Na czym polega odżelazianie wody?

Wysoka zawartość żelaza w wodzie sprawia, że konieczne może się okazać jej odżelazianie. Korzystanie z wody, która przekracza dopuszczalne stężenia związków żelaza, może się okazać szkodliwe dla zdrowia oraz bardzo kłopotliwe, ze względu na ich wpływ na własności organoleptyczne wody. Wraz z procesem odżelaziania wody potrzebne może być również usuwanie nadmiaru współwystępującego z żelazem manganu.

Dlaczego pozbywanie się z wody żelaza i manganu jest ważne?

Woda to substancja, która jest nam niezbędna do życia. Wykorzystujemy ją do picia, podlewania roślin, zabiegów higienicznych i pielęgnacyjnych, a także utrzymywania czystości w domu oraz prania. Bez dostępu do czystej wody nie jesteśmy w stanie normalnie funkcjonować. Używanie wody, w której znajdują się zanieczyszczenia, może prowadzić do pogorszenia naszego stanu zdrowia lub skutecznie uniemożliwić nam wykonywanie prac związanych z prowadzeniem gospodarstwa domowego. Niestety woda, której używamy, bardzo często nie ma odpowiednich właściwości. Wśród wielu zanieczyszczeń, które mogą znajdować się zarówno w wodzie dostarczanej wodociągami, jak i tej czerpanej z własnej studni znajduje się również żelazo i mangan.

Obecność żelaza w wodzie to poważny problem. Woda z bardzo dużą zawartością żelaza ma często brzydki kolor przypominający rdzę, jest mętna oraz ma nieprzyjemny metaliczny posmak, przez co zmienia smak potraw i przygotowywanych napojów. Woda z dużą dawką żelaza może powodować różne dolegliwości, podrażnia błony śluzowe oraz skórę, prowadzi do zaczerwienienia oczu. Nadmiar żelaza w wodzie może być przyczyną dolegliwości ze strony układu pokarmowego, a także osłabiać szkliwo, sprzyjając rozwojowi próchnicy. Wysoka ilość żelaza oznacza również zagrożenie mikrobiologiczne związane z rozwojem bakterii żelazowych, obecność żelaza może też zwiększać zjadliwość bakterii innych szczepów. Poważnym problemem u osób mających predyspozycje genetyczne do zaburzeń gospodarki żelazem będzie również jego nadmierne odkładanie się w różnych narządach, np. wątrobie czy trzustce – wyjaśnia ekspert z firmy Global Water, która zajmuje się dostarczaniem urządzeń do uzdatniania wody.

Zażelaziona woda to także problem z pojawiającymi się zabrudzeniami. Żelazo osadza się na powierzchni okładzin ceramicznych układanych na ścianach i podłogach łazienek lub pomieszczeń gospodarczych. Rdzawy nalot pojawia się również na ceramice sanitarnej, wannach, umywalkach i toaletach. Pranie w wodzie, która zawiera dużo żelaza, oznacza żółknięcie wszystkich jasnych tkanin, wiąże się ponadto z blaknięciem kolorów i  osłabianiem materiału. Problemów przysparzają w takiej sytuacji zwłaszcza materiały bardzo delikatne, których odporność jest zdecydowanie niższa.

Zanieczyszczenie wody żelazem jest możliwe zarówno w przypadku wody dostarczanej za pośrednictwem wodociągów, jak i pobieranej z własnych studni. W przypadku wody wodociągowej zawartość żelaza wynika przede wszystkim z jego wypłukiwania z różnych elementów instalacji. O ilości podobnych zanieczyszczeń można się przekonać zwłaszcza po przerwie w dostawie wody, gdy z kranu leci woda przypominająca płynną rdzę. Problem nadmiernej ilości żelaza dotyka również często wody z przydomowego ujęcia. Problem ten może się pojawić niezależnie od tego, z jakiej głębokości jest czerpana woda i wynika z budowy geologicznej danego terenu. Zanieczyszczenia mogą również pochodzić z nawozów sztucznych lub rzadziej z odpadów poprzemysłowych.

Wraz z wysoką zawartością żelaza w wodzie pojawia się zwykle również większa ilość manganu. Mangan najczęściej pochodzi ze skał osadowych lub magmowych, skąd przedostaje się do wód gruntowych. Zdarza się również, że jego źródłem są przenikające do wód podziemnych pozostałości środków ochrony roślin. Choć spożycie wody zawierającej mangan nie wiąże się z większym zagrożeniem dla zdrowia, to jego obecność powoduje podobne kłopoty, jak podwyższona zawartość żelaza, a zwłaszcza problemy ze smakiem, zapachem i barwą wody.

