Как убрать железо из воды из скважины

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.

Показатели нормальной воды

Воду из индивидуальных источников и колодцев в лабораториях оценивают по таким хим элементам и их показателям. См. Таблицу.

Органолептика (санитарные нормы для индивидуальной скважины):

Таблица хим показателей

https://youtube.com/watch?v=eEatnR_FMLk

Исследование воды из скважин

Частота забора проб

По нормам СанПиН п. 2.2.3 для поверхностных пластов предусмотрены ежемесячные исследования для юридических лиц. Владельцам частных колодцев нет необходимости в таком частом обращении к специалистам без серьезных оснований. Для скважин документ предусматривает делать анализы каждый квартал. Новые источники тестируют в начале эксплуатации и сразу после монтажа очистной системы. При получении хороших результатов по итогам каждого сезона, в дальнейшем достаточно контролировать точку один раз в год. Для забора воды нужно следовать определенным правилам, иначе конечные данные будут недостоверны.

Делая экспресс-анализ, вы получите достаточный результат, если ваша скважина глубже ста метров (артезианская) и нет изменений в свойствах воды. В остальных случаях стоит сделать подробный анализ, особенно верхних грунтовых слоев.

Задачи лабораторных исследований

1. Принятие решения о возможности использования данной воды как питьевой. Этот аспект особенно актуален при покупке коттеджа или земли под дачу. 2. Получение результата по химическим, бактериологическим особенностям для выбора способа фильтрации до нужных показателей. 3. Оценка работы очистных систем, их эффективность. 4. Мониторинг параметров.

Когда следует делать анализ

• Бурение новой скважины.
• Снижение напора, уровня, качества по непонятным причинам.
• Соседство с производственными или сельскохозяйственными объектами.
• Аварийные ситуации: проникновение сточных, канализационных жидкостей, выброс в воздух избытка ядовитых газов рядом с участком.

Зачем нужна очистка воды от извести?

Немалые сложности создает  известь (гидрокарбонаты кальция и магния), присутствующая в избыточных количествах в водах многих регионов, и негативно сказывающаяся на таких аспектах:

• на здоровье: нарушается обмен веществ, ухудшается состояние кожи, волос, зубов;
• на функциях внутренних органах: образование нерастворимых кальцинатов, влияющих на работу мочеполовой, желчной и сердечно-сосудистой системы, мышечных и нервных тканей и увеличивающих свертываемость крови;
• на приготовлении пищи (продолжительность процесса увеличивается, а вкусовые качества продуктов изменяются).

Плохое качество известковой воды создает и такие проблемы:

• бытовые сложности: мыло не пенится, образуется налет на стенках посуды, остаются белые разводы на одежде после стирки;
• влияет на механизмы: при нагревании карбонат кальция образует плотный нерастворимый осадок на системах котельного и бойлерного оборудования, бытовых приборов, сантехнических деталях, приводя к поломке и повышению электроснабжения;
• негативно сказывается на двигателях и карбюраторах машин и другой техники, где используется вода;
• жесткая известковая вода губительна для растений, препятствуя усваиванию полезных микроэлементов.

При использовании известковой воды повышается риск развития кожных заболеваний у младенцев на 87%.

Основные причины загрязнения колодезной воды

Мнение, что колодезная вода априори чистая, ошибочно. Глубина залегания этого водного источника не столь велика. В грунтовых водах, которыми запитывается колодец, часто присутствуют примеси в растворенном или взвешенном состоянии.

В верховодке часто обитают различного рода бактерии, которые размножаясь, создавая колонии и со временем разлагаясь, образуют сероводородсодержащие соединения. Такие соединения придают воде неприятный запах и делают ее токсичной, а значит опасной для здоровья человека.

Колодезная вода в силу своей поверхностной природы более подвержена внешнему загрязнению и может содержать растворенные органические и химические примеси

Причины, провоцирующие загрязнение воды, условно делятся на два типа:

1. Природные явления. Это могут быть изменения в водоносных слоях, снабжающих источник, или сезонные явления. Например: попадание в источник органики, солнечного света…
2. Проблемы, спровоцированные человеком. Возникают при нарушении технологии монтажа сооружения и ошибках при его эксплуатации. Например: близкое расположение септиков, разгерметизация швов, коррозия металлических элементов…

При обустройстве гидротехнического сооружения важно следить за обновлением воды. Так, при нерегулярном заборе она будет застаивается и становится мутной

Если оголовок источника открыт, то в него могут беспрепятственно попадать листья и ветки, насекомые и грызуны.

