Статья размещена в рубрике|подрубрике

Фильтры для очистки воды от железа для дачи

Если в коммунальных магистралях водоснабжения вода проходит контроль на содержание вредных примесей и ее состав в большинстве случаев пригоден для питья, то при индивидуальном водоснабжении дачных участков приходится самостоятельно заниматься ее очисткой от минеральных солей растворенных и взвешенных металлов (железа, марганца, калия, цинка), органических и механических компонентов. Чаще всего проблемы при использовании природных источников доставляют оксиды металлов, которые в большом количестве присутствуют в водных пластах артезианских скважин, для ликвидации наиболее распространенного из них устанавливают фильтр для воды от железа для дачи.

Существует множество методов очистки воды от примесей железа, включающих себя физические и химические процессы и имеющие качественные различия по эффективности, они находят широкое применение в промышленности, коммунальном водоснабжении, а также в индивидуальном хозяйстве. Большинство из них требует существенных финансовых расходов, поэтому многие потребители не всегда используют фильтры для очистки воды из скважины или колодца, заменяя их более экономичной технологией.

фильтр для воды от железа для дачи
Проявления железа в быту

Вред от железа

В индивидуальных системах водоснабжения загородных дачных участков и коттеджных поселков вода не всегда отвечает санитарно-эпидемиологическим требованиям и нередко нуждается в очистке от железа, которое вредно по следующим причинам:

1. Избыточное содержание железа в организме наносит ущерб здоровью человека:

  • ухудшаются вкусовые качества воды, она приобретает резкий металлический привкус;
  • снижается эстетичность внешнего вида кожных покровов, возникают покраснение и пигментация кожи, сыпь;
  • возникает желтизна зубов, ломкость волос, нарушается работа почек и печени.
  • избыток железа наносит вред сердечно-сосудистой системе, вызывает слабость и бледность кожи.

2. Выходят из строя бытовые приборы (утюги, стиральные и посудомоечные машины, кофеварки), водонагревательное оборудование (котлы, бойлеры колонки), в которых рыхлый шлам осажденного железа забивает проходные каналы.

3. При стирке ее качество резко падает, на светлом белье появляются пятна рыжего цвета, белоснежные изделия приобретают желтоватый оттенок, цветные теряют яркость окраски.

4. Забиваются осадком стенки трубопроводов горячей и холодной воды, сантехническое оборудование (смесители, унитазы, душевые лейки) и арматура (фильтры, клапаны, шаровые краны).

5. На поверхности керамической плитки, фаянсовых и глазурованных сантехнических приборов (раковин, ванн, унитазов) появляется плохо смываемый желтый налет.

6. Железо способствует ускоренному образованию накипи на основных элементах водонагревательных приборов, снижающей их эффективность.

симптомы избытка и недостатка железа в организме
Влияние железа на организм

Разновидности железа в воде

В бытовом водоснабжении главные источники возникновения железа в воде — колодцы или скважины, из которых производится водозабор, если используют стальной водопровод, вредный металл появляется в водной среде после процессов его коррозии (ржавления). В воде железо присутствует в следующих формах:

  • Элементарное. Данный тип железа называют металлическим FeO, оно не растворяется в воде и под действием кислорода окисляется до нерастворимой формы с образованием оксида Fe2O3, процесс называют ржавлением. Обычно такое железо присутствует в водоподающих магистралях с трубами из стали, при отстаивании на дне емкости осаждается бурый шлам.
  • Двухвалентное. При данном типе железо Fe2+ растворено в воде, которая имеет прозрачный внешний вид, при определенных условиях (контакте с кислородом), оно образует нерастворимую трехвалентную форму.
  • Трехвалентное. К данной форме относятся растворимые соли железа: хлорид FeCl3 и сульфат Fe2(SO4)3, а также гидроксид Fe(OH)3, находящийся в жидкости в нерастворенном состоянии, в покое гидроксид опускается на дно, образуя рыжий осадок.
формы железа в воде
Водные формы железа
  • Органическое. Растворимый тип, наблюдается в соединениях с органическими танинами и гуминовыми кислотами. В высокой степени усваивается человеком, это наиболее сложная для фильтрации форма.
  • Бактериальное. Вырабатывается несколькими видами бактерий, которые при метаболических реакциях превращают двухвалентную форму железа в трехвалентную, удерживая его в своей оболочке. Иногда бактерии формируют на поверхности водного источника пленку желеобразной консистенции.
  • Коллоидное. Довольно редко разные типы железа присутствуют в воде как очень мелкие взвеси диаметром не более 0,1 мкм, из данной суспензии его довольно сложно удалить водяным очистителем ввиду малых размеров частиц.

