Как избавиться от железа в скважинной воде: обзор способов

Типы железа и его соединений в различных источниках

Условно все залегающие в грунте воды, использующиеся для водоснабжения, можно разделить на три типа:

«верховодка» или поверхностные грунтовые воды, которые обычно поступают в колодцы,
вода песчаного слоя, которую добывают при помощи неглубоких скважин (их обычно так и называют – скважины на песок),
глубоко залегающие воды известкового слоя (артезианская вода и одноименные скважины

Железо в поверхностных водах

Поверхностные воды отличаются присутствием органического железа:

Виды железа в воде

гуматов (соединений с гуминовыми солями),
коллоидных взвешенных частиц (лигнины и танины),
бактериального вещества (результата жизнедеятельности особых железобактерий, которые способны изменять валентность железа, превращая двухвалентные частицы в трехвалентные).

Общее содержание железа в поверхностных водах обычно не слишком велико, однако он вполне может превышать предельно допустимую концентрацию (ПДК). Особенностью очистки поверхностных вод является сложность удаления гуминовых соединений железа из-за их высокой стойкости.

Скважины на песок

Вода из скважин на песок так же, как и содержащаяся в поверхностных водах, в большинстве случаев содержит железо в небольших количествах. Из-за присутствия кислорода в этих слоях почвы оно обычно имеет трехвалентную форму. В то же время все чаще вода из песчаных слоев становится близка по составу к поверхностным водам, а значит, велика вероятность наличия в ней трудноудаляемого органического железа в виде гуматов.

Артезианские источники

Вода артезианских скважин экологически более безопасна, чем та, которая добывается из верхних слоев, благодаря минимальному влиянию на ее состав человеческой жизнедеятельности (на глубину порядка 100 м) не проникают токсины, попадающие на поверхность почвы, болезнетворные бактерии со свалок, химикаты из вносимых удобрений и пр.

В то же время из-за контакта с определенными породами грунта артезианская вода содержит большее количество солей, в том числе, и солей железа. На большой глубине отсутствует в больших количествах кислород, а в отсутствие окислителя железо в большинстве случаев бывает двухвалентным. Чаще всего в артезианской воде встречаются следующие соединения: Fe(HCO3)2 (бикарбонат железа), FeCO3 (карбонат), FeSO4 (сульфат), FeS (сульфид). В небольших количествах и в редких случаях может также присутствовать органическое трехвалентное железо и трехвалентный сульфат Fe2(SO4)3. При использовании артезианского слоя вам, скорее всего, придется решать вопрос, как очистить воду от железа из скважины.

Особенности

Искать подземный источник, снижать концентрацию двухвалентного и трехвалентного железа придется в домашних условиях самому. Для предотвращения проблем, связанных с наличием солей железа в воде, при строительстве скважины следует использовать пластиковые трубы. При автономном водоснабжении загородного дома лучше всего использовать артезианскую скважину или колодец.

Для окончательного выбора источника нужно вначале внимательно осмотреть соседние дома или дачные участки

Чтобы обеспечить хорошее качество воды, обратите внимание на расположение уличного туалета на соседнем участке и близость выгребной ямы

Иногда, несмотря на потраченные на бурение артезианской скважины деньги, из крана по утрам вытекает жидкость кирпично-красного цвета с очень неприятным запахом тухлого яйца, при отстаивании на дно выпадает черный слизистый осадок. Это значит – необходима очистка от железа. Его избыток вреден для организма, он может нарушить перенос кислорода, вызвать тяжелое заболевание – гемохроматоз, привести к разрушению печени, сердечной мышцы, заболеваниям крови, обострению сахарного диабета, проблемам с суставами.

Прежде чем выбирать метод очистки, нужно сделать химический и бактериологический анализ воды. Легче всего удаляется двухвалентное и трехвалентное железо. Двухвалентное хорошо растворяется и обнаруживает себя только при отстаивании воды в виде желтоватого осадка на стенках сосуда. При воздействии сильных окислителей оно присоединяет один атом кислорода и переходит в трехвалентное – хорошо знакомую ржавчину, которую легко удалить обычным фильтрованием.

