Повышенное содержание железа в воде. Причины. Последствия. Методы обработки

Общественность

Питьевая вода, подаваемая населению, является одним из ведущих факторов, влияющих на санитарно-эпидемиологическое благополучие территории по инфекционной заболеваемости. В связи с этим в районе проводится целенаправленная и постоянная работа по улучшению санитарно-технического состояния источников и систем водоснабжения, включая не только системы централизованного водоснабжения, но и общественные шахтные колодцы, водой из которых пользуется порядка 30% населения района.

Как известно, самый надежный тип водоснабжения — централизованный, из подземных источников (артезианских скважин). У нас в районе 70 % населения используют воду из централизованных систем водоснабжения.
Если брать в целом, то качество воды (по удельному весу проб, не отвечающих требованиям ТНПА), подаваемой системами централизованного и децентрализованного водоснабжения Октябрьского района, по санитарно-химическим и микробиологическим показателям не превышает среднеобластные значения на протяжении последних четырех лет.
Однако у октябрьской, да и в целом белорусской, воды есть определенная проблема – это повышенное содержание в ней железа. Характерно это для подземных водозаборов – для артезианской воды. Когда вода поднимается на поверхность из артезианских скважин – она кристально чистая, просто замечательная. Но постоит, вступит в контакт с кислородом – и появляется мутноватый оттенок. Его цвет зависит от содержания соединений железа.
Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах (единицы миллиграмм), где концентрация гумусовых веществ достаточно велика, а в районах залегания сульфатных руд и зонах молодого вулканизма концентрации железа могут достигать даже сотен миллиграммов в 1 л воды. В поверхностных водах содержится от 0,1 до 1 мг/дм3 железа, в подземных водах содержание железа часто превышает 3-4 мг/дм3. В природе, в зависимости от валентности, железо существует в разных формах:
— нерастворимое в воде элементарное или металлическое железо — Fe0. При наличии влаги и кислорода происходит окисление до трехвалентного и образуется нерастворимый оксид железа Fe2O3. Этот процесс в быту называется «ржавление».
— двухвалентное железо – Fe+2, всегда находится в воде в растворенном виде, но в исключительных случаях, при высоком значении водородного показателя pH образуется гидроксид железа Fe(OH)2, который выпадает в осадок.
Fe+3 – трехвалентное железо образует гидроксид железа Fe(OH)3, который растворяется в воде только в случаях очень низкого водородного показателя pH. Однако при соединении с другими химическими элементами хлорид FeCl3 и сульфат Fe2 (SO4)3 трехвалентного железа растворяется даже в слабощелочных водах с низким показателем pH.
Также железо может существовать в различных сложных соединениях, так называемое органическое железо. Оно практически всегда растворимо или имеет коллоидное построение, которое очень трудно удалить, присутствует в воде в составе разнообразных комплексов и в разных формах.
Разные типы железа по разному проявляют свои свойства, и в большинстве случаев можно по внешнему виду определить, какое железо преобладает в воде. Чистая вода по истечении времени образовывает красно-бурый осадок. Это присутствие двухвалентного железа. Если вода имеет желто-бурый окрас и при отстаивании образуется осадок, то это трехвалентное железо. Радужная пленка на поверхности воды и желеобразная масса внутри труб – бактериальное железо. А если же вода окрашена, но осадок не образуется, то это коллоидное железо.
Конечно, потребителю воды неважно, в какой форме железо находится в воде, ведь он сталкивается с последствиями высокого содержания железа в любой его форме. Содержание железа в воде выше 1-2 мг/дм3 значительно ухудшает органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус. Железо увеличивает показатели цветности и мутности воды, придает ей неприятную красно-коричневую окраску и ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубах и их засорение. Высокое содержание железа в воде приводит к неблагоприятному воздействию на кожу, может сказаться на морфологическом составе крови, способствует возникновению аллергических реакций. Содержащая железо вода (особенно подземная) сперва прозрачна и чиста на