Очистка воды из скважины от железа: её необходимость, способы и оборудование

Способы очистки питьевой воды

Очисткой воды можно заниматься как на бытовом уровне, так и профессионально. Существует множество способов, как снизить содержание железа, но все они имеют как плюсы, так и минусы. Так как основное требование − это качество фильтрации, то постараемся выбрать наиболее эффективный способ получения чистой воды.

Аэрация воды из скважины

Данный метод является удобным при незначительном превышении нормы Fe. Обезжелезивание воды из скважины производится путём обогащения её кислородом. Двухвалентное железо вступает в реакцию окисления и становится трёхвалентным, которое требуется удалить при помощи фильтров.

Напорная система аэрации считается барьерной и чаще используется в комплексной системе очистки

Сложность процесса заключается лишь в подаче кислорода, однако решить её на бытовом уровне можно. Простая система аэрации представлена на видео:

Очистка воды озоном

Озонирование − безопасный современный метод. Разлагаясь, вещество обогащает воду кислородом, что улучшает её внешний вид и вкусовые качества. Однако следует помнить, что озон − газ токсичный, применяется он с соблюдением всех правил безопасности.

Кроме того, минусом такой очистки считается высокая стоимость. Озонирование воды производят чаще в промышленных масштабах или на малых предприятиях. Установку с озоном располагают на обводной линии трубопровода. Предварительно в лаборатории подбирают схему озонирования и дозу. Не является универсальным методом очистки воды из скважины в загородном доме.

Чистка при помощи реагентов

Внимательный читатель успел заметить, что процесс окисления (выделения кислорода) позволяет получить из двухвалентного железа трёхвалентное, отчего вода становится более вкусной, а взвесь исчезает. Этот же способ используется и при очистке воды с применением реагентов. Химический способ применяется редко, поскольку у него есть ряд серьёзных минусов:

• необходимость постоянно пополнять реагенты;
• сложно подобрать дозировку, ввиду чего существует опасность отравления химическими веществами;
• высокая стоимость.

В качестве окислителей применяют марганцовку (перманганат калия) или гипохлорит натрия.

Марганцовку в большом количестве сегодня приобрести сложно

Безреагентная чистка

Известно несколько способов произвести обезжилезивание питьевой воды. Среди них:

1. Применение мембранного фильтра помогает комплексно очистить водопроводную воду. Этот метод помогает дополнительно избавиться от бактерий и вредных солей. Промышленные фильтры для очистки воды удаляют всё железо без остатка. Установка обратного осмоса − один из примеров мембранного метода. Жидкость, проходя через полунепроницаемую мембрану, переходит в низкоконцентрированное состояние. Полное обеззараживание гарантировано.
2. Очистка с применением электромагнита. Ультразвуковые волны прогоняют жидкость через магнит. В итоге всё железо остаётся внутри фильтра. Метод считается одним из самых экономичных.
3. Дистилляция воды − это способ, при котором вода выпаривается и поступает в виде охлаждённого пара. Метод применяется очень давно и не подходит для домашнего использования. Дело в том, что готовый продукт абсолютно лишается вкуса и полезных качеств. Промышленные дистилляторы воды применяют для лабораторных целей и в производстве.
4. УФ-излучение применяется редко из-за низкой эффективности. Как правило, этот метод применяют в комплексе.

Промышленная установка обратного осмоса, для дома данная система не используется из-за высокой стоимости

Суть безреагентной очистки состоит в использовании катализатора окислительного процесса и впитывания осадка из железа. Катализатором выступает природное вещество, само оно в реакцию не вступает.

Ионообменный метод

Этот способ не основан на окислительном процессе. При помощи ионной технологии можно избавиться от:

• примесей железа;
• примесей магния;
• солей калия.

Для этого применяют ионообменную смолу. Используют метод в промышленности. В бытовых условиях запустить ионообменный процесс возможно, но окислитель всё равно будет воздействовать на двухвалентное железо, образуя осадок из твёрдых частиц. Итог − смола загрязняется, и снижается качество очистки.

