Очистка воды от железа озонированием

Очистка воды от железа и марганца является одним из наиболее распространенных применений озонирования в системах питьевой воды. Железо и марганец легко окисляются озоном. Этот документ поможет понять основы окисления железа и марганца озоном. Мы также рассмотрим практическое применение озонирования, предлагая полезные советы, полученные за многие годы.


Очистка воды от железа озонированием



Окисление железа и марганца озоном — чрезвычайно быстрая реакция. В некоторых случаях применения озонирования при повышенных уровнях железа и марганца могут вызывать неприятные проблемы из-за того, что растворимые железо и марганец непреднамеренно окисляются озоном и выпадают из раствора в далеко не идеальных местах. Если эти проблемы привели вас сюда, продолжайте читать, мы предложим полезные советы, чтобы максимально уменьшить эти проблемы.

Как озонирование работает?
Железо и марганец в воде не вызывают проблем со здоровьем, основной целью удаления железа и марганца является эстетика из-за обесцвечивания воды. Удаление также может быть необходимо из-за накопления железа и марганца на трубах, арматуре и других поверхностях.

Как железо Fe(II), так и марганец Mn(II) в растворимой форме не удаляются из воды обычными фильтрами, поэтому они проходят непосредственно через обычную фильтрацию, а затем озонируются и превращающего в твердые частицы.
Очистка железа озонированием
Растворимое железо Fe(II) называют двухвалентным железом. Двухвалентное железо Fe(II) окисляется до трехвалентного железа Fe(III) озоном. Это трехвалентное железо Fe(III) будет затем гидролизоваться с образованием Fe(OH)3, которое представляет собой частицы в виде хлопьев и может быть удалено стандартной фильтрацией.
На реакцию двухвалентного железа Fe(II) с трехвалентным железом Fe(II) расходуется 0,43 мг озона на мг Fe(II). Железо также может окисляться кислородом. Из-за окисления железа кислородом озоновая система для удаления железа может быть более эффективной, чем расчетная потребность в озоне 0,43 мг озона на мг железа.
Окисление двухвалентного железа требует только электронного обмена и, следовательно, является быстрой реакцией. Скорость этой реакции обычно поглощает почти весь озон в реакции окисления железа до любого окисления марганца.
Удаление марганца

Растворимый марганец Mn(II) окисляется озоном с образованием двуокиси марганца MnO2, которая представляет собой частицы и может быть легко удалена стандартной фильтрацией. В этом процессе расходуется 0,88 мг озона на мг марганца Mn(II). Однако при чрезмерном окислении марганца образуется растворимый перманганат MnO4-. Хотя перманганат обычно превращается в диоксид марганца MnO2 с течением времени (20-30 минут), лучше всего разработать систему удаления марганца с правильными дозировками озона и интегрировать элементы управления для предотвращения чрезмерного окисления.

Фильтрация
Озонирование окисляет железо и марганец с образованием нерастворимых частиц, которые можно легко отфильтровать из воды. Железо и марганец со временем накапливаются на фильтре и должны быть удалены из технологической воды. Для этих применений настоятельно рекомендуется использовать фильтр с обратной промывкой. Песчаные фильтры широко используются для удаления железа и марганца благодаря простой конструкции и долговечности фильтрующего материала. В системах непрерывного использования необходимо будет использовать два (2) фильтра параллельно и синхронизировать циклы обратной промывки в противоположное время.

Вода обратной промывки из этих фильтров будет иметь чрезвычайно высокое содержание железа и марганца и должна утилизироваться с осторожностью. Хотя ни железо, ни марганец не представляют опасности для здоровья или безопасности, следует помнить о проблемах с сантехникой, поскольку со временем водосточные трубы могут забиться отложениями железа и марганца.

Практическое применение озонирования
Использование озонирования для удаления железа и марганца очень распространено и применяется уже много лет. Реакция озона и этих металлов довольно проста и прямолинейна. Перед установкой системы озона для удаления железа и марганца следует учесть несколько конструктивных соображений.

Размер системы
Типичная система впрыска озона
Подбор озоновой системы для удаления железа и марганца может быть довольно простым. Необходимо рассчитать базовую потребность в озоне, чтобы определить, сколько озона необходимо для окисления как железа, так и марганца. Имейте в виду, что все другие элементы в воде могут реагировать с озоном и потреблять некоторое количество озона. Другие потенциальные реакции должны быть учтены и включены в расчеты. Для простоты предположим, что в пробе воды присутствуют только железо и марганец.

Нормы потребления озона были рассмотрены в разделе химии этого документа. Они составляют 0,43 мг железа и 0,88 мг марганца.

Дозировка озона в воде рассчитывается по следующей формуле:

Если, например, поступающая вода со скоростью 45 литров в минуту содержит 3 мг железа и 0,5 мг марганца, будут использоваться следующие расчеты:
3 мг железа x 0,43 = потребление озона 1,29 мг
0,5 мг марганца x 0,44 мг потребления озона
1,29 + 0,44 = 1,73 мг общего потребления озона
(3,78 * 60 * 45 литров в минуту * 1,73 мг) / 1000 = потребность в озоне 3,9 г/ч

Этот расчет обеспечивает необходимое количество озона в граммах в час (г/ч) для окисления.