Фильтры для очистки воды от железа для дачи

Вред от железа

1. Избыточное содержание железа в организме наносит ущерб здоровью человека:

  • ухудшаются вкусовые качества воды, она приобретает резкий металлический привкус;
  • снижается эстетичность внешнего вида кожных покровов, возникают покраснение и пигментация кожи, сыпь;
  • возникает желтизна зубов, ломкость волос, нарушается работа почек и печени.
  • избыток железа наносит вред сердечно-сосудистой системе, вызывает слабость и бледность кожи.

2. Выходят из строя бытовые приборы (утюги, стиральные и посудомоечные машины, кофеварки), водонагревательное оборудование (котлы, бойлеры колонки), в которых рыхлый шлам осажденного железа забивает проходные каналы.

3. При стирке ее качество резко падает, на светлом белье появляются пятна рыжего цвета, белоснежные изделия приобретают желтоватый оттенок, цветные теряют яркость окраски.

4. Забиваются осадком стенки трубопроводов горячей и холодной воды, сантехническое оборудование (смесители, унитазы, душевые лейки) и арматура (фильтры, клапаны, шаровые краны).

5. На поверхности керамической плитки, фаянсовых и глазурованных сантехнических приборов (раковин, ванн, унитазов) появляется плохо смываемый желтый налет.

6. Железо способствует ускоренному образованию накипи на основных элементах водонагревательных приборов, снижающей их эффективность.

Влияние железа на организм

Зависимость видов загрязнений от глубины скважинного источника

Абиссинские. Рассчитаны на водоподачу из первого водоносного горизонта, обычно расположенного на глубинах 10 – 20 м от поверхности земли, насосными станциями. Их нередко бурят для дачи, частного дома при небольших объемах забора (полив огородов, заполнение накопительных емкостей).

В скважинах абиссинского типа основными источниками загрязнений являются поверхностные или грунтовые воды. Спектр вредных примесей на участке загородного дома может быть сколь угодно широким – микробы, бактерии, органика от автономных канализационных систем, химия от удобрений, продукты нефтепереработки и прочее.

Если водные ресурсы из абиссинского источника нуждаются в комплексной очистке, в большинстве случаев с задачей неплохо справляются фильтрующие резервуары с угольными засыпками.

Рис. 2 Примеры лабораторных анализов воды из артезианских скважин с превышением ПДК железа

На песке. Имеют глубину залегания от 30 до 60 м, водозабор производится при помощи погружных электронасосов. Основная проблема при их эксплуатации – повышенное содержание мелких взвешенных частиц глины и песка в скважине.

Поэтому для песчаных источников актуальна водоочистка от взвесей фильтрами грубой очистки с различным размером ячеек, с остальными вредными примесями вполне может справиться обычный угольный засыпной или картриджный фильтратор большого объема.

Артезианские. Самые глубинные скважины с обсадной колонной высотой от 100 до 200 м и высокой производительностью, связанной с тем, что на водоносный горизонт оказывают сильное давление расположенные выше почвенные пласты.

Водоносный бассейн артезианских скважин расположен в известняке, а сама скважинная вода обладает высокой степенью минерализации. В ней растворен широкий ряд оксидов металлов (кальций, магний), их окислов и солей (хлориды, сульфаты), в наивысшей концентрации находятся марганцевые, железосодержащие и сероводородные соединения, приносящие значительные неудобства потребителю.

Водоочистная система артезианских скважин должна отфильтровывать приведенные химреагенты, в основном железных окислов, концентрация которых в сравнении с другими соединениями обычно намного выше.

Рис. 3 Вид железосодержащих вод

Разновидности железа в воде

В бытовом водоснабжении главные источники возникновения железа в воде — колодцы или скважины, из которых производится водозабор, если используют стальной водопровод, вредный металл появляется в водной среде после процессов его коррозии (ржавления). В воде железо присутствует в следующих формах:

  • Элементарное. Данный тип железа называют металлическим FeO, оно не растворяется в воде и под действием кислорода окисляется до нерастворимой формы с образованием оксида Fe2O3, процесс называют ржавлением. Обычно такое железо присутствует в водоподающих магистралях с трубами из стали, при отстаивании на дне емкости осаждается бурый шлам.
  • Двухвалентное. При данном типе железо Fe2 растворено в воде, которая имеет прозрачный внешний вид, при определенных условиях (контакте с кислородом), оно образует нерастворимую трехвалентную форму.
  • Трехвалентное. К данной форме относятся растворимые соли железа: хлорид FeCl3 и сульфат Fe2(SO4)3, а также гидроксид Fe(OH)3, находящийся в жидкости в нерастворенном состоянии, в покое гидроксид опускается на дно, образуя рыжий осадок.
Водные формы железа
  • Органическое. Растворимый тип, наблюдается в соединениях с органическими танинами и гуминовыми кислотами. В высокой степени усваивается человеком, это наиболее сложная для фильтрации форма.
  • Бактериальное. Вырабатывается несколькими видами бактерий, которые при метаболических реакциях превращают двухвалентную форму железа в трехвалентную, удерживая его в своей оболочке. Иногда бактерии формируют на поверхности водного источника пленку желеобразной консистенции.
  • Коллоидное. Довольно редко разные типы железа присутствуют в воде как очень мелкие взвеси диаметром не более 0,1 мкм, из данной суспензии его довольно сложно удалить водяным очистителем ввиду малых размеров частиц.