Разлагающаяся органика загрязняет колодезную воду, изменяя ее химические и биологические свойства, делая ее тем самым непригодной для питья

Если же колодец установлен на плывуне, то велика вероятность наличия в воде повышенного содержания коллоидных примесей, органических и химических веществ. Все эти процессы необходимо контролировать и вовремя ликвидировать.

Все о причинах замутнения и пожелтения колодезной воды вы сможете прочитать в следующей статье.

Очистка воды из скважины от железа: различные способы и технологии

Существует целый ряд разнообразных методов очистки, каждый из которых по-своему хорош и эффективен.

Очистка воды из скважины в загородном доме до состояния питьевой методом отстаивания

Данный метод наиболее прост в условиях загородного участка, где есть возможность размещения дополнительного резервуара, объем которого должен соответствовать объему суточного потребления воды жильцами дома. Оптимальная очистка воды из скважины в загородном доме до питьевой возможна лишь при соблюдении всех требований установки и эксплуатации.

Подобное решение имеет ряд преимуществ, например, довольно маленькие затраты и простоту исполнения, а также возможность использования очищенной воды даже в случае отключения электроэнергии, и дополнительную очистку от сероводорода.

Минусами является неполное удаление железа, а также необходимость постоянной очистки от скопившегося на дне емкости осадка, и контроль над уровнем воды в нем.

Отстаивание является самым простым, но далеко не самым эффективным способ очистки

Аэрационный метод

Данный метод обеспечивает более полное очищение воды из скважины, чем предыдущий способ. Принцип его действия довольно прост: обеспечивается контакт воды с воздухом, где примеси железа вступают в реакцию с кислородом. Таким образом, элемент окисляется и переходит в трехвалентное состояние, выпадая при этом в осадок. Именно для этого на выходе из емкости устанавливается специальный фильтр, который задерживает частицы и не дает им пройти по водопроводу дальше. Аэрационная система очистки воды от железа – отличный и недорогой выбор для дачи.

Существует две разновидности подобного решения:

• Безнапорный вариант, который предполагает установку распылителей, и, по желанию для увеличения эффективности конструкции в саму емкость монтируется компрессор, дополнительно обогащающий воду кислородом.
• Напорный способ подразумевает поступление воды под высоким давлением в специальную колонну, где сам напор струи и действие компрессора обеспечивает максимально эффективное очищение.

Пример напорной аэрационной установки

Плюсами данного метода является, в первую очередь, его экологичность.

Недостатками является необходимость частого очищения емкости и фильтра от скопившихся загрязнений, все равно не полное устранение железа и зависимость технологии от наличия электроэнергии, что в условиях плохого электроснабжения загородных участков является довольно существенным минусом.

Процесс озонирования

Данный процесс представляет собой обезжелезивание при помощи введения специальных окислителей. От хлора в качестве подобного элемента стали постепенно отказываться, поскольку та или иная его часть все равно остается на выходе, и оказывает негативное влияние на здоровье человека.

Озонирование – более полезный способ в отличие от добавления хлорки

Данный метод не очень подходит для самостоятельной установки, поскольку специальное оборудование имеет довольно большую стоимость, а также необходимы довольно сложные расчеты, которые без надлежащих знаний выполнить очень сложно.

Ионообменный способ

Подобное решение предполагает установку специального фильтра со свободными ионами натрия, которые, вступая в реакцию с водой, заменяются на ионы примесей железа. Данный способ довольно прост, и кроме того, удобен, ведь такой фильтр можно установить даже в пространстве под раковиной.

Ионнообменный метод

Метод обратного осмоса

Данный способ по праву считается самым эффективным среди всех методов очищения от примесей. Подобная фильтрационная установка способна задерживать железо на молекулярном уровне даже в растворенном виде.

Принцип работы установки обратного осмоса

Однако такое решение предполагает установку целой конструкции, которая включает предварительные фильтры для очистки воды от железа для исключения быстрого засорения основной мембраны, а также минерализаторы, которые восстанавливают воду после ее полного обессоливания.

Пример минерализатора

Применение реагентов

Подобное решение чаще всего используется в промышленности, поскольку требует серьезной последующей очистки от химических соединений. Однако оно может использоваться и для частных домов, например, с использованием гипохлорита натрия. Принцип действия реагентов довольно прост: они, вступая в реакцию с примесями, образуют нерастворимый осадок, который не попадает в воду на выходе с помощью системы фильтрации.

Гипохлорит натрия может применяться и в домашних условиях в отличие от многих других элементов

Фильтры с использованием сильных окислителей

Для очистки воды от железа для частного дома проще всего использовать фильтры. В продаже есть установки с разным принципом работы.

