Основные проблемы подземных вод на территории России

Подземные воды во многих районах России обычно содержат несколько десятков химических элементов и соединений. Однако чаще всего препятствует использованию подземной воды для питьевого и промышленного водоснабжения наличие в ней ионов железа, марганца, фтора, а также сероводорода.

Более 25% всех водопроводов на территории России получают подземную воду с содержанием железа от 1 до 5 мг/л. В Сибири и на Дальнем Востоке более 33% всей подземной воды не может быть использовано для хозяйственно-питьевого водоснабжения без очистки ее от железа.

При содержании железа более 1 мг/л воды приобретает бурый цвет, железистый привкус, соединения железа и железобактерии отлагаются в трубопроводах и уменьшают их пропускное сечение. По отечественному стандарту на питьевую воду (ГОСТ 2874-73) допускается использовать воду, в которой общее содержание железа не превосходит 0,3 мг/л.

Обезжелезивание подземных вод является комплексной проблемой, и поэтому трудно определить общие правила обработки воды. Все зависит от конкретного случая и типа используемого оборудования.

Известно, что обезжелезивание подземных вод в основном сводится к окислению растворенного двухвалентного железа в трехвалентное, образующее в воде в результате гидролиза нерастворимый гидрат Fe2O3xH2O, который отфильтровывается на зернистой засыпке фильтра. Стабильность соединений железа зависит от состава воды, при этом рН и щелочность являются главными факторами. Эти понятия напрямую не связаны: если рН является математическим выражением концентрации ионов водорода, то понятие «щелочность» имеет отношение к способности нейтрализовать кислоту. При низких значениях щелочности и рН растворенное железо Fe (II) стабильно и проблема обезжелезивания может быть решена ионным обменом. Однако обычно приходится иметь дело с нестабильным железом, когда ионный обмен приходится исключить в пользу осадительной фильтрации. При этом необходимо понимать, что окисление и осаждение являются совершенно разными процессами, протекающими с разными скоростями, но зависящими от рН и щелочности воды. К примеру, растворенное железо может быть полностью окислено, но не будет осаждаться, если щелочность воды недостаточна. Экспериментально установлено, что при прочих равных условиях скорость окисления железа Fe (II) кислородом воздуха при возрастании показателя рН на 1,0 возрастает почти в 100 раз.

Другим широко распространенным в артезианских водах соединением является сероводород, образование которого обусловлено множеством факторов. В пластовых водах на контактах с залежами углеводородов происходит окисление последних сульфатами при участии углекислоты или сульфатвосстанавливающих бактерий. Можно предположить, что подобные реакции могут происходить с органическими веществами, попавшими в артезианские воды в результате промышленных или бытовых стоков. На это указывают наблюдения за изменением содержания сульфидов и сероводорода в течение нескольких лет и обнаружение сульфитредуцирующих клостридий в глубоких артезианских скважинах.

Для удаления из подземных вод железа, а также марганца и сероводорода используют различные каталитические зернистые засыпки. Практически все эти материалы содержат двуокись марганца в качестве катализатора окисления данных соединений.¹

Известные каталитические засыпки, такие как Birm, Manganesse Greensand, MTM, Filox и др., не всегда обеспечивают требуемое качество воды, не удовлетворяют заказчика по количеству сбрасываемой воды в дренаж или Санэпиднадзор по превышению содержания в сбросе сильных окислителей, применяемых для регенерации некоторых сорбентов. Причиной этого часто являются нарушения в технике фильтрации. Но, помимо этого, выявлены недостатки самих сорбентов по ограниченности их применения, по износостойкости, по слеживаемости и пр.

ООО НПФ «Магносорб» производит отечественные каталитические загрузки, некоторые из которых успешно заменяют зарубежные аналоги. Перечислим некоторые из отечественных загрузок, прошедшие испытания и находящиеся в стадии оформления сертификатов.

КДМ – частицы гранулированного сплава, содержащего магний, алюминий и др., покрытые соединениями переходных металлов, не требует коррекции рН исходной воды. Резко увеличивает скорость окисления железа (II) за счет локального защелачивания воды на поверхности частиц в результате электрохимической коррозии сплава. КДМ снижает содержание марганца и ионов тяжелых металлов, неорганического фтора (фторид-ионов), уменьшает карбонатную жесткость, а также цветность воды, обусловленную гуминовыми кислотами. Не требует регенерации. Обычно КДМ используется в комбинации с кварцевым песком или «черным песком» определенного гранулометрического состава.

МХС – отечественный медьсодержащий химический сорбент, состоящий из инертной основы (кварцевый песок, фильтр-агрегат, керамзит или др.) и оболочки, содержащей двуокись марганца и соединения меди, обладающие бактерицидными свойствами. МХС связывает и окисляет сероводород и растворимые сульфиды. МХС не требует химической регенерации, обладает дехлорирующим эффектом.

КП-1 – модифицированная зернистая загрузка, частицы которой состоят из инертной основы (фильтр-агрегат, сульфоуголь, кварцевый или глауконитовый песок, керамзит или др.), покрытой тонкой пленкой двуокиси марганца и соединений меди. Эффективно удаляет железо и сероводород в результате окисления и хемосорбции, обладает высокой грязеемкостью, не слеживается. Для регенерации не требуется использование каких-либо реагентов, на-пример, перманганата калия. Достаточно обратная промывка водой.

Использованная литература:
1) Е.Ф.Золотова, Г.Ю.Асс «Очистка воды от железа, фтора, марганца и сероводорода»