Гораздо хуже удаляется органическое или бактериальное. Выглядит внешне, как студень черного цвета с неприятным запахом и высоким содержанием железобактерий. Иногда в этой массе встречаются отдельные нити сине-зеленых водорослей.

Виды систем-обезжелезивателей

Для начала необходимо определить степень загрязнения воды и в каком виде железо находится в воде.

Различают следующие виды:

элементарное, в нерастворенном виде;
2-валентное, в растворенном виде;
3-валентное, в нерастворенном виде;
органическое, которое подразделяется на: коллоидное, в виде нерастворимых очень мелких частиц, содержащихся в воде во взвешенном состоянии, не оседают и придают ей мутность; бактериальное; растворимое органическое

Для элементарной проверки достаточно налить воды в стакан и дать ей отстояться несколько часов.

Трехвалентное железо проявит себя в виде ржавого осадка.
Двухвалентное придаст воде мутноватый рыжий цвет.
Бактериальное образует на поверхности радужную оболочку.

Безреагентная фильтрация

Не предполагает использования химических реагентов. Очистка воды от избытков железа, марганца и сероводорода происходит при помощи природных сорбентов, которые обеспечивают реакцию окисления растворенного железа.

Такие фильтры устраняют:

мутность,
цветность,
выводят взвешенные частицы,
песок,
ил.

Безреагентные фильтры обладают функцией автоматического самоочищения, путем обратной промывки фильтрующего сорбента.

Реагентные очистители

Рекомендуются для очистки воды с высокой степенью загрязнения.

В основе их работы – использование химических реагентов, которые значительно ускоряют процесс окисления и образование трехвалентного железа.

Такие фильтры укомплектованы специальным баком для приготовления регенерационного раствора.

Активно используются такие виды реагентов, как:

гидрохлорида натрия;
перманганата калия или «марганцовка».

Выпавший осадок устраняется при помощи механической фильтрации. По способу очистки можно также выделить следующие виды фильтров.

Засыпного типа

Фильтры засыпного типа, работающие на основе каталитических загрузок, где процесс очистки происходит благодаря различным наполнителям и сорбентам.

В работе данных очистных систем могут использоваться один тип или несколько различных по составу наполнителей, которые укладываются слоями и обеспечивают комплексную очистку воды не только от железа, но и других примесей.

Обратного осмоса

Фильтры обратного осмоса, в основе работы которых лежит пропуск жидкости под давлением сквозь мембрану, имеющую минимальные зазоры, которые способны пропускать только молекулы воды.

Практически все остальные элементы успешно фильтруются. Поэтому вода приближается по своим свойствам к дистиллированной и в случае бытового использования требует дополнительной минерализации.

С использованием электромагнитов

Фильтры с использованием электромагнитов, в основе которых лежит обработка воды ультрозвуком, что приводит к коагуляции железа и значительно облегчает его вывод с помощью различных сорбентов.

В зависимости от модели такие устройства могут содержать:

соленоидальный электромагнит,
постоянный магнит.

Аэрационные

Устройства аэрационного обезжелезивания, работают на принципе окисления двухвалентного железа при помощи воздуха.

В данных фильтрах используется два способа насыщения воды кислородом:

безнапорная аэрация, когда вода получает кислород в процессе разбрызгивания;
напорная, когда кислород подается в воду под давлением.

Ионообменные фильтры

Системы, работающие на основе ионообменных смол: анионита или катионита. Такие системы можно отнести к многофункциональным, потому что они используются:

для удаления солей и смягчения жидкости;
для снижения содержания железа, марганца и других металлов, находящихся в нерастворенном состоянии.

Адсорбционные системы

Работают на основе адсорбентов, в роли которых могут выступать:

зола,
глина,
скорлупа кокоса,
шунгит,
другие искусственные или природные материалы.

Самым популярным наполнителем является активированный уголь, экологический чистый адсорбент с отличными фильтрующими качествами.

