Системы обезжелезивания IWP-F

 

Железо в воде

Содержащая железо вода (особенно подземная) сперва прозрачна и чиста на вид. Однако даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0.3 мг/л такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/л вода становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически неприемлемой как для технического, так и для питьевого применения. По органолептическим признакам предел содержания железа в воде практически повсеместно установлен на уровне 0.3 мг/л (а по нормам ЕС даже 0.2 мг/л).

В случае если показатели качества исходной воды не отвечают указанным требованиям, необходимо предусматривать ее предварительную подготовку.
Подбор установок производится для конкретных условий по величине содержания общего железа и марганца в воде и проверяется по расчетной производительности. Номинальная производительность установок соответствует линейной скорости фильтрования 8 м/ч, максимальная - объемной скорости фильтрования 15 м/ч

Состав станции обезжелезивания
Система обезжелезивания состоит из пластикового корпуса (полиэтиленовый лайнер усиленный стекловолокном и эпоксидной смолой) с фильтрующим наполнителем, клапанной коробки с многофункциональным контроллером, системы подачи и распределения воды. При использовании некоторых каталитических фильтрующих материалов в состав станции обезжелезивания включается реагентный бак с поплавковой системой.
Цикл фильтрации контролируется автоматически по таймерной программе контроллера, с помощью которого в определенное время суток установка выходит на регенерацию (самоочистку). Клапан, управляемый контроллером, автоматически регулирует циклы регенерации, и после ее окончания возвращает установку в рабочий режим. Промывка установки производится входящей водой.

В зависимости от химического состава воды подбирается фильтрующий материал и способ фильтрации, при этом станция обезжелезивания приобретает следующие конфигурации:

I. Установки обезжелезивания на основе фильтрующих материалов, обладающих каталитическими свойствами.

Этот тип установок подразделяется на:

1)    Установки, восстанавливающие при регенерации  рабочие свойства фильтрующего наполнителя с помощью реагента -  перманганата калия (KМnO₄). В качестве таких фильтрующих наполнителей используются Manganese Greensand (MGS) или МТМ. Эти материалы способны понижать содержание железа, марганца и сероводорода в воде посредством окисления и последующей фильтрации. Окисление и осаждение железа и марганца происходит в результате  контакта с высшими оксидами марганца на гранулах фильтрующего наполнителя. При этом расходуется связанный в фильтрующем наполнителе кислород. Снижение концентрации сероводорода также происходит за счет его окисления с образованием нерастворимого осадка серы. Для удаления отфильтрованных осадков применяется процесс обратной промывки. Восстановление исходных рабочих характеристик фильтрующего наполнителя в цикле регенерации происходит за счет его обработки регенерантом - слабым раствором перманганата калия из реагентного бака. После заключительного этапа регенерации - прямой промывки - обезжелезиватель снова готов к работе. Процесс приготовления и использования раствора перманганата калия происходит автоматически и контролируется программатором. При  удалении железа рекомендуется применять восстановление фильтрующего наполнителя с помощью непрерывной дозации регенеранта, а при удалении марганца - с отложенной  по времени регенерацией.

       Фильтрующий наполнитель DMI-65 Quantum также относится к материалам с реагентным восстановлением. Обезжелезивание воды проводится через каталитическую гранулированную загрузку на основе природного песка с включениями пиролюзита, позволяющего частично удалять из воды даже связанное в органических соединениях железо (например, «гуматное» железо) с одновременным процессом снижения цветности воды. Принцип действия используемого фильтрующего загрузочного материала - DMI-65 Quantum  - базируется на ускоренном окислении растворенного железа, марганца и частично органики и осаждении оксидов в толще каталитической загрузки. Фильтрующий материал не расходуется в химических реакциях окисления, а инициирует и ускоряет их. В фильтрующем наполнителе происходит процесс доокисления двухвалентного железа (и/или марганца), что приводит к образованию нерастворимых гидроксидных соединений железа (марганца), выпадающих  в осадок и удаляемых в процессе обратной промывки. Для поддержания стабильных окислительных свойств материала требуется его  непрерывная активация слабым раствором гипохлорита натрия, подаваемым в фильтр с  помощью насоса-дозатора  с остаточным содержанием свободного хлора менее 0,3 мг/л. Ввод гипохлорита натрия под давлением в водопроводную сеть производится при помощи автоматического насоса-дозатора из специально оборудованного реагентного бака пропорционально потоку воды. Отключение производится вручную или автоматически по сигналу датчика потока  воды.

