Марганец в воде: Марганец в воде как очистить

Чем опасен марганец в воде из скважины?

Пожалуй, даже двоечник знает, что обычная вода состоит из молекул водорода и кислорода. Вот только в воде из скважины нередко встречаются и другие элементы химической таблицы, которые могут серьезно повлиять на наш организм. Один из них – марганец.

Попробуем разобраться, в чем особенности марганца в воде из скважины, и почему от него нужно избавляться?

Содержание:

• Откуда в воде появляется марганец
• Марганец в воде из скважины: чем опасен
• Чем очистить воду от марганца из скважины
• Аэрация
• Очищение с помощью перманганата калия
• Отстаивание и дистилляция воды
• Фильтр обратного осмоса
• Ионообменный фильтр

Откуда в воде появляется марганец

Марганец в чистом виде – цветной металл серебристо-белого цвета. Человечеству он известен с давних времен, его использовали при варке стекла. В почве он обычно встречается в своей двухвалентной форме – в виде солей. Это полностью растворимая форма, поэтому заметить ее в свеженабранной воде невооруженным глазом будет непросто.

Вода с повышенным марганцем в составе обретает горьковатый вяжущий привкус и со временем мутнеет.

По каким причинам в скважине в воде образуется много марганца? Как правило, он попадает туда через почву. Соли марганца легко растворяются в водоносном слое, а затем вместе с жидкостью накачиваются в нашу водоносную систему.

В свою очередь, в почву этот металл попадает по следующим причинам:

из удобрений для растений;

из отходов металлургической и химической промышленности;

при движении тектонических плит;

при движении тектонических плит;

Читайте также: Вы обнаружили нитраты в воде из скважины. Что делать?

Марганец в воде из скважины: чем опасен

Превышение марганца в воде из скважины встречается реже, чем превышение железа. Более того, в медицинской практике не зафиксировано случая отравления марганцем из питьевой воды (токсичная доза – 40 мг в день).

Однако марганец относится к тяжелым металлам, т.е. может накапливаться в организме. И это уже может привести к серьезным последствиям для здоровья. Патологические изменения возникают медленно, но в итоге приводят к нарушениям в работе нервной системы, заболеваниям печени и хрупкости костей.

Также содержание марганца в воде из скважины приводит к образованию темно-бурого или черного налета на трубах и бытовой технике. Вспомните перманганат калия, известный в народе как марганцовка. Избавиться от этого осадка потом будет очень сложно.

Если стирать одежду в загрязненной марганцем водой, ткань приобретет сероватый оттенок, который практически невозможно вывести.

Чем очистить воду от марганца из скважины

Прежде чем приступить к этому вопросу, понадобится сделать полный химический анализ воды из вашего водопровода. Ведь тип системы очистки будет зависеть от соотношения в ней марганца и железа, наличия других примесей, а также ее кислотно-щелочного баланса.

Схема работы циркулярного насоса, который подходит при диаметре скважины до 10 см. При диаметре больше 10 см используются только погружные насосы.

Исправить причины того, что вода со скважины идет рывками в этом случае можно, если увеличить диаметр всасывающей трубы и/или перенести емкость для забора воды.

Чтобы понять, как убрать марганец в воде из скважины, нужно запомнить следующее свойство: в трех– и четырехвалентной форме этот металл выпадает в осадок. Соответственно, нужно перевести марганец в нерастворимую форму вместо растворимой двухвалентной. А затем собрать осадок и на выходе получить чистую воду.

Аэрация

В этом способе очистки вода под давлением насыщается молекулами кислорода. Запускается процесс окисления, который и приводит к образованию нерастворимой формы марганца.

Читайте также: Аэрация воды в скважине. Как и зачем?

Чтобы воспользоваться аэрации для очистки марганца, нужно чтобы в воде также содержалось и двухвалентное железо – оно нужно для связывания марганца и его последующего окисления. Содержание марганца в воде из скважины к железу для при этом должно составлять 1:7. Если оно не соответствует этому показателю, то в воду дополнительно добавляется сульфат железа (медный купорос).

Также необходимо, чтобы уровень pH воды был на уровне 8.0-8,5. Для этого из воды с помощью вакуумной обработки удаляются «лишние» углекислоты.

