаления железа абсолютно нецелесообразно как с технической, так и с экономической точки зрения. Мембранные элементы намного чувствительнее к наличию трехвалентного и органического железа в воде, чем катиониты. Мембраны отвечают на наличие трехвалентного железа резким снижением производительности, что приводит к необходимости частых химических моек с остановом оборудования.

На основании вышесказанного, можно утверждать, что удаление железа из воды есть одна из самых сложных технических задач и для ее решения следует применять комплексные методы. Их выбор напрямую зависит от требуемого объема очищаемой воды и назначения этой воды. Наиболее часто в промышленной водоподготовке воды применяют окисление железа (воздухом или окислителями) совместно с каталитическим окислением, либо окисление с коагуляцией и фильтрованием.

Выбор метода всегда оснуется на изучении химсостава воды и требованиям к очищенной воде.

Установки обезжелезивания воды

ТИПОВАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ установки обезжелезивания воды:

  • Корпус-фильтр в виде баллона из коррозионностойкого материала (стеклопластика, нержавеющей стали и т.п.).
  • Блок управления (многоходовой клапан управления с контроллером) либо клапанная система с контроллерами для автоматической регенерации фильтра.
  • Входной и выходной патрубок, а также дренажный патрубок для слива промывной воды.
  • Центральный распределительный стояк (водоподъемная труба).
  • Дренажно-распределительная система (щелевой колпачок).
  • Монтажный комплект портов для подсоединения к трубам (может различаться для разных клапанов управления).
  • Гравийная подложка (поддерживающий слой из гравия).
  • Фильтрующая среда - загрузка фильтра (может состоять из одного или нескольких компонентов).
  • Для фильтров с химической регенерацией фильтрующей среды к вышеперечисленным сборочным единицам добавляются:

    -      Бак для хранения реагента (соль, марганцовка).
    -      Солепровод и солезаборные устройства, фиттинги для их подсоединения.

    Корпус фильтра изготовлен из полиэтилена высокой плотности с наружным покрытием из стекловолокна на эпоксидной смоле.

    В   корпусе   имеется   верхнее   резьбовое   отверстие   для   установки   дренажно-распределительной системы,  загрузки  фильтрующих материалов, крепления управляющего клапана.

    Дренажно-распределительная система фильтра включает в  себя:

    - верхний щелевой  экран;
    - вертикальный коллектор;
    - дренажное устройство в виде одного щелевого  колпачка  или шести  щелевых лучей.

    Верхний экран  служит для предотвращения  выноса в канализацию ионообменной смолы

    при ее обратной промывке.

    В состав управляющего клапана входят:

    - многоходовой клапан,  переключение которого во время регенерации фильтра полностью заменяет стандартную запорно-регулирующую арматуру;
    - встроенный эжектор  для отбора раствора соли из бака-солерастворителя и защитный экран эжектора;
    - двигатель многоходового клапана;
    - адаптер для присоединения многоходового клапана ко  второму фильтру;
    - один крыльчатый счетчик воды специальной конструкции, монтируемый на многоходовом клапане.

    В состав реагентного бака входят следующие элементы:

    - корпус и крышка из полиэтилена высокой плотности;
    - заборник;
    - решетка;
    - шахта;
    - переливной штуцер;
    - гибкий шланг  для  присоединения заборника к блоку управления;
    - набор реагент-тестов для экспресс-определения железа и/или марганца.
    - соединительный кабель запрета регенерации (напр. в системах триплекса).
    - электромагнитный и/ или обратный клапан.

    Дополнительное оборудование (опции):

    • Насосная станция с гидроаккумулирующим баком и частотным преобразователем.
    • Фильтр патронный картриджный 5 – 10 мкм для исходной и/или очищенной воды.
    • Соединительный кабель запрета регенерации (напр. в системах триплекса).
    • Электромагнитный и/ или обратный клапан.
    • Накопительная емкость исходной/очищенной воды с поплавковыми выключателями.

