Jak się pozbyć żelaza i manganu. Uzdatnianie wody z ujęć podziemnych


Żółtobrązowe zacieki na wannie i umywalce, metaliczny posmak wody, żółtawe plamy na praniu wyjmowanym z pralki – to tylko niektóre oznaki tego, że woda zawiera ponadnormatywne ilości żelaza i manganu. I dostateczny powód, by je z niej usuwać.

Zgodnie z rozporządzeniem ministra zdrowia ilość żelaza w wodzie nie może być większa niż 0,2 mg Fe/l, a manganu – 0,05 mg Mn/l. Woda, która spełnia te wymagania, jest nie tylko bezpieczna dla zdrowia, lecz także nie szkodzi instalacji i urządzeniom do niej podłączonym.
W wodzie pobieranej z ujęć głębinowych bardzo często stężenie żelaza i manganu przekracza wartości dopuszczalne.

Ze skał i... ze ścieków

Związki żelaza i manganu są wymywane do wód głębinowych ze skał i z gleby. Żelazo może pochodzić również ze ścieków metalurgicznych, a mangan – ze ścieków z przemysłu wydobywczego, hutniczego, ceramicznego czy z nawozów sztucznych.
Żelazo. Występuje w wodzie w postaci związków dwu- i trójwartościowych – odpowiednio Fe (II) i Fe (III).
W warunkach tlenowych, na przykład w wodach powierzchniowych, przeważają związki Fe (III). Ulegają one hydrolizie – pod wpływem wody wytrącają się jako osad. Stężenie związków żelaza występujących w formie rozpuszczonej jest więc zwykle małe.
W wodach głębinowych, czyli w warunkach beztlenowych, żelazo dominuje w postaci rozpuszczonych w wodzie jonów dwuwartościowych Fe (II). Ich ilość może się wahać od wartości śladowych do kilkunastu mg Fe/l.
Mangan. W wodach głębinowych występuje w postaci rozpuszczonych związków dwuwartościowych Mn (II). Bardzo często towarzyszy związkom żelaza, ale jest go zwykle dużo mniej – maksymalnie do 10 mg Mn/l.



Najpopularniejsze kolumny ciśnieniowe są wykonane z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym.
Głowice mogą być elektromechaniczne lub elektroniczne. Urządzenia muszą mieć atest PZH dopuszczający je do kontaktu z wodą pitną.
Przez aspirator powietrze jest zasysane z otoczenia do przewodu. Można go montować w pozycji poziomej lub pionowej, zgodnie z kierunkiem przepływu wody.

Utlenić, osadzić, wypłukać

Odżelazianie polega na utlenieniu wszystkich rozpuszczalnych form dwuwartościowych Fe (II) do nierozpuszczalnej w wodzie postaci trójwartościowej Fe (III), a następnie usunięciu z wody powstałych związków Fe (III). Usuwanie odbywa się w procesie filtracji i adsorpcji na odpowiednio dobranych złożach.
Odmanganianie przebiega na podobnej zasadzie, z tą różnicą, że związki dwuwartościowe Mn (II) utlenia się do form czterowartościowych Mn (IV). Związki tworzone przez mangan są jednak trwalsze i trudniej je usunąć.
Odfiltrowane zanieczyszczenia trzeba okresowo usuwać, płucząc złoże w kierunku przeciwnym do normalnego przepływu. Płukanie musi być odpowiednio intensywne, aby unieść złoże i dokładnie je oczyścić. Producenci podają minimalny wymagany przepływ wody przy płukaniu. Jest on zwykle półtora do dwóch razy większy niż podczas filtracji. Popłuczyny odprowadza się do kanalizacji.
Dobór rodzaju złoża filtracyjnego, a także wszystkich innych elementów systemu uzdatniającego, zawsze jest sprawą indywidualną. Powinien to zrobić specjalista z doświadczeniem.
Co jest brane pod uwagę? Przede wszystkim skład chemiczny wody: stężenie związków żelaza i manganu, postać, w jakiej występują, odczyn, zawartość tlenu i dwutlenku węgla, a także obecność siarkowodoru lub amoniaku. Ważne jest, jakiej jakości ma być woda po uzdatnianiu i ile jej potrzeba. Nie bez znaczenia są parametry instalacji i rodzaj hydroforu.