Ионообменная смола способствует замещению ионов железа на ионы натрия

Как узнать о наличии железа в воде из скважины

Железо присутствует в воде практически всегда. В нормальной ситуации его наличие можно определить лишь путем химического анализа, но довольно часто оно бывает заметно с первого взгляда.

Железистые примеси в воде обычно встречаются в виде растворимого соединения двухвалентного железа – гидроксида Fe(OH)2, нерастворимых соединений железа трехвалентного – Fe(OH)3, Fe2(SO4)3 и FeCl3, которые в быту называют ржавчиной, и аналогичных веществ, появившихся в результате жизнедеятельности железобактерий и представляющей собой смесь нерастворимого осадка с органикой. Чаще же всего встречаются комбинации подобных форм.

На первый взгляд сложно определить, какие примеси содержит вода из скважины – она вполне прозрачна и не имеет запаха. В домашних условиях о превышении содержания железа в воде можно судить по следующим признакам:

1. Металлический привкус у жидкости. Чтобы почувствовать его, достаточно прополоскать рот. Этот привкус не исчезает при кипячении, он будет ощущаться в чае или кофе.
2. Маслянистая пленка на поверхности воды (свидетельство наличия двухвалентного железа, окисленного железобактериями до нерастворимого трехвалентного).
3. Рыжие потеки, ржавый налет на раковине, в душевой кабинке, в чайнике и др.
4. Появление рыжего или бурого осадка в емкости с водой.

Важные признаки наличия железа

Определить наличие лишнего содержания в водной массе железосодержащих примесей можно по таким признакам:

• цвет воды –проржавелый или красно-бурый;
• отложения буро-рыжего цвета на эмалированных и керамических поверхностях раковины, унитаза, ванны;
• обесцвечивание ярких вещей при стирке;
• наличие возле воды ярко выраженного металлического привкуса;
• выпадение осадка в ёмкостях с водой при её отстаивании.

Для того же чтобы установить более точный критерий содержания железа в водной массе, применяют её лабораторный анализ.

Не годятся для домов за городом и дач промышленные водяные фильтры – они довольно дорогие, непростые в обслуживании и имеют маленькую скорость фильтрации.

Схемы очистки воды из скважины

Очистка воды от железа

Она предусматривает последовательное прохождение четырех этапов:

• Поступление воды в специальный фильтр, внутренняя среда которого позволяет проходить жидкости 2-3 степени очистки;
• Прохождение первичной стадии очистки, на которой растворенное железо приобретает нерастворимую форму;
• Фильтрация воды через подложку из гравия и вывод чистой жидкости из системы;
• Смыв в канализацию железистого осадка, который остался в фильтре.

1. Аэрация и окислительный катализ. В этом случае применяют специальную компрессорную систему, оснащенную аэрационной колонной. В ней происходит насыщение железистой воды кислородом и ее окисление. Катализатором химической реакции служит сорбент из гранулированного активированного угля. После окисления железо переходит в нерастворимую форму, выпадает в осадок и удаляется.
2. Многокомпонентный обмен с помощью ионной смолы. Такая фильтрация проходит в одну стадию. Ионная смола выступает в качестве сорбента, который смягчает воду, понижает ее окисляемость, уменьшает цветность, удаляет загрязнения, замещая железо жидкости ионами натрия.
3. Фильтрация диоксидом марганца. Этот реагент окисляет железо, задерживает его, а потом удаляет при обратном осмосе. Диоксид марганца можно использовать при очистке воды аэрацией, хлорированием или озонированием. Он позволяет удалять вредные примеси даже с низкой концентрацией.
4. Самостоятельная очистка реагентами. Это наиболее распространенный метод, который может использовать любой домашний мастер. В основе метода заложен принцип окисления и задержание частиц железа в фильтре для очистки воды из скважины. В качестве реагентов применяют хлор, марганцовокислый калий или гипохлорит кальция. Все они восстанавливаются с помощью недорогой соли в таблетках.
5. Очистка электрическим полем. В ее основе заложены окислительные свойства магнитных крупиц меди и цинка. При взаимодействии с железом воды они остаются в корпусе фильтра, в то время как электрохимические процессы противодействуют окислению жидкости.

