Usuwanie z wody żelaza i manganu

 

Żelazo, pomimo tego, że stanowi pierwiastek niezbędny w ludzkim organizmie, w wodzie stanowi pierwiastek niepożądany. Normy dopuszczają ilość żelaza na poziomie 0,2 mg Fe/dm3, dla wody pitnej. Już powyżej zawartości 1 mg Fe/dm3 można odczuć metaliczny smak wody, a w instalacji mogą powstawać pomarańczowe zacieki. Woda z podziemnego ujęcia może zawierać nawet 30 mg Fe/dm3.

Usuwanie żelaza i manganu z wody

W ujęciach głębinowych żelazo najczęściej występuje jako siarczan żelazawy lub wodorowęglan żelazawy. Związki te ulegają procesowi hydrolizy a na skuter rozpuszczania się tlenu w wodzie tworzą wodorotlenek żelazowy Fe(OH)3. To właśnie ten związek nadaje wodzie specyficzną żółtawą barwę oraz posmak. Na szczęście jest on łatwy do usunięcia na przykład na złożach piaskowych. W wodach powierzchniowych, w odróżnieniu od wód głębinowych, żelazo występuje najczęściej w postaci cząstek koloidalnych (FeS, Fe(OH)3) lub jako związek organiczny – humus. Są to związki które nie podlegają procesowi hydrolizy i są trudne do usunięcia.

 

Mangan jest pomimo tego, że występuje znacznie rzadziej, jest pierwiastkiem równie niepożądanym. Normy spożywcze przewidują jego maksymalne stężenie na poziomie 0,05 mgMn/dm3 wody. Występuje najczęściej w wodach głębinowych. Tworzy sole – chlorki i siarczany, a w postaci utlenionej staje się nierozpuszczalny w wodzie, tworząc czarne osady.

 

Mangan i żelazo są szczególnie niebezpieczne dla membran osmotycznych gdyż mogą powodować ich zarastanie. Aby w prawidłowy sposób usunąć te pierwiastki z wody należy precyzyjnie określić pod jaką postacią występują. Przykładowo w przypadku wód podziemnych, jeżeli występuje w postaci węglanów i siarczanów należy zastosować napowietrzanie wody a następnie ją przefiltrować. Żelazo przekształcone do wodorotlenku żalazowego można usunąć np. na filtrze piaskowym. Jeżeli w wodzie głębinowej występuje żelazo i mangan dobrą praktyką jest wcześniejsze zwiększenie pH wody. Utlenianie (napowietrzanie) przynosi lepsze efekty w alkaicznym odczynie – skraca się czas potrzebny do utlenienia manganu do postaci MnO2.

 

Usuwanie manganu na złożu katalitycznym daje bardzo dobre rezultaty. Ziarna tego złoża pokryte są warstwą tlenków manganu. Wykazują silne właściwości sorpcyjne (gromadzą na swojej powierzchni jony manganu) oraz utleniają jony Mn2+ do postaci Mn3+. Mangan w postaci Mn3+, pod wpływem rozpuszczonego w wodzie tlenu przekształca się do postaci Mn4+ i tworzy nierozpuszczalną postać MnO2. Złoża katalityczne wymagają okresowej regeneracji. Do tego celu stosuje się roztwór nadmanganianu potasu.

 

W przypadku gdy w wodzie występują znaczne ilości manganu i żelaza uzdatnianie powinno odbywać się w 2 etapach. Należy jednak pamiętać, że najpierw należy usunąć żelazo a później mangan. Obecnie złoża występują w formie wielowarstwowej dzięki czemu mogą jednocześnie usuwać żelazo i mangan przy jednym obiegu wody.

 

Jeżeli żelazo występuje w postaci koloidalnej lub jest połączone ze związkami organicznymi, jest znacznie trudniejsze do usunięcia. Konieczne jest dodawanie chemicznych związków zwanych koagulantami. Powodują one łączenie małych cząstek w większe skupiska, które można filtrować poprzez sedymentację. Do tego celu najczęściej wykorzystuje się wodorotlenek wapnia lub siarczan glinu.