Elementy systemu

Odżelaziacz (odmanganiacz) składa się z kolumny ciśnieniowej wypełnionej odpowiednim rodzajem złoża i z głowicy sterującej. W określonych sytuacjach jest poprzedzony napowietrzaczem i zbiornikiem kontaktowym. Może też być podłączony do zbiornika z roztworem środków chemicznych do regeneracji złoża.
Kolumny. Są to smukłe pionowe zbiorniki wykonane najczęściej z tworzywa wzmocnionego włóknem szklanym z termoplastyczną wkładką wewnętrzną, rzadziej z żywic epoksydowych. Średnice kolumn podaje się w calach (1 cal = 2,54 cm). W domowych instalacjach używa się zbiorników o średnicy od 8 do 13 (rzadko 14) cali i wysokości od 1,6 do ponad 2 m. Kolumny takie mają wydajność od około 0,5 do ponad 2 m³/h.
Dobierając wielkość zbiornika, trzeba pamiętać, że po wypełnieniu go złożem mniej więcej 30% objętości powinno zostać puste. Jest to miejsce potrzebne na pracę złoża podczas regeneracji.
Złoża. W kolumnie znajdują się złoża piaskowe i katalityczne. Te drugie są pokryte warstwą aktywnych tlenków manganu ułatwiających i przyspieszających procesy utleniania oraz adsorpcji żelaza i manganu. Osobną grupę wśród złóż katalitycznych stanowią złoża regenerowane nadmanganianem potasu KMnO4. Kiedy przepuszcza się przez nie roztwór KMnO4, ich ziarenka natychmiast pokrywają się warstwą aktywnych tlenków manganu.
W innych złożach katalitycznych potrzeba na to znacznie więcej czasu, a dopóki to nie nastąpi, jakość wody po uzdatnieniu może być gorsza.
Po wyczerpaniu zdolności utleniających złoże musi być regenerowane roztworem KMnO4.
Podczas utleniania żelaza i manganu mogą powstawać kwasy, które obniżają odczyn pH wody. Jeśli więc w wodzie nie ma wystarczająco dużo związków (na przykład węglanów), które samorzutnie zobojętniają kwasy, trzeba dodatkowo zastosować złoże alkalizujące (neutralizujące kwasy).
Głowice sterujące. W domowych odżelaziaczach najczęściej stosuje się głowice automatyczne ze sterownikiem czasowym, które po zadanym czasie – zwykle co cztery-siedem dni – włączają i wyłączają płukanie i regenerację złoża. Częstotliwość płukania powinien dokładnie obliczyć i zaprogramować na stałe specjalista z firmy sprzedającej urządzenie.
W głowicach ze sterownikiem objętościowym płukanie włącza się, gdy przez odżelaziacz przepłynie określona ilość wody. Ten rodzaj głowic jest droższy i dlatego rzadziej stosowany.
Głowice mogą być ręczne, elektromechaniczne i elektroniczne z ciekłokrystalicznym wyświetlaczem.
Głowice automatyczne wymagają podłączenia do instalacji elektrycznej 230 V. Niektóre są wyposażone w transformator – pracują wtedy na bezpiecznym napięciu 12 V.
W najprostszych systemach (ze złożem żwirowym) funkcję głowicy może pełnić układ zaworów odcinających. Steruje się nim ręcznie, ale trzeba pamiętać o systematycznym i punktualnym włączaniu płukania.

Uwaga! Jeśli zdecydujemy się na złoże regenerowane nadmanganianem potasu, konieczne będzie zastosowanie głowicy automatycznej.


Złoża kupuje się w workach...
...i dopiero na miejscu montażu przesypuje do kolumny filtracyjnej.

Jak dotlenić wodę

Tlen do procesów utleniania może być dostarczony przez napowietrzanie inżektorem (aspiratorem, aeratorem).
Zamontowany on jest na instalacji wodnej przed kolumną filtracyjną. W takim układzie zaleca się zainstalowanie między inżektorem a odżelaziaczem zbiornika kontaktowego. Dzięki niemu czas kontaktu tlenu z wodą będzie dłuższy i zdąży się utlenić więcej związków żelaza. Jako zbiornik kontaktowy może być wykorzystany zbiornik hydroforowy (bez przepony).
Powietrze może być też doprowadzane bezpośrednio do filtra za pomocą sprężarki. To rozwiązanie stosuje się na przykład wtedy, gdy w instalacji wodnej jest zamontowany zestaw hydroforowy z przeponą.
Związki żelaza i manganu mogą być utleniane także silnymi utleniaczami, na przykład KMnO4, które przepuszczone przez złoże powodują, że jego ziarenka pokrywają się warstwą aktywnych tlenków manganu.
Teoretycznie przed złożami regenerowanymi nadmanganianem potasu nie ma potrzeby montowania napowietrzaczy, ale w praktyce czasem się je stosuje, na przykład wtedy, gdy w wodzie pojawia się amoniak.

Jak dobrze wybrać?

