Очистка воды от железа

От качества питьевой воды напрямую зависит наше здоровье. Вода, как хороший растворитель, содержит множество химических соединений. Железо относится к тем примесям, которые наиболее часто встречаются в питьевой воде. Выявить его избыток в воде несложно. Такая вода выглядит мутной, приобретает специфический запах и металлический привкус. Она оставляет ржавые пятна на белье, забивает трубы и выводит из строя электроприборы. Как очистить воду от железа? Нужно ли вообще избавляться от железа и как это сделать?

Действие железа на организм человека

В умеренных дозах железо даже необходимо для нормального функционирования человеческого организма. Входя в состав гемоглобина, этот элемент участвует в переносе и доставке кислорода ко всем жизненно важным органам и системам, способствует выведению углекислого газа. Оно входит в состав дыхательных ферментов и некоторых видов клеток. Следует отметить, что усвоение железа из воды достаточно затруднительно. Ничего страшного не случится после однократного приёма воды с превышением показателей железа. Поэтому бытует мнение, что пагубное влияние на здоровье повышенной концентрации железа сильно преувеличено. Однако большинство экспертов убеждены, что превышение допустимых показателей в питьевой воде – серьёзная проблема для организма.

Безопасное содержание железа установлено в пределах от 0,1 до 0,3 мг на один литр воды. Систематическое употребление воды, превышающей эти показатели, приводит к накоплению железа во внутренних органах человека и различным расстройствам:

• меняется состав крови;
• проявляются дерматиты, сухость кожных покровов, аллергические реакции;
• нарушается работа желудочно-кишечного тракта;
• возникают пищевые отравления;
• нарушается работа печени, почек, поджелудочной железы;
• затрудняются обменные процессы;
• отмечаются нервные расстройства.
• Кроме того, неприятный привкус ухудшает качество приготовленной пищи. 

Концентрация железа в воде

Нормативами установлено предельно допустимое количество железа в воде до 0,3 мг на 1 литр. Нередко эта норма превышается в десятки раз. Иногда эти показатели в водопроводной воде составляют 5 мг на литр, а некоторых неблагополучных районах достигают 10 мг/л. Как же определить концентрацию железа в воде? Превышение допустимой нормы до 1 мг/л визуально остаётся незаметным. Вода по внешнему виду сохраняет прозрачность, посторонний запах не ощущается. Однако на постиранном белье, сантехнике, стенках электрических чайников начинают появляться характерные ржавые пятна. Если содержание железа превышает 1 мг/л, вода выглядит мутной, приобретает грязно жёлтый оттенок, ощущается металлический привкус.

Прежде всего страдает бытовая техника. Твёрдые частицы железа действуют на уплотнительные прокладки как абразив, выводя из строя стиральные и посудомоечные машины. Ржавчина оседает на эмали сантехники и быстро забивает трубы.

Формы железа в воде.

Для того чтобы грамотно подобрать систему очистки, необходимо выяснить не только уровень железа в воде, но и в какой форме присутствует этот элемент. Железо в воде содержится в нескольких основных формах:

1. Двухвалентное железо – растворяется в воде и на первый взгляд незаметно. При взаимодействии с кислородом окисляется и переходит в трёхвалентное с характерным бурым цветом и «ржавым» привкусом.

2. Трёхвалентное железо – присутствует в воде в виде грубой нерастворимой взвеси. Попадает в воду из ржавых труб или городских очистных сооружений. Имеет характерный цвет и запах.

3. Коллоидное железо – присутствует в воде в виде взвеси, которая не осаждается даже при длительном хранении, оставляя воду мутной.

4. Бактериальное железо – состоит из железобактерий, которые присутствуют в воде в виде вязких, мягких слизистых образований. Попадает в воду чаще всего из отходов различных промышленных предприятий. Обычно эти бактерии безвредны, но в случае роста ведут к быстрой коррозии и изнашиванию водопроводных труб.