Очистка воды от песка

Промывку скважины от песка можно осуществить тремя основными методами:

• В первую очередь следует прокачать воду. При включенном насосе нужно добиться ее большого оттока. Если оборудование скважины исправно, вместе с водой весь песок, который попал в трубу, будет удален. После этого возобновится подача чистой воды без примесей.
• Если первый способ не оказывает нужного эффекта, можно выполнить промывку пробуренной скважины. Для этого в нее потребуется опустить колонну, состоящую из труб, и подать в эту систему воду под напором. В результате этой процедуры песок, который скопился внизу, вместе с водой поднимется вверх, проникая в пространство между трубами, и выплеснется из скважины.
• Альтернативой промывке может служить продувка системы. Для ее осуществления в скважину нужно вставить трубу и подать в нее воздух. Давление должно составлять 10-15 атм. Все загрязнения со дна поднимутся при этом по полости между трубами на поверхность, и скважина очистится.

В крайнем случае, если все перечисленные методы для условий участка не подходят, загрязненную воду можно оставить для отстаивания. После выпадения песочного осадка чистую жидкость нужно аккуратно перелить.

Очистка воды от извести

1. Отстаивание. Для этого большую емкость нужно наполнить водой и ждать осаживания частиц. Спустя некоторое время чистую воду сверху надо аккуратно слить, а потом удалить осадок.
2. Фильтрация. Она позволяет удалить нерастворимые частицы извести. В процессе очистки можно использовать различные модели фильтров, вид каждого из которых обеспечивает соответствующее качество воды на выходе.
3. Кипячение. Оно используется при потребности в небольшом количестве чистой воды. Соли кальция в кипятке приобретают нерастворимую форму. Недостаток метода — образование накипи и определенная сложность ее удаления из емкости после кипячения воды.
4. Обратный осмос. Этот метод предусматривает применение специального фильтра с мембраной, которая задерживает все посторонние вещества, кроме молекул воды. Перекрестное течение в фильтре промывает его и предохраняет этим от засорения. Такая система очистки воды из скважины от извести наиболее эффективна по сравнению с предыдущими тремя способами.
5. Химический способ. Он позволяет при помощи различных реагентов, связывающих соли, удалять из артезианской воды коллоидные растворы. После протекания реакций образуются нерастворимые частицы, которые можно уловить с помощью обычных фильтров и удалить. Такой способ предназначен для очистки значительных объемов воды.

Бытовые способы удаления железа из воды самостоятельно

Уменьшить содержание этого микроэлемента в жидкости, поступающей из центрального водопровода или скважины, можно без сложного оборудования. Существует ряд простых, доступных методов обезжелезивания воды:

1. Отстаивание;
2. Кипячение;
3. Вымораживание.

К названным способам следует добавить использование самодельного фильтра с наполнителем из активированного угля. Сделать фильтр для воды от железа на даче своими руками в домашних условиях можно без значительных денежных затрат. Рассмотрим эти методы и механизмы их действия подробнее.

Отстаивание

Если исходную жидкость из скважины или водопровода налить в емкость и оставить ее на время, она станет чище, а на днище образуется осадок рыжего цвета. Дело в том, что часть содержащегося в воде двухвалентного Fe2+ контактирует с воздухом и начинает активно окисляться и образовывать нерастворимые соединения.

Как очистить воду от железа из скважины своими руками — для реализации этого метода необходимо выполнить следующее:

• Рассчитать среднесуточное потребление воды.
• Подобрать две соответствующих емкости из пластика или нержавеющей стали специальных пищевых марок.
• Баки установить в отапливаемом помещении под потолком или на втором этаже каскадом: первый выше второго.
• Подача исходной воды из скважины или водопровода осуществляется в верхнюю емкость через край. Жидкость в ней должна отстаиваться в течение минимум суток.
• На некоторой высоте от днища емкости устанавливается переливная труба, по которой отстоявшаяся вода сливается в расходный бак.
• Остаток воды из первой емкости с примесями сливается в канализацию и цикл повторяется.