Как влияет железо на жизнь человека

В верхнем слое литосферы железо находится в растворенном состоянии (Fe2+). Для его окисления требуется наличие свободного кислорода. Окисленное железо выпадает в виде осадка и оседает ржавчиной на трубопроводах и сантехнике. Ржавчина может нанести значительный урон не только бытовым электроприборам, но и дорогому промышленному оборудованию, привезти к коррозии и пробоинам в трубах и деталях машин. Человек не меньше техники страдает от повышенного содержания ионов железа в питьевой воде. Накопление железа происходит постепенно. Единоразовый глоток грязной воды не нанесет вреда организму, однако постоянное поступление ионов железа с водой приводит к серьезным нарушениям в организме. У людей появляются такие заболевания, как хроническая аллергия, дерматит, почечная недостаточность, нарушение в работе нервной системы, печени и желудочно-кишечного тракта.

Железо в воде и его формы

В процессе развития химической науки было выявлено несколько форм, в котором находится железо в природе.

Растворенное железо в двухвалентной форме (Fe2+). Основные признаки: вода прозрачная, нет цвета и запаха. Наблюдается преимущественно в грунтовых водах, где отсутствует кислород.
При выходе воды на поверхность и взаимодействии с кислородом, двухвалентное железо окисляется и переходит в трехвалентную форму (Fe3+). К признакам относят появление характерного запаха, железистого вкуса и бурого цвета, оседает в виде ржавчины.
Окисленное железо в коллоидной форме. Ионы имеют микроскопический размер менее 1 мкм и образуют суспензию. Признаки: мутность воды даже после длительного отстаивания. Станции обезжелезивания для дома не видят эти загрязнения и малоэффективны при очистке воды от такого железа.
Железо в связке с железистыми бактериями. В качестве характерных признаков наблюдается образование слизи коричневого цвета (следы жизнедеятельности бактерий). Они усиливают процессы коррозии и ведут к быстрому изнашиванию трубопроводов.

Откуда берется железо в подземных водах?

Наличие Fe в водопроводной воде понятно – это результат коррозии старых металлических труб, накопительных резервуаров, распределительных узлов и так далее. А вот с чем связано повышенное содержание этого металла в подземной воде?

Причин две:

природная. Это связано с обширными залежи железосодержащих пород рядом с водоносным горизонтом. Под действием влаги металл окисляется и попадает в воду, это естественная реакция. Также возможно просачивание в водоносных горизонт болотных вод с повышенным содержанием железа в связи с гумусными вкраплениями, наличие рядом глин юрского периода (с высоким содержанием пирита). На количество примеси влияет вулканическая деятельность рядом. Интересно, что более глубокие водяные горизонты содержат большую долю примеси – до 3..4 мг/л;
человеческий фактор. Большое количество сточных вод с высоким содержанием железа – результат деятельности металлургических комбинатов, металлообрабатывающих предприятий, текстильных и лакокрасочных предприятий, сельского хозяйства.

Есть характерная зависимость – чем более кислая среда, тем выше в ней процент железистых примесей. Повышенный pH воды и сниженное количество кислорода почти всегда сопровождается высокой долей железистых включений.

В природе железо присутствует в четырех формах: простое (чистое), двухвалентное, трехвалентное и органическое. Простое железо при попадании в воду немедленно окисляется до трехвалентного и образует характерный ржавый осадок, очень быстро оседающий. Соответственно, трехвалентное тоже осаживается в виде ржавой взвеси. Двухвалентное обнаружить намного сложнее, визуально оно не определяется. Органическое – это сложные соединения, в том числе бактериальные и коллоидные. Выпадение в осадок происходит медленнее, чем у трехвалентного варианта.

Основные методы обезжелезивания воды

Стоит сказать, что самой большой популярностью пользуются четыре способа обезжелезивания воды:

простая аэрация;
аэрация на специальном устройстве;
процесс коагуляции и осветления;
введение сильных реагентов (хлора, озона, перманганата калия).

Для очистки поверхностных вод чаще всего используют реагентные способы с дальнейшим фильтрованием.

Если же в воде обнаружено коллоидное двухвалентное железо, необходимо провести пробное обезжелезивание.

Когда же нет возможности провести очистку на первых стадиях проектирования, то после проведения пробного обезжелезивания в лаборатории или на основании опыта работы подобных устройств используют один из методов, описанных выше.

Отстаивание воды

Самым простым способом обезжелезивания является отстаивание воды. Это происходит так: в специальную емкость заливают воду, в ней, как в отстойнике, железо после окисления оседает, а верхний, очищенный слой воды транспортируется в дом для дальнейшего использования. Для ускорения процесса пользуются методом аэрации: когда компрессор нагнетает воздух. В таком случае минусы будут выражаться в необходимости свободного места для бака и насоса, а также низкой скорости обезжелезивания.