Очищение с помощью перманганата калия

Этот способ считается сейчас устаревшим, но по-прежнему применяется. При добавлении марганцовки в воду с двухвалентным марганцем образуется хлопьеобразный осадок. У него высокая удельная поверхность, поэтому он обладает хорошей впитываемостью. Одновременно вода очищается от железа и неприятных запахов.

Для того, чтобы очистить жидкость от 1 г марганца требуется порядка 2 мг перманганата калия и pH воды на уровне 8,5.

Осадок выводится на следующем этапе – в фильтр от марганца в воде из скважины добавляется коагулянт, чтобы вызвать слипание всех мелких частиц. Затем жидкость прогоняется через песчаный наполнитель, который задерживает и собирает осадок.

Отстаивание и дистилляция воды

Эти способы в быту еще менее популярны, чем очистка перманганатом калия. При отстаивании вода естественным (но долгим) путем вступает во взаимодействие с воздухом. Это приводит к окислению марганца и выпадению осадка.

Но при отстаивании удалить из воды можно только крупные частицы. Поэтому его обычно применяют как первичный этап для других видов очистки.

Дистилляция же, в свою очередь, основана на том, что у марганца и воды разная температура кипения. Вода превращается в пар раньше, чем марганец, и в виде пара же собирается и удаляется из системы. Минус такого способа – в его энергозатратности.

Фильтр обратного осмоса

Этот способ позволяет избавиться не только от марганца, но и других вредных примесей, а потому считается одним из самых универсальных. Вода под давлением прогоняется через специальную мембрану. Она устроена таким образом, что пропускает только молекулы воды. Все остальное остается в растворе и затем сливается в канализацию.

Эта система фильтрации используется для очистки воды не только на участках со скважиной, но и в квартирах с центральным водопроводом.

Для фильтра обратного осмоса требуются также фильтры предобработки – до взаимодействия с мембраной вода должна быть полностью очищена от механических примесей. Также необходим хороший напор воды (либо установка дополнительного насоса).

Ионообменный фильтр

При таком способе очистки вода пропускается через специальный наполнитель (чаще всего это ионообменные смолы). В процессе контакта воды со смолой отрицательные ионы марганца меняются местами с ионами смолы. На выходе получается очищенная вода.

Но для правильного подбора состава наполнителя, опять же, потребуется полный химический анализ воды. Ведь ионообменный фильтр может также помочь избавиться от высокого содержания железа, нитратов, калия. Также такую систему очистки воды от марганца из скважины часто выбирают из-за ее долгого срока службы и простоты обслуживания – фильтр достаточно регулярно промывать солевым раствором, менять его каждый раз не нужно.

Чтобы не ошибиться в выборе самого эффективного для вас способа и не потратить зря деньги, проконсультируйтесь с нашими специалистами и сразу получите расчет стоимости очистки воды из скважины от марганца.

Читайте также: Как выкопать колодец самостоятельно

Очистка воды от марганца

Принято считать, что вода в природе – чистая и полезная, но с этим утверждением можно поспорить. Жителям частного сектора, активно использующим для водоснабжения бурение скважин, приходится сталкиваться с избытком в жидкости солей и металлов, ухудшающих качество воды.

Признаки присутствия марганца в воде

Присутствие в питьевой воде марганца – не менее актуальная проблема, чем жесткая вода, либо наличие в ней железа. Такая вода не самым лучшим образом влияет на организм при потреблении, а также негативно отражается на бытовой сфере: на сантехустройствах появляются несмываемые следы, водопроводные трубы могут закупориться из-за осевшего на внутренних стенках осадка металла. На вкус такая вода далека от приятной, да и вряд ли кто-то в принципе захочет ее пить.

В природной воде, источником которой служат подземные скважины, либо водоемы, присутствует двухвалентный (частично растворимый) марганец. Чтобы этот элемент оказался в осадке, жидкость должна быть сильно нагрета. Но масштабы водоподготовки для частного дома не могут рассматривать нагрев как самый простой и действенный метод.

Как очистить воду от марганца: распространенные способы

Очистка воды от марганца предполагает перевод его ионов из Mn(II) в Mn(IV). В таком состоянии металл способен образовать нерастворимые соединения и осесть при окислении в осадок. Данный метод схож с процессом удаления из воды сероводорода или железа.

