2. Systemy odżelaziania i odmanganiania wody

Odżelazianie i odmanganianie wody stosujemy głównie do uzdatnienia wód podziemnych, a sporadycznie przy wodach powierzchniowych.

Odżelazianie wody podziemnej polega na utlenieniu żelaza dwuwartościowego do trójwartościowego, które następnie jako osad, można usunąć z wody poprzez filtrację.

Formy żelaza w wodzie:

- Fe(HCO₃)₂ (dwuwęglan żelazawy), FeCl₂ (chlorek żelazawy) - wody podziemne,

- FeSO₄ (siarczan żelazawy) - wody kopalniane,

- żelazo w postaci związków humusowych - w torfowiskach i pokładach węgla brunatnego - wody powierzchniowe

Woda żelazista:

- świeżo zaczerpnięta (bez wolnego tlenu) jest przezroczysta, po kontakcie z tlenem nabiera mlecznego odcienia i mętnieje, występują w niej kłaczki osadu brunatnego, który opada na dno naczynia,

- ma nieprzyjemny atramentowy smak, który czyni ją niezdatną do picia,

- nie jest szkodliwa, ale ma własności barwiące które powodują że nie nadaje się do stosowania w domu i przemyśle,

-jest miejscem rozwoju bakterii żelazowych, które przy masowym rozwoju mogą powodować zarastanie przewodów wodociągowych.

Odżelazianie można wykonywać za pomocą metod konwencjonalnych:

napowietrzanie - w. podziemne

nieorganiczne napowietrzanie i alkalizacja (wapnowanie) - w. podziemne

Wybór metody wymiana jonów - w. przemysłowa(gdy trzeba zmiękczać)

zależy od formy Fe:

koagulacja - do w. powierzchniowych i zaniecz. Fe_org

organiczne utlenianie

sorpcja

Odżelazianie można wykonywać też za pomocą metod niekonwencjonalnych:

a) „suchej” filtracji - jednoczesne utlenianie i autokatalityczne działanie złoża filtracyjnego podczas filtracji emulsyjno - powietrznej,

b) filtracji na namywanych filtrach o działaniu katalitycznym

c) elektrokoagulacji - usuwanie związków żelaza w drodze utleniania i sorpcji na kłaczkach zjonizowanych w polu elektrycznym, a pochodzącym z rozpuszczania się elektrod i rozkładu wody uzdatnionej,

d) flotacji ciśnieniowej z ewentualną alkalizacja wapnem - zachodzi dzięki pełnemu utlenieniu Fe²⁺ tlenem z drobnych pęcherzyków powietrza i wynoszeniu kłaczków na powierzchnię,

e) metody ultradźwiękowej,

f) filtracji poprzedzonej oddziaływaniem pola magnetycznego na uzdatnianą wodę.

Do odżelaziania wód podziemnych za pomocą napowietrzania stosuje się urządzenia:

• natryski i dysze,

• tężnie (ocieakacze) kontaktowe lub sztucznie napowietrzane

• zbiorniki napowietrzane - rzadko stosowane

Aeratory - urządzenia napowietrzające, mają za zadanie usuwanie z wody rozpuszczonych gazów (CO₂ i H₂S), utlenienie żelaza oraz zmniejszenie korozyjnych własności wody.

Aeratory dzielą się:

- aeratory wprowadzające cienkie strugi, krople, warstewki wody do powietrza atmosferycznego (np. rozdeszczujące, rozbryzgujące, ociekacze, kaskadowe, rozdeszczująco - kaskadowe),

- aeratory wprowadzające do wody powietrze w postaci pęcherzyków (aerator Inka, ciśnieniowe),

- aeratory o własnościach pośrednich (dysze inżektorowe Białostockie, aerator Erbena, Multicome)

nieorganiczne: Mn(HCO₃)_2, MnSO₄ - w. podziemna

Formy Mn w wodzie:

organiczne - w. powierzchniowa

Wody z manganem:

- Pod wpływem CO₂ i w zetknięciu np. z rudami żelaza powstają rozpuszczalne związki, które przechodzą do roztworów

- Mangan posiada własności trujące

- Ma wartości barwiące i przez to, wody są nieużyteczne w domu i przemyśle (farbiarskim, celulozowym, papierniczym, włókienniczym).

- Bakterie manganowe zatykające przewody wodociągowe i psujące smak wody.

Mangan usuwa się jak żelazo przez napowietrzanie i filtrację. Łatwo strąca się dwuwęglan manganu Mn(HCO₃)₂, zaś trudno strąca się siarczan manganu MnSO₄, zwłaszcza w wodach miękkich.

Odmanganianie wody odbywa się metodami:

• chemiczno-mechaniczną,

• biologiczną,

• przez połączenie tych dwóch metod.

Metoda mechaniczno-chemiczna - na filtrach

Polega na napowietrzaniu i filtracji. Sole manganowe w przypadku odczynu słabo kwaśnego lub obojętnego są nieutleniane i niestrącane. Po utworzeniu się powłoki z MnO
, Mn
rozpuszczony w wodzie najpierw jest absorbowany przez nią, a następnie utlenia się do MnO
.

Filtracja przyspiesza proces.

Przy zastosowaniu tej metody odmanganiania zawartość w wodzie manganu można zmniejszyć aż do 0,05 mg/l pod warunkiem :

• dodania do świeżego złoża około 20% dojrzałego żwiru,

• stosowania na początku małej prędkości filtracji - około 5 m/h i w miarę uzyskiwania lepszych wyników stopniowo zwiększania jej aż do 15 m/h,

• uprzednio odkwaszenia wody,

• nie usuwania całkowicie przy płukaniu złoża, czynnego osadu manganowego.

Metoda biologiczna

Oparta jest na wykorzystaniu działalności bakterii manganowych pobierających z wody mangan. Podczas gdy ich komórki się wypełniają manganem - bakterie obumierają. Wydajność odmanganiaczy dochodzi do 500 m
/d czyli 20 m
/m²·h grubości złoża do 1,4 m.

Urządzenia do odżelaziania i odmanganiania są: otwarte i zamknięte (ciśnieniowe). Oba procesu mogą być stosowane we wspólnym dwustopniowym (dwuwarstwowym) filtrze.

---