В водной среде могут находиться одновременно несколько типов железа, для выбора системы очистки путем лабораторного анализа определяют ее химический состав и концентрацию примесей. При невозможности применения лабораторных анализов руководствуется сопутствующими признаками: металлическим вкусом, бурым оттенком жидкости, появлением красно-бурого осадка при отстаивании.

Вид водных растворов с железом

Виды железа в воде из скважины

Существует несколько групп железистых соединений, к ним относят коллоидную органику, присутствующую в водяной среде в виде мелких (размер до 0,1 мкм) взвесей железосодержащих частиц. Иногда в природе встречается бактерии, перерабатывающие железо из растворимой формы в водонерастворимую – они образуют на поверхности источника радужную пленку.

Перечисленные виды соединений обычно не встречаются в артезианских скважинах из-за слишком большой глубины нахождения водоносного горизонта – вода из артезианок отличается кристальной чистотой.

Двухвалентное Fe2 . Присутствует в водной среде в свободном состоянии и полностью в ней растворено, поэтому невозможно на глаз определить его наличие и концентрацию. На предварительном этапе после бурения скважины убедиться в присутствии Fe2 можно попробовав или понюхав воду.

В скважинной воде встречаются следующие разновидности растворимых железосодержащих соединений двухвалентного железа, к которым относят бикарбонат Fe(НСО3)2, карбонат FеСО3, сульфид FeS и сульфат FeSO4.

Трехвалентное Fе3 . При контактировании воздушных масс с Fе2 , последнее окисляется и образует водонерастворимые соединения Fe3 , от которых избавляются обычным отстаиванием или механической фильтрацией.

Другие разновидности железа. При контакте со стальной арматурой или трубами образуется водонерастворимая ржавчина, включающая в себя трехвалентный оксид железа Fe2O3 и метагидроксид Fe(OH)3, намного реже в воде встречается сульфаты (Fe2(SO4)3. Все эти реагенты могут быть легко отфильтрованы на различных этапах водоочистки.

Рис. 4 Схема реагентной водоочистки

Перед тем, как очистить воду от железа из скважины на даче или в загородном доме, обязательно проводят лабораторный анализ даже в том случае, когда присутствие в водяной среде Fe2 удалось выявить визуально, по запаху или вкусовым качествам.

Дело в том, что лабораторный анализ позволяет определить процентное содержание железа в воде (предельно-допустимые концентрации (ПДК) Fe2 составляют 0,2 – 0,3 мл на литр) методология обезжелезивания которого напрямую связана с его количеством.

Обезжелезивание воды

Как было сказано выше, основной метод борьбы с растворимым Fe2 – насыщение воды активными окислителями (Cl2, О3) или кислородом (О2), которой содержится в атмосферном воздухе. Формулы, описывающие процесс окисления кислородом железа, выглядят следующим образом: Fe2 О2 Н2О → Fe(ОН)3 H

  • Fe2 O2 10·H2O → 4·Fe(ОН)3 8·H

Для проведения процедуры напорной аэрации используют специальный мембранный компрессор, которой нагнетает воздух в напорный трубопровод или по трубе в колонну. В колонне кислород из водовоздушной смеси вступает в активную реакцию с растворимым Fe2 , излишки воздуха собираются в ее верхней части и выводятся наружу через воздухоотводной клапан.

Еще один более распространенный метод компрессорной аэрации заключается в насыщении находящейся в колонне водной среды воздушным потоком из компрессора через форсунку на дне емкости.

Рис. 10 Схемы компрессорной аэрации с насыщением воздухом внутри и снаружи колонны

Для увеличения площади контакта водных масс с воздушным кислородом используют разнообразные способы аэрирования:

  • фонтанирование (водоразбрызгивательные струйные установки);
  • душирование (капельное рассеивание водных струй внутри резервуаров);
  • барботаж (перемешивание или пропускание через водные массы воздуха);
  • эжектирование – перемешивание в трехвыводной эжекторной форсунке воды с воздухом за счет перепада давлений. При работе эжектора входной водный поток попадает в сужающуюся форсунку и за счет высокой скорости на ее выходе всасывает воздух из окружающей среды и перемешивается с ним.