Основные способы, применяемые в частных домовладениях, позволяющие убрать марганец в воде, сводятся к установке различных фильтров и систем. При большом содержании марганца устанавливают фильтры-обезжелезиватели, которые эффективно решают проблему. Такие установки могут работать по нескольким технологиям:

• 
  Аэрация, предполагающая насыщение воды кислородом, способным окислить марганец до нужной формы. Оставшийся осадок удаляется механическим фильтром на втором этапе фильтрации. Такой способ относится к наименее затратным, однако он подходит далеко не в каждом случае.
• 
  Использование марганцовки – метод актуален при значительных количествах содержащегося марганца. Реакция с перманганатом калия заставляет марганец выпасть в осадок черными хлопьями. Дополнительная добавка кремниевой кислоты способна укрупнить хлопья и осадить их на дне установки. Основной плюс метода – использование выпавшего в осадок оксида марганца как катализатора для дальнейшей очистки от избыточного содержания металлов.
• 
  Окисление марганца катализаторами – с применением особых установок и насоса-дозатора на поверхности воды создается слой поверхностно расположенного гидроксида с четырехвалентным марганцем. Вещество реагирует с двухвалентным элементом и окисляет его до трехвалентной формы. Затем в процесс вступает кислород, продолжающий окисление металла до состояния, когда он не способен растворяться.
• 
  Введение реагентов в сочетании с обратным осмосом. Такие установки применяются при очень высоких показателях содержания Mn. В роли реагентов могут выступать гипохлорит натрия, озон, хлор, либо его диоксид.

Для правильного подбора фильтров и установок, способных очистить природную воду до нужного состояния, в обязательном порядке предварительно проводится анализ воды. По полученным данным наши специалисты помогут подобрать оптимальные варианты фильтрации, а также выполнят монтаж необходимого оборудования для очистки воды.

Возврат к списку

Питьевая вода: железо и марганец (G1714)

Питьевая вода: железо и марганец (G1714)

Брюс Дворжак, специалист по экологическому проектированию

Бекки Шуерман, консультант по развитию бытового водоснабжения и водоотведения

Железо и марганец являются двумя естественными загрязнителями питьевой воды, которые могут вызывать неприятный вкус и запах, а также быть связаны с обесцвечиванием, что приводит к окрашиванию сантехники, посуды и белья. В основном они встречаются в подземных водах Восточной Небраски, и большинство людей упоминают об этих проблемах, когда уровень железа превышает 300 микрограммов на литр (мкг/л), а уровень марганца превышает 50 мкг/л. Уровни железа могут быть намного выше и не связаны с проблемами со здоровьем, но концентрация марганца выше 300 мкг/л может представлять проблему для здоровья младенцев, вскармливаемых рисовой или соевой смесью. Более высокие уровни, более 1000 мкг/л, могут представлять опасность для всех потребителей. Важно подчеркнуть, что существуют варианты тестирования и обработки для обнаружения и удаления этих загрязнителей из питьевой воды.

Железо и марганец могут создавать проблемы в системе водоснабжения. Это похожие металлы, вызывающие схожий вкус, внешний вид и проблемы с окрашиванием. Из этих двух железо чаще всего встречается в источниках воды, связанных как с исходной водой, так и с материалом трубопроводов. Марганец часто встречается в исходной воде, содержащей железо. Ни железо, ни марганец не регулируются Законом о безопасной питьевой воде, но Агентство по охране окружающей среды США (EPA) рекомендует пожизненную норму марганца в размере 300 микрограммов на литр (мкг/л).

Источники железа и марганца в питьевой воде

Железо и марганец — распространенные минералы, встречающиеся в земной коре. Вода, просачивающаяся через почву и горные породы, может растворять минералы, такие как железо и марганец, которые затем, как часть подземных вод, попадают в вашу питьевую воду. Иногда железные трубы также могут быть источником железа в питьевой воде.