2)    Установки, восстанавливающие при регенерации  рабочие свойства фильтрующего наполнителя с помощью обратной промывки. В качестве таких фильтрующих материалов используются 

Birm,

AMDX,

Pyrolox,

Filox,

Magnofilt,

Сatalox,

Defeman  и т.п.

 Эти материалы отличаются по составу, техническим характеристикам и применяются  в различных условиях. Применение этих материалов требует предварительной аэрации воды с помощью дополнительных устройств – аэроколонн или аэросмесителей, а в некоторых случаях и периодической обработки окислителями.

 Фильтрующий материал Birm действует как твердотельный  катализатор, ускоряющий реакцию между растворенными в воде кислородом и двухвалентными ионами железа, способствуя реакции окисления Fe++ → Fe+++, в результате которой образуются гидроксиды и оксиды железа, которые легко отфильтровываются. Благодаря специфическим свойствам Birm является прекрасной фильтрующей средой, которая легко очищается посредством обратной промывки. При использовании Birm для удаления железа необходимо соблюдение следующих условий: вода не должна содержать масел и сероводорода, концентрация органики в ней - не выше 4 мг/дм³, содержание кислорода должно составлять не менее 15% содержания железа при значении рН не ниже 6,8 (для марганца – не ниже 8,5). Хлорирование воды существенно снижает активность Birm, поэтому дозы хлора должны быть по возможности минимальными. В определенных случаях требуется предварительное аэрирование. AMDX - это природная измельченная руда без дополнительных добавок и посторонних загрязнений, темно-коричневого цвета, с содержанием MnO₂ 78 – 80 %. Важной характерной особенностью AMDX является то, что любое выпадение в осадок оксида марганца не уменьшает его активности, поскольку осадок прочно прилипает к гранулам материала. Потери кислорода фильтрующим наполнителем в окислительных реакциях компенсируются реокислением растворенным в воде кислородом, поэтому при использовании AMDX необходимо обеспечить присутствие кислорода в обрабатываемой воде. Кроме удаления растворенного железа и марганца, AMDX способен удалять также  небольшие концентрации тяжелых металлов и  взвешенных веществ. Фильтрующий материал Pyrolox создан на базе природных марганцевых руд и характеризуется высокими рабочими скоростями потоков в установках обезжелезивания. Однако его применение возможно при положительной реакции исходной воды с реактивом на основе KМnO₄. Каталитические материалы можно комбинировать с песками без ухудшения качества очистки.

II. Установки обезжелезивания на основе инертных материалов, не обладающих каталитическими свойствами.

В качестве фильтрующего наполнителя в этих установках используются самостоятельно или комбинированно  слои  различных материалов, таких как:

Песок и гравий кварцевый,

 Nevtraco,

МЖФ,

Сорбент АС,

Гидроантрацит,

Garnet,

Filter AG и т.д.

   Обезжелезивание воды происходит на фильтрующей загрузке, представляющей из себя искусственный или природный материал, на котором за счет растворенного в воде кислорода воздуха происходит обрастание материала оксидной каталитической пленкой и окисление железа до нерастворимой окисной формы, что приводит к выпадению железа в осадок на фильтрующей загрузке. Удержанное на ней железо удаляется в дренаж в дальнейшем цикле регенерации установки. Для восстановления исходных рабочих характеристик фильтрующей загрузки в цикле регенерации происходит ее обратная промывка. Для обязательной работы системы обезжелезивания и интенсификации процесса окисления железа и марганца на фильтрующем материале требуется повысить количество растворенного кислорода в воде. Для этого применяют различные системы аэрации в зависимости от условий эксплуатации оборудования и объема аэрированной воды. Преимущество таких установок – долговечность работы без применения регенерирующих растворов. При определенных условиях возможно добавление каталитических или смешивание каталитических и инертных фильтрующих материалов в заданных пропорциях. Процесс предварительного аэрирования при использовании установок обезжелезивания на основе инертных материалов обязателен.

III. Установки обезжелезивания на основе многофункциональных материалов,обладающих ионообменными свойствами.

Фильтры обезжелезивания с такими материалами как: Ecomix, H2Optim-Multi, Cristal-Right CR, Экотар и т.п. восстанавливают свои свойства с помощью солевого раствора. Кроме удаления железа, такие фильтры снижают жесткость воды, как и простой умягчитель, а также понижают концентрации и других элементов (см.сюда)