Для безнапорного аэрирования в быту применяют следующие основные технологии:

  • Вода попадает в резервуар через мелкие распылительные форсунки, в которые она подается под давлением, в результате получают тонкодисперсный поток с размером капель до 150 мкм. При этом колонна заполняется водой до половины, а насыщение кислородом дисперсионных капель производится за счет подачи воздуха в емкость через воздушный клапан нагнетательным вентилятором.
  • Вода насыщается воздухом во внешнем эжекторе на трубопроводе или управляющем блоке, где водный поток на большой скорости всасывает воздух и перемешивается с ним.
  • Поступающая в емкость вода перемешивается с воздухом, который подается от маломощного компрессора со слабым напором через воздушный рассеиватель, размещенный на дне колонны.

Фильтры для очистки воды от железа для дачи

Стоит отметить, что методы безнапорной аэрации при помощи эжектора и рассеивателя в быту не столь популярны, как компрессорная технология, и могут быть использованы при содержании Fe2 в водной среде не более 3 мл/л.

Рис. 11 Аэрация душированием и барботажем

Очистка воды от железа по технологии каталитического окисления на сегодняшний день является наиболее широко применяемой на мелких и средних предприятиях, станциях водоочистки небольших коттеджных поселков или отдельных частных домов.

Установки с реагентными катализаторами занимают небольшой объем и отличаются довольно высокой производительностью, способны пропускать водный поток объемом 0,5 – 30 м3/час (для примера, водоподачи объемом 1,5 м3/час достаточно для обеспечения хозяйственно-питьевой водой нужд дома с числом жильцов 3 – 5 человек).

Реакцию каталитического окисления железа в бытовых условиях проводят внутри колонн, изготовленных из стекловолокна и реже нержавеющей стали. Внутрь резервуара помещают окисляющую засыпку природного или искусственного происхождения с катализатором, легкий сорбент, кварцевый песок или мелкозернистый окатанный гравий, и пропускают воду через все слои.

Основным компонентом в каталитических фильтрах выступает природный пиролюзит, содержащий в составе окислитель – двуокись (оксид) марганца МnO2. Оксид марганца относится к классу химических соединений, кристаллическая решетка которых стремится к восстановлению, то есть реагент является сильным окислителем, отбирающим кислород у менее активных элементов.

Фильтры для очистки воды от железа для дачи

Рис. 12 Каталитическая установка с эжектором в клапанном модуле управления

Взаимодействие с наиболее распространенными в воде двухвалентным Fe2 и марганцем Mn2 выражается следующим химическими формулами:

  1. 2·R – MnO2 Fe2 H2O → R – Mn2O3 Fe3 2OH–R – MnO2 Mn2 2·ОН– → R – Mn2O3 H2O
  2. Fe3 3·OH– → Fe(ОН)3↓, где

Fe(ОН)3↓ – водонерастворимый гидроксид железа;

R – матричные компоненты природного пиролюзита.

R-Mn2O3 MnO4– H2O → 3·R-MnO2 2·OH–

Реагентная очистка в быту эффективна при содержании Fe2 до 2 мл на литр и объемов прокачки до 2 – 3 м3/ч.

Рис. 13 Функции и засыпка колонны с ионообменной смолой

Фильтром для скважины от железа могут выступать ионообменные смолы, которые образуют катиониты. Технология ионного обмена основана на возможностях смол замещать удерживаемые на поверхности гранул положительные ионы натрия Na (катионы) более активными ионами двухвалентных металлов: кальция, магния, железа.

Находящиеся на поверхности смолы катионы металлов снова замещаются натрием при проведении процедуры регенерации. Для этого в колонну с засыпкой подают соляной раствор, крупинки смолы притягивает к себе ионы натрия, а двухвалентные металлы возвращается в воду и смываются вместе с ней в канализацию.

normy-zheleza-v-vode-i-yego-raznovidnosti.jpg

Ионообменное обезжелезивание эффективно при содержании Fe2 в воде не более 1 – 2 мл на литр при ограничениях по кислотности pH и содержанию солей жесткости (до 10 градусов жесткости (мг-экв/л)).

Применение ионообменных смол только для отфильтровывания железа считается неэффективным по следующим причинам:

  • Находящееся в воде как результат окисления Fe2 до попадания в ионообменную колонну нерастворимое трехвалентное Fe3 засоряет своими частицами смолу и плохо удаляется при промывке.
  • Железные катиониты более активны и первые оседают на гранулах смолы, снижая эффективность очистки от марганцевых и кальциевых ионов.
  • Если в воде находится органическое железо, на гранулах смолы образуется пленка из органики, являющаяся подходящей средой для питания и размножения бактерий.

Рис. 14 Сравнение популярных технологий водоочистки

Стандартная очистка воды из скважины от железа включает в себя несколько ступеней, обычно на входе ставят фильтр грубой очистки и угольный на выходе, а количество и вид фильтрующих колонн между ними напрямую связан с химическим составом воды.