Железо является важным минералом, который естественным образом содержится во многих продуктах, таких как нежирное мясо, птица, морепродукты, орехи, бобы, овощи и обогащенные железом зерновые продукты, такие как: хлеб, крупы и макаронные изделия. Основная цель железа — переносить кислород по всему телу в составе гемоглобина эритроцитов. Он также необходим для клеточной функции, неврологического развития и физического роста. Марганец является важным питательным веществом, содержащимся во многих продуктах, таких как чай, листовые зеленые овощи, зерновые, фрукты, орехи, бобовые, рыба, некоторые виды мяса и некоторые детские смеси, особенно рис и соя. Он необходим для развития костей и многих процессов в организме, но, как и все минералы, он может иметь неблагоприятные последствия для здоровья, когда люди и/или животные потребляют слишком мало или слишком много. Пища и питьевая вода являются основным источником марганца для взрослых и детей. Грудное молоко, смеси на основе сои и риса, а также злаки являются основными источниками марганца для младенцев.

Показания железа и марганца

В глубоких колодцах с низким содержанием кислорода подземные воды, содержащие железо и марганец, прозрачны и бесцветны. В такой воде железо и марганец находятся в растворенном виде. Вода из-под крана может быть прозрачной, но на воздухе железо и марганец окисляются (соединяются с кислородом, превращаясь в оксид) и превращаются из бесцветных растворенных форм в окрашенные твердые формы (часто в виде очень мелких частиц). .

Окисление растворенных в воде частиц железа изменяет железо на белые, затем на желтые и, наконец, на красно-коричневые твердые частицы, которые оседают из воды. Железо, которое не образует достаточно крупных частиц для осаждения во взвешенном состоянии (коллоидное железо) и придает воде красный оттенок. Марганец обычно растворен в воде, хотя в некоторых неглубоких колодцах содержится коллоидный марганец, придающий воде черный оттенок.

Железо и марганец могут влиять на вкус и цвет пищи и воды. Они могут реагировать с дубильными веществами в кофе, чае и некоторых алкогольных напитках с образованием черного осадка, который влияет как на вкус, так и на внешний вид. Железо вызывает красновато-коричневые пятна на белье, фарфоре, посуде, столовых приборах и даже стеклянной посуде. Марганец действует аналогичным образом, но вызывает коричневато-черное пятно. Мыло и моющие средства не удаляют эти пятна, а использование хлорного отбеливателя и щелочных компонентов (таких как натрий и карбонат) может сделать пятна более интенсивными.

Отложения железа и марганца могут образовываться в трубах, резервуарах высокого давления, водонагревателях и умягчителях воды. Это снижает доступное количество и давление подачи воды. Накопление железа и марганца становится экономической проблемой, когда необходимо заменить водоснабжение или оборудование для умягчения воды. Также увеличиваются затраты на электроэнергию, связанные с перекачиванием воды по суженным трубам или нагревом воды электрическими нагревательными стержнями, покрытыми отложениями железа или марганца.

Проблема, которая часто возникает при высоком уровне содержания железа или марганца в воде, заключается в присутствии железосодержащих или марганцевых бактерий. Показателем железо-марганцевых бактерий является неприятный запах, похожий на запах тухлых яиц. Запах является побочным продуктом бактерий, питающихся железом и/или марганцем. Эти бактерии встречаются в почве, неглубоких водоносных горизонтах и ​​некоторых поверхностных водах. Они могут быть введены в колодец или систему водоснабжения при ее строительстве или ремонте. Бактерии не представляют опасности для здоровья, но могут образовывать красно-коричневые (железо) или черно-коричневые (марганец) слои слизи, часто обнаруживаемые в туалетных бачках, и могут засорять водопроводные системы.

Потенциальные неблагоприятные последствия для здоровья

Железо в питьевой воде не считается опасным для здоровья, также известно, что железо- и марганцевые бактерии, которые могут присутствовать в водопроводных трубах и арматуре, не представляют опасности для здоровья. Однако марганец в питьевой воде при повышенном уровне может представлять опасность для здоровья. Младенцы, которых кормят смесью на основе сои или риса, естественно богатой марганцем, подвергаются большему риску неблагоприятных неврологических эффектов, если вода, используемая для приготовления смеси, также содержит высокие уровни марганца, более 300 микрограммов на литр (мкг/л). . Младенцы подвергаются большему риску, чем дети старшего возраста и взрослые, из-за более высокой скорости адсорбции марганца, а их мозг и тело быстро развиваются. Дети старшего возраста и взрослые подвергаются повышенному риску, когда уровень марганца превышает 1000 (мкг/л).

