Zawartość żelaza w wodach podziemnych waha się od zawartości śladowych do kilkudziesięciu mg Fe/dm3. Może ono występować jako: rozpuszczone i bezbarwne żelazo dwuwartościowe lub utlenione, wytrącające się w postaci czerwonego osadu, żelazo trójwartościowe. Mangan występuje w ilościach znacznie mniejszych i zwykle jego zawartość w wodzie nie przekracza kilku mg Mn/dm3 . Pierwiastki te są rozpuszczone w wodzie w postaci różnych związków chemicznych. Obecność soli żelaza i manganu w wodach podziemnych powoduje dużą uciążliwość przy wykorzystywaniu tych wód do celów komunalnych i przemysłowych i dlatego w większości przypadków eksploatowane ujęcia wody wymagają odżelaziania oraz odmanganiania.
Proces technologiczny usuwania związków żelaza i manganu składa się z:
- napowietrzania wody surowej za pomocą sprężarki lub inżektora, - korekty pH wody, gdy zachodzi taka potrzeba - filtracji z wykorzystaniem odpowiednich złóż.
Pomimo, że sole żelaza i manganu występujq w wodzie w takich samych połączeniach (najczęściej jako węglany i siarczany), to usuwanie ich przebiega w sposób nieco odmienny.
1. Odżelazianie. Odżelazianie polega na zamianie występujących w wodzie związków żelaza w postaci rozpuszczonej w związki nierozpuszczalne, które są zatrzymywane na złożu filtracyjnym. Warunkiem koniecznym aby to osiągnąć jest napowietrzanie wody. W wyniku napowietrzania usuwany jest z wody wolny dwutlenek węgla, dzięki czemu podwyższa się odczyn tej wody. Sole żelaza hydrolizują w wodzie stosunkowo łatwo, tworząc rozpuszczalne wodorotlenki Fe(OH), które następnie są utleniane rozpuszczonym w wodzie tlenem do nierozpuszczalnych i wytrącających się wodorotlenków żelazowych. Jeżeli sole żelaza występują jako siarczany FeS04, wynikiem hydrolizy jest wodorotlenek żelazawy i kwas siarkowy.
Pod wpływem tlenu (w czasie procesu napowietrzania) wodorotlenek żelazawy przechodzi w wytrącający się wodorotlenek żelazowy, natomiast wywiązujący się kwas siarkowy może obniżyć odczyn pH do wartości <5, przy której proces odżelaziania ustaje. W takim przypadku, o ile woda nie zawiera dostatecznej ilości węglanów samorzutnie zobojętniających kwasy, należy ją zalkalizować wodorotlenkiem wapnia. Warunkiem szybkiego przebiegu procesu utleniania żelaza dwuwartościowego do trójwartościowego jest osiągnięcie w czasie napowietrzania jak najwyższego odczynu. Na utlenienie 1 mg żelaza Fe(II) zużywa się 0,5-0,9 mg tlenu.
2. Odmanganianie. Rozpuszczone w wodzie sole manganu są trwalsze i nie hydrolizują tak łatwo, jak sole żelaza; do ich usunięcia niezbędne są odpowiednie katalizatory. Skuteczność odmanganiania zależy ponadto od odczynu wody. Najkorzystniej przebiega ono przy pH > 8, przy którym związki manganu hydrolizują do Mn(OH)2. Po napowietrzeniu wodorotlenki te wytrącają się w postaci nierozpuszczalnych Mn(OH)3.
Przy niższych wartościach pH odmanganianie jest możliwe tylko w obecności katalizująco działających tlenków manganu, które osądzając się na złożu w filtrze ciśnieniowym sorbują mangan w postaci wodorotlenków. Osiągnięcie pełnej sprawności procesu jest więc możliwe po "wpracowaniu się filtra", tzn. po wytworzeniu się warstwy tlenków. W wyniku nadmiernego zakwaszenia wody kwasem siarkowym i dwutlenkiem węgla może zajść potrzeba alkalizowania wody wodorotlenkiem wapnia.
Złożoność reakcji zachodzących przy odmanganianiu sprawia, że poprawne i optymalne ustawienie procesu wymaga dużego doświadczenia obsługi oraz starannej kontroli. Należy również zwrócić uwagę na zakłócenia w procesie odmanganiania, jakie mogą spowodować związki azotu znajdujące się w wodzie, a w szczególności amoniak. W tej sytuacji tlen, dostarczony w czasie napowietrzania, zużywany jest do ich utleniania, o nie do utleniania wodorotlenków manganu. Zachodzi wówczas potrzeba odpowiedniego zwiększania ilości dostarczanego tlenu.
Kliknij na zdjęcie, aby je powiększyć.
Odżelazianie bez grama chemii- specjalny napowietrzacz gwarantuje biologiczne usunięcie Fe (7,5 mg/l) i manganu 0,154Mn.pH przed napowietrzaniem 6,2 po napowietrzeniu 7,2
Schemat filtru odżelaziającego.
1. dopływ wody nieuzdatnionej 2. dystrybutor górny 3. złoże filtracyjne 4. żwirek filtracyjny 5. głowica sterująca 6. wyjście wody uzdatnionej 7. rura dystrybucyjna 8. dystrybutor dolny