Для автоматического управления процессами промывки используют блоки клапанов, которые размещают на верху колонн, к ним также подводят входные и выходные патрубки подачи, отвода воды и солей регенерации. Основными производителями водоочистного оборудования для скважин как блоков управления, так и колон, являются американцы с брендом Clark и китайская фирма Runxin с не менее качественной, но более дешевой продукцией.

фильтры очистки воды от железа

Для закачки воздуха обычно используют мембранные компрессоры без масла китайского (AS-19) или более качественные американского производства (АР-2, LP-12).

Рис. 15 фильтры для очистки воды из скважины от железа – грубой, тонкой и их сменные картриджи

Как отмечалось выше, вода из артезианских источников отличается кристальной чистотой и теоретически не нуждается в предварительных фильтрах грубой очистки. Необходимость их применения объясняется тем, что полимерные трубопроводы из полиэтилена низкого давления ПНД или полипропилена ПП обладают высокой воздухопроницаемостью, что приводит к окислению Fe2 в трубах с образованием нерастворимого осадка.

Методики обезжелезивания вод из индивидуальных скважин

Если не рассматривать все технологии с заводским оборудованием, каталитическими, ионообменными засыпками, химическими реагентами из-за их высокой стоимости, то остаются два метода бюджетного обезжелезивания – отстаивание и аэрирование.

Технология в обоих случаях одинакова – повысить в воде содержание кислорода, превращающего растворимые двухвалентное окислы железа в нерастворимый осадок за счет контакта с атмосферным воздухом. При отстаивании результатов добиваются за счет длительного времени, при аэрировании – увеличением поверхности контакта водных масс с воздухом.

Обычно два метода сочетают, подавая в емкость рассеянный водный поток или воздушные пузыри от компрессора.

Стоит отметить, что наилучших по экономичности и эффективности результатов без использования компрессора можно добиться, если распылять воду сверху в резервуар большого объема через форсунки (технология душирования). Вместо обычного душа лучше использовать конструкцию, работающую в режиме водяного тумана, правда перед ней придется размещать мелкоячеистый фильтр механической очистки.

В этом случае площадь соприкосновения мелких водяных взвесей с атмосферным воздухом будет максимальной и соответственно значительно вырастет эффективность обезжелезивания.

Рис. 20 Стоимость оборудования для обезжелезивания торговой марки Clack 2020 г

Основная проблема артезианских скважин с кристально чистой водой – высокая минерализация, выражающаяся в большом количестве растворимых солей металлов: железа, магния, марганца, калия. Для избавления от оксидов используют фильтры для очистки воды из скважины от железа в составе комплексных установок заводского производства, обычно состоящих из ряда колонн (иногда и солевого бака), компрессора и управляющих клапанами электронных блоков.

Список лучших фильтров для обезжелезивания воды на даче попали.

  1. Аквафор ОСМО 50 исполнение 5. Устройство демонстрирует высокую эффективность очистки с удалением мутности и железа. В процессе производства фильтра устанавливается полупроницаемая мембрана со специальными угольными модулями. Это способствует удалению вредных примесей, размером от 0,0005 микрон. В их числе хлор, ржавчина, нитраты и тяжелые металлы. Обработанная жидкость становится приятной на вкус и полезной для организма. При этом агрегат отличается компактностью и большим сроком службы.
  2. Гейзер Престиж ПМ. Модель отличается оригинальным исполнением и наличием помпы повышенного давления. Осмос поддерживает 3 стадии очистки от железа: на первом этапе вода проходит через картридж из вспененного полипропилена и очищается от нерастворимых частиц, на втором — передается в карбоновый блок, а на третьем пропускается через картридж СВС, убирающий остатки хлора и прочих химикатов. Конструкцией предусмотрено наличие 12-литрового резервуара для хранения.
  3. Atoll A-550 STD. Агрегат для очистки водички характеризуется высоким качеством сборки, поскольку он выполнен из прочного пластика с несколькими ребрами жесткости. Это придает конструкции дополнительную надежность, делая ее максимально функциональной. Из плюсов выделяют возможность получения больших объемов и увеличенный эксплуатационный срок. К недостаткам относят дороговизну и отсутствие модели во многих магазинах.
  4. Барьер EXPERT Standard. Представляет собой высокоэффективное бытовое устройство, выполненное по технологии осмос. С помощью этого фильтра можно очищать воду от вредных примесей, химикатов и железа. В процессе работы задействуется многоступенчатая фильтрация, удаляющая всевозможные загрязнения, песок, ржавчину и прочие частицы. Второй модуль наполняет жидкость ценными ионами, устраняет хлор, свинцовые и медные соединения.
  5. Гейзер Нанотек. Фильтр оснащается вместительным резервуаром на 20 л и обеспечивает эффективную очистку путем пятиступенчатой фильтрации. Его нужно соединять с водопроводом, чтобы снизить концентрацию железа и минимизировать жесткость. Умная система способна сохранить минеральные элементы и при этом полностью вывести остатки растворенного металла.