Аэрация на специальных устройствах

Аэрацию принято использовать в тех случаях, когда нужно избавиться от железа при его концентрации более 10 мг на литр и повысить величину pH выше 6,8.

Для процесса аэрации пользуются вентиляторными дегазаторами (градирнями) или контактными градирнями с естественной вентиляцией. Как же это все выглядит и работает?

Посмотрите на рисунок ниже, на нем представлена схема работы аэрационного метода. Вода попадает через патрубок (1) в верхний сектор градирни, где работает естественная вентиляция. Внутри дегазатор заполнен кольцами Рашига – их габариты 25×25×4 мм (4). Альтернативой данной керамической насадке может служить деревянная хордовая насадка из брусков.

С помощью вентиляторов навстречу воде подается воздух. Этот процесс позволяет удалить углекислоту и обогатить воду кислородом. После этого жидкость стекает в специальную емкость (7), оттуда насос подает ее в напорный фильтр. В итоге в наполнителе фильтра образуются хлопья гидроксида трехвалентного железа, которые и остаются здесь.

Как сделать установку обезжелезивания воды из скважины своими руками

Статья по теме:

Фильтры для воды в частный дом.Как правильно выбрать фильтры, обзор моделей, полезные советы – читайте в нашем обзоре.

Этот вопрос мучает преимущественно дачников, столкнувшихся с проблемой помутнения воды в скважине или колодце. Затраты в 300−500 долларов США не всем по карману, а пить хочется чистую воду. Сделать систему водоочистки можно самостоятельно.

Нет универсальной технологии удаления металла и его соединений из жидкой среды. Простейшим способом улучшить её качество является отстаивание и аэрация. Оба способа нацелены на то, чтобы Fe из двухвалентного типа превратился в трёхвалентный под воздействием кислорода.

Для изготовления системы понадобится:

насос;
аэратор (самый простой пример − лейка от душа);
шланг;
трубы пластиковые;
резервуар с водой (минимум 200 литров).

Важно! Объём бака зависит от того, каков расход воды в доме. Процесс отстаивания также улучшает качество, но требуется больше времени для реализации процесса.
Большой бак− одна из важных деталей системы. Для начала устанавливают бочку или другой резервуар в выбранном месте участка

В ней будет скапливаться вода. Советуем не снимать с ёмкости крышку, а проделать в ней отверстия для доступа кислорода, чтобы сухая листва и пыль не попадали внутрь

Для начала устанавливают бочку или другой резервуар в выбранном месте участка. В ней будет скапливаться вода. Советуем не снимать с ёмкости крышку, а проделать в ней отверстия для доступа кислорода, чтобы сухая листва и пыль не попадали внутрь.

В верхней части бочки проделывается отверстие диаметра трубы, через него в ёмкость будет подаваться вода при помощи насоса. После установки трубы внутри бочки к ней прикрепляется лейка. Такая подача позволит быстрее избавиться от двухвалентного железа. Это метод аэрации, описанный выше.

С другой стороны бочки выводят трубу, через которую очищенная вода будет поступать в дом. Это наиболее простая система. При более высоких показателях Feсоветуем использовать комплексную систему.

Если уровень железа незначительно превышает норму, метод аэрации позволит значительно улучшить качество воды

Систему можно автоматизировать. Для этого устанавливают поплавок от насоса, который фиксировал бы набор воды до определённого уровня. Помните, что при повышении количества Feповышается и состав марганцевых соединений, которые также вредны для человека. Вот почему часто к фильтрам обезжелезивания предлагают оборудование для деманганации.

Важно! Уровень железа в скважине может изменяться в течение года, поэтому лабораторный анализ требуется проводить как минимум 2−3 раза в год.
Система обезжелезивания не дань моде, а необходимость

Обезжелезивание воды из скважины своими руками: видео

Представляем подробную видеоинструкцию по организации обезжелезивания воды своими руками:

В случае если качество воды из скважины в течение всего года оставляет желать лучшего, советуем установить качественную систему фильтрации. Можно самостоятельно изготовить установку аэрации и подключить к ней профессиональный фильтр. Это позволит пить воду и готовить пищу без страха за своё здоровье.