Такая несложная система очистки воды от железа своими руками позволяет существенно снизить суммарное содержание железистых соединений в воде, делает ее пригодной для питья и приготовления пищи. Устройство нуждается в ежедневном сливе и наполнении емкостей, в сливе отстоя с загрязнениями.

Кипячение

При нагревании двухвалентное железо вступает в реакцию с растворенным и атмосферным кислородом, в результате чего окисляется и образует нерастворимые соединения. Последние выпадают в осадок рыжего (ржавого) цвета и на днище посуды появляется накипь. Для обезжелезивания воды необходимо кипячение в течение 7-10 минут, после остывания ее желательно перелить в неметаллическую емкость.

Этот метод позволяет очистить воду от железа своими руками, полностью удалить из воды бактериальные составляющие: микроорганизмы при кипячении погибают, а продукты их метаболизма распадаются. Описанный способ снижения содержания железа в воде крайне затратный: на нагрев расходуется много газа или электроэнергии. Для получения питьевой воды его можно применять лишь в ограниченных масштабах.

Замораживание

Данный способ, позволяющий очистить воду от железа в домашних условиях, основан на разнице температур перехода чистой и загрязненной воды в твердое состояние. Для реализации этого метода достаточно наполнить пластиковую бутылку жидкостью из-под крана и положить ее в морозилку. Когда большая ее часть превратиться в лед, процесс можно считать завершенным. Вынимаем емкость из морозилки и сливаем не замерзшую часть воды вместе с избытком растворенного железа в канализацию. Дожидаемся, пока лед, растает. Получившаяся вода будет чистой, пригодной для питья и приготовления пищи. Метод замораживания для очищения воды от железа своими руками имеет те же недостатки, что и кипячение. Соответственно и ограничения по его использованию аналогичны.

Установки обезжелезивания для дачи и дома

Для ускорения химической реакции окисления используют:

1. Аэрацию.
2. Озонирование.
3. Ионный обмен.
4. Хлорирование.
5. Обратный осмос.
6. Использование гипохлорита.
7. Введение реагентов и катализаторов.

Аэрация

Нагнетаемый кислород окисляет двухвалентное железо, удаляя при этом углекислоту, что также ускоряет окислительный процесс.

Для этого используются методы:

• Фонтанирования брызгальными установками;
• Разбрызгивания – душинирования;
• Нагнетания воздуха компрессорами.

Приведенные способы эффективно применяются при наличии железа до 10 мг/дм3.В случаях превышения концентрации для поддержания интенсивности процесса проводят предварительную водоподготовку методом аэрации с введением реагентов (хлора, гипохлорита натрия, перманганата калия).

Озонирование

Способ основан на строении молекулы озона. Элемент неустойчив и легко отдает лишний атом кислорода, являющийся активным окислителем. Соединяясь с молекулами других веществ, он их активно окисляет и разрушает.

Кроме железа, озонирование помогает очищать жидкость от нерастворимых соединений магния и кальция, поддающихся устранению механической фильтрацией.

Оно также обеззараживает, обесцвечивает, удаляет посторонние запахи и привкус. Во время озонирования погибает много бактерий, удаляются примеси токсичных веществ.

Ионный обмен

Очистить от железа воду можно ионообменной смолой. В последние годы природные компоненты заменяют синтетическими смолами, обладающими высокой эффективностью. Главная задача фильтрации по ионообменному способу – избавление от других двухвалентных металлов: кальция и магния.

В лабораторных условиях этот способ уберет металл высокой концентрации, но в промышленных масштабах применение метода затруднено. Наличие кислорода в жидкости, проходящей через ионообменник, вызывает выпадение осадка и быстрое засорение сорбента. Процесс приходится приостанавливать для промывки смолы.