Przede wszystkim trzeba zlecić wykonanie analizy wody. Przeprowadzają ją między innymi laboratoria w stacjach sanitarno-epidemiologicznych (sanepidach), na niektórych wyższych uczelniach lub przy zakładach wodociągowych. Koszt badania to 170-300 zł. Na wyniki czeka się około tygodnia.
Z analizą wody można się udać do firmy zajmującej się doborem i sprzedażą urządzeń uzdatniających. Specjaliści zaproponują technologię uzdatniania. Warto zadać sobie trochę trudu i odwiedzić kilka firm.
Niektóre na swoich stronach internetowych zamieszczają ankiety doboru; wystarczy je wypełnić i wysłać e-mailem.
Zaproponowane przez różne firmy sposoby oczyszczania – wielkość filtra, rodzaj złoża (piaskowe, katalityczne czy regenerowane środkiem chemicznym), sposób napowietrzania uzdatniania – powinny być podobne. Jeśli nie są, sprawa się komplikuje. Trzeba zwrócić się do osób, które przygotowały schemat uzdatniania, z prośbą o wyjaśnienia. Dobrze jest wcześniej trochę się dokształcić.
Następnym krokiem jest wybór i zakup konkretnych urządzeń. Firm, które sprzedają odżelaziacze i odmanganiacze, jest wiele, ale w większości oferują urządzenia kilku tych samych producentów.

Koszty

Można przyjąć, że kompletny zestaw do odżelaziania kosztuje od 2 nawet do 10 tys. zł. To zależy przede wszystkim od jakości wody, która będzie poddawana uzdatnianiu, i stopnia jej oczyszczania. O cenie decyduje też marka (renoma) producenta.
Najtańsze – w cenie 2-2,5 tys. zł – są urządzenia z filtrem piaskowym ręcznie sterowane. Ceny odżelaziaczy ze złożami katalitycznymi zaczynają się od ponad 3 tys. zł. Za głowicę trzeba zapłacić co najmniej 1500 zł, a za aspirator – 250-530 zł.
Do tego trzeba jeszcze doliczyć wydatki na elementy podłączeniowe: zawory, trójniki, kolanka, odcinki rur i elastyczne węże, a także na robociznę. Koszt montażu jest ustalany indywidualnie, w zależności od stopnia skomplikowania instalacji (trzeba liczyć kilkaset złotych). Zwykle nie trzeba płacić jedynie za dobór urządzeń.

Co za dużo, to niezdrowo...

Żelazo i mangan występujące w wodzie w nadmiarze powodują:
- pogorszenie jej smaku i właściwości organoleptycznych (zabarwienie i nadmierną mętność);
- powstawanie żółtobrązowych zacieków na ceramice łazienkowej;
- powstawanie żółtawych plam na pranej bieliźnie;
- zaburzenia w pracy układu pokarmowego;
- rozwój bakterii żelazistych i manganowych, które gdy się namnożą, mogą doprowadzić do zarastania przewodów wodociągowych.

Przykładowe instalacje do usuwania żelaza i manganu

Jeśli w wodzie występuje tylko żelazo w ilości kilku mg Fe/l, głównie w postaci wodorowęglanów, zawartość manganu i barwa są w normie, a odczyn pH powyżej 7, można zastosować najprostszy sposób odżelaziania – napowietrzanie i filtrację na złożu piaskowym. Jeżeli oprócz żelaza pojawia się także mangan, stosuje się złoże katalityczne.


Gdy w instalacji nie ma klasycznego hydroforu, tylko układ podnoszenia ciśnienia, można zastosować odżelaziacz współpracujący ze sprężarką. Odżelazianie odbywa się wtedy zazwyczaj na złożach żwirowo-piaskowych. By-pass (obejście) jest wbudowany w głowicę sterującą.



Jeżeli żelazo i mangan występują w większym stężeniu, pojawia się siarkowodór czy amoniak albo odczyn pH jest niższy niż 7,5, konieczne jest zastosowanie złóż katalitycznych regenerowanych KMnO4. Do kolumny ciśnieniowej jest podłączony elastycznym przewodem zbiornik z roztworem do regeneracji złoża.



Montaż instalacji do odżelaziania i odmanganiania wody



Technologia uzdatniania wody została wybrana, kupiono urządzenia. Teraz trzeba je zamontować zgodnie z przygotowanym wcześniej schematem.
Odżelaziacz ustawia się w przeznaczonym dla niego miejscu, pamiętając, że trzeba go będzie podłączyć do instalacji wodnej, kanalizacji i sieci elektrycznej.
Kolumnę ciśnieniową należy wypełnić materiałem filtracyjnym, a następnie zamontować głowicę sterującą.