В водной среде могут находиться одновременно несколько типов железа, для выбора системы очистки путем лабораторного анализа определяют ее химический состав и концентрацию примесей. При невозможности применения лабораторных анализов руководствуется сопутствующими признаками: металлическим вкусом, бурым оттенком жидкости, появлением красно-бурого осадка при отстаивании.

железо в воде
Вид водных растворов с железом

Виды фильтров

Следует отметить, что для очистки воды от железа разработано несколько методов, среди которых популярны фильтры с использованием реагентов (ионообменные смолы), аэрация (окисление железа кислородом), озонирование при помощи электрических зарядов, обратноосмотическая фильтрация. Перечисленные методы высокоэффективны, но требуют больших финансовых расходов и используются для промышленной и коммунальной очистки воды, в быту чаще применяют более простые методы фильтрации в сочетании с дешевыми фильтрами механической очистки.

Механические

Наиболее простой и дешевый фильтр для воды, рассчитанный на ее очистку от нерастворимых окислов железа, принцип действия основан на задержке частиц в мелкоячеистой структуре различных видов материалов при прохождении через них водного потока. Основные их виды — мелкоячеистые фильтры для грубой очистки от примесей и колбы с размещенными внутри картриджами, первые легко очищаются от осажденных частиц, а картриджи требуют периодической промывки. Достоинством такой системы очистки является относительная дешевизна, к недостаткам относят необходимость регулярной смены картриджей и невозможность очистки воды от растворенных в ней солей.

адсорбционный фильтр
Адсорбционные фильтры в системе водоочистки

Адсорбционные

Основаны на свойстве твердого адсорбента поглощать из жидкости вредные примеси, для бытовых водных источников ими являются оксиды металлов, хлорка. Наиболее популярным адсорбентом является активированный уголь, в бытовых фильтрах его часто смешивают с ионообменной смолой и серебром.

Картриджи с наполнителем имеют ограниченный срок службы и не подлежат восстановлению, по истечении внутренних ресурсов они подлежат замене. Промышленность выпускает широкий ряд недорогих адсорбционных фильтров, начиная с простых моделей в виде кувшинов, небольших насадок на кран, и заканчивая сложными многоступенчатыми системами.

Аэрационные

Аэрационные фильтры для очистки воды от железа для дачи или индивидуального дома рассчитаны на удаление из водного потока растворенного двухвалентного железа, их принцип действия основан на связывании его с молекулами кислорода. В результате соединения образуются нерастворимое трехвалентное железо, которое в дальнейшем отстаивается или отсеивается механической фильтрацией.

Для работы системы используют накачку кислорода в толщу воды компрессором, в бытовом хозяйстве из-за высоких затрат вместо кислорода водный слой аэрируют атмосферным воздухом. После насыщения кислородом вода поступает в емкости фильтров-обезжелезивателей со специальным наполнителем, в более сложных системах дополнительно устанавливают водный умягчитель с ионообменными смолами.

Положительным качеством подобной системы водоочистки является возможность комплексной очистки воды от ряда примесей: удаления из нее сероводорода, солей калия и марганца, которые отфильтровывают умягчителем с ионообменной смолой.

аэрационная обезжелезивающая установка
Система аэрационной водоочистки

Реагентные

При данном способе очистки применяют химические компоненты с высокой окислительной способностью, связывающие двухвалентное железо с кислородом для перехода его в нерастворимое состояние с дальнейшим фильтрованием. Для реализации метода используют катализаторы из перекиси водорода H2O2, перманганата калия KMnO4 (марганцовки), гипохлорита натрия NaOCl (входит в состав хлорки), ускоряющие окислительные процессы при прохождении водного потока через толщу катализатора. Использование химических реагентов для очистки воды в быту нерационально из-за:

  • Требуемой регулярной замены или пополнения катализатора, и соответственно высокой стоимости метода.
  • Необходимости точной дозировки реагента для эффективной очистки.
  • Применения высокоточных автоматизированных систем контроля химического состава воды для управления процессом очистки и повышения его эффективности.
  • Необходимости доочистки, которую невозможно реализовать в быту — соответственно обезжелезненная вода может быть использована только для технических целей.