Mechanizm usuwania z wody żelaza i manganu

Usunięcie z wody żelaza i manganu jest niezbędne wówczas, gdy przekracza on dopuszczalne normy, które określają ich ilość na 0,2 mg/dm³ dla jonów żelaza i 0,05 mg/dm³ dla manganu. Ze względu na to, że oba związki mają wpływ również na subiektywne doznania smakowe, montaż odpowiedniej instalacji warto rozważyć również przy niższych stężeniach. Żelazo zawarte w wodzie ma zwykle postać wodorowęglanu żelaza Fe(HCO₃)₂, lub siarczanu żelaza FeSO₄. Mangan to najczęściej Mn⁺², czyli mangan dwuwartościowy, a niekiedy gorzej rozpuszczalny i łatwiejszy do usunięcia Mn⁺⁴ (mangan czterowartościowy).

Ze względu na to, że zarówno żelazo, jak i mangan występują w formach, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie, do skutecznego pozbycia się tych pierwiastków jest konieczne doprowadzenie ich do postaci, która może wytrącić się jako osad. W tym celu żelazo i mangan jest poddawane intensywnej aeracji, czyli napowietrzaniu. W obecności tlenu żelazo ulega przekształceniu w wodorotlenek żelaza Fe(OH)₃, który może być łatwo przefiltrowany, gdyż ulega koagulacji i zamienia się w osad. Mangan jest również doprowadzany do postaci wodorotlenku, po czym utleniany do MnO(OH)₂, który po przejściu w formę żelu może być przefiltrowany przez odpowiednie złoże.

Po procesie napowietrzania woda zawierająca żelazo i mangan jest przepuszczana przez złoża filtracyjne. W zależności od tego, w jakiej formie występuje żelazo i mangan oraz jaka jest ich zawartość, najlepszymi rozwiązaniami mogą być złoża filtracyjne. Zwykle zawierają one substancje, które wspomagają zachodzenie procesu utleniania oraz materiał, który ułatwia pozbycie się tworzącego się osadu. Często stosowanymi złożami jest zeolit, czyli naturalny glinokrzemian lub piasek kwarcowy. Złoża filtracyjne są wzbogacane różnymi substancjami, np. związkami krzemu, glinu lub potasu.

Złoża używane do filtracji żelaza i manganu muszą być co jakiś czas regenerowane. Proces ten może być przeprowadzany na różne sposoby. Do częściej używanych metod zalicza się regenerację złoża ozonem (czyli cząsteczkami nietrwałego trójatomowego tlenu wykazującego bardzo silną aktywność chemiczną), powietrzem, wodą czy solanką.

Urządzenia do usuwania z wody żelaza i manganu mają zwykle podobną konstrukcję. W ich skład wchodzi głowica, która steruje pracą urządzenia i przepływem wody. Jest ona zamontowana na korpusie, w którym znajduje się komora napowietrzająca oraz złoże filtracyjne. Zwykle korpus ma kształt wydłużonego walca, co jest związane ze specyfiką pracy urządzenia. Woda jest w nim bowiem podawana od góry, a następnie przepływa przez złoże, po czym oczyszczona, jest pobierana przez rurki znajdujące się w okolicach dna zbiornika.

Osady pozostające na złożu w czasie filtracji są co jakiś czas usuwane ze złoża dzięki zmianie kierunku przepływu wody. Woda po płukaniu jest niezdatna do użytku i jest automatycznie kierowana do odpływu podłączonego do kanalizacji. Po okresowym przepłukaniu złoża proces filtracji może być kontynuowany.

Żeby prawidłowo dobrać urządzenie, najważniejsze jest przeprowadzenie dokładnych badań wody. Wśród parametrów, które są niezbędne do określenia, jaki odżelaziacz wody będzie w konkretnej sytuacji optymalny, należy oznaczyć w laboratorium m.in. jakie jest stężenie żelaza i manganu oraz rodzaj związku, w którego postaci występują. Konieczne jest również ustalenie wartości pH wody oraz sprawdzenie, czy w wodzie znajduje się siarkowodór lub amoniak. Ze względu na to, że zażelazienie wody jest zwykle tylko jednym z pojawiających się problemów, najlepszym rozwiązaniem jest zwykle wykonanie pełnego badania. Pozwoli to na sprawdzenie, czy nie istnieje konieczność zastosowania również innych filtrów lub zmiękczacza wody.