Чрезмерное содержание железа и марганца в питьевой или технической воде губительно влияет на человека, ухудшает вкусовые качества воды и становится причиной преждевременного выхода из строя технологического оборудования – на внутренних поверхностях нарастает слой нерастворимых веществ, ускоряется процесс коррозийного разрушения металла. Для выведения растворенных микроэлементов может быть применена бактериальная очистка воды от железа и марганца.
Бактериальное обезжелезивание предусматривает воздействие на железо специальными бактериями. Сами они не участвуют в реакции, но катализируют окислительно-восстановительные процессы, в результате которых железо и марганец переходят в гидроксиды – нерастворимые вещества, выпадающее в слизеобразный осадок.
Область применения
Метод удаления железа и марганца с помощью бактерий применяется при технической водоподготовке для защиты трубопроводов и технологического оборудования. В результате обработки из воды выводится трехвалентное железо и марганец. Это снижает вероятность возникновения язвенной коррозии стальных деталей и предотвращает образование отложений на внутренних поверхностях труб.
При водоподготовке питьевой воды с помощью технологии бактериальной очистки улучшают органолептические характеристики воды, приводят в норму цветность, устраняют наличие мутности и осадков с оттенком ржавчины.
Сущность метода
Движущая сила бактериальной очистки – железобактерии или Siderobacteriales, среди которых наиболее распространены:
-
Chlamydobacteriales;
-
Crenothricaceae;
-
Siderocapsaceae;
-
Gallionellaceae.
Они образуются на поверхностях мелкопористых материалов, поэтому в технологическом процессе используется песчано-гравийная смесь или активированный кокосовый уголь. Второй вариант обходится дороже, но качество подготовки воды при этом гораздо выше.
Железобактериям для нормальной работы необходимы условия:
-
Содержание железа 10-30 мг/литр, марганец вступает в реакцию при концентрации втрое превышающий норму для железа;
-
Низкая кислотность воды;
-
Свободный доступ кислорода.
Под воздействием бактерий трехвалентное железо переходит в окислы с дальнейшим образованием гидроксида:
FeO(OH) + H2O → Fe(OH)3
По схожей схеме идет реакция с марганцем. Гидроксиды не растворяются в воде и выпадают в осадок, который удаляется методом адсорбции. При необходимости используется дополнительная бактерицидная обработка воды – хотя бактерии не опасны для человека, но продукты жизнедеятельность способны причинить вред.
Достоинства/недостатки
К достоинствам бактериального метода относят эффект очистки – концентрация железа снижается до приемлемых уровней. При этом стоимость такой обработки по сравнению с другими технологиями минимальна – некоторые виды бактерий развиваются в шахтных водах. Дополнительный плюс – экологическая безопасность.
Единственный недостаток – низкая скорость процесса и необходимость использовать большое количество бактерий, загружаемых в очистные сооружения, которые должны иметь соответствующие габариты. Это создает трудности при работе с данной технологией.
Заключение
Бактериальное обезжелезивание помогает удалить излишки железа и марганца. Простой принцип и доступная себестоимость материалов обуславливают перспективы для использования данной технологии для подготовки технической и питьевой воды.