Метод реагентной очистки обычно применяют в промышленном производстве при загрязнении водных источников оксидами железа и других металлов в высокой концентрации, в коммунальном хозяйстве хлорированием убирают железо и дополнительно обеззараживают крупные водные бассейны. На отечественном рынке для бытового применения представлены к продаже реагентные полифосфатные фильтры и органические антискаланты (ингибиторы), предназначенные для борьбы с накипью и работы в установках осмоса.

ионный обмен
Принцип ионного обмена

Ионообменные

Ионный обмен один из популярных способов смягчения воды, для его реализации используются специальные смеси в виде гранул из катионообменных и инертных смол на кварцевой подложке. Ионный обмен состоит из следующих стадий:

  • При прохождении чистой воды отрицательные полюса на поверхности смолы уравновешиваются ее положительными ионами.
  • С появлением солей железа, калия или магния, их положительные ионы улавливаются и притягиваются к отрицательным полюсам на поверхности смолы, при этом они вытесняют плюсовые ионы на катионите.
  • При регенерации, основанной на принципе обратимости ионообменного процесса, емкость с ионообменником заполняют раствором поваренной соли NaCl, при этом она замещает соли оксидов металлов на поверхности смолы.
  • Одновременно регенерирующий раствор поваренной соли после снятия оксидов металла с катионообменника уносит их с собой при водотоке.
  • Ионообменная емкость снова заполняется обычной водой, которая вымывает поваренную соль из гранулированного ионообменника, отправляя ее в канализацию, и процесс обезжелезивания повторяется заново.

Применение данного метода имеет следующие особенности:

  • Степень умягчения воды довольно высока, из нее удаляются соли всех двухвалентных металлов: железа, калия, марганца.
  • Устройство просто в эксплуатации и обслуживании.
  • Цена простейшей системы — от 20000 руб., при использовании требуется периодическая замена ионообменной смолы раз в 3 — 4 года.
  • Вода без солей металлов с примесями поваренной соли теряет свои вкусовые качества, поэтому приобретая фильтр для воды на дачу от ржавчины ионообменного типа, часто используют его для хозяйственных нужд, систем отопления и водонагревательных котлов, бойлеров.

На рынке оборудования для систем бытового водоснабжения широкой популярностью пользуются обезжелезиватели на основе колонн и блоков управления Runxin, с использованием ионообменных наполнителей для фильтров Экоферокс, Пинкферокс, Суперферокс, Birm, МЖФ, сорбент МС.

фильтры для очистки воды от железа для дачи
Ионообменная установка в системе комплексной водоочистки — схема

Обратного осмоса

Принцип данного метода основан на пропускании жидкости под давлением через специальные мелкоячеистую мембрану, при этом происходит отсеивание твердых взвешенных частиц размером от 0,001 до 0,0001 мкм. Фильтр такого размера убирает из жидкости все соли жесткости с окислами железа, марганца, сульфаты, нитраты, молекулы малого размера, красящие вещества. Так как синтетические полупроницаемые мембраны лишают водный поток всех полезных микроэлементов, технология применяется для получения чистой стерилизованной воды в медицинских целях, пищевой и химической промышленности. Для бытового использования разработаны относительно недорогие системы фильтрации с начальной стоимостью около 6000 руб., они пользуются неплохим спросом у потребителя.

Обычная промышленная установка состоит из полупроницаемой мембраны, размещенной в прочном корпусе, с помощью центробежного водного насоса на нее подается фильтруемая среда с осмотическим давлением 10 — 12 атмосфер. После продавливания на выходе получают очищенную обессоленную воду (пермеат) и концентрированный раствор с солями, который затем сливают в канализацию. Для очистки фильтра используют химические реагенты, контроль работы системы осуществляют в автоматическом и полуавтоматическом режиме.