Тестирование

Проверка систем водоснабжения

Качество воды, поставляемой системами общественного водоснабжения, регулируется Агентством по охране окружающей среды США (EPA) и Министерством здравоохранения и социальных служб штата Небраска (DHHS) в соответствии с Федеральным законом о безопасной питьевой воде и Законом штата Небраска о безопасной питьевой воде. Это включает в себя любой колодец с 15 или более сервисными соединениями или который регулярно обслуживает 25 или более человек.

Государственные стандарты питьевой воды, установленные EPA, делятся на две категории — вторичные стандарты и первичные стандарты. Первичные стандарты основаны на соображениях здоровья и предназначены для защиты здоровья человека. Первичные стандарты подлежат исполнению. Вторичные стандарты основаны на эстетических факторах, таких как вкус, запах, цвет, коррозионная активность, пенообразование и окрашивание воды, которые могут повлиять на пригодность воды для питья и других бытовых целей. Вторичные стандарты рекомендуются, но не обязательны для исполнения.

Железо и марганец в настоящее время классифицируются в соответствии со стандартами вторичного максимального уровня загрязнения (SMCL), что указывает на то, что удаление этих загрязняющих веществ до SMCL рекомендуется, но не применяется ни федеральными, ни государственными правилами питьевой воды.

В 2020 году DHHS завершило обследование всех систем общественного водоснабжения в Небраске. Если уровни марганца превышали 300 мкг/л, требовалось, чтобы система уведомляла потребителей. Как правило, уровни марганца были самыми высокими в Восточной Небраске. Пожалуйста, свяжитесь с вашим офисом водоканала, чтобы узнать об уровне железа и марганца в вашем районе.

Проверка частных систем водоснабжения

Качество воды в частных колодцах в настоящее время не регулируется на федеральном уровне или уровне штата. Таким образом, регулярные проверки частного водоснабжения не требуются в соответствии с законодательством штата или федеральным законодательством. Если люди хотят узнать концентрацию растворенного железа и/или марганца в частном водопроводе, они должны будут протестировать воду за свой счет. Наборы для тестирования можно получить в лаборатории питьевой воды, или это тестирование может быть проведено специалистом по качеству воды в вашем регионе.

Тесты на наличие железа или марганца в питьевой воде должны проводиться в лаборатории, использующей одобренные EPA методы обнаружения железа и марганца. Поскольку железо и марганец являются «вторичными» загрязнителями, официальное одобрение лабораторий со стороны DHHS штата Небраска отсутствует. Дополнительную информацию о лабораториях см. в NebGuide G1614, Питьевая вода: утвержденные лаборатории по тестированию воды в штате Небраска. Если неприятный запах и красный или черный слой слизи обнаружены в таких местах, как вода с использованием таких приборов, как унитаз или чаша, люди также должны запросить проверку воды на наличие железосодержащих и марганцевых бактерий.

Интерпретация результатов теста

Результаты испытаний общественного водоснабжения

Вторичный максимальный уровень загрязнения (SMCL) — эстетические проблемы

ПДК железа в питьевой воде составляет 300 мкг/л, что соответствует 0,3 миллиграмма на литр (мг/л) и иногда выражается как 0,3 части на миллион (промилле). SMCL для марганца в питьевой воде составляет 50 мкг/л (0,05 мг/л или ppm). Уровни железа и марганца в питьевой воде ниже SMCL не связаны с эстетическими проблемами.

Уровни, основанные на состоянии здоровья — потенциальные неблагоприятные последствия для здоровья

Железо в воде само по себе не представляет опасности для здоровья. Ваше тело нуждается в железе для транспортировки кислорода в крови. Большая часть водопроводной воды в Соединенных Штатах обеспечивает примерно 5 процентов потребности в железе с пищей. Содержание марганца в питьевой воде выше 300 мкг/л не следует использовать для смешивания рисовой и соевой смеси для грудных детей. Уровни марганца в питьевой воде выше 1000 мкг/л не должны использоваться для потребления питьевой воды. Следует использовать альтернативную воду, фильтрованную или бутилированную. Проблемы со здоровьем следует обсудить с лечащим врачом.