Установить присутствие железа в воде можно и самостоятельно. Если прозрачная вода после отстаивания приобретает осадок бурого цвета, то это свидетельствует о наличии двухвалентного железа. Если вода поступает уже желтовато-коричневого цвета, то в ней присутствует трёхвалентное железо. Радужная маслянистая плёнка на поверхности выдаёт присутствие в воде бактериального железа. Слизистый налёт внутри труб также говорит о присутствии бактерий. Тем не менее определить форму железа своими силами бывает не так просто. В воде может содержаться несколько форм железа одновременно. Несомненно, самым точным методом будет химический анализ воды в лаборатории. По результатам исследования можно наиболее правильно и эффективно подобрать систему очистки воды от железа.

Домашние способы очистки воды от железа

Чтобы очистить воду от железа, теоретически достаточно перевести его из растворённой формы в трёхвалентную и отфильтровать. Для небольшого объёма воды подойдут и домашние методы. Существует несколько несложных способов самостоятельной очистки воды: 1. Самый доступный и простой вариант – отстоять воду. Для этого выбирают ёмкость сравнительно больших размеров, наливают воду и оставляют её на некоторое время, лучше на ночь. Затем переливают две трети отстоянной воды в другую ёмкость. 2. Подольше прокипятить. Под воздействием высоких температуры в течение не менее 10 минут, взвешенные частички железа выпадают в осадок. 3. Заморозить. Если воды немного, можно её наполовину заморозить. В жидкости останутся все примеси, её необходимо слить. Ледяную часть снова разморозить и использовать. 4. Воду можно оминералить. Для этого понадобится кремний и шунгит. Камни необходимо сложить на дно ёмкости, налить воду, затем слить в другую тару две трети объёма. Осадок останется на камнях.

Вышеуказанные способы очистки питьевой воды от железа эффективны только при небольшом превышении нормативов, примерно до 1 мг/л и только как временные меры. Постоянная очистка и удаление из воды больших концентраций микроэлемента, процесс достаточно сложный, требующий серьёзного профессионального подхода.

Современные системы удаления железа из воды

Качественно очистить ржавую воду можно исключительно с помощью современных фильтров. Системное удаление железа из питьевой воды необходимо наладить в домах со старыми водопроводными трубами, а также пользователям личных скважин. Различные формы и концентрация железа соответственно требуют и различных технологий его очистки. Примеси железа в большинстве случаев содержатся в двухвалентном и трёхвалентном состоянии, каждое из которых очищается своеобразно.

Методы очистки воды от железа

Существует два основных метода удаления железа – с применением реагентов и безреагентное. Безреагентная очистка воды от железа — наиболее распространённый способ среди современных технологий. Эффективен при концентрации железа до 10 мг/л. В основу метода положено свойство двухвалентного железа окисляться под действием кислорода. Вода насыщается кислородом путём принудительной аэрации с помощью компрессора.

Положительным моментом является отсутствие химических реагентов. Системы очистки относительно дешевы, но громоздки. Обычно является начальным этапом в многоступенчатой системе. Требуют последующего отстаивания и фильтрации. Реагентная очистка воды от железа – применяется при концентрации железа свыше 10 мг/л. Для очистки воды используются сильные химические окислители. Чаще всего это гипохлорид натрия или перманганат калия (марганцовка). Реагентные фильтры просты в использовании. Однако химические вещества опасны для здоровья и требуют тщательной дозировки, а концентрация железа в природной воде может меняться. Кроме того, реагенты требуют постоянного обновления и достаточно дороги. Способ больше подходит для технологических, а не бытовых нужд.

Способы очистки воды от железа и виды фильтров

В настоящее время наиболее популярными способами очистки от железа являются фильтрация и аэрирование – окисление воды с помощью кислорода. Ионообменные фильтры – применяется при концентрации железа не выше 5 мг/л. Для очистки используются гранулированные ионообменные смолы. В массе ионообменника задерживаются ионы железа, которые замещаются ионами натрия. Кроме железа, удаляются примеси других металлов и соли жёсткости.

При таком способе очистки невозможно исключить процесс окисления железа кислородом. В результате грубые частицы образовавшегося трёхвалентного железа быстро забивают гранулы смол. На их поверхности образуется плёнка, которая служит средой для размножения бактерий. Для эффективной работы требуется предварительная подготовка воды и регулярное восстановление смол. Смолы можно восстановить только частично, а ресурс их полного использования составляет не более 2-3 лет. Поэтому в бытовых условиях этот способ практически не применяется. Чаще используется для очистки воды в технологических целях – в работе ТЭЦ, котельных и т.д.