Трехвалентное железо снижает эффективное удаление кальция и марганца. Смола быстро зарастает органической пленкой.

Хлорирование

Хлор – окислитель, ускоряющий процесс превращения элемента из двухвалентной в трехвалентную форму. Хлорирование решает задачу дезинфекции, удаления сероводорода и марганца, органических веществ.

Жидкий хлор – высокотоксичен, – доставка и работа с ним требует соблюдения строгих мер безопасности.

Гипохлорит

Подают его насосами-дозаторами. При этом соблюдаются необходимые пропорции для разной степени загрязненности.

Преимущества гипохлорита натрия:

• Раствор вещества не образует взвесей и не нуждается в отстаивании.
• Использование гипохлорита не повышает жесткость воды, по сравнению с растворами хлорной извести.
• Химикат получают на месте фильтрации методом электролиза поваренной соли – вещества, безопасного при транспортировке.
• Препарат обладает бактерицидными свойствами – процесс очистки от металла сочетается с дезинфекцией.

Расчет установки дозирования производят на основе данных, полученных при химическом лабораторном анализе состава жидкости. Кроме содержания железа, учитывается наличие тяжелых металлов и сероводорода.

Физический способ очистки

Самым простым и дешевым методом очистки воды от большого количества железа является обычное отстаивание в установке по обезжелезиванию воды. Такой вариант не требует использования химических компонентов, поэтому вполне доступен для самостоятельного выполнения. Отстаивание вода следует проводить в баке достаточного объема, который заполняют водой из скважины и оставляют на некоторое время. В результате двухвалентное железо соединяется с кислородом, происходит его окисление и на дне емкости появляется нерастворимый осадок. От него избавляются методом простой механической фильтрации.

Увеличить скорость прохождения реакции окисления можно подачей дополнительной порции воздуха с помощью компрессора.

Однако даже у такого простого способа имеются недостатки. В частности речь идет о малой производительности. Дело в том, что бак имеет определенный размер, поэтому объем очищаемой воды ограничен, хотя времени на окисление железа требуется очень много.

Вторым физическим методом очищения воды от железа является аэрация, которая характеризуется высокой эффективностью. Система обезжелезивания воды для скважины в этом случае предполагает насыщение жидкости кислородом, при соединении с которым ионы двухвалентного железа быстро окисляются и выпадают на дно в виде нерастворимого осадка. Дальнейшее избавление от образующейся взвеси также проводится с помощью фильтров механической очистки.

Аэрация характеризуется существенными преимуществами. Во-первых, очистка без использования химических веществ позволяет получить чистую и безопасную воду. Во-вторых, процесс не предполагает существенных затрат, что делает его более практичным. При достаточном бюджете требуется приобрести оборудование, при желании сэкономить, можно самостоятельно изготовить простую установку обезжелезивания воды из скважины, обогащающую воду кислородом.

Проведение анализа

Различают несколько методик определения содержания в воде данного элемента:

• роданидный;
• сульфосалициловый;
• фотоколориметрический;
• хемилюминесцентный.

Суть данных анализов состоит в том, что в пробу воды добавляют определённый реактив (специфический для каждого из метода), после чего раствор при наличии соединений железа приобретает характерную окраску. По интенсивности окрашивания при помощи специальных приборов (фотоколориметров), эталонных образцов и калибровочных графиков с малой погрешностью определяют содержание железа. Данные виды анализов производятся в специальных аккредитованных лабораториях или исследовательских центрах. Для определения содержания железа необходима проба воды объёмом не менее 1,5 л.

Фотоколориметр – оптический прибор для определения содержания примесей в воде

Как очистить воду из скважины от железа своими руками?

Для получения максимальных результатов очищать скважины следует регулярно и комплексно. Так как железистые примеси оседают на дне, вызывая заиливание источника, их нужно своевременно удалять. Самый простой способ сделать это – произвести очистку с применением вибрационного насоса. Его опускают до дна скважины, а затем попеременно то постукивают, то поднимают – это позволяет разбить ил и выкачать осадок. Прочистку следует проводить, пока мутная вода не станет прозрачной. Если самостоятельно нужных результатов добиться не получается, обращайтесь в профессиональные компании, предоставляющие услуги по очистке скважин.

