Вода из поверхностных источников и скважин, как правило, требует очистки, в частности от железа. Каковы подходы к выбору или разработке водоочистительного оборудования, используемого в различных случаях?

Вода, которая поступает потребителю из поверхностных источников и скважин, как правило, не соответствует требованиям, предъявляемым как к питьевой воде, так и к воде, предназначенной для технических нужд, по многим показателям, но, в первую очередь, по содержанию железа. Содержащееся в воде железо окрашивает в буроватый цвет сантехнику, образует налет на трубах и водонагревателях, делает воду мутной, придает ей неприятный «железистый» запах и горьковатый вкус.

Очистка воды от железа является непростой технологической задачей. Железо может присутствовать в источниках водоснабжения в четырех разных формах:
- в виде ионов — растворенное железо;
- осажденных частиц-окислов (фильтрующееся и коллоидное);
- как компонент органических и неорганических комплексов — связанное;
- являться частью микроорганизмов — бактериальное железо.

В воде железо обычно находится в двухвалентном состоянии. При определенных условиях оно легко окисляется растворенным в воде кислородом, переходя в трехвалентную форму, и осаждается в виде плохо растворимой гидроокиси, красновато-бурого цвета. Поэтому вода, содержащая двухвалентное железо, только что налитая в стакан совершенно прозрачна, но со временем мутнеет. Органическое железо присутствует в растворенных соединениях и мелкодисперсных осадках. Некоторые виды бактерий используют энергию, выделяемую при окислении ими двухвалентного железа, которое становится частью их слизистых оболочек. Допустимым пределом содержания суммарного железа в воде хозяйственно-питьевого назначения является 0,3 мг/л.

Многолетний опыт внедрения и эксплуатации систем водоподготовки для загородных домов с собственными скважинами или коллективным водопроводом, позволяет нам выделить основные критерии разработки и подбора водоочистительного оборудования:
- Оптимальное сочетание узлов и деталей отечественного производства с импортными элементами автоматического управления работой фильтров;
- Минимальная автоматизация при максимуме удобств при эксплуатации;
- Отсутствие реагентов (например, марганцовки), при промывке фильтров.

При таком подходе удается снизить как стоимость оборудования, так и затраты на расходные материалы. Кроме того, отсутствие реагентных промывок фильтров сохраняет микрофлору септиков и не загрязняет окружающую среду.

При подборе системы фильтрации сначала в химической лаборатории детально анализируется состав исходной воды. После определения концентрации железа и форм, в которых оно присутствует, а также наличия в воде других загрязнителей, специалист может подобрать состав фильтрационной системы, необходимой в данном конкретном случае.

Окисное железо, как правило, присутствует в воде в виде мелких хлопьев и коллоидных частиц. Набор фильтров для удаления этих форм железа обычно включает аппараты с кварцевым песком, картриджные фильтры с отсечкой 5–10 микрон и 0,45–1,0 микрон последовательно. Такой набор фильтров позволяет снизить мутность и цветность воды до требований СанПиН, но не решает проблемы с растворенным железом.

Ионы железа в растворе при благоприятных обстоятельствах (отсутствие других его форм, определенный состав воды) легко осаждаются на специальных каталитических фильтроматериалах даже при концентрациях до 20 мг/л.

Источники воды такого состава — артезианские скважины, которые часто встречаются в Подмосковье. Проблемой очистки воды из скважины является отсутствие в ней кислорода для окисления железа. В такой ситуации прекрасно себя зарекомендовали аппараты сочетающие окисление на основе аэрации и осаждение железа на фильтрматериале типа BirmTM в одном корпусе.
Однако рекомендовать очистку воды от железа на основе одного такого фильтра удается далеко не всегда. Чаще, наряду с растворенным железом, в воде присутствует окисленное железо, железо-органика и бактериальное железо, образующееся в застойных зонах металлических трубопроводов, гидроаккумуляторах различного типа и т.д.

В этом случае необходимо наряду с окислением и осаждением применять фильтрование через засыпки и глубинные микрофильтры, т.е. комплексную систему очистки, состоящую из нескольких последовательных аппаратов.

Наличие в воде сероводорода и сульфидов, концентрации марганца выше 0,1 мг/л, при водородном показателе (рН) ниже 6,8 и ряде других ограничивающих параметров ставят специалиста перед альтернативой использования фильтров с фильтроматериалом — окислителем, требующим непрерывной или периодической регенерации различными растворами (марганцовка, активный хлор) или безреагентной системы со станцией аэрации. По экономическим и экологическим причинам в 90% случаев предпочтение следует отдавать системам без реагентной промывки.

Система очистки воды от железа со станцией аэрации в общем случае включает бак-аэратор с автоматикой включения-выключения подающего (скважинного) и повышающего насосов и нагнетательного вентилятора, насосную станцию повышения давления с гидроаккумулятором, фильтры с кварцевым песком, каталитическим фильтроматериалом и активированным углем, картриджные микрофильтры. Такая система при необходимости или по желанию заказчика может быть полностью автоматизирована и (или) укомплектована компрессором и воздухо-отделительной колонкой вместо бака аэратора. Этот комплекс очищает воду не только от всех форм железа и марганца, но и сероводорода и других примесей в широком диапазоне концентраций.

Правильное определение пропускной способности (производительности) оборудования является не менее важной задачей, чем выбор типов фильтров.

При выборе типоразмера фильтра учитываются два расходных параметра:
- пиковая нагрузка на фильтр(ы) (м3/час);
- суточный расход (м3/сутки).

Первый параметр в бытовых условиях (для дома или квартиры) определяется как произведение часового расхода воды из одного крана (0,4–0,6 м3/час) на максимально вероятное количество одновременно открытых кранов (смесителей). Второй параметр определяется как произведение суточного расхода на одного человека (250–400 л) на количество проживающих. В общем случае для дома, где проживают 3–4 человека расчетный пиковый расход составляет 1,5 м3/час, а среднесуточный расход составляет 1,0 м3. В приведенных рассуждениях не принимались в расчет расходы на технические нужды (полив, мойку автомобилей и т.д.), т.к. техническая вода обычно, из-за экономических соображений, не очищается от железа.

Таким образом, для определения состава очистной системы, частоты регенераций или промывок фильтров, специалисты используют данные анализа состава воды источника, учитывают вид источника, потребность в очищенной воде, принимают в расчет также гидравлические характеристика водопровода, габариты помещения под фильтры обезжелезивание воды и тип канализации.

В.Л. Фиалковский, А.Ю. Пахомов,
www.aquakultura.ru