В быту аналогом промышленной системы является установка с подачей воды под давлением через три фильтрующих устройства с картриджами грубой механической очистки, обратноосмотической мембраны и угольного фильтра.

К недостаткам обратноосмотической очистки относят необходимость предварительной водоподготовки перед подачей на мембрану осмоса, малую производительность метода, предназначенного в основном для получения питьевой дистиллированной воды без солей.

фильтр обратного осмоса
Схема обратного осмоса

Озонирования

Озон является аллотропной модификацией кислорода и состоит из его трехатомных молекул О3, который по сравнению с двухатомным О2 является намного более мощным реагентом. Повышая степень окисления оксидов, озон при реакции с ними образует продукты, одним из которых почти всегда является кислород О2.

Установка озонирования состоит из озонатора, в камере которого с помощью электрического разряда образуются трехатомные молекулы кислорода, и резервуара с водой, в который поступает озон и происходит образование нерастворимого железа. Далее жидкость пропускается через сорбционный фильтр, в котором осаждаются частицы трехвалентного железа. Применение установок озонирования имеет следующие особенности:

  • Помимо осаждения оксидов металлов, озон в течение нескольких секунд убивает простейшие микроорганизмы, бактерии, грибы, водоросли, споры, а также вирусные возбудители заболеваний.
  • Удаляются неприятные запахи и вкусы без изменения химического состава воды, она обесцвечивается.
  • Побочным продуктом водоочистки является безвредный кислород.
  • Стоимость системы озонирования, основными элементами которой являются камера для получения озона, емкость для озонирования, электронасосы, автоматическая система управления и контроля, довольно высока.
  • Получение озона осуществляется с помощью электрических разрядов, что требует соблюдения правил техники безопасности.
  • Установка имеет технически сложную конструкцию, для ее ремонта и обслуживания требуется помощь специалиста.
  • Очистка больших объемов в быту финансово затратна с точки зрения использования значительных электроэнергетических ресурсов.
система озонирования воды
Бытовая установка озонирования — схема

Фильтры для очистки воды своими руками

Для самостоятельной очистки воды от железа в бытовых условиях без использования заводского оборудования используют следующие методы:

  • Кипячение. При проведении данной процедуры соли металлов выпадают в осадок, образуя на поверхности нагревательных элементов или емкостей труднорастворимую накипь. Понятно, что для бытовой очистки способ абсолютно непригоден в силу высоких энергозатрат.
  • Замораживание. Метод основан на физическом законе, согласно которому жидкость с большой концентрацией растворенных солей имеет более низкую точку замерзания, чем дистиллированная вода. Таким образом, для получения чистой воды с низким содержанием солей замораживают ее в емкости, а затем замерзшую часть в виде ледяной глыбы достают. Это и есть умягченная вода, оставшийся раствор содержит высокую концентрацию солей металлов и его сливают. Метод также неэффективен для бытового применения ввиду низкой производительности и высоких трудозатрат.
  • Отстаивание. Для реализации процесса требуется большая емкость, в которую заливают воду, спустя некоторое время верхний слой сливают, стараясь не взбалтывать осадок, оставшуюся жидкость используют для хозяйственных целей. Путем отстаивания можно избавиться только от нерастворимых оксидов, находящихся в жидкости во взвешенном состоянии.
фильтр для воды от железа для дачи своими руками
Самодельные угольные фильтры

Самодельный адсорбционный фильтр для умягчения воды

При отсутствии заводских приспособлений можно изготовить механический фильтр для ржавой воды самостоятельно, для этого понадобится емкость на 5-6 л, мелкий речной песок, древесный уголь и фильтрующие материалы (вата, поролон, марля). Процесс изготовления дачного фильтра типа Барьер не отличается высокой сложностью и состоит из следующих этапов:

