Процесс обезжелезивания воды из скважины самостоятельно

Особенности очистки скважинной воды

Скважина является одним из наиболее чистых источников водоснабжения частного дома, коттеджа или дачи. Вода, находящаяся на глубине от тридцати метров, надежно защищена от поверхностных загрязнений толстым слоем почвы. Но именно из-за отсутствия доступа кислорода для воды из скважины характерно повышенное содержание соединений железа и марганца. Их легко идентифицировать по желтоватым разводам, которые образуются на поверхности сантехнического оборудования.

Скважинная вода отличается от водопроводной воды. В ней отсутствует хлор, но присутствует много железа, взвесей и бактерий. Поэтому система ее очистки должна не просто выполнять все функции оборудования муниципальной станции, но и превосходить его.

Полная водоочистка для дома не может быть проведена при помощи одного фильтра. Для качественной очистки воды из скважины требуется целая система устройств, включающая в себя механический фильтр, обезжелезивающий фильтр или аэрационную колонну, угольный фильтр, фильтр умягчения и ультрафиолетовый стерилизатор. Из мелкой скважины вода поступает с невысокой скоростью: для таких объектов используется система ненапорного типа очистки скважинной воды. 

Важность обезжелезивания воды

Используемая в быту вода зачастую содержит избыточное количество железа. Это касается как воды, поступающей из скважин, так и воды, из местных систем центрального водоснабжения. Речь идет о растворимом двухвалентном железе. Избыток железа в воде при ее постоянном употреблении ухудшает состояние здоровья. В частности, он неблагоприятно воздействует на кожу, оказывает неблагоприятное влияние на морфологический состав крови, приводит к возникновению аллергических реакций и различных заболеваний. Кроме того, цвет белья после стирки в насыщенной железом воде может измениться. От высокой концентрации железа в воде также изменяется цвет раковин, ванн и другой сантехники. При определенной концентрации железа в воде (свыше 0,5 мг на 1 л) в ней начинают активно размножаться железобактерии, количество которых напрямую зависит от температуры и присутствия кислорода. В результате происходит образование рыхлого шлама, засоряющего системы водоснабжения и причиняющего вред бытовой технике. Вот почему необходимо производить очистку воды от этого элемента. 

Сущность обезжелезивания воды

Процедура обезжелезивания воды заключается в том, чтобы окислить содержащееся в ней двухвалентное растворенное невидимое железо и перевести его при помощи искусственных методов в состояние твердой взвеси (трехвалентное железо), после чего любыми возможными способами устранить его из воды.

Поскольку концентрация железа в воде из скважин и иных источников может значительно различаться, единого метода его устранения в настоящее время не существует. С этой целью используется множество методов, которые сводятся к двум главным видам: безреагентные (физические) и реагентные. Если для обезжелезивания поверхностных вод могут использоваться исключительно реагентные методы, то обезжелезивание воды из скважины может производиться любыми методами. Некоторые из них рассмотрены ниже. 

Отстаивание

Наиболее распространенный, простой и самый дешевый способ обезжелезивания воды – обычное отстаивание. Для этого устраивается специальный бак, в который закачивают воду из скважины. Этот бак используется в качестве отстойника, в котором происходит выпадение окисленного железа в осадок. Затем производится перекачивание очищенных таким способом верхних слоев воды во внутридомовую водопроводную систему. Иногда этот способ в целях ускорения процесса совмещается с аэрацией воздухом, нагнетаемым компрессором. Главные недостатки данного способа обезжелезивания – необходимость наличия достаточного места для емкости, потребность в дополнительном насосном оборудовании и чрезвычайно малая скорость обезжелезивания воды. 

Метод аэрации

Обезжелезивание воды из скважины методом аэрации – одна из самых эффективных технологий. Сущность этого процесса состоит в создании интенсивного воздухообмена, в результате которого вода насыщается кислородом, что обеспечивает ее очищение и нормализацию химического состава. Очистка воды от железа обеспечивается в результате окисления его молекул и их перехода из растворенного состояния в нерастворимую форму, то есть в обычные механические частицы, оседающие на фильтрующих устройствах. Исходя из технологических особенностей данного процесса, выделяют три главных способа аэрации: эжекторная аэрация, напорная аэрация, безнапорная аэрация. Для каждого из этих методов требуется использовать определенное оборудование, учитывать разные особенности и стадии проведения. Аэрация – насыщение воды кислородом – имеет целый ряд важных преимуществ. Поскольку в воду не добавляются никакие химические вещества, способные причинить вред человеческому организму, она безопасна. Стоимость процесса аэрации достаточно низка: финансовые затраты нужны только на закупку оборудования и на дальнейшую оплату электроэнергии для его функционирования. Простейшая аэрация воды может выполняться на оборудовании, сделанном своими руками. 

Каталитический метод

Очистка воды от железа воды может также проводиться с использованием каталитического фильтра. Эта система основана на применении специального вещества, находящегося в фильтрующем резервуаре и способствующего окислению железа кислородом, присутствующим в воде. Система обезжелезивания с каталитическим фильтром преобразует железо в нерастворимую форму, после чего вымывает его как осадок. Достоинством данного метода является отсутствие необходимости использовать дополнительные реагенты. Помимо этого, в воду не попадают вредные для человеческого организма вещества, а самой системе не требуется дополнительное обслуживание и замена расходных материалов.

