Высокое содержание в воде тяжелых металлов, газов, других примесей делает ее опасной для здоровья человека, непригодной для использования. О наличии железа, марганца свидетельствует кисловатый привкус, специфический запах, красные или желтые вкрапления, мутность и осадок. Для очистки воды от металлов, других примесей используются различные методы и технологии.
Безреагентный метод очистки
Он состоит из двух этапов. Сначала вода аэрируется, – насыщается кислородом для удаления неприятного запаха, выведения избытка металлов путем их окисления. У железа увеличивается валентность после вступления в реакцию с кислородом, существенно снижается показатель растворимости. Кроме того, на этапе аэрации отводятся следующие газы:
- аммиак;
- углекислоту;
- метан;
- сероводород.
Аэрация проводится несколькими способами:
- Биологический – добавление бактерий, которые стимулируют насыщение воды кислородом. Этот способ применяется в быту, хозяйстве, промышленности.
- Механический – поток воды надает на горизонтальную поверхность с небольшой высоты, ударяется об нее, распадается и насыщается кислородом. Этот способ отличается простотой, безопасностью.
- Химический – выработка кислорода в воде для окисления металлов стимулируется добавлением марганцовокислого калия, перекиси водорода или кальция. При использовании этого метода важно соблюдать дозировку добавления реагентов, чтобы не нанести вред окружающей среде. Этот способ применяется для очистки воды в замкнутых системах, в ряде случаев требует доочистки путем добавления бактерий.
Очистка промышленных вод осуществляется методом нейтрализации (бывает взаимной и реагентной), который относится к химическим. Его использование приводит к образованию отложений на стенках трубопроводов. Для снижения интенсивности этого процесса увеличивается скорость движения воды или добавляются умягчители, например, гексаметафосфат. Еще одно решение проблемы отложений – монтаж трубопроводов из полимерных труб.
Для аэрации используются эжекторные установки. Они устроены так, что вода, которая проходит через них, насыщается кислородом. Он увеличивает валентность железа, а затем фильтры задерживают его.
Для окисления металлов в воде используется технология озонирования. Но она отличается технической сложностью, требует установки специального оборудования, его точной настройки. После аэрирования вода пропускается через фильтры с разным наполнением.
Реагентный метод очистки воды от металлов
Он основан на добавлении в воду определенных реагентов. Зачастую используются ферриты. Это растворы двух- и трехвалентного железа. Дополнительно добавляется едкий натр и известковое молоко. В результате взаимодействия реагентов с металлами, которые растворены в воде, образуется осадок с магнитными свойствами.
Для удаления марганца и кремния используется гашеная известь или магнезит. При подогреве воды реакции протекают быстрее, снижается остаточное содержание примесей. Кремний удаляется путем добавления солей железа, соединений с содержанием алюминия.
Для наиболее эффективного снижения содержания этого элемента используется технология ионного обмена. Удаление кремния производится с помощью мембран, но они не дают такого эффекта, как добавление реагентов.
У реагентного метода очистки следующие преимущества:
- эффективное удаление металлов, независимо от их концентрации;
- возможность очистки большого объема воды;
- возможность дополнительной фильтрации с помощью специализированных установок.
Очистка от катионов меди осуществляется с помощью недожженной извести третьего сорта. После добавления такого реагента вода не менее 2-х часов отстаивается в вертикальных и полочных отстойниках. Для ускорения процесса добавляется синтетический флокулянт.
Остаток металлов после реагентной очистки легко нейтрализуется с помощью слабокислых растворов. Иногда для этого используется сероводород, но он представляет опасность из-за высокой токсичности.
Эффективность реагентного метода очистки воды компенсируется образованием большого количества шламов, которые подлежат утилизации. Решение этой задачи связано с определенными трудностями. Реагентный метод очистки воды используется в быту, промышленности, для удаления тяжелых, вредных примесей из стоков. После его применения воды насыщаются солями.
Фильтрация
Для очистки воды от марганца, железа, других тяжелых примесей используются засыпные фильтры. В них размещаются такие материалы с зернистой структурой, как:
- гранулы;
- сорбирующие вещества;
- кварцевый песок.
Они задерживают окисленные в результате аэрации элементы. Зачастую они похожи на белые хлопья. Преимущества засыпных фильтров – они не требуют восстановления химическими способами, для их очистки достаточно промыть засыпной материал. Это делается вручную или автоматически.
Применяются фильтры с марганцем. Но после них вода должна пропускаться через активированный уголь для задержки частиц металла.
Для очистки воды используются ионообменные фильтры. Они работают на основе специальных смол, не только удаляют тяжелые примеси, но и оказывают смягчающий эффект. Использовать их рекомендуется после прохождения воды через засыпные фильтры. Вода пропускается через фильтры после отстаивания.
Для финишной фильтрации используются угольные фильтры. Вода пропускается через элементы из спеченного титанового порошка без сторонних примесей. У него пористая структура, которая задерживает частицы железа. Толщина не превышает 0,8 мкм. При загрязнении фильтры с картриджами из спеченного порошка титана промываются раствором лимонной кислоты. После этого они готовы к использованию. Такие фильтры отличаются долговечностью.
В коммунальной сфере вода пропускается через активированную окись алюминия для удаления из нее фтора. Такой наполнитель выполняет функцию сорбента, восстанавливается путем промывки 1-процентным раствором сульфата алюминия.
