Подробно рассмотрим, как убрать одно из самых нежелательных соединений. В фокусе внимания – удаление марганца из воды: очистка скважины деманганацией, особенности используемых методов, нюансы применения фильтров и другие важные моменты. Ознакомившись с этой информацией, вы сможете выбрать наиболее подходящую для себя технологию.
Отметим, что именно Mn, наряду с железом, является самым распространенным металлом-загрязнителем. И жидкость насыщается его катионами, просачиваясь и протекая через отложения. В подземных источниках интересный нам элемент пребывает в растворенном виде, ведь в их составе нет кислорода (который мог бы запустить процессы оксидации). Поэтому при их обработке требуется сначала обеспечить окисление и уже после этого убирать выделившиеся взвеси.
Особенности образования Mn в воде
В грунте он содержится в виде двухвалентной соли. Из почвы в технологическую и питьевую среду он поступает в результате вымывания и/или органического распада клеток минералов.
При определенной (и уже нежелательной) концентрации его наличие хорошо заметно – по изменению потребительских свойств жидкости, которая:
-
приобретает осадок черного оттенка;
-
мутнеет и становится желтоватой;
-
оставляет темный налет на ногтях и пальцах после контакта.
Хорошо, что не обязательно быть специалистом, чтобы выявить эти достаточно очевидные признаки, оценить их и своевременно принять меры.
Важность очистки воды от марганца
Ее просто необходимо проводить, и дело даже не в появляющемся неприятном металлическом привкусе, и не в отложениях, постепенно забивающих трубы и провоцирующих выход сантехники из строя, и не в бурых пятнах, остающихся на одежде после стирки.
Все это не основные проблемы, а главная беда в том, что при употреблении такой жидкости в пищевых целях соли Mn накапливаются и в организме человека, и их избыток негативно сказывается на здоровье:
-
ухудшает состояние ЦНС;
-
приводит к психическим расстройствам;
-
провоцирует судороги, гипертонус, вялость;
-
в целом понижает репродуктивные способности.
Металл проникает буквально всюду – не только в ЖКТ, но и в почки, эндокринные железы, костную систему, даже в головной мозг – подрывает иммунитет и вызывает хроническое отравление, в том числе и неврологической формы.
Со всеми вредными последствиями передозировки можно столкнуться, если ежедневно выпивать по 2 литра загрязненной воды, а раз это более чем реальный объем, можно сделать один простой вывод: каждый забор из колодца нужно очищать.
Особенности удаления марганца
Чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса, следует поддерживать уровень pH на отметке в 9,5-10. Хотя при озонировании реакции будут протекать успешно и при 8-8,5, но это потому, что O3 в принципе один из сильнейших оксидантов. Кислород тоже хорош: необходимо 0,29 его миллиграмм, чтобы выделить в осадок 1 мг растворенной соли Mn.
Большинство классических методов сводятся именно к тому, чтобы превратить двухвалентное соединение металла в трех- или четырехвалентное, то есть во взвесь, которую можно будет отфильтровать механически. Для этого используют всевозможные реагенты, а в паре с ними, зачастую, и катализаторы – для ускорения процессов.
Современные способы глубокой очистки воды из скважины от марганца
По сравнению с тем же железом, рассматриваемый нами элемент окисляется сложнее. Так, если pH окажется ниже 7, насыщения кислородом вообще не будет, примесь останется в растворенном виде и ее не получится убрать из жидкости. Поэтому на практике чаще требуется повышать водородный показатель – с помощью фильтров-корректоров, частично заполненных зернистыми фракциями мраморных материалов (кальцитов).
Потому следует ответственно выбирать метод, и наиболее подходящими в данном случае сегодня считаются 3 технологии.
С применением обезжелезивателя
Подходит тогда, когда в технологической среде отсутствует воздух. В этих ситуациях проводят аэрацию (электрохимическую или любую другую, достаточно эффективную), запуская таким образом окислительные процессы и провоцируя преобразование двухвалентной формы Mn в трех- или четырехвалентную, с выпадением в осадок и механическим удалением.
Здесь важно выбрать не только эффективное, но и удобное в эксплуатации оборудование, то есть:
-
способное работать автономно, без участия человека и с минимальным контролем;
-
неприхотливое в техническом обслуживании и надежное, с малым показателем отказов;
-
достаточное компактное, чтобы его можно было установить дома или на приусадебном участке.
С применением фильтра комплексной очистки
Если вы обнаружили повышенное содержание марганца в воде из скважины, как избавиться от него, а заодно и от других вредных веществ? С помощью современной системы, включающей в себя сразу несколько решений и ступеней удаления примесей. Да, стоить она будет дороже предыдущего варианта, но зато обладает массой преимуществ:
-
проводит еще и обезжелезивание, убирает соли жесткости, микробы и органику;
-
эффективна при любом pH-уровне;
-
заменяет собой сразу ряд установок, а значит сравнительно надежна.