Поскольку качество жизни напрямую зависит от употребляемой воды, к ее очистке нужно относиться с особой ответственностью. Перед покупкой фильтров необходимо провести лабораторный анализ с целью определения количества солей железа.

В быту фильтрация осуществляется с помощью засыпных колонных фильтров. Это производительные устройства с удобным механизмом регулирования загрузки и промывки.

Система промывки бывает механическая или ручная. Она нужна для периодического очищения загрузок от задержанных частиц. На это в среднем уходит 200-500 литров при бытовом использовании системы в жилом частном доме. Образовавшаяся грязная жидкость сбрасывается в септики.

Корпус фильтра — легкий баллон, изготовленный из композитных материалов. Для домашних фильтров берутся баллоны диаметром 20-45 см, высотой 90-165 см.

Рассмотрим типы фильтров по методам обезжелезивания.

Реагентные

В реагентных фильтрах двухвалентное железо окисляется с помощью разных химических помощников — активных веществ-реагентов. В качестве окислителя используется:

  • Диоксид марганца
  • Калия перманганат
  • Активный хлор
  • Озон
  • Перекись водорода

Первый слой засыпки обеспечивает условия для качественной окислительной реакции. Второй и последующие слои задерживают образовавшиеся окислы в себе. Пройдя всю фильтрующую область, вода в итоге льется из крана чистая, мягкая, пригодная как для стирки, так и для приготовления пищи.

В отдельную группу выделяют реагентные фильтры, использующие искусственные ионообменные смолы. Молекулы этого вещества выглядят как сферы с «усиками» ионов натрия. При прохождении водой слоя такого материала железо замещает натрий, встает на его место. Натрий же смывается водным потоком. Эта методика отличается тем, что железо не окисляется, а замещается. При этом из воды улавливаются и другие двухвалентные металлы.

Безреагентные

Бывают 2 видов:

  • Каталитические
  • Аэрационные

В каталитических фильтрах для повышения скорости протекания окислительной реакции используются катализаторы. Образовавшиеся в результате нерастворимые частицы оседают в насыпных слоях загрузки. Накопившиеся вещества через определенный промежуток времени вымываются обратным водным потоком и сливаются в канализацию.

Аэрация проводится:

  • Душированием. Вода разбрызгивается внутри бака
  • Фонтанированием. В очистном приборе стоит разбрызгиватель
  • Нагнетанием воздуха под напором. При напорной аэрации поток воздуха поступает в водную толщу с помощью компрессора под давлением
  • Барботажем. Газ продавливается через слой жидкости с помощью трубок с отверстиями диаметром 3-6 мм, называемых барботерами
  • Эжектированием. Вода насыщается кислородом за счет использования перепадов давления.

Работает аэрация на простом принципе. В воду под давлением или распылением подается воздух. Железо окисляется, становится нерастворимым трехвалентным и легко задерживается механическими слоями фильтрующей части водоочистного прибора.

Ключевое значение при выборе водяного фильтра стоит уделить и фирме производителю. Руководствоваться стоит продолжительностью работы компании на рынке и спектром услуг, предлагаемым клиентам.

Стоит также обратить внимание, на какой срок производитель берет на себя гарантийные обязательства и предоставляет ли услуги по обслуживанию оборудования

Среди отечественных производителей, заслуживших немалый авторитет в сфере водоподготовки, наиболее хорошо себя зарекомендовали торговые марки:

  • «Аквафор» – крупнейший российский разработчик сорбентов предлагает широкий ассортимент продукции, начиная с простых моделей кувшинного варианта и завершая сложнейшими многоступенчатыми комплексами.
  • «Гейзер» – отечественная компания выпускает продукцию по самым современным технологиям, которая не только качественно очищает воду, насыщает ее полезными для здоровья минералами.
  • «Барьер» – производитель качественных фильтров при создании новых разработок в сфере водоподготовки использует собственную научно-исследовательскую лабораторию и автоматизированные немецкие линии.

Устройства перечисленных марок отлично справляются с очищением воды и привлекают доступной ценой.

Если же рассматривать продукцию зарубежных производителей, то максимальной популярностью пользуются фильтры, изготовленные Германии, США, Польше и Бельгии:

  • Вrita – один из самых технологичных лидеров в сфере улучшения качества воды. Немецкий производитель выпускает бытовые и промышленные модели, соответствующие высочайшим стандартам качества.
  • Bluefilterst – немецкая марка установила новую планку в сфере фильтрации, запатентировав технологию New Line. Одной из особенностей продукции является наличие картриджа «живая вода», наполненного высокоструктурированной жидкостью, которая заряжает очищенную воду позитивной энергией.
  • Zepter – швейцарская компания выпускает многоступенчатые системы очистки, ориентированные на разные группы потребителей.

