Химическое окисление: снижение концентрации железа и марганца

Окисление растворенного в воде железа или марганца может проводиться путем добавления в воду питающих растворов химических окислителей, таких как хлорная известь, перманганат калия или перекись водорода.

В таблице 8-2 перечисляются химические растворы, используемые для окисления, и приводятся необходимые уровни их дозировки.

Для этого метода обработки применяются небольшие химические (пропорциональные) дозирующие насосы, связанные электрическим проводом для включения при запуске погружного насоса (см. Рис. 8-3 и 8-4). Как показано на рисунках, можно использовать два вида дозирования химического окислителя. Выбор между дозированием в линию (Рис. 8-3) и в скважину (Рис. 8-4) зависит от обстоятельств. При методе прямого дозированием в скважину используются таблетки окислителя (рис. 8-5).

Таблица 8-2 Сравнительное руководство по дозированию химических веществ для окисления железа, магния и сероводорода в домашних источниках водоснабжения.

Когда жидкий раствор хлорной извести (5,25% гипохлорит натрия) используется в качестве окислителя, для обработки железа достаточно обычной дозировки 0.6 - 1.0 мг/л хлора на мг/л железа при значении pH 6,5 - 7,5 или выше. Для марганца дозировка составляет 1,7 - 2,0 мг/л на мг/л марганца, но часто требуется значение pH выше 8,0. Каждый из этих химических растворов добавляют герметизированного резервуара и накопительного бака, что предусматривает время на химическое окисление. Требуется, как минимум, 20 минут для контакта железа и/или марганца с окислителем для окисления и удаления из раствора. После накопительного бака вода протекает через фильтр для удаления трехвалентного железа и окисленного марганца.

Можно использовать такой фильтрующие материалы, как кальцит, песок, антрацит, силикат алюминия или гранулированный активированный уголь. При использовании первых четырех из перечисленных материалов рекомендуется поддерживать минимальный уровень остаточного Сl₂ из-за его неприятного вкуса. При применении активированного угля остаточный хлор адсорбируется. Все эти фильтрующие материалы должны пройти равномерную обратную промывку для очистки от накопленного осадка железа. Здесь, снова-таки, лучше устанавливать автоматические фильтры для уверенности, что данная задача выполняется своевременно.

Рис. 8.3. Схема дозирования хлора (вне скважины) с использованием дозирующего насоса

Рис. 8.4. Дозирование хлора непосредственно в скважину

Раствор перманганата калия - еще один хороший окислитель, который часто используется для удаления железа. Этот химикат подается небольшим дозирующим насосом по схеме для подачи хлора. Фильтрующим материалом, используемым для удаления осажденного железа, часто является специальный, покрытый марганцем, силикат алюминия или восьмидюймовый слой антрацита поверх слоя обработанного марганцем гринсанда. Предостережение по поводу КMnO₄: это соединение чувствительно к температуре при работе или хранении.

Наиболее благоприятной температурой для эффективного и устойчивого водного раствора марганцевокислого калия считается от 50°F до 72°F (или от 10°С до 23°С).

Помимо окислительного действия на проблемные металлические элементы, описанные методы химической обработки также дезинфицируют воду, поскольку как Сl₂, так и КMnO₄ дезактивируют бактерии. Важным требованием для эффективности данных методов является соблюдение правильного наполнения резервуаров с химическими окислителями. В случае органического железа может понадобиться более длительное время контакта, а так же более высокая концентрация окислителя, чтобы полностью проникнуть сквозь защитный органический слой, инкапсулирующий железо. Иногда для воды, содержащей органическое / коллоидное железо и марганец, для эффективной коагуляции и фильтрования этих элементов достаточно подпитки низкими концентрациями сульфата алюминия. Сульфат алюминия понижает уровень pH, поэтому его лучше использовать для воды со значением pH выше 7,5. Химическая обработка хлором подходит для решения многих проблем водоочистки. Например, кальцинированная сода или белизна могут вводиться последовательно, чтобы нейтрализовать кислую воду и, в то же время, окислить железо и марганец. Эти методы химической обработки являются более эффективными и экономичными при обработке высоких концентраций железа и марганца, чем ионообменные или катализаторные фильтры. Однако, при необходимости обработать большие объемы воды, например, на заводах по производству пищевых продуктов и в больших прачечных, рекомендуется применять метод аэрации с последующим химическим окислением.