С использованием накопительных баков
В этом случае плюсом является простота технологии, в рамках которой:
-
кальцит засыпают на дно источника;
-
жидкость (с повышенным на предыдущем шаге показателем) аэрируется и поступает в емкость;
-
в резервуаре происходит отстаивание, после которого технологическая среда насосом подается на промывные мембраны, а затем и к точкам конечного потребления.
Минусом же является тот факт, что реализация метода требует времени. Еще один недостаток в том, что нерастворенные частицы размером меньше 0,1 микрон не улавливаются.
Принципы функционирования системы фильтров для удаления марганца из воды
Такое оборудование действует в несколько этапов:
-
свободные углекислоты вытесняются вакуумом, благодаря чему pH возрастает до отметки в 8-8,5;
-
при помощи эжекционного аппарата осуществляется диспергирование, а после и насыщение кислородом;
-
далее выполняется подача жидкости на сепараторы с зернистой загрузкой, например, с кварцевым песком;
-
очищенный поток направляется на выход.
Такая схема эффективна при соотношении Fe2+ и Mn2+ на уровне 7 к 1 или выше и при окисляемости не более 9,5 мг/л. Если же данные условия не соблюдаются, необходимо добавлять в технологическую среду сульфаты.
Теперь же рассмотрим те технологии, которые поддерживают современные установки.
Удаление методом каталитического окисления
Процесс здесь очень похож на обезжелезивание: оксидация примесей (улавливаемых фильтрами с зернистыми наполнителями) ускоряется при помощи специальных реагентов. Благодаря этому, при подаче аэрированной жидкости через устройство на загрузке образуется максимум осадка – Mn (IV), эффективно впитывающего двухвалентные ионы и таким образом, при почти нулевых затратах, обеспечивающего непрерывность техпроцесса.
Использование модифицированного наполнителя
В данном случае через прибор сначала пропускают раствор FeSO4 + KMnO4, а затем обрабатывают или Na2SO3, или Na3SO4. И только после этого направляют технологическую среду, причем сверху. Такой подход позволяет:
-
увеличить срок службы оборудования;
-
улучшить эффективность улавливания;
-
ускорить фильтрацию до 8-10 м/ч.
При этом очистка сточных вод от марганца может проводиться с образованием каталитической пленки, для создания которой следует обработать загрузку раствором MnCl2 с концентрацией в 0,5%.
Осуществление ионного обмена
Согласно данной технологии, в качестве наполнителя нужно использовать смолу-катионит – она умягчит технологическую среду, в результате чего последняя будет хуже растворять в себе нежелательные примеси, а уже имеющиеся в ней частицы начнут лучше выпадать в осадок. В качестве альтернативы разумно использовать синтезированные цеолиты – они сравнительно эффективны и экономичны. Именно комплексное действие является одним из ключевых преимуществ метода.
Применение перманганата калия для очистки воды
Марганцовка актуальна в тех случаях, когда нужно убрать еще и железо. Способ сводится к тому, чтобы удалить часть углекислоты – это обернется повышением pH-уровня, а значит и активизацией реакций оксидации. За этим последует ускорение гидролиза и флокуляции солей. Воздействие кислорода приведет к тому, что Mn2+ преобразуется в Mn3+, а после и в четырехвалентную форму.
Здесь есть важная особенность: описанный процесс будет запущен только в том случае, если pH находится на отметке 9-9,5, иначе гидроокись просто не выпадет в осадок. Если значение на практике окажется меньше, не поможет даже самый эффективный катализатор. Хотя выход есть – в таких ситуациях очистка воды марганцовкой должна проводиться:
-
с досыпкой соды или извести, подщелачивающих среду,
-
с добавлением в жидкость осветлителей,
-
в специальных отстойниках (будьте готовы к определенным временным затратам),
-
вместе с глубоким умягчением, без которого почти невозможно снижение кислотности.
При этом важно не поднимать pH-уровень до 10, ведь это усложнит дальнейшую подготовку. Но если проводить процедуру грамотно, не увеличивая концентрации соли жесткости сверх необходимого и убирая калий, содержание Mn в колодце (или другом источнике) будет стабильно ниже 0,02 мг/л.
Введение реагента
Подойдет хлор или гипохлорит натрия – за 1-1,5 часа любой из них поможет достичь pH-показателя в 8-8,5. При этом понадобится его всего 1,3 мг – на то, чтобы преобразовать 1 мг Mn2+ в Mn4+. Только учитывайте, что это расчетное соотношение, на деле его может потребоваться чуть больше.