Результаты испытаний частного водоснабжения

Пользователи частной питьевой воды часто оценивают содержание железа и марганца на основе степени вредности этих растворенных металлов. Правила общественного водоснабжения EPA и штата Небраска не распространяются на частные колодцы с питьевой водой. Владельцам частных колодцев с питьевой водой рекомендуется следовать рекомендациям EPA для общественного водоснабжения. SMCL EPA составляют 300 мкг/л (0,3 промилле) железа и 50 мкг/л (0,05 промилле) марганца.

Варианты лечения

Общественное водоснабжение

Стандарты вторичного железа и марганца

установлены в качестве руководства по управлению вкусом, запахом и цветом воды. Поставщики питьевой воды не обязаны соответствовать этим вторичным стандартам в соответствии с федеральным законодательством или законодательством штата. Если уровни железа и/или марганца в питьевой воде приближаются к этим уровням или превышают их, некоторые поставщики воды добровольно удаляют или уменьшают содержание железа и марганца в воде.

Государственные поставщики воды штата Небраска чаще всего используют аэрацию с последующей фильтрацией, химическое окисление с последующей фильтрацией или обработку фосфатами для удаления излишков железа и марганца из исходной воды. Эти варианты лечения более подробно описаны ниже.

Частное водоснабжение

Если в частной питьевой воде присутствует чрезмерное количество железа или марганца, пользователи могут рассмотреть альтернативный источник питьевой воды или водоподготовку. Решения должны основываться на анализе железа и/или марганца, проведенном авторитетной лабораторией, и консультации с экспертом по качеству воды. Можно получить удовлетворительное альтернативное водоснабжение, пробурив новую скважину в другом месте или на другой глубине в том же или другом водоносном горизонте.

Доступно несколько методов удаления железа и марганца из воды. Выбор наиболее подходящего метода зависит от многих факторов, включая концентрацию и форму железа/марганца в воде, наличие железосодержащих или марганцевых бактерий, а также объем очищенной воды. Варианты очистки воды, содержащей растворенное железо и марганец, а также железо-марганцевые бактерии, обсуждаются ниже. Выберите очистную установку, сертифицированную NSF или Ассоциацией качества воды (WQA), чтобы удалить загрязнители, которые вас беспокоят. Однако эти организации не сертифицируют очистные сооружения для марганца. Для получения дополнительной информации см. NebGuide G1488, Очистка питьевой воды: что нужно знать при выборе оборудования для очистки воды.

Растворенное железо и марганец

Местные устройства (POU), такие как обратный осмос, дистилляция и угольная фильтрация, могут удалять растворенный марганец (и часто железо) и являются хорошими вариантами для обеспечения безопасной питьевой водой. Обратите внимание, что некоторые фильтры, в том числе проточные кувшины и встроенные фасеточные фильтры, содержат уголь и другие адсорбенты, предназначенные для удаления марганца. Прочтите инструкции производителя, чтобы убедиться, что фильтр удаляет марганец, а также рекомендации по замене фильтра. Однако при концентрации марганца выше 200 мкг/л эффективный срок службы фильтра может значительно сократиться, и может потребоваться более частая замена, чем указано производителем. Для получения дополнительной информации об обратном осмосе, дистилляции и угольной фильтрации см. NebGuide G149.0, Очистка питьевой воды: обратный осмос, NebGuide G1493, Очистка питьевой воды: дистилляция и NebGuide G1489. Очистка питьевой воды: фильтрация активированным углем соответственно.

Поскольку избыток железа и марганца представляет собой эстетическую проблему, влияющую на любое потенциальное использование воды (например, пятна на сантехнике или белье), во многих случаях они удаляются из всей воды, поступающей в дом, с помощью устройств для обработки в точке входа (POE).

Четыре наиболее часто применяемых метода POE для обработки воды, содержащей растворенное железо и марганец: ионообменные умягчители воды; окислительные фильтры; аэрация (напорного типа) с последующей фильтрацией и химическое окисление с последующей фильтрацией. Дополнительным методом, который может применяться в некоторых ситуациях, является обработка фосфатами.

Методы очистки наиболее эффективны для удаления железа и марганца в воде с почти нейтральным pH (примерно 7,0). Обработка фосфатными соединениями является исключением и наиболее эффективна в диапазоне рН от 5,0 до 8,0. Человек должен работать с авторитетным специалистом по очистке воды, чтобы выбрать лучший метод очистки.