  • Готовят древесный уголь, для этого помещают в закрытую металлическую банку кусочки дерева и опускают ее в костер, через некоторое время извлекают.
  • В крышке 5-литровой емкости делают точечные отверстия, в дне вырезают круг для заливки жидкости.
  • Укладывают на крышку вату или ткань, закручивают ее в бутылку, через дно насыпают предварительно измельченный слой угля толщиной 30 — 50 мм, сверху высыпают песок такой же толщины.
  • В подготовленный фильтр заливают воду и ставят его на трехлитровую банку, в которую собирают очищенную жидкость.
самодельная аэрационная установка обезжелезивания воды
Пример самодельной аэрационной установки

Аэрационный фильтр своими руками

Аэрационные фильтры для обезжелезивания воды на даче и загородном доме в бытовых условиях изготовить легче других типов, основное оборудование для монтажа: несколько бочек объемом около 200 л, поверхностный электронасос и компрессор. Принцип работы самодельного фильтра от железа заключается в следующем:

  • Вода из колодца или скважины подается в бочку с установленным аэратором, представляющим собой металлический цилиндр с отверстиями, к которому подключен шланг от компрессора, нагнетающего воздух.
  • Бочка с аэратором связана с другими емкостями посредством труб, в них происходит постепенное ступенчатое отстаивание воды с окисленным трехвалентным железом.
  • Из последней в ряду емкости отстоявшаяся вода подается поверхностным центробежным электронасосом в водопроводную магистраль дома.
  • Также на стенках одной из емкостей установлен поплавковый выключатель, управляющий работой электронасоса — при наполнении бочки электронасос выключается и снова включается при ее опустошении.
  • В процессе эксплуатации бочки и корпус аэратора периодически очищают от выпавшего в осадок железа.
фильтр от железа с обратноосмотической мембраной
Системы обезжелезивания с обратным осмосом – внешний вид

Выбор фильтра — на что обратить внимание

Допустимая концентрация железа в воде не должна превышать 0,3 мг/л, поэтому при водозаборе из любого природного источника всегда делается предварительный лабораторный анализ водного состава.

На основании полученных данных выбирают метод фильтрации и соответственно фильтр, который следует купить, руководствуясь следующими соображениями:

  • При высоком содержании в жидкости нерастворимых солей железа, эффективнее использовать емкость большого объема для его предварительного отстаивания — в этом случае в применяемых далее адсорбционных фильтрах картриджи будут медленнее забиваться твердыми частицами.
  • При больших концентрациях двухвалентного растворенного железа в воде (от 1 мг/л) дешевле всех обходится аэрационная фильтрация с помощью компрессора и двух емкостей для насыщения водных слоев воздухом и обезжелезивания. После очистки такая вода пригодна для питья и применения в бытовом хозяйстве, системах отопления.
  • Если содержание железа незначительно превышает нормы, а в воде содержатся высокие концентрации солей калия и марганца, ее лучше фильтровать ионообменным методом, эффективно выводящим соли двухвалентных металлов. Полученная после обработки безвкусная вода без минеральных солей более пригодна для использования в системах отопления и горячего водоснабжения.
  • При выборе конкретной модели фильтра основным критерием являются финансовые средства, отзывы пользователей в сети, технические параметры фильтрационных установок. На рынке оборудования для водоснабжения широко представлены недорогие готовые к работе системы из китайских комплектующих (Runxin, Canature) отечественного производства (Гейзер, Экволс), кувшины и адсорбционные фильтры с картриджами брендов Барьер, Аквафор, Брита.
фильтры для обезжелезивания воды на даче
Аэрационные и ионообменные установки

Выбирая эффективный метод очистки и фильтр для железистой воды при индивидуальном водоснабжении, чаще останавливают внимание на аэрационном варианте, связанном с насыщением двухвалентного железа кислородом для перехода в нерастворимую стадию. Многие в бытовом хозяйстве используют заводские установки в комплексе, монтируя систему из ряда баллонных резервуаров: аэрационной установки, обезжелезивателя, ионообменника.

При желании любой дачник может фильтр для очистки воды от железа для применения на даче изготовить своими руками, используя уголь и песок в качестве адсорбента при нерастворимом железе или емкости с компрессором для удаления его растворимой двухвалентной формы.

Видео

Методы умягчения воды

 

Ионообменная очистка

 

Бытовая установка обезжелезивания с аэрационной колонной

Андрей Макаров
Автор
Андрей Макаров

инженер-проектировщик