     Описание работы установки обзжелезивания воды:

            Принцип действия фильтра: неочищенная вода через входной патрубок поступает внутрь фильтра, проходит сверху вниз через слой фильтрующей среды и, очистившись, через нижний щелевой колпачок попадает в водоподъемную трубу, по которой уже движется вверх к выходному патрубку.

           В процессе работы фильтры засоряются, поэтому периодически их необходимо промывать исходной водой (в случае повышенного содержания железа и марганца требуется промывка отфильтрованной водой) или восстанавливать (регенерировать). При этом различают как обратную, так и прямую промывку, а также реагентную регенерацию, когда фильтрующая среда промывается специальным реагентом, например, марганцовкой.

    В связи с этим фильтры засыпного типа подразделяются на два подтипа:

     1. Фильтры засыпного типа с безреагентной регенерацией путём обратной промывки.

    Наиболее часто технологический цикл регенерации такого фильтра состоит из двух ступеней:

    а) Обратная (взрыхляющая) промывка.
    Заключается в том, что неочищенная вода через входной патрубок подается сразу в водоподъемную трубу (стояк). Через нижний распределитель вода проходит снизу вверх сквозь фильтрующую загрузку, взрыхляет ее, вымывает все засоряющие фильтр частицы и через дренаж сливается в канализацию. Таким образом, направление потока воды здесь меняется на обратное, откуда и название - обратная промывка.

    б) Прямая (быстрая) промывка.
    В этом режиме вода течет в том же направлении, что и при нормальном цикле фильтрации, однако очищенная вода поступает не в выходной патрубок, а сбрасывается в дренаж. Смысл ее в том, чтобы сбросить через дренаж остатки загрязняющих частиц и уплотнить фильтрующую загрузку после цикла обратной промывки.

           Следует отметить, что засыпные фильтры с безреагентной регенерацией для обезжелезивания воды должны применяться в сочетании с предварительной подготовкой воды с помощью аэрационной, дозирующей или аэрационно-дозирующей системы. Выбор метода предварительной подготовки воды зависит от ряда условий, связанных с качеством исходной воды и других особенностей конкретного водоисточника.

    2. Фильтры засыпного типа с реагентной (химической) регенерацией фильтрующей среды.

    Данный вид регенерации используется, в основном, для ионообменных или многофункциональных фильтров засыпного типа, так как позволяет наиболее полно восстановить окислительную способность каталитической загрузки (например, Manganese Greensand). Технологический цикл регенерации этих фильтров, как правило, включает три ступени:

    а) Обратная промывка (описание см. выше).

    б) Промывка фильтрующей среды реагентом.
    Концентрат регенерирующего раствора (соль, марганцовка) находится в специальной емкости, расположенной рядом с баком фильтра и соединенной с полостью фильтра отдельным трубопроводом. По сигналу с контроллера раствор начинает засасываться в клапан управления и смешиваться в определенной пропорции с поступающей на фильтр водой, при этом выходной патрубок перекрывается и открывается дренаж. Проходя через слой фильтрующей загрузки растворенный реагент восстанавливает ее фильтрующую способность и затем сбрасывается в дренаж. Направление потока воды такое же, как и в цикле нормальной фильтрации.

    в) Прямая промывка (описание см. выше).

    На практике при химической регенерации фильтрующей среды ступеней этой регенерации может быть больше, поскольку добавляются вспомогательные процессы: пополнение реагентного бака водой, дополнительное взрыхление фильтрующего слоя и другие.

НАШИ КОНТАКТЫ

загрузка карты...

Адрес:

ООО Гидроэкология
Украина, 69035, г. Запорожье
пр. Маяковского, 24

Остались вопросы?

+38 (061) 289-92-93
+38 (050) 341-73-80
+38 (050) 589-25-84
+38 (096) 124-99-19
+38 (098) 487-16-65

info@hydroeco.zp.ua

Или оставьте заявку на звонок