ЗНЕЗАЛІЗНЮВАННЯ I ЗНЕМАРГАНЦЬОВУВАННЯ ВОДИ

Вміст заліза в підземних водах вагається від слідових кількадесяти mg Fe/dm3. Воно може виступати як: розчинне i безбарвне двовалентне залізо або як окислене, тривалентне залізо, що осідає у вигляді червоного осаду. Марганець виступає в значно менших кількостях і звичайно його склад у воді не перевищує кількох mg Mn/dm3. Ці елементи розчинені у воді у вигляді різних хімічних сполук. Наявність солі заліза i марганцю в підземних водах викликає велику обтяжливість при використовуванні цих вод для комунальних і промислових цілей, тому в більшості випадків використовувані водозабори вимагають знезалізнювання і знемарганцьовування.

Технологічний процес усування сполук заліза i марганцю складається з:

- аерації сирої води за допомогою компресора або інжектора,
- коректи pH води, коли виникає така необхідність,
- фільтрації з використанням відповідних фільтруючих шарів.

Незважаючи на те, що солі заліза i марганцю виступають у воді в таких самих сполученнях (найчастіше як вуглекислоти i сульфати), то їх усування проходить дещо іншим способом.

1. Знезалізнювання.

Знезалізнювання полягає на заміні сполук заліза, які виступають у воді у вигляді розчиненої у нерозчинні сполуки, які осідають на біофільтрі. 

Необхідною умовою щоб це осягнути є аерація води. Внаслідок аерації з води усувається незв’язаний вуглекислотний газ, завдяки чому підвищується реакція цієї води. 

Солі заліза гідролізують у воді відносно легко, творячи розчинні гідроокиси Fe(OH)2, які пізніше окислюються розчиненим у воді киснем до нерозчинного і осідаючого гідроокису заліза .

        Fe(HCO3)2 + H2O ® Fe(OH)2 + 2CO2 + H2O  

        2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O ® 2Fe(OH)3¯

Якщо солі заліза виступають як сульфати FeSO4, результатом гідролізу є гідроокис заліза i сірчана кислота.

        FeSO4 + 2H2O ® Fe(OH)2 + H2SO4

Під впливом кисню (підчас процесу аерації) гідроокис заліза переходить у осідаючий гідроокис заліза, а сірчана кислота, що витворюється може знизити реакцію pH до значення <5, при якому процес знезалізнювання припиняється. В такому випадку, оскільки вода не містить достатньої кількості вуглекислот самочинно нейтралізуючих кислоти, треба її підлужити гідроокисом кальцію (нижченаведена реакція).

        FeSO4 + Ca(OH)2 ® CaSO4 + Fe(OH)2

i далі

        2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O ® 2Fe(OH)3¯

Умовою швидкого перебігу процесу окислення заліза двовалентного до тривалентного є досягнення підчас аерації як найвищої реакції.

На окислення 1 mg заліза теоретично витрачається 0,143 mg кисню.

2. Знемарганцьовування.

Розчинені у воді солі марганцю стійкіші і не гідролізують так легко, як солі заліза; для їх усунення необхідні відповідні каталізатори. Ефективність знемарганцьовування крім цього залежить від реакції води. Найкорисніше вона проходить при 
pH > 10, при якому сполуки марганцю гідролізують до Mn(OH)2. Після аерації ці гідроокиси осаджуються у вигляді нерозчинних Mn(OH)3.

При нижчих значеннях pH знемарганцьовування можливе лише в присутності діючих каталізуюче окисів марганцю, що осаджуються на шарі у напірному фільтрі сорбують марганець у вигляді гідроокисів. 

        MnO2 + H2O ® MnO(OH)2

        Mn(HCO3)2 + MnO(OH)2 + H2O ® 2Mn(OH)3¯ + 2CO2

        MnSO4 + MnO(OH)2 + 3H2O ® 2Mn(OH)3¯ + H2SO4

Досягнення повної ефективності процесу можливе після „спрацювання фільтру”, тобто після витворення шару окисів. Внаслідок надмірного підкислення сірчаною кислотою і вуглекислотою може виникнути потреба алкалізації води гідроокисом кальцію.

Складність реакції, що відбуваються при знемарганцьовуванні спричиняє те, що правильне і оптимальне установлення процесу вимагає великого досвіду обслуговування і старанного контролю. Треба також звернути увагу на перешкоди процесу знемарганцьовування, які мажуть викликати сполуки азоту, які знаходяться у воді, a особливо аміак. В таких обставинах кисень, поставлений підчас аерації, використовується для їх окислення, a не для окислення гідроокисів марганцю. Виникає тоді потреба відповідного збільшення кількості поставлюваного повітря.