Главная > Системы удаления железа из воды (каталитическое окисление)

Системы удаления железа из воды Quantum DMI-65	Системы удаления железа из воды ВIRM	Системы удаления железа из воды Pyrolox

Сиcтемы обезжелезивания  KATALOX-LIGHT (Улучшенные процессы окисления)	Системы обезжелезивания GREENSAND PLUS/AKDOLIT N1

Железо в отсутствии естественного окислителя кислорода в составе воды глубокой скважины содержится в устойчивой растворенной форме бикарбоната. Подземная вода, не содержащая растворенный кислород, может кратковременно сохранять прозрачность при отборе из источника, даже несмотря на очень высокое содержание железа. Ее контакт с атмосферным кислородом будет сопровождаться окислением, изменением валентности железа, потерей растворимости, переходом в коллоидную форму гидроокиси. Вода быстро приобретет мутность, характерный цвет окисленного железа, неприятный металлический запах и привкус.

Технология устранения железа из воды, базирующаяся на применении фильтрующих сред, обладающих одновременно способностями быстро окислять и фильтровать окисленное железа в слое загрузки, получила название обезжелезивания на основе метода каталитического окисления.

В мировой практике широкое применение получили установки на основе зернистых фильтрующих сред, содержащих в составе зерна или на поверхности зерна катализатор — диоксид марганца и/или оксид металла с переменной валентностью (например, оксид железа). Каталитические материалы позволили заменить ранее широко применяемые инертные пески и создать более эффективные системы очистки с максимальной компактностью, высокой производительностью и минимальным объемом занимаемого пространства (в сравнении с установками на основе кварцевых песков и других подобных фильтрующих сред). Применение каталитического метода окисления позволило реализовать дополнительные возможности, часто недоступные другим технологиям очистки:

— наибольшую экономичность и технологичность процесса;

— возможность удаления железа безреагентным и природным способом без дозирования реагентов, полученных синтетическим путем, а с использованием, например, только растворенного кислорода;

— удаление железа (в отдельных случаях сероводорода и марганца) из воды достигается без жесткой «трансформации» ее физических и химических свойств, без «деформации» всего состава.

Как правило, в качестве загрузок-катализаторов в засыпных фильтрах — обезжелезивателях применяют природные или модифицированные материалы, содержащие диоксид марганца или материалы, обогащенные диоксидом марганца в процессе производства. Примеры таких материалов — BIRM, Pyrolox, Greensand Plus, Сорбент МС, Filox, Katalox-Light.

Действие каталитических загрузок принципиально одинаково – поверхность катализатора MnO₂ изменяет валентность растворенного железа. Окисляя железо оксид марганца (IV) восстанавливается в ходе окислительно-восстановительной реакции до оксида марганца (II). Кислород, растворенный в воде, окисляет оксид марганца (II) до двуокиси. Окисленное железо (III)  задерживается слоем загрузки.  Эффективность такого способа окисления  будет зависеть не только от количества катализатора и времени контакта, но и от наличия (действия и количества) окислителя. Кроме кислорода в качестве окислителя некоторые (но не все) каталитические среды могут сосуществовать и с более интенсивными окислителями. Дозирование окислителя придает разделению методов реагентного и безреагентного каталитического обезжелезивания исключительно условный характер и вносит определенную путаницу. К безреагентным относят, как правило, те установки, действие которых основано на естественном или каталитическом окислении железа кислородом. В любом случае количества кислорода в воде для эффективной работы каталитических фильтров – обезжелезивателей должно быть достаточно. Подачу кислорода в анаэробную воду глубоких скважин обеспечивают на стадии компрессорной или эжекционной напорной аэрации.

«Одинаковость» принципа работы различных типов каталитических загрузок не отменяет влияние на их работу отличий в физических характеристиках и содержании катализатора. Эффективность загрузок также зависит от эксплуатационных условий и индивидуальных ограничений применения. В итоге разные типы каталитических материалов, сохраняя схожий механизм действия, обрабатывают воду далеко не одинаково. Это общее замечание говорит о том, что выбор материала, точно так же как и предшествующий выбор технологии и метода очистки, предпочтительнее доверить специалистам.

Засыпные каталитические фильтры, как и другое водоочистное оборудование, также не избавлены недостатков и ограничений в применении. Эффективность рассматриваемых систем фильтрации (на основе катализатора MnO₂) ограничена наличием любыми формами присутствия в составе общего железа органических форм, изолирующих каталитическую поверхность и отделяющих ее от контакта с водой. Высокие концентрации железа возможно потребуют дозирования более интенсивных окислителей, чем кислород, снизят скорость фильтрации, а начиная с концентраций в 10 мг/л просто обеспечат неэффективный результат. Марганец, постоянный спутник железа, не способен к удалению столь же легко и не сможет окислиться кислородом в среде с кислотно-нейтральной реакцией воды. Для безреагентного способа удаления показатель активности воды не должен быть ниже рН 8, а времени контакта с кислородом должно быть достаточно.

Ограничивающим применение фактором будет то, что фильтрующие среды на основе марганцевой руды обладают высоким удельным весом. Для полноценной обратной промывки продуктов окисления в дренаж, как правило, требуется в несколько раз большая скорость потока, чем скорость фильтрации в рабочем режиме. Возможности насосной системы нужно согласовывать с точки зрения диктующих условий промывки такого фильтра.