Na czas montażu dobrze jest zabezpieczyć kolumnę przed zniszczeniem (na przykład tekturowym pudłem).
W dalszej kolejności trzeba wykonać fragment instalacji wodnej...
...przyciąć odpowiednie odcinki rur, zrobić połączenia, zamontować zawory odcinające.



Sposób postępowania zależy od rodzaju rur, z których ma być zrobiona instalacja.
Aby odżelaziacz dało się w przyszłości zdemontować bez konieczności wyłączania z pracy całej instalacji wodnej...
...wykonuje się obejście i przed urządzeniem montuje zawory odcinające.



Kolejny etap to podłączenie do kanalizacji...
...przez które będzie odprowadzana woda z płukania złoża.

Po zainstalowaniu zbiornika do regeneracji pozostaje jeszcze zamontować filtr mechaniczny oraz podłączyć odżelaziacz do sieci elektrycznej.

Niektóre często stosowane złoża katalityczne

Złoża używane do odżelaziania i odmanganiania mają różne właściwości. Dopasowuje się je do parametrów wody. Przedstawiamy tylko niektóre.
Birm stosuje się, gdy są przekroczone dopuszczalne wartości zarówno żelaza (Fe), jak i manganu (Mn). Zakres pH 6,8-9 dla żelaza, pH 8-9 dla manganu. Złoże musi być poprzedzone napowietrzaniem.
Bewaclean pracuje w podobnych warunkach. Ma właściwości alkalizujące. Używa się go wtedy, gdy jest konieczna korekta odczynu wody (pH).
Greensand jest wybierany do uzdatniania wody, w której oprócz znacznych ilości żelaza i manganu występuje siarkowodór. Jest skuteczny przy niskim odczynie pH 6,2-8,5. Regeneruje się go nadmanganianem potasu.
MTM dobrze działa w podobnych warunkach jak Greensand, ale jest lekki (mniej więcej trzykrotnie lżejszy od Greensandu). Jest więc stosowany tam, gdzie mogą być problemy z zapewnieniem odpowiedniego ciśnienia do płukania. Regeneruje się go również KMnO4. Zakres pH – 6,2-8,5.
Pyrolox to mineralna forma dwutlenku manganu. Usuwa żelazo, mangan i siarkowodór. Nie wymaga regeneracji chemicznej. Jest ciężki, dlatego ważne jest właściwe płukanie przeciwprądowe. Zakres pH – 6,5-9.
Złoża są zazwyczaj dostarczane w ponumerowanych workach, co ułatwia zachowanie kolejności wsypywania ich do zbiornika. Może to być jeden rodzaj złoża, ale na przykład o różnej granulacji, albo dwa różne – często przed złożem katalitycznym stosuje się podsypkę żwirową.

Kilka cennych rad

- Odżelaziacz powinno się ustawić w ustronnym miejscu, ale tak, aby był do niego łatwy dostęp. W pobliżu musi się znajdować gniazdo elektryczne (230 V) oraz odpływ do kanalizacji.
- Odżelaziacz (odmanganiacz) zawsze powinien być poprzedzony filtrem mechanicznym, który zatrzyma zanieczyszczenia stałe, takie jak piasek, kawałki rdzy, resztki materiałów uszczelniających.
- Nie trzeba koniecznie kierować całego strumienia wody na filtr odżelaziający. Przed filtrem można zrobić odejście po to, by na przykład do podlewania ogrodu wykorzystywać wodę nieuzdatnioną.
- Woda z płukania złoża zawiera znaczne ilości żelaza i pozostawia brunatny osad. Nie zaleca się wykorzystywania jej na przykład do podlewania ogrodu.
- Ścieków z płukania złoża regenerowanego nadmanganianem potasu nie należy odprowadzać do przydomowej oczyszczalni. Jeśli korzysta się z takiej oczyszczalni, popłuczyny trzeba odprowadzać do osobnego zbiornika opróżnianego okresowo przez szambiarkę albo przed wpuszczeniem do osadnika gnilnego rozcieńczyć je dużą ilością wody. Najbezpieczniej jednak wybrać inny sposób regeneracji złoża.
- Należy ściśle przestrzegać zaleceń producentów co do częstotliwości i czasu płukania oraz regeneracji złoża. Od tego zależy prawidłowe działanie filtra przez wiele lat.

Poznaj swoją przyszłość

Jedna z najlepszych wróżek w Polsce Wróżka Mira Elżbieta Sobczyk odpowiada na pytania na swoim Facebooku  lub przez e-mail. Problemy ze zdrowiem lub w sprawach "miłosnych" ? A może interesują Cię kwestie finansowe?  Sprawdź swoją przyszłość. Jej odpowiedzi pomogły już tysiącom ludzi w Polsce. Można się z nią skontaktować Jej profil na Facebooku lub http://twojawrozka24.pl
Podobne posty