Очистка воды от железа и марганца

Железо и марганец часто присутствуют в природной воде (как из поверхностных, так и подземных источников) в концентрациях, превышающих нормативы. 

Содержания загрязнителей должны быть снижены до указанных в стандартах уровней. Верхние пределы содержания марганца и железа указаны в СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» и СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости» и составляют: марганец (Mn) – 0,1 и 0,05 мг/л, а железо (Fe, общее) – 0,3 и 0,3 мг/л, соответственно. 

Практика показывает, что вода, содержащая 0,3 мг/л железа и/или 0,1 мг/л марганца, безопасная по нормативам РФ, всё же имеет неприятный привкус и оставляет жёлтые, бурые и чёрные разводы на сантехнике. Уровни содержания железа и марганца, обеспечивающие наилучшее качество воды, должны быть не выше 0,05 мг/л. Традиционные технологии удаления железа и марганца (аэрация, окисление перманганатом калия или хлором), как правило, не обеспечивают необходимую для достижения этих показателей эффективность очистки.

В воде поверхностных источников, а также в скважинах в нефтеносных районах РФ содержится большое количество примесей органических веществ. В таких водах ионы железа и марганца образуют комплексные органические соединения и мицеллы, что значительно усложняет процессы окисления ионов и фильтрации. В этом случае классические технологии обезжелезивания и деманганации воды (аэрация, хлорирование и пр.) неэффективны. 

Станции озоновой водоподготовки производства Научно-производственной фирмы «Озоновые технологии» эффективно удаляют железо и марганец из воды, полученной из различных источников. Проектирование Станции озоновой водоподготовки проводится на основе параметров воды (кроме содержания железа и марганца важны такие показатели, как цветность, мутность, перманганатная окисляемость и ряд других), а также с применением принципов озоносорбции и учётом опыта использования наших станций.

Если содержание органики в воде невелико и двухвалентного железа не более 5-7 мг/л, полное окисление железа (Fe+2 → Fe+3) можно обеспечить небольшой дозой озона 1,5-2 мг/л и временем контакта озона с водой 10-12 минут. Важными моментами являются: высокая эффективность инжектора по насыщению воды озоном и кислородом воздуха и оптимальная скорость фильтрации на песке и угле. Механизм окисления Fe+2 озоном проходит в несколько стадий, имеющих различную скорость, и, кроме прямого взаимодействия железа с озоном, идёт окисление кислородом и радикалами ОН и т.п. На песчаной загрузке идут процессы доокисления загрязнений растворенными в воде озоном и кислородом, а на поверхности и в порах угольных зёрен обеспечивается глубокая очистка и окисление остатков загрязнений.

При наличии в воде органических соединений доза озона и время контакта озона с водой должны быть увеличены: необходимо окислением разрушить оболочки мицелл, содержащих ион Fe+2, а затем в контактной колонне на поверхности и в порах сорбентов доокислить и задержать продукты первых стадий взаимодействия озона и кислорода с загрязнениями. При расчёте параметров Станции озоновой водоподготовки необходимо учитывать и отражать в техническом задании наличие в воде иных загрязнений, особенно, сероводорода (сульфидов), аммиака (аммония), БПК и содержание других соединений, взаимодействующих с озоном.

Ионы марганца Mn+2 окислить до Mn+3 и Mn+4 гораздо сложнее, чем ион железа Fe+2. Стандартные окислители (хлор, гипохлорит, перманганат калия) на это способны только при высоком pH≥8,5-9. При наличии в воде органики этот процесс требует очень высокой дозы окислителя и сопровождается образованием продуктов (хлорорганики и пр.), снижающих качество воды. Для эффективного окисления ионов Mn+2 окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) воды должен быть не ниже +700 - +750 мВ.

Озон окисляет Mn+2 при нейтральном pH, доза озона выбирается такой, чтобы обеспечить содержание растворенного озона в воде в течение 10-12 минут не менее 0,3-0,4 мг/л. Для небольших Станций озоновой водоподготовки значения дозы и времени контакта можно выбрать выше расчётной, особенно, если в воде много органики. 

Для крупных Станций зачастую следует обратиться к отработке на модельной системе схемы Станции, дозы озона, времени контакта озона с водой, а иногда и ступеней очистки. В первую очередь это касается вод, содержащих органические соединения разной природы, нефтепродукты, имеющих высокие БПК и ХПК. Скорость окисления озоном марганца ниже, чем железа, но по мере насыщения поверхности песка оксидами и гидроксидами марганца (Mn+3, Mn+4) и железа (Fe+3) растёт эффективность окисления и сорбции в загрузке ионов Mn+2 и Fe+2 в присутствии растворённого озона.

 Контроль ОВП воды, например, после песчаного фильтра позволит оценивать эффективность окисления Mn+2 и управлять дозированием озона или цикличностью фильтрации на песке в автоматическом режиме работы Станции озоновой водоподготовки. Сточные воды при промывке загрузок не содержат токсичных соединений, хлорорганики и т.п. и не представляют опасности для септиков и иных ЛОС.