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

Для чего необходимо обезжелезивание воды

Повышенное содержание железа в воде

Проблема повышенного содержания железа в воде и, как следствие, необходимость обезжелезивания воды не по наслышке знакомы жителям многих регионов нашей страны. Причем, повышенное содержание железа может быть как в водопроводной воде, подающейся через стальные или чугунные трубы и насыщающейся от них железом из ржавчины с их стенок (как на фото слева), так и в воде из  скважин, поскольку во многих регионах подземные воды проходят через железосодержащие породы и приобретают повышенную концентрацию железа.

Железо, находящееся в воде, может быть в двух формах (точнее говоря в трех, но о коллоидном железе мы говорить не будем, для нашей статьи эта форма неактуальна) – двух- и трех-валентной. Двухвалентное железо образует водорастворимые соли, поэтому вода, даже с повышенным содержанием такой формы железа, выглядит совершенно чистой и прозрачной. Но, если дать ей постоять некоторое время, то двухвалентная форма перейдет в трехвалентную, и начнет образовываться бурый осадок, прекрасно нам знакомый в виде ржавчины, сущего бича водопроводных труб из железа, от которого постепенно удалось избавиться с переходом на водопроводные системы из пластика.

Но так ли уж необходимо обезжелезивание воды? Ведь в последние годы одним из самых распространенных заболеваний системы крови, особенно среди молодых женщин, являются железодефицитные анемии. Возможно, питье воды с повышенным содержанием железа наоборот, будет весьма полезным? Попробуем разобраться.

Почему необходимо обезжелезивание воды

Железо – микроэлемент, жизненно необходимый человеческому организму. Он входит в состав гемоглобина – белка системы крови, осуществляющего важнейшую функцию – транспорт кислорода от легких к органам и тканям. Если в человеческом организме недостает железа, то развивается анемия, о которой уже было сказано выше. Вроде бы, вода с повышенным содержанием железа должна быть полезна? Но есть одно “но” – железо, как и прочие микроэлементы необходимы человеческому организму в ограниченном, строго определенном количестве. И его повышенное содержание, равно как и дефицит, способны вызвать различные расстройства. Именно поэтому здоровым людям питье воды с повышенным содержанием железа противопоказано.

Ну и не стоит забывать о различных бытовых электронагревательных приборах. Растворенное в воде железо имеет привычку оседать на нагревательных элементах, уменьшая на 20-30% их эффективность и сокращая срок службы. Именно поэтому, содержание железа в воде более 0,3 мг/л является  повышенным, такая вода нуждается в обезжелезивании.

Безреагентное обезжелезивание воды

Самый старый и самый простой способ очистки воды от железа. Правда, требует некоторого времени – вода сначала собирается в большой бак (500-1000 литров), где под влиянием кислорода воздуха происходит окисление железа до трехвалентного состояния и выпадение в осадок. Для ускорения процесса можно подавать в емкость кислород под давлением. Через некоторое время (от нескольких часов до дней), очищенная вода поступает по трубам в систему, а осадок солей железа, выпавший вниз, в дренажную систему, периодически промывается.

Метод недорогой, но медленный и недостаточно эффективный. Применим для обезжелезивания воды , когда концентрация железа  не превышает 3-4 мг/л, либо для предварительной очистки в сочетании с другими методами.

Реагентное обезжелезивание воды

Реагентное или каталитическое обезжелезивание воды основано на использовании различных химических веществ (самый распространенный – диоксид марганца), активно реагирующих с железом, растворенным в воде и осаждающим его на гранулах катализатора. Как правило, катализатор достаточно быстро восстанавливается при промывке его обратным током жидкости.

Этот метод в последнее время получил наибольшее распространение вследствие более высокой эффективности и быстроты действия.