вид. Однако, даже при непродолжительном контакте с кислородом воздуха железо окисляется, придавая воде желтовато-бурую окраску. Уже при концентрациях железа выше 0,3 мг/дм3 такая вода способна вызвать появление ржавых потеков на сантехнике и пятен на белье при стирке. При содержании железа выше 1 мг/дм3 вода становится мутной, окрашивается в желто-бурый цвет, у нее ощущается характерный металлический привкус. Все это делает такую воду практически неприемлемой как для технического, так и для питьевого применения. Нельзя не отметить, что в небольших количествах железо необходимо организму человека – оно входит в состав гемоглобина и придает крови красный цвет. Но слишком высокие концентрации железа в воде для человека вредны. Предельная допустимая концентрация железа в воде 0,3 мг/дм3 согласно СанПиН 10-124 РБ 99 «Питьевая вода.Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества». Несоответствия, которые регистрирует лаборатория Октябрьского районного ЦГЭ, как правило, превышают норматив в 1,5 – 2 раза. Самыми проблемными в этом отношении являются населенные пункты Заболотье, Лавстыки, Гать, Буда, Красная Слобода.
Проблема повышенного содержания железа в воде очевидна. Каковы же пути ее решения?
Трехвалентное железо (ржавчину) удалить намного проще, нежели двухвалентное. Дело в том, что оксид железа-III практически не растворим в воде, а потому находится он там в виде взвеси и может быть удален при помощи отстаивания, механической фильтрации или принудительного осаждения флоккулянтами. В этой связи основной задачей установок обезжелезивания является окисление двухвалентного железа до трехвалентного.
В настоящий момент наибольшее распространение получили следующие технологии окисления.
Аэрация. Аэрация представляет собой процесс насыщения воды атмосферным воздухом. Технологически аэрация может быть реализована в виде фонтанирования, барботирования, душирования либо применения инжекторов. Эффективность такого насыщения невысока, а потому аэрация может использоваться только в том случае, если концентрация железа в воде не превышает 10 мг/мл.
Применение окислителей. Мощные химические окислители легко справляются с двухвалентным железом и одновременно решают массу других проблем (обеззараживание, разрушение сероводорода и т.п.). Самым распространенным окислителем сегодня является хлор, который применяется на подавляющем большинстве станций очистки воды. К сожалению, хлор имеет массу недостатков, поэтому коммунальные службы все чаще и чаще применяют озонирование воды. Как и хлорирование, озонирование не только решает проблему двухвалентного железа, но и успешно борется с микроорганизмами. Что касается бытовых систем очистки воды, то в них чаще всего используется перманганат калия.
Каталитическое окисление. Окисление с использованием катализаторов – наиболее распространенный в быту способ удаления двухвалентного железа. В настоящий момент подавляющее большинство бытовых установок обезжелезивания используют именно эту технологию. В качестве окислителей в таких установках применяется катализатор Birm, а также составы, созданные на основе доломита, глауконита и цеолита. Выбор конкретного реактива определяется концентрацией железа в воде.
Ионный обмен. Методика ионного обмена стоит особняком от других способов обезжелезивания воды, поскольку реакция обмена ионами не является чистой окислительно-восстановительной реакцией. Впрочем, возможности катионитных материалов в качестве обезжелезивателя весьма ограничены, поскольку трехвалентное железо легко «забивает» смолу, снижая ее эффективность, а так называемое органическое железо образует на поверхности смолы пленку, представляющую собой отличную среду для развития бактерий.
Мембранные фильтры. Мембранные фильтры способны удалить из воды практически все примеси, в том числе и железо. При этом, однако, следует принять во внимание, что эффективное удаление железа в любом виде возможно только при использовании фильтров обратного осмоса, коллоидного и бактериального железа – при помощи ультрафильтрационных и нанофильтрационных мембран и только трехвалентного железа – при помощи наиболее распространенных микрофильтрационных мембран.
Сергей БЕЛЫЙ,
главный государственный
санитарный врач
Октябрьского района.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.