Если говорить конкретно о фильтрах в виде насадок на кран, то одни производители предлагают устройства только под краны с резьбой на изливе. К их числу относятся модели торговых марок «Аквафор Топаз», «Гейзер Евро».

При желании сэкономить на покупке, можно изготовить водяной фильтр своими руками. Несколько практичных и доступных в исполнении вариантов предложены в этой статье.

Для самостоятельной очистки воды от железа в бытовых условиях без использования заводского оборудования используют следующие методы:

  • Кипячение. При проведении данной процедуры соли металлов выпадают в осадок, образуя на поверхности нагревательных элементов или емкостей труднорастворимую накипь. Понятно, что для бытовой очистки способ абсолютно непригоден в силу высоких энергозатрат.
  • Замораживание. Метод основан на физическом законе, согласно которому жидкость с большой концентрацией растворенных солей имеет более низкую точку замерзания, чем дистиллированная вода. Таким образом, для получения чистой воды с низким содержанием солей замораживают ее в емкости, а затем замерзшую часть в виде ледяной глыбы достают. Это и есть умягченная вода, оставшийся раствор содержит высокую концентрацию солей металлов и его сливают. Метод также неэффективен для бытового применения ввиду низкой производительности и высоких трудозатрат.
  • Отстаивание. Для реализации процесса требуется большая емкость, в которую заливают воду, спустя некоторое время верхний слой сливают, стараясь не взбалтывать осадок, оставшуюся жидкость используют для хозяйственных целей. Путем отстаивания можно избавиться только от нерастворимых оксидов, находящихся в жидкости во взвешенном состоянии.
Самодельные угольные фильтры

Как очистить воду из скважины от железа своими руками

Многие домовладельцы считают, что дополнительная очистка грунтовой воды не требуется, так как подземные воды проходят естественную фильтрацию. Однако это ошибочное утверждение, поскольку в любой подземной воде присутствуют компоненты неорганического происхождения, микроорганизмы и другие вещества, которые нужно удалить из состава.

Среди них в воде содержится железо и его солевые добавки, которые называются солями жесткости. Если вода грязная, то определить содержание таких веществ будет несложно. Жидкость будет обладать рыжеватым оттенком, который становится более интенсивным после пребывания под воздействием солнца, а на вкус отдает ржавчиной.

  1. Если в частном доме проводить стирку без предварительной водоочистки, на белье появятся пятна с ржавчиной, поскольку воздействие моющих средств приведет к образованию хлопьев солей железа.
  2. Жидкости с высоким содержанием железа сокращают срок службы сантехники и портят эстетическую привлекательность поверхностей. Под влиянием высоких температур тяжелые металлы запускают химическую реакцию, способствуя образованию шламового осадка, который забивает трубы и приводит к сбоям в работе бытового оборудования.
  3. При использовании неочищенной жидкости в системе обогрева показатели теплоотдачи будут снижены.

Отсутствие системы по очистке воды от солей и железа, влияет на собственный комфорт и безопасность.

В воде железо может находиться в нескольких формах:

  • соединениях с другими химическими веществами , в осадок не выпадает;
  • двухвалентной, водорастворима, выпадает в осадок при реакции с кислородом;
  • трехвалентной, не растворима в воде, придает ей желтоватый цвет, при реакции с кислородом образует осадок в форме хлопьев.

Виды железа в воде и его отличительные признаки

В зависимости от преобладающего типа железа и его концентрации действенными будут разные методы водоочистки. Определяют валентность и количество железа в воде с помощью лабораторных исследований, в домашних условиях точных результатов получить нельзя.

Против этой формы металла действенны следующие способы очистки:

  1. Ионный. Суть метода заключается в том, что специальные ионообменные вещества в картридже фильтра вступают в реакции с содержащимися в воде примесями. Для водоочистки используют обычно натриевые системы. Метод эффективен при количестве железа в воде до 3 мг/л, при более высокой концентрации практически не действенен.
  2. Обратно-осмотический. Суть технологии обратного осмоса – прохождение воды под давлением через частично проницаемую мембрану из раствора большей концентрации в раствор с меньшей. Диаметр пор мембраны меньше, чем размер атомов железа, поэтому они через нее пройти не могут, и смываются в канализацию. Такой способ эффективен при концентрации железа до 15 мг/л. Однако фильтры обратного осмоса удаляют не только Fe, но и другие вещества, часть из которых полезна и необходима организму. Поэтому отфильтрованную воду рекомендуется подвергать дополнительной минерализации.
  3. Аэрационный. Собственно, этот вариант нельзя даже назвать очисткой. Взаимодействуя с кислородом, двухвалентное железо просто превращается в трехвалентное, которое уже легче удалить. Частным случаем аэрации будет обычное отстаивание воды в открытой емкости. Помимо такого способа применяют также разделение воды на множество мелких струй фонтанированием или похожими на душ устройствами; используют инжекторы или эжекторы для водно-газовой дисперсии; пропускают через воду под давлением поток воздуха. Но как самостоятельный метод обезжелезивания воды аэрацию применяют редко, обычно это лишь один из этапов многоступенчатой очистки.