Каталитические обезжелезиватели

Один из самых распространенных методов водоочистки и для промышленных масштабов, и для небольших объектов (частных домов, дач, коттеджных поселков).

Установки могут иметь производительность от 0.5 до 30 м³/ч. Есть и более мощные промышленные очистители.

Фильтр выполняется в корпусе из стекловолокна или нержавейки. Внутри применяется насыпной фильтрующий слой-катализатор.

Самые распространенные марки катализаторов:

1. BIRM.
2. MTM.
3. Green Sand.
4. AMDX.
5. Quantum.
6. Pyrolox.

Средняя стоимость бытовой модели — от 8000-8500 рублей. Слой катализатора нуждается в периодической замене. Средняя стоимость 1 мешка (марки BIRM) — около 3500 рублей.

Обратноосмотические фильтры

Фильтры обратного осмоса — комплексные водоочистные установки компактного размера, которые часто ставятся под раковины и в домах, и в квартирах. В обратноосмотических приборах вода очищается в несколько этапов, последовательно проходя через 3 емкости:

1. Емкость с активированным углем и полипропиленом: очищает воду от твердых частиц, размером до 0.5 мк.
2. Емкость с углем: фильтрует органические и химические примеси (металлы, нефтепродукты), размером до 1 мк.
3. Емкость с мембраной, ячейки размером 0.0001 мк.

После прохождения через все 3 емкости поток делится на 2 отдельных: очищенную воду и концентрированный раствор отфильтрованных примесей. Чистая вода подается дальше в водопровод дома, примеси — сливаются в канализацию.

Самые распространенные бытовые фильтры такого типа:

1. Atoll.
2. Аквафор.
3. Новая вода.
4. Барьер Осмо.
5. Гейзер Престиж.

Средняя стоимость бытовых моделей (хватит на дом с семьей из 3-5 человек) — 7500-8000 рублей.

Фильтры с использованием ионообменных смол

Ионообменные фильтры устроены в виде 2 емкостей из пластика или стали. В каждой из них есть свободное пространство (сверху) и часть, заполненная реагентами (снизу).

К плюсам таких фильтров относят:

• высокую степень очистки;
• тихую работу;
• редкую замену фильтра-наполнителя (может потребоваться 1 раз в 7-10 лет).

Из недостатков — сравнительно высокая стоимость: самые дешевые фильтры обойдутся в 17-22 тысячи рублей. Также минусом является низкая производительность: бытовые модели могут фильтровать в среднем до 0.5 м³/ч.

Электромагнитные фильтры

В таких аппаратах фильтрация проходит в несколько этапов:

1. Поток обрабатывается ультразвуком (для улучшения эффективности следующего этапа);
2. Проводится электромагнитная очистка (соединения железа задерживаются магнитом);
3. Очищенный поток проходит через механический мелкоячеистый фильтр, на котором задерживаются остатки твердых примесей.

Стоимость фильтров такого типа начинается от 10-12 тысяч рублей. Использовать их стоит только в тех случаях, когда основной примесью в воде является железо. Если кроме железа содержатся другие ненужные примеси — лучше использовать другие типы фильтрующих систем.

Фильтры электрохимической аэрации

Безреагентные фильтры по устройству отличаются от систем, перечисленных выше. Состоят из компрессора, нагнетающего воздух, и емкости с водой. Могут использоваться при содержании железа до 30 мг/л в среднем.

Откуда берется железо в воде?

Возможные причины повышения концентрации железа в воде:

1. Если в почве есть залежи сульфатной руды или пород вулканического происхождения. В этом случае даже на большой глубине в более чем 50-60 м вода может содержать более 100 мг/л.
2. Если почва болотистая. Болотная вода может содержать 1-5 мл/г железа.
3. Если поблизости располагается промышленный объект: металлургический, химический, нефтехимический, и он сбрасывает сточные воды в местные водоемы. В этом случае из водоема металлы могут впитываться в почву и попадать в подземные источники.
4. Если в доме старые ржавые трубы (актуально не для скважин, а для старых многоэтажек или для новостроек, которые подключаются к старой водопроводной сети).
5. Если в почве нарушен рН баланс.