Обратноосмотические фильтры – используются для очистки воды с содержанием железистых примесей до 20 мг/л. Безреагентный метод, при котором вода проходит сквозь особую мембрану под давлением. Поры мембраны эффективно удерживают до 99% различных веществ, в том числе двухвалентное железо. По технологии фильтра, примеси сливаются в канализацию, не задерживаясь в мембранах.

Вода после этого хорошо очищена, однако почти полностью утрачивает свой минеральный состав. Поэтому для питьевой воды требуется дополнительная установка минерализатора. Такой способ очистки часто используется в бытовых фильтрах небольшой производительности, но для больших объёмов нецелесообразен. Идеально подходит для квартир и небольших коттеджей. Для использования такого способа необходимо поддержание хорошего напора воды, иначе фильтры не смогут работать. Содержание системы обратного осмоса относительно экономично, но требует систематической замены мембраны либо промывки с помощью химических веществ.

Электромагнитные фильтры – сравнительно новый способ, при котором на воду воздействуют ультразвуком, затем пропускают через специальный электромагнитный аппарат и завершают очистку воды от железа с помощью кварцевого песка. Электромагнитное поле отделяет частицы железа, которые впоследствии задерживает механический фильтр.

Механические картриджные фильтры – применяются при очистке воды от нерастворимых крупных фракций трёхвалентного железа. Картриджи задерживают частицы более 15 мкм в системах предочистки воды и до 5 мкм в системе тонкой фильтрации. Чаще всего такой способ очистки воды от железа используется в квартирах и домах с централизованным водоснабжением. Воду из скважины так очистить не удастся. Механические фильтры в коттеджах могут использоваться только после предварительной аэрации. 

Каталитическое окисление – довольно распространённый способ очистки от железа в частных домах, коттеджах и небольших промышленных производствах. При помощи специальных гранул с каталитическими свойствами происходит реакция окисления железа. Нерастворимый осадок оседает на фильтре и смывается при очередной промывке в канализацию. В настоящее время существует множество засыпок как из синтетических, так и из природных материалов.

Системы каталитического окисления производительны и компактны. Недостатком промывных фильтров является чувствительность к низким температурам. Если температура опустится ниже 0° С, фильтры могут выйти из строя. Подходят для применения только в отапливаемых помещениях, требуют частой очистки и промывки.

Электрохимическая аэрация – самый современный и передовой способ очистки воды от железа, применяется при высоком содержании железа – до 30 мг/л. Аэрация предусматривает обработку воды потоком воздуха, в результате которой растворимое железо из артезианской скважины окисляется и в виде хлопьев оседает на фильтре. В этом способе кислород образуется непосредственно из молекул воды в ходе электрохимической реакции и не требует применения дополнительных химических реагентов. Этот способ энергетически выгоден и экономически эффективен, так как аэрационные установки отличаются компактностью, работают автономно и не требуют постоянного обслуживания. 

Озонирование воды – предполагает окисление двухвалентного железа в колодцах и скважинах с помощью установки генерирующей озон. Озон самый эффективный окислитель металлов, очищает воду от неорганических примесей и болезнетворных бактерий. Озонирование является самым дорогостоящим способом. Из-за токсичности озона требуется строгое соблюдение мер безопасности при эксплуатации установки. В результате очистки вода приобретает сильную окислительную способность, поэтому водопроводные трубы и ёмкости для хранения воды должны быть выполнены из материалов повышенной стойкости – нержавейки или ПВХ.

Биологические фильтры – в этом способе используется способность очищать воду с помощью некоторых микроорганизмов. Иногда биофильтр является единственным способом очистки воды от высокого содержания железа – более 40 мг/л, а также большого содержания углекислоты и сероводорода. После биологической очистки продукты жизнедеятельности бактерий удаляют с помощью сорбентов и обеззараживают ультрафиолетом.

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.