Очистка воды от двухвалентного железа

Упомянутые выше методы очистки воды эффективны для трехвалентной формы металла только при ее небольшой концентрации. При высоком уровне содержания используют механические фильтры, задерживающие примеси просто за счет небольшого размера ячеек.

Механическая очистка воды от железа

Если никакой системы очистки под рукой нет, а вода приемлемого качества необходима, то остается воспользоваться несколькими простыми, но не на 100% эффективными способами.

Отстаивание

Воду оставляют в емкости с открытой крышкой примерно на сутки, после чего аккуратно, чтобы не взболтать осадок, сливают для использования примерно 70% воды, остаток используют для хозяйственных нужд

Замораживание

Воду замораживают в любой подходящей емкости примерно наполовину, после чего незамерзший остаток вылить, а лед разморозить и использовать для питья или приготовления пищи.

С этим способом все просто – воду кипятят в течение минимум 10-15 минут. При высоких температурах соединения железа выпадают в осадок. Но хотя вода и очищается, но быстро образуется накипь на стенках емкости для кипячения.

Самодельный фильтр

Для этого у большой бутыли объемом от 4-5 литров срезают дно, а в крышке проделывают небольшое отверстие. Далее слоями снизу вверх размещают:

  • ткань, марлю, вату;
  • древесный уголь;
  • промытый речной песок.

Очистка воды своими руками

Комплексные системы очистки воды

Для обезжелезивания воды в промышленных масштабах применяют следующие методы, которые хотя и не нашли практического применения в быту, но теоретически вполне могут быть использованы в индивидуальной водоочистке.

Реагентный

Так как водорастворимый Fe2 при контактировании с кислородом из воздушной среды выпадает в водонерастворимый осадок в течение длительного времени, для ускорения процесса вместо воздушных масс используют окислительные реагенты. Если добавить в воду марганцовку KMnO4 или гипохлорит натрия NaOCl, в ней произойдут окислительные реакции с опусканием в осадок водонерастворимого Fe3 . Формулы реакций с окислителями:

  • 2Fe(HCO3)2 NaClO H2O = 2Fe(ОН)3↓ 4СО2↑ NaCl
  • 2·Fe2 Cl2 6·H2O → 2·Fe(ОН)3 6·H 2·Cl–
  • Fe2 ClO2 3·H2O → Fe(ОН)3 ClO2– 3·H
  • 3·Fe2 MnO4– 2·H2O 5·OH– → 3·Fe(OH)3 MnO2

Так как приведенная методика нуждается в точной дозировке химреагентов и сложной системе автоматики, она не нашла широкого хозяйственно-бытового использования.

Рис. 5 Предварительная водоочистка бытовым электролизером

Электролизный

Принцип технологии электролизного обезжелезивания состоит в образовании активного кислорода из содержащихся в водном объеме примесей под действием электротока. Для этого в водяную среду добавляют хлорсодержащее и иные реагенты, которые при прохождении электротока разлагаются на активные окислители: хлор Cl, кислород O2, водород H, озон О3, гидроксиды иона, формула реакции для хлора:

  • 2Fe2 Cl2 2H2O = 2Fe(OH)3↓ 2HCl

К недостаткам водоочистки электролитическим методом относят высокое энергопотребление и необходимость добавления расходных материалов. Технология используется при содержании железа в воде не более 2 мл/л.

Рис. 6 Схема водоочистки озонированием

Озонирование

Система очистки воды от железа данным способом основана на более высокой окислительной способности трехвалентного озона О3 в сравнении с атмосферным двухвалентным O2. Установка включает в себя озонатор, производящий озон, который затем направляют в смесительную камеру с обрабатываемой водой. После реакции О3 с двухвалентным Fe2 образуется нерастворимый осадок, выделяется кислород, водяная среда осветляется, дезинфицируется и в ней уничтожаются болезнетворная микробная и бактериальная флора.

Химическая формула процесса озонирования выглядит следующим образом:

  • 2·Fe2 O3 5·H2O → 2·Fe(OH)3 O2 4·H .

Химический анализ воды

Широкому бытовому применению установок озонирования препятствует их взрывоопасность, сложность конструкции и высокая стоимость.

Рис. 7 Техпроцесс коагуляции по этапам и схема установки

Коагуляция

Если воду из скважины с высоким содержанием Fe2 помещают в открытую емкость для отстаивания, полный процесс занимает довольно много времени, так как образующийся водонерастворимый осадок слишком медленно опускается на дно.

