“Тайны” и “пожиратели” ржавой воды.

Вопрос: Увы, для многих из нас льющаяся из крана воды цвета хорошего кваса стала привычной картиной, и не вызывает особого удивления…Ответ: Да уж…Тем не менее, когда речь заходит о бане или бассейне, представить такое количество ржавой воды почему-то практически невозможно и даже неприятно: для бань и бассейнов требуется чистая, без вредных примесей вода. К сожалению, ситуация с качеством водопроводной воды в нашей стране пока не улучшается: каждая восьмая проба воды не отвечает гигиеническим требованиям и представляет опасность в эпидемическом отношении, а каждая пятая проба нестандартна по химическим показателям. И такой водой пользуется почти половина населения России. Железо, содержащееся в воде, может вызвать у человека аллергические реакции, не говоря уже об эстетическом неприятии такой воды.

Вопрос: Существует мнение, что наличие ржавчины в воде является следствием коррозии стальных труб.

Ответ: Оно не совсем верное. Например, известны случаи, когда через несколько часов, после переключения водопровода с неочищенной от примесей железа воды на очищенную воду ржавчина исчезает, что свидетельствует о том, что промывка труб происходит быстро. Поэтому виновата в появлении ржавчины подземная вода, а не трубы. Еще по школьным урокам химии мы знаем, что железо - один из самых распространенных в природе элементов. При обычной температуре это довольно устойчивое вещество, а при воздействии окислителей железо покрывается рыхлой ржавчиной. Концентрация железа в воде тесно связана с содержанием в ней углекислоты: в кислой среде растворимость соединений железа увеличивается, в щелочной - уменьшается. Согласно принятым санитарным нормам, содержание общего железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, ведь это - тяжелый металл, и наряду с марганцем, никелем, хромом, мышьяком, кадмием, свинцом и медью относится к высокотоксичным и долго сохраняющимся в природе веществам. Зачастую содержание железа в водопроводе превышает норму в пять, а то и в десять и более раз, поэтому проблема обезжелезивания воды стоит особенно остро.

Подземные воды обладают сравнительно высокой защищенностью от загрязнения, прежде всего в бактериологическом отношении, но без специальной обработки и очистки для бань и бассейнов их применять нельзя. В одном литре речной или озерной воды обычно содержится от 0,01 до 1 мг железа на литр - и эта вода прозрачна. В болотной воде железа много, десятки миллиграммов на литр, вот почему она имеет коричневатый “ржавый” оттенок. Но не всякое железо придает воде такой цвет. В подземных водах железо обычно растворено в двухвалентной форме, причем вода при этом бывает совершенно прозрачной. При подъеме на поверхность такая вода приобретает дурной запах и неприятный вкус, а при хранении на воздухе она становится мутной, и из нее выделятся буроватый осадок.

Вопрос: Так как же можно очистить подземные воды от соединений железа?

Ответ: На первый взгляд, очень просто. Надо перевести железо в нерастворимую трехвалентную форму и как следует отфильтровать. Но это на словах. На деле проблема весьма широка и обусловлена значительным разнообразием природных условий, в том числе разнообразием состава подземных вод, а также форм соединений железа в них. Очистка включает целый ряд физико-химических процессов и сводится, прежде всего, к скоплению растворенных в воде соединений железа и к последующему их переводу в нерастворимые и слаборастворимые формы. Практически все способы требуют предварительного аэрирования и фильтрации.

Одним из современных направлений нехимической очистки подземных вод является биологический способ, который основывается на использовании микроорганизмов. Самыми распространенными среди них являются железобактерии. Эти бактерии практически “едят” железо, окисляя его до “ржавой” трехвалентной формы. Сами по себе эти бактерии не представляют опасности для организма человека, однако продукты их жизнедеятельности канцерогенны. Долгое время железобактерии были врагом и бичом систем водоснабжения. Например, в условиях малого протока воды через полгода эксплуатации водопровода на внутренней поверхности труб железобактерии образуют обрастания в виде бугров высотой до 10 мм. Именно под такими буграми начинается разрушение материала труб, а при более продолжительной эксплуатации образуются свищи. В дальнейшем образование бугров на стенках водопроводов приводит к зарастанию всей внутренней поверхности, что сопровождается потерей напора воды. Интенсивные биообрастания, связанные с жизнедеятельностью бактерий, также происходят и в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения; даже относительно тонкий слой обрастания резко снижает эффективность работы систем. В отложениях, образованных железобактериями, находят благоприятные условия для жизнедеятельности и другие бактерии, в том числе кишечные палочки, гнилостные бактерии, различные черви и другие. Таким образом, происходит вторичное загрязнение воды продуктами жизнедеятельности и разложения этих микроорганизмов, что в свою очередь приводит к существенному увеличению в воде концентрации железа.

В настоящее время установлено более двадцати видов железобактерий, которые широко распространены в различных районах нашей страны. Ликвидация последствий железобактериальных обрастаний - это трудоемкое и не всегда достаточное мероприятие, требующее значительных материальных затрат.

Вопрос: Надеемся, что есть еще способы эффективнее, чем “пожиратели” ржавчины?

Ответ: Есть, конечно. Превратить врага в верного помощника помогли современные нестандартные подходы к очистке воды. Современные биотехнологии основаны на использовании свойств каталитической пленки, образующейся на песчано-гравийной загрузке, а также на способности тех самых железобактерий обеспечивать течение сложных химических процессов без каких-либо затрат энергии и использования реагентов. Эти процессы являются естественными и “задуманы” самой природой. Обильное развитие железобактерий отмечается в воде с содержанием железа от 10 до 30 мг/л, однако, как показывает опыт, их развитие возможно даже при концентрации железа в сто раз меньше. Единственное условие - это поддержание кислотности среды на достаточно низком уровне при одновременном доступе кислорода из воздуха, хотя бы в ничтожно малом количестве.

В некоторых случаях биоочистка является единственно возможным способом приведения воды в нормальное для потребления состояние. Так, на Дальнем Востоке и в Западной Сибири практически все эксплуатируемые водозаборные скважины имеют повышенное содержание железа (до 50 мг/л), причем иногда оно находится в трудноокисляемых органических комплексах. Как правило, в подземных водах наблюдается высокая (до 300 мг/л) концентрация углекислоты и сероводорода, что свидетельствует о повышенной ее кислотности. В этом случае невозможно применить простые способы обезжелезивания воды (с упрощенной аэрацией), требуются более эффективные методы, связанные со специальным культивированием железобактерий на песчано-гравийном основании.

Здесь важно отметить, что применение биотехнологии для очистки воды не требует особой подготовки или высокой квалификации обслуживающего персонала. Наиболее подходящий способ обезжелезивания воды для использования ее в банях и бассейнах в настоящее время - вакуумно-эжекционный, включающий фильтрование воды через колонии железобактерий на медленных фильтрах с песчано-гравийной загрузкой. Заключительным этапом является сорбционная очистка для задержания продуктов жизнедеятельности железобактерий и окончательное обеззараживание воды бактерицидными лучами. У биоочистки есть только один недостаток - относительно низкая скорость процесса. Это, в частности, означает, что для обеспечения больших производительностей требуются большие габариты. Поэтому широкое распространение находят окислительные и ионообменные методы обезжелезивания.