Недостаток каталитического метода обезжелезивания воды состоит в том, что он может проводиться только после очистки воды от других примесей. Если их не удалить, то они приведут к поломке катализатора.

Помимо этого, в системах обезжелезивания воды с каталитическим фильтром предполагается предварительная процедура аэрации, поскольку содержащегося в исходной воде кислорода не хватит для окончания окислительного процесса. 

Метод хлорирования

Обезжелезивание воды методом хлорирования заключается во введении в обрабатываемую воду газообразного хлора, его водных растворов, а также веществ, содержащих активный хлор (гипохлоритов кальция и натрия, хлорной извести, диоксида хлора, хлораминов). Обработка воды хлорсодержащими веществами производится при помощи специальных дозаторов. Гипохлорит натрия может быть получен из поваренной соли непосредственно на месте обработки загрязненной воды. Использование одного из хлорсодержащих реагентов определяет соответствующую технологию процесса. Хлор является сильным окислителем, однако метод хлорирования имеет целый ряд недостатков, связанных с высокой токсичностью этого вещества. В процессе хлорирования могут образовываться побочные токсичные хлорпроизводные продукты, а вода может приобретать специфические хлорфенольные запахи. 

Метод озонирования

Очистка воды от железа путем озонирования является одним из самых эффективных методов. В этом случае вода, содержащая растворенное железо, обогащается озоном либо воздушно-озоновой смесью. Озон вступает в реакцию с растворенным железом, окисляет его и тем самым переводит в трехвалентную нерастворимую форму. Далее производится механическая фильтрация или отстаивание воды для удаления образовавшегося в ходе реакции осадка. Озон является одним из наиболее мощных окислителей, поэтому данная технология позволяет удалить из воды любое количество растворенного железа. Одно из важнейших преимуществ метода озонирования наряду с высокой эффективностью состоит в его полной безопасности. Озонирование является экологически чистым методом, при превышении дозы реагента не происходит каких-либо серьезных изменений в составе воды и ее качестве, поскольку после завершения реакции остаточный озон разлагается на нейтральные для человеческого организма соединения. Основной недостаток озонирования заключается в его дороговизне, обусловленной тем, что озон необходимо производить на месте.

Метод ионного обмена

Очистка воды от железа ионообменным способом не требует применения окислителей. Для устранения железа этим методом используются катиониты – специальные синтетические смолы, которые обладают способностью удалять из воды двухвалентное растворенное железо и другие металлы, в первую очередь кальций и магний. Ионообменные смолы задерживают одни вещества внутри своих гранул и взамен выделяют другие – анионы натрия. Теоретически с помощью метода ионного обмена из воды могут быть удалены чрезвычайно высокие концентрации железа, минуя этап окисления двухвалентного растворенного железа для получения нерастворимого гидроксида. Но практические возможности использования данного метода существенно ограничены.

Присутствие органических веществ в воде, включая органическое железо, ведет к быстрому зарастанию ионообменных смол органической пленкой, которая служит питательной средой для бактерий.

На поверхности ионообменной смолы оседает нерастворенное трехвалентное железо, а также иные механические примеси, которые значительно снижают эффективность очистки. Быстрая засоряемость фильтрующих элементов требует их регулярной замены. 

Биологический метод

Обезжелезивание воды при помощи биологического метода состоит в преобразования растворенного двухвалентного железа в окисную форму с использованием железобактерий, которые не представляют опасности для человеческого организма, в отличие от продуктов их жизнедеятельности. Эти бактерии проявляют активность при концентрации железа в воде на уровне от 10 до 30 мг/л, но могут развиваться и при более низкой концентрации вредной примеси. Для нормального существования этих микроорганизмов необходимо обеспечивать низкий уровень кислой среды, одновременно подавая кислород из воздуха. Биологический способ обезжелезивания завершается удалением продуктов жизнедеятельности железобактерий при помощи адсорбции, после чего производится обработка воды бактерицидными лучами для окончательной очистки жидкости. Данный метод эффективен и экологичен, но все же у него имеется существенный недостаток: низкая скорость процесса. Помимо этого, для поддержания производительности очистки на должном уровне необходимо использование очистных емкостей больших размеров. 

Выбор системы

Поскольку существует множество систем очистки воды из скважины, для правильного выбора наиболее подходящей системы необходимо учитывать целый ряд факторов, в том числе:

• производительность очистной системы – она рассчитывается в зависимости от объема одновременного забора очищаемой воды несколькими точками: санузлом, кранами, душем;
• фильтрующую среду: каждая среда имеет свою скорость фильтрации; 
• габариты баллонов-фильтров и объем используемых в них фильтрующих материалов: чем эти показатели больше, тем производительность водоочистной системы выше, однако и ее обслуживание обходится дороже из-за загрузок большого количества фильтрующих материалов;
• разное время прохождения загрязненной воды через фильтрующие материалы до состояния очищенной.

Водоочистка за городом затруднена еще и тем обстоятельством, что состав воды нестабилен и изменяется в зависимости от сезона. В водоносный слой могут попадать загрязнения от близлежащих сельскохозяйственных и промышленных предприятий. Контролировать ситуацию помогут частые анализы.