Для ускорения процедуры водоочистки и повышения ее качества отказываются от осаждения Fe3 , добавляя в водный объем коагулянты по технологии пропорционального дозирования насосами дозаторами. В результате осаждаемые частицы укрупняются, после чего раствор со взвесями пропускается через простые песчаные или антрацитовые фильтры для воды, которые задерживают железосодержащий коагулянт и не способны отсеивать более мелкие частицы.

Технология коагулирования широко применяется для очистки сточных вод, к недостаткам техпроцесса относят долгое время формирования крупных частиц и необходимость применения расходных коагулянтов.

В торговле встречаются коагулянты для хозяйственно-бытового применения (Гиацинт, Эко-матрица), которые можно использовать для очистки небольших объемов воды в походных условиях, правда сам процесс водоочистки занимает около 8 часов.

Рис. 8 Свойства железобактерий

Биологический

Не каждый фильтр для скважины на железо справится со своей задачей при превышении его предельно допустимых концентраций ПДК в сотни раз. В промышленности при наличии Fe2 в воде более 40 мл/л, а также сероводорода и углекислого газа, при низком показателе рН применяют для обезжелезивания специальные бактерии.

Для этого воду пропускают через медленные гравийно-песчаные фильтраторы, содержащие колонии железобактерий, а затем образовавшиеся коллоидные частицы, продукты жизнедеятельности и бактериальные пленки отправляют в отстойники и пропускают через фильтры. После сорбционной фильтрации и обеззараживания ультрафиолетовым излучением вода полностью готова для дальнейшей очистки через мелкие угольные фильтры или установки обратного осмоса.

Критерии грамотного выбора

Допустимая концентрация железа в воде не должна превышать 0,3 мг/л, поэтому при водозаборе из любого природного источника всегда делается предварительный лабораторный анализ водного состава.

На основании полученных данных выбирают метод фильтрации и соответственно фильтр, который следует купить, руководствуясь следующими соображениями:

  • При высоком содержании в жидкости нерастворимых солей железа, эффективнее использовать емкость большого объема для его предварительного отстаивания — в этом случае в применяемых далее адсорбционных фильтрах картриджи будут медленнее забиваться твердыми частицами.
  • При больших концентрациях двухвалентного растворенного железа в воде (от 1 мг/л) дешевле всех обходится аэрационная фильтрация с помощью компрессора и двух емкостей для насыщения водных слоев воздухом и обезжелезивания. После очистки такая вода пригодна для питья и применения в бытовом хозяйстве, системах отопления.
  • Если содержание железа незначительно превышает нормы, а в воде содержатся высокие концентрации солей калия и марганца, ее лучше фильтровать ионообменным методом, эффективно выводящим соли двухвалентных металлов. Полученная после обработки безвкусная вода без минеральных солей более пригодна для использования в системах отопления и горячего водоснабжения.
  • При выборе конкретной модели фильтра основным критерием являются финансовые средства, отзывы пользователей в сети, технические параметры фильтрационных установок. На рынке оборудования для водоснабжения широко представлены недорогие готовые к работе системы из китайских комплектующих (Runxin, Canature) отечественного производства (Гейзер, Экволс), кувшины и адсорбционные фильтры с картриджами брендов Барьер, Аквафор, Брита.
Аэрационные и ионообменные установки

Выбирая эффективный метод очистки и фильтр для железистой воды при индивидуальном водоснабжении, чаще останавливают внимание на аэрационном варианте, связанном с насыщением двухвалентного железа кислородом для перехода в нерастворимую стадию. Многие в бытовом хозяйстве используют заводские установки в комплексе, монтируя систему из ряда баллонных резервуаров: аэрационной установки, обезжелезивателя, ионообменника.

При желании любой дачник может фильтр для очистки воды от железа для применения на даче изготовить своими руками, используя уголь и песок в качестве адсорбента при нерастворимом железе или емкости с компрессором для удаления его растворимой двухвалентной формы.

Экономить на дачном фильтре для воды не стоит. Дешевое оборудование в лучшем случае не даст желаемой степени очистки, а в худшем – добавит посторонних примесей.

Водоочистительная система от производителя

Выбирая устройство, обращайте внимание на такие параметры:

  1. Количество ступеней очистки – чем больше модулей, тем лучше результат на выходе.
  2. Производительность – модели кувшинного типа способны удовлетворить потребности одного-двух домочадцев. Для большой семьи лучше приобретать стационарные модели.
  3. Особенности фильтрации – устройство стоит подбирать индивидуально, ориентируясь на состав воды.

Поскольку фильтр постоянно контактирует с водной средой, все его элементы должны быть выполнены из устойчивых к ее негативному воздействию материалов.

https://www.youtube.com/watch?v=drAyqe5UJBI

Для стационарных моделей, подключаемых к водопроводу, ключевым критерием выбора являются долговечные и прочные материалы.