Марганець – природний мінерал, присутній у складі грунту та гірських порід. Марганець у воді – токсична домішка із гранично допустимою концентрацією не більше 0,05 мг/л. Вода із глибоких підземних горизонтів може містити марганець у кількості до 2 мг/л. При цьому наявність у воді марганцю кількістю  0,05 мг/л вже здатна викликати появу чорних або коричневих плям на сантехніці. Марганець – супутник заліза та сірководню у воді зі свердловини. Але на відміну від заліза видалення марганцю з води утруднено різними факторами – ступенем його окиснення, рН, присутністю інших домішок, загальною мінералізацією.

Форми марганцю в воді.

Як і залізо, марганець у воді існує у двох основних формах – розчиненій та нерозчинній. У розчиненій формі без окислення та осадження марганець можна видалити методом іонного обміну. Окислений марганець втрачає розчинність та забарвлює воду у чорний колір. Окислений марганець легко видаляється фільтрацією і погано видаляється іонообмінним методом за допомогою пом’якшувача. Важливо розуміти, що пом’якшувач води – це не класичний фільтр, а “іонообмінник”, який “працює” з домішками виключно в іонній формі. У свою чергу, класичні фільтри з гранульованим завантаженням не здатні видаляти марганець і залізо в іонній формі без окислення і попередньої втрати розчинності. Іонообмінні пом’якшувачі можуть виконувати функцію «поганого» фільтра, незворотно поглинаючи в шарі частину розчиненого марганцю.

Видалення марганцю зі свердловинної води.

Підготовка марганцю для подальшої фільтрації в шарі завантаження фільтра аналогічна до підготовки заліза з деякими нюансами, пов’язаними з рН води. Видалення марганцю за допомогою класичного фільтра-знезалізувача вимагає більш високого рН у порівнянні з видаленням заліза. Також видалення марганцю фільтром здійснюється значно легше при паралельному видаленні з води надлишку заліза (багаторазове перевищення вмісту заліза (>7)).

Видалення марганцю із свердловинної води методом «іонного обміну».

При дотриманні низки умов іонообмінний пом’якшувач – найкращий засіб для видалення розчиненого у воді марганцю. Однак вода не повинна містити окислений марганець, який не тільки погано фільтрується іонообмінною «смолою» пом’якшувача, але й поступово отруює «смолу» в процесі необоротного поглинання.

Умови для роботи пом’якшувача:

1. Загальна мінералізація. Іонообмінний пом’якшувач краще видаляє марганець, якщо загальна мінералізація води не перевищує 500 мг/л. Це пов’язано з тим, що марганець конкурує  з іншими іонами за місце на поверхні смоли, які здатні як зайняти місце марганцю , так і витіснити його з вже зайнятого місця.
2. Розчинений кисень. Іонообмінний пом’якшувач здатний ефективно видаляти марганець, якщо вода не містить розчиненого кисню. Ця умова пов’язана з тим, що високі рівні розчиненого кисню у воді сприяють окисленню марганцю з переходом його з іонної форми у фізичну форму. Це означає, що на відміну від класичного фільтра-знезалізувача води, що надходить на іонообмінний пом’якшувач, не потрібно попередньо хлорувати, озонувати або аерувати.
3. Водневий показник рН. Існують різні експертні рекомендації щодо рН води видалення марганцю «іонним обміном». Логіка говорить про те, що рН води для видалення іонної форми марганцю пом’якшувачем повинен бути нижче 8, щоб запобігти осадженню марганцю при більш високих рівнях рН. Як і у випадку з видаленням заліза за допомогою пом’якшувача води важливо використовувати високе дозування солі для регенерації смоли та часту регенерацію.

Видалення марганцю зі свердловинної води «окисленням та фільтрацією».

Для видалення марганцю із свердловинної води за допомогою фільтрації необхідне високе значення рН та достатня кількість окисника (кисню, тощо). Виробники фільтруючих середовищ у разі декларують рівень рН видалення марганцю лише на рівні рН>8. Дуже активні фільтруючі матеріали, такі як Pyrolox, здатні видаляти марганець при нижчих рН. Однак, стандартні каталітичні середовища, такі як Birm, вимагають рН більше 8,5 для ефективного окислення і фільтрації марганцю. Тому видалення марганцю за допомогою фільтра-знезалізувача часто вимагає кількох стадій попередньої підготовки – додавання окислювача та зміни рН.

Каталітичні фільтруючі завантаження для фільтрів.

Якщо вміст розчиненого марганцю у воді незначний, рН більше 8 і у воді присутня достатня кількість кисню, видалення марганцю перетворюється на легке завдання із застосуванням таких каталітичних середовищ, таких як Birm, Katalox Light або Pyrolox. Ці завантаження перетворюють розчинений марганець на нерозчинну форму і відфільтрують його в шарі завантаження. Відновлення завантаження здійснюється простим протиточним промиванням зворотним потоком води з вимиванням затриманих оксидів марганцю в каналізацію. Цей метод без попередньої стадії додавання окислювача набуває максимальної ефективності при паралельній наявності в оброблюваній воді заліза в кількостях, що перевищують вміст марганцю.

Підвищення рН, аерація та фільтрація.

Цей метод видалення рН крім фільтра з каталітичним завантаженням включає стадії аерації та зміни рН.

Аерація.

Попередню подачу атмосферного кисню у воду можна здійснити декількома способами – за допомогою повітряного інжектора Вентурі, який встановлюється у лінію між насосом та гідроакумулятором або безмасляного повітряного компресора. За повітряним інжектором послідовно слідує контактна напірна ємність з клапаном-повітрявідділювачем і фільтр для видалення марганцю. Агресивний та ефективніший метод передбачає подачу атмосферного кисню компресором та наявність відносно великої контактної ємності з повітряним мішком, що займає верхню 1/3 частину ємності. Спрощений метод аерації передбачає створення та вентиляцію повітряної кишені безпосередньо у верхній частині фільтра з фільтруючим середовищем за допомогою функції всмоктування повітря, що забезпечується клапаном управління.

Аерація забезпечує наявність необхідної для окислення марганцю кількості розчиненого кисню. Проте, рН може не дозволити кисню окислити марганець. Тому можливе завдання видалення марганцю методом окислення та фільтрації вимагатиме установки перед фільтром ємності з кальцитом або оксидом магнію або організації пропорційного дозування у воду кальцинованої або каустичної соди.

Хлорування.

Хлор – сильний окисник, однак у порівнянні з атмосферним киснем потребує більшого часу експозиції. Хлорування води здійснюють насосною станцією пропорційного дозування подачею водного розчину гіпохлориту натрію або кальцію в трубопровід під тиском. При необхідності разом із хлором може дозуватися коректор рН (наприклад, кальцинована сода). Після системи дозування встановлюють контактну ємність, що забезпечує час контакту не менше 20 хвилин. Після етапу хлорування і за контактною ємністю встановлюють фільтр знезалізнення з одним із стандартних фільтруючих наповнювачів. Фільтруюче середовище Birm не застосовується спільно з хлоруванням. Якщо кількість марганцю у воді невелика як фільтрувальне середовище може використовуватися каталітичне активоване вугілля. Перевага в тому, що вугілля видаляє не тільки марганець, але й залишки хлору, включаючи побічні продукти окиснення.

Озон та перекис водню.

Озон та перекис водню – потужні окислювачі марганцю. Однак, застосування озонування води або дозування розчину перекису водню в побутових установках водопідготовки в Україні на сьогоднішній день не набули такого поширення як аерація або хлорування води.