Очистка воды от марганца диоксидом хлора или озоном
Проведение этой процедуры даст возможность завершать окислительные процессы за 10-15 минут, причем водородный уровень при этом будет на отметке 6,5-7, которой проще достичь. Еще одно преимущество – экономичность расхода вспомогательных средств: на 1 мг Mn2+ необходимо всего 1,35 мг ClO2 и 1,45 мг O3. Но это в среднем, в теории, тогда как на практике нужная дозировка зависит от, по крайней мере, четырех факторов: от времени воздействия веществ, от уровня pH, от присутствия и концентрации микроорганизмов и от особенностей оборудования. Необходимо разбираться в изменении пропорции, что не всегда легко для неспециалиста, и это относительный минус технологии.
Как можно ускорить окисление марганца в воде
Жидкость, уже обогащенную кислородом, необходимо пропустить сквозь механический фильтр, частично заполненный песком, уже вступившим в реакцию с MnO2. Подойдет и другой материал, экологичный и представляющий собой мелкие фракции кварца. Главное, что такая загрузка будет достаточно эффективным катализатором.
В каких случаях требуется очистка
Понять, что в ней появилась необходимость, можно не только по внешним признакам (напоминаем, это желтые пятна на постиранных вещах, буро-рыжий или темный налет на внутренних и наружных поверхностях сантехники, привкус металла при питье), но и на основе анализа.
Следует регулярно проверять заборы из колодца на предмет соответствия санитарным нормам. И если измеренные показатели будут превышать рекомендованные значения, необходимо немедля озаботиться вопросом фильтрации примесей – помните, от этого зависит ваше здоровье.
Откуда железо и марганец берутся в воде
Металлы попадают в нее:
-
из грунта и горных пород, в которых бегут источники;
-
со стоков работающих промышленных объектов различного масштаба;
-
из удобрений, которыми сегодня щедро сдабривается земля.
Здесь важно заметить, что в природе данные элементы находятся именно в трех- и двухвалентном виде, тогда как после использования в химической и другой отраслях производства они могут быть представлены во всех формах.
Используемые технологии
Сегодня очень распространена глубокая аэрация с последующей фильтрацией, проводимая в несколько стадий. На начальном этапе выделяют свободные углекислоты в вакуумно-эжекционной установке, повышая тем самым pH-показатель до 9-9,5, а также эмульгируя жидкость и насыщая ее кислородом. На завершающем поток пропускают через зернистую загрузку.
Решая, как очистить воду из скважины от марганца, специалисты отдают предпочтение этому способу тогда, когда концентрация примеси не превышает 9,5 мг/л, а также присутствует железо, в соотношении Fe2+ и Mn2+ 7 к 1, не более. Если данные условия не выполняются, в технологическую среду вводят FeSO4.
Используемое для реализации данного метода оборудование обычно многокомпонентное и состоит из 3 видов устройств: это окислители, отстойники, осветлители.
Применение перманганата калия не менее популярно, потому что помогает избавиться от вредных солей, содержащихся не только в подземных, но и в поверхностных источниках. Стоит добавить этот реагент, и жидкость перестает растворять металлы, которые выпадают в виде хлопьев. Остается только убрать их механически, что не составляет труда.
Внимание, марганцовка для очистки воды эффективна при pH-уровне от 8,5 и достаточно экономно расходуется – нужно 1,92 ее мг, чтобы убрать 1 мг примеси. В числе других ее преимуществ:
-
удаляет еще и Fe2+, оказывая комплексное действие;
-
улучшает органолептические свойства среды, то есть вкус, запах и цвет;
-
быстро окисляет до 97% металлов.
Упростить устранение образовавшегося осадка поможет коагулянт и/или активированная кислота и/или флокулянт (последний также сделает хлопья более крупными). Но помните, что после этого поток еще нужно пропустить через фильтр с песчаной загрузкой.
Таблица подходящего оборудования
| Тип | Внешний вид и особенности | |
| 1 | Системы умягчения, удаляющие Mn и Fe | ||
| Периодического действия | Включаются тогда, когда фиксируется нарушение санитарных норм, отличаются максимальным энергопотреблением и производительностью. | ||
| Непрерывного действия | Функционируют постоянно, стабильно поддерживая нужную концентрацию. | ||
| 2 |
| Сравнительно компактные и не столь мощные, но доступнее по стоимости, и их возможностей хватает для нужд дома или квартиры. |
Какой метод считать самым эффективным
Решая, как удалить марганец из воды, уделите особенное внимание обработке перманганатом калия. Эта технология считается наиболее удобной, потому что она достаточно современна и перспективна, результативна и экономична. Она также проста в реализации, ведь не обязательно устанавливать сложные и дорогостоящие системы, и требует только простого контроля, как химического, так и визуального.
Естественно, выбор нужно делать индивидуально, ориентируясь на особенности конкретного случая, и мы поспособствуем в его совершении. Обращайтесь, специалисты компании «Вода Отечества» подскажут, какие фильтры, установки, системы и станции лучше всего подойдут для вашего случая, и предоставят это оборудование по выгодной для вас цене. Очистка источников – наша специализация, мы знаем, как определить и убрать марганец из воды, и поможем вам решить этот вопрос.