Очистка воды из скважины от железа: различные способы и технологии

Для очистки жидкости от железосодержащих примесей используют различные способы. Некоторые из них можно легко реализовать в своем доме, другие технологии сложны и используются в промышленных масштабах.

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

Такой способ отличается простотой, но при этом требует наличия большой емкости для отстаивания жидкости. Реализация его в городской квартире связана с рядом неудобств, поэтому к такой очистке воды прибегают владельцы дачных домов или загородных коттеджей. Объем резервуара должен быть равен суточному объему потребления влаги.

Важными преимуществами данного метода являются его независимость от подачи электроэнергии, а также дополнительная очистка жидкости от содержащегося в ней сероводорода. Однако при ежедневном отстаивании в емкости накапливается большое количество осадка, который нужно периодически удалять. Эту возможность необходимо предусмотреть при выборе резервуара.

Аэрационный метод

Схема аэрационной очистки воды.

Использование аэрационного метода обеспечивает более качественную очистку, чем простое отстаивание жидкости. Этого удается достичь за счет контакта жидкости с воздухом: при аэрации примеси железа контактируют с кислородом, который содержится в воздухе, окисляются и трансформируются в Fe(III). В таком состоянии примеси этого металла выпадают в осадок. Задерживать данный осадок способен бытовой механический фильтр, устанавливаемый на выходе из емкости, куда попадает жидкость после аэрации.

Преимуществом аэрационного метода называют его экологичность, так как при очистке воды не используются химикаты. Однако для аэрации больших объемов нужна стабильная работа электросетей. Также проблемой может стать необходимость частой смены фильтрующих кассет, которые задерживают ржавчину.

Процесс озонирования

Очистка воды озонированием позволяет обеззаразить и обесцветить жидкость, избавить ее от железа и посторонних привкусов. Основу процесса озонирования составляет окисление. Через специальные генераторы, которые вырабатывают газ-окислитель, пропускается очищаемый объем жидкости. При прохождении этого газа через воду в нее проникают свободные атомы кислорода. Эти атомы вступают в реакцию с молекулами органических и неорганических соединений, загрязняющих жидкость. В результате окисления происходит выделение кислорода, углекислого и других газов.

Схема очистки воды из скважины озоном.

Преимуществом метода озонирования является его универсальность. Озон безопаснее хлора, он разлагает не только химические соединения, но и бактерии. Этот газ обладает способностью переводить растворимые соединения, в том числе содержащие железо, в нерастворимую форму. Однако монтаж установки озонирования своими руками невозможен. Расчет ее мощности и установку оборудования должна производить специализированная организация.

Ионообменный способ

Применение ионообменного способа подразумевает установку специального фильтра. Это устройство содержит свободные ионы натрия. При реакции с водой, в которой содержатся примеси железа, частицы натрия заменяют ионы этого металла.

Метод обратного осмоса

Схема очистки воды методом обратного осмоса.

По степени очистки метод обратного осмоса считают наиболее эффективным. Мембранный фильтр способен улавливать даже железо, которое присутствует в воде в растворенной форме. Одновременно с этим металлом жидкость очищается от всех органических и неорганических примесей. Благодаря такой тщательной очистке она приближается к дистиллированной воде, поэтому требует дополнительной минерализации.

Метод обратного осмоса максимально эффективен, но отличается сложностью и высокой стоимостью. Фильтрующая установка обратного осмоса — это комплексная система из нескольких элементов. Чаще всего такие системы устанавливают для полной водоподготовки в коттеджных поселках или многоквартирных домах, а также на промышленных предприятиях.

Применение реагентов

Чтобы обезжелезить воду в промышленных масштабах, используют различные реагенты, одним из них является гипохлорит натрия. Принцип такой фильтрации — возникновение химической реакции между примесями железа и используемым реагентом. В результате этой реакции выпадает нерастворимый осадок, на выходе он задерживается фильтрующим элементом.

Последствия высокого содержания Fe (железа) в воде

Прежде чем рассказать о вреде чрезмерного потребления железа, поговорим о том, что данный элемент встречается в природе в различных формах. Он может быть как растворённым, так и не растворённым, поэтому человек не всегда на глаз сможет определить, имеется ли в жидкости переизбыток металла.

