Научно-производственное предприятие ЗАО «Мембранная техника и технология» - разработчик и изготовитель очистных систем для воды хозяйственно-питьевого и специального назначения. В активе организации более 10 лет успешного внедрения и эксплуатации систем очистки воды в различных областях народного хозяйства от установок получения обессоленной воды для аналитики и атомных реакторов до компактных аппаратов доочистки воды питьевого назначения.
В этой статье нам бы хотелось рассмотреть одну из важнейших задач очистки воды - удаление железа, так как вода, поступающая потребителю из поверхностных источников и скважин, как правило, не соответствует требованиям, предъявляемым к питьевой воде именно по его содержанию. Содержащееся в воде железо окрашивает в буроватый цвет сантехнику и белье после стирки, образует налет на трубах и водонагревателях, делает воду мутной, придает ей неприятный «железистый» запах и горьковатый вкус.
Очистка воды от железа является непростой технологической задачей. Оно может присутствовать в источниках водоснабжения в четырех разных формах: в виде ионов - растворенное железо, осажденных частиц - окислов (фильтрующееся и коллоидное), как компонент органических и неорганических комплексов - связанное железо и, наконец, являться частью микроорганизмов - бактериальное железо. В воде железо обычно находится в двухвалентном состоянии. При определенных условиях оно легко окисляется растворенным в воде кислородом, переходя в трехвалентную форму, и осаждается в виде плохо растворимой гидроокиси красновато-бурого цвета. Поэтому только что налитая в стакан вода, содержащая двухвалентное железо, совершенно прозрачна, но со временем мутнеет. Органическое железо присутствует в растворенных соединениях и мелкодисперсных осадках. Некоторые виды бактерий используют энергию, выделяемую при окислении ими двухвалентного железа, которое становится частью слизистой оболочки бактерий. Допустимым пределом содержания суммарного железа в воде хозяйственно-питьевого назначения является 0,3 мг/л.
Многолетний опыт внедрения и эксплуатации систем водоподготовки для загородных домов, с собственными скважинами или коллективным водопроводом, позволяет нам выделить основные критерии разработки и подбора водоочистительного оборудования.
1. Сочетание узлов и деталей собственного производства, выполненных из нержавеющей стали, с импортными элементами автоматического управления работой фильтров.
2. Минимальная автоматизация при максимуме удобств при эксплуатации.
3. Отсутствие реагентов (например, марганцовки) при промывке фильтров.

При таком подходе удается снизить как стоимость оборудования, так и затраты на расходные материалы. Кроме того, отсутствие реагентных промывок фильтров сохраняет микрофлору септиков и не загрязняет окружающую среду.
При подборе системы фильтрации сначала в химической лаборатории анализируется состав исходной воды. После определения концентрации железа и форм, в которых оно присутствует, а также наличия в воде других загрязнителей, специалист подбирает состав фильтрационной системы, необходимой в данном конкретном случае.
Окисное железо, как правило, присутствует в воде в виде мелких хлопьев и коллоидных частиц. Набор фильтров для удаления этих форм железа обычно включает аппараты с кварцевым песком, картриджные фильтры с отсечкой 5-10 микрон и 0,45-1,0 микрон последовательно. Такой набор фильтров позволяет снизить мутность и цветность воды до требований СанПиН, но не решает проблемы с растворенным железом.
Ионы железа в растворе при благоприятных обстоятельствах (отсутствие других его форм, определенный состав воды) легко осаждаются на специальных каталитических фильтроматериалах даже при концентрациях до 20 мг/л. Источники воды такого состава - артезианские скважины, которые часто встречаются в Подмосковье. Проблемой очистки воды из скважины является отсутствие в ней кислорода для окисления железа.
Инженерами нашей фирмы разработана и успешно внедрена оригинальная модель фильтров с аэрацией, окислением и осаждением железа в одном корпусе.
Однако рекомендовать очистку воды от железа на основе одного такого фильтра удается далеко не всегда. Чаще, наряду с растворенным железом, в воде присутствует окисленное железо, железо-органика и бактериальное железо, образующееся в застойных зонах металлических трубопроводов, гидроаккумуляторах различного типа и т.д.
В этом случае необходимо наряду с окислением и осаждением применять фильтрование через засыпки и глубинные микрофильтры, то есть комплексную систему очистки, состоящую из нескольких последовательных аппаратов.
Наличие в воде сероводорода и сульфидов, концентрации марганца выше 0,1 мг/л при водородном показателе (рН) ниже 6,8 и ряде других ограничивающих параметров ставят специалиста перед альтернативой использования фильтров с фильтроматериалом-окислителем, требующим непрерывной или периодической регенерации различными растворами (марганцовка, активный хлор) или безреагентной системы со станцией аэрации. По экономическим и экологическим причинам в 90% случаев предпочтение следует отдавать системам безреагентной промывки.


Система очистки воды от железа со станцией аэрации в общем случае включает бак-аэратор с автоматикой включения-выключения подающего (скважинного) и повышающего насосов и нагнетательного вентилятора, насосную станцию повышения давления с гидроаккумулятором, фильтры с кварцевым песком, каталитическим фильтроматериалом и с активированным углем, картриджные микрофильтры. Такая система при необходимости или по желанию заказчика может быть полностью автоматизирована и (или) укомплектована компрессором и воздухо-отделительной колонкой вместо бака аэратора. Этот комплекс очищает воду не только от всех форм железа и марганца, но и сероводорода и других примесей в широком диапазоне концентрацией.
Правильное определение пропускной способности (производительности) оборудования является не менее важной задачей, чем выбор типов фильтров.
При выборе типа-размера фильтра учитываются два расходных параметра:
- пиковая нагрузка на фильтр(ы) (м2/час);
- суточный расход (м2/сутки).
Первый параметр в бытовых условиях (для дома или квартиры) определяется как произведение часового расхода воды из одного крана (0,4-0,6 м2/час) на максимально вероятное количество одновременно открытых кранов (смесителей). Второй параметр определяется как произведение суточного расхода на одного человека (250-400 л) на количество проживающих. В общем случае для дома, где проживают 3-4 человека, расчетный пиковый расход составляет 1,5 м2/час, а среднесуточный расход составляет 1,0 м2. В приведенных рассуждениях не принимались в расчет расходы на технические нужды (полив, мойку автомобилей и т.д.), так как техническая вода обычно не очищается от железа.
Таким образом, для определения состава очистной системы, частоты регенераций или промывок фильтров специалисты используют данные анализа состава воды источника, учитывают вид источника, потребность в очищенной воде, принимают в расчет также гидравлические характеристики водопровода, габариты помещения под фильтры и тип канализации.
Разработанное и серийно выпускаемое на заводе ЗАО «Мембранная Техника и Технология» оборудование эффективно очищает воду от железа любых форм при его концентрациях до 20 мг/л. По желанию заказчика специалисты фирмы подберут недорогое оборудование с ручной промывкой или скомбинируют фильтры с ручной и автоматической промывкой.