Виды железосодержащих примесей

В воде могут содержаться такие виды железосодержащих примесей:

1. Двухвалентное железо. Растворено в воде. Визуально жидкость с такой примесью может выглядеть нормально (прозрачно, без заметного осадка). При повышенной концентрации появится металлический привкус, а если оставить открытую емкость с жидкостью отстояться — вода примет красноватый оттенок.
2. Трехвалентное. Нерастворимо: в воде заметны мелкие частицы красноватого оттенка, даже без отстаивания. При отстаивании выпадает рыжеватый осадок.
3. Бактериальный металл (железобактерии). Опасная для здоровья и трубопроводов смесь, в которую, кроме железа, могут входить ртуть, кадмий, свинец. Выглядит как склизкое мягкое отложение, которое остается на поверхности посуды. На поверхности воды при отстаивании в открытой посуде может образовываться маслянистая пленка.

Почему важна очистка воды от железа из скважины?

Возможные последствия:

• проблемы с кожей (после купания остается ощущение сухости, стянутости, при длительном воздействии может развиваться дерматит, аллергия);
• проблемы с печенью и почками, которым приходится постоянно выводить избыток железа из организма;
• повышается риск инфаркта;
• повышается риск развития онкозаболеваний (в первую очередь, рака толстого кишечника, мочевого пузыря и пищевода).

Опасность железа в воде из скважины, колодца

Большой процент железа в воде, которую мы пьем и используем в пищу отрицательно сказывается на работе бытовых приборов и сроках эксплуатации сантехники. Серьезную опасность избыток металла таит для живых организмов — человека, домашних животных.

Кроме того, такая вода имеет неприятный вкус и плохо пахнет.

Откуда берется железо в артезианской воде

Средняя глубина стандартного колодца — 20 — 30 метров. Кроме грунтовых вод скважина затрагивает слои затрудненного водообмена. Их называют артезианскими.

Воды не контактируют с внешними негативными факторами. Их химические соединения определяют породы в которых они находятся. Кроме пород на состав воды влияют внутреннее давление и температура.

Вода, находясь внутри породы, постепенно подмывает ее слой. Породы, в которой в большой концентрации содержится железо, вод воздействием жидкости растворяются. Металл, соли, марганец становятся составляющей частью формулы воды.

Читайте еще: Очистка скважины от ила и песка

Какое количество железа в воде считается опасным

Превышение нормы концентрации железа в составе воды вредит организму. Этот факт научно доказан. 

Без вреда здоровью можно употреблять воду, где концентрация железа варьируется в диапазоне 0,1-0,3 миллиграмма на один литр жидкости. В ряде регионов страны этот показатель выше в 7-10 раз. Такую воду пить нельзя.

Чем человеку грозит переизбыток железа 

Повышенная доза металла в воде — двух и трехвалентного железа приводит к развитию патологий различной степени тяжести:

• ухудшается состав крови;
• увеличивается в размерах печень;
• возникают проблемы с работой сердечно-сосудистой системы;
• риск развития инсультов и инфарктов возрастает многократно;
• нарушается функция щитовидной железы;
• пищеварительная система начинает давать сбои;
• развиваются аллергические реакции, дерматиты, наблюдаются проблемы с кожей;
• активизируются процессы атипичного развития клеток, что провоцирует онкологические заболевания важных систем и органов жизнедеятельности человека.

Кроме того, повышенная концентрация железа снижает память. Постоянно употребляя такую воду, человек становится рассеянным, быстро устает, испытывает беспричинную слабость.

По каким признакам можно понять, что в скважинной воде переизбыток железа 

Определить, соответствует ли вода в вашей скважине норме, можно двумя способами:

• визуально;
• лабораторно.

Визуальные признаки:

• металлический привкус;
• налет ржавчины — он появляется в емкостях, где длительное время хранится вода. Например, кухонная посуда;
• если постирать в такой воде белое белье, оно приобретет серый или желтый оттенок;
• на сантехнике появятся фрагменты ржавчины;
• если жидкость отстоять несколько часов, появится осадок;
• мутный цвет — чем сильнее концентрация железа, тем более грязной будет вода.

Читайте еще: Марганец в воде из скважины: чем опасен, норма содержания, очистка

Как измерить точное количество железа в воде

Узнать, насколько содержание железа в вашей воде превышает норму можно, если сдать пробы в лабораторию. Чтобы получить достоверный результат, пробу берите правильно:

• наливайте жидкость в стеклянную посуду;
• объем — 1-1,5 литра;
• предварительно тару простерилизуйте;
• если набор осуществляете с крана, откройте вентиль и подождите 2-3 минуты — только потом делайте забор;
• следите, чтобы напор был минимальным — когда вода льется тонкой струей, она почти не контактирует с кислородом. По этой же причине наливайте полную банку;
• крышка должна плотно прилегать к горлышку. Время от залива до взятия анализа в лаборатории — не более 3 часов, иначе результат будет необъективным.

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.