Состояние труб в многоквартирных домах зачастую оставляют желать лучшего

Виды соединений Fe в источниках воды

Железо имеет несколько валентностей, а также встречается в жидкости в виде химических соединений:

коллоидное представлено микрочастицами и находится в воде в виде взвеси;
элементарное, которое в воде не растворяется;
органическое имеет множество форм, сложно поддаётся удалению, выглядит как примесь;
двухвалентное хорошо растворяется в воде, редковыпадает в осадок;
трёхвалентное растворяется лишь при высокой кислотности воды, во всех остальных случаях не растворяется вообще;
бактериальное− микрочастицы, используемые бактериями для выработки энергии.

Мнение эксперта
Валерий Дробахин
Инженер-проектировщик ВК (водоснабжение и канализация) ООО “АСП Северо-Запад”

Важно! При переизбытке металла в жидкой среде анализ всегда покажет присутствие нескольких видов железа. Поэтому очистка должна производиться качественно.. Определить присутствие Fe в воде для питья и приготовления пищи можно самостоятельно

Определить присутствие Fe в воде для питья и приготовления пищи можно самостоятельно.

Признаки присутствия железа

Определим основные признаки, указывающие на то, что употреблять в пищу воду не нужно. Чтобы эксперимент удался, понадобится осмотреть качество воды сразу после набора, а затем отстоять её в течение 15 минут и вновь осмотреть.

Вид воды из-под крана	Вид воды после отстоя	Тип присутствующего Fe
Чистая, прозрачная	Наличие осадка бурого цвета	Двухвалентное
Прозрачная, имеющая иной цвет	Наличие осадка бурого цвета	Трёхвалентное
Наличие желеобразных образований, присутствие плёнки	Наличие желеобразных образований, присутствие плёнки	Бактериальное
Коллоидное	Жёлто-бурый цвет	Не выпадает в осадок, имеет бурый цвет
Органическое	Жёлто-бурый цвет с наличием примеси	Жёлто-бурый цвет с наличием примеси

Даже небольшое отличие в цвете жидкости должно насторожить

Повышенное содержание данного вещества скажется на работе техники. Ржавчина быстро скапливается на деталях посудомоечных, стиральных машин, препятствуя качественной работе. Вещи после стирки выглядят неопрятно, при высокой концентрации Fe на одежде остаются пятна. На здоровье человека переизбыток железа действует отрицательно, вызывая:

заболевания печени, почек;
аллергические реакции;
изменение показателей крови;
нарушение обменных процессов;
раздражение кожных покровов.

Подобный цвет воды говорит о том, что её использование небезопасно

Проведение анализа

Небольшое превышение нормы содержания металла в воде придаст ей неприятный привкус. Чтобы убедиться в качестве окончательно, понадобится провести анализ. Сделать его можно в городской лаборатории или домашних условиях при помощи тест-системы. Приобрести её можно в компании по продаже химических реактивов. Производитель − ООО «МедЭкоТест».

Тест-система, с помощью которой можно определить концентрацию общего железа в воде из скважины

Анализ производится в хорошо проветриваемом помещении, потребуется лишь 15 минут времени. Если говорить о качестве анализа, то в профессиональной лаборатории его сделают более точнее. Важный процесс − взятие пробы. Для этого следует придерживаться нескольких правил:

ёмкость должна быть из пластика или стекла объёмом порядка 1,5 л, чистая;
нельзя предварительно промывать ёмкость моющими средствами;
перед забором воды кран открывают и сливают воду;
напор при заборе воды должен быть небольшой;
плотно закрытую тару хранят в тёмном месте до того, как отправить на анализ;
срок хранения жидкости до анализа не должен превышать 8 часов.

Если скважина расположена вблизи промышленного предприятия, пробы воды на анализ следует брать минимум ежегодно. Удаление железа из воды − вот чем следует заняться сразу после выявления проблемы. Для этого на рынке представлен огромный выбор оборудования − фильтры разной степени очистки. Но для начала узнаем обо всех способах обезжелезивания.

Чистая вода − залог здоровья человека!

Как избавиться от двухвалентного железа в скважинной воде?