• Ионообменные умягчители воды

  Обычные умягчители воды могут быть эффективны для удаления растворенного железа с концентрацией ниже 5000 мкг/л и концентрации растворенного марганца ниже 500 мкг/л. Удаление железа и марганца осуществляется таким же образом, как удаление кальция и магния (жесткость) в воде Железо и марганец заменяются натрием на ионообменной смоле. Затем смола может быть промыта обратной промывкой для удаления захваченного железа и марганца, а затем может быть регенерирована для повторного использования. Однако умягчение с регенерацией хлоридом калия может быть более эффективным, чем хлорид натрия для удаления марганца. Для получения дополнительной информации об ионном обмене см. NebGuide G149.1, Очистка питьевой воды: умягчение воды (ионный обмен)

  Насколько эффективно умягчители удаляют железо и марганец, зависит от концентрации этих загрязняющих веществ, жесткости воды и pH. Перед покупкой устройства важно проверить рекомендации производителя по максимальному уровню удаления железа, которые обычно составляют от 500 до 5000 мкг/л. Умягчители будут засорены, если уровень железа превысит рекомендуемый производителем уровень. Некоторые поставщики рекомендуют использовать специальную соль-смягчитель, содержащую добавки (например, пищевые кислоты), удаляющие накопленное железо из смолы во время регенерации. Не все умягчители воды способны удалять из воды железо и марганец. Обязательно ознакомьтесь с техническими характеристиками производителя.

  Одной из основных трудностей ионного обмена для удаления железа и марганца является окисление, вызванное воздействием кислорода или присутствием хлора в воде. Таким образом, важно, чтобы исходная вода не контактировала с каким-либо окислителем, таким как воздух или хлор, перед подачей в умягчитель. Если в сырой воде присутствуют окисленные железо и марганец, для их удаления следует использовать фильтрацию.

• Окислительные фильтры

  Окислительные фильтры, которые окисляют и фильтруют железо и марганец, являются наиболее широко используемым вариантом для управления умеренными уровнями растворенного железа и марганца при комбинированной концентрации примерно до 1000 мкг/л. Поскольку эти установки сочетают окисление и фильтрацию, их можно использовать для обработки сырой воды растворенными и/или окисленными железом и марганцем.

  Окислительный фильтр обычно содержит фильтрующий материал из природного марганцевого песка или промышленного цеолита, покрытого оксидом марганца. Фильтрующий материал периодически обрабатывают перманганатом калия для образования покрытия, которое окисляет растворенное железо и марганец, так что оно вытягивается из раствора в виде красно-коричневых (железо) или черных (марганец) хлопьев или частиц. Эти более крупные частицы железа и марганца затем могут быть отфильтрованы зеленым песком. Следует соблюдать осторожность при использовании перманганата калия, так как он сильно раздражает кожу, глаза и легкие.

  Окислительные фильтры, такие как фильтры из марганцевой зелени и песка, требуют значительного обслуживания, включая частую регенерацию раствором перманганата калия. Кроме того, эти установки требуют регулярной обратной промывки для удаления частиц окисленного железа и марганца. С раствором перманганата калия, используемым для регенерации, следует обращаться и хранить его с осторожностью. По сравнению с марганцевым зеленым песком синтетический цеолит требует меньше воды для обратной промывки и смягчает воду, удаляя железо и марганец.

• Аэрация с последующей фильтрацией

  Высокие уровни растворенного железа и марганца при комбинированных концентрациях приблизительно до 5000–10 000 мкг/л (5–10 мг/л) можно удалить с помощью аэрации (смешивания с воздухом) с последующей фильтрацией. В этом процессе воздух смешивается с водой для окисления железа и марганца до частиц. Насыщенная воздухом вода затем поступает в сосуд, обычно в аэратор напорного типа для бытового использования, где воздух отделяется от воды. Затем вода проходит через фильтр для удаления частиц железа и марганца. Для удаления марганца требуется больше времени и кислорода по сравнению с железом в системе этого типа. Периодическая обратная промывка фильтра является наиболее важным этапом технического обслуживания, обеспечивающим надлежащую работу. Аэрация не рекомендуется для воды, содержащей органические комплексы железо-марганцевых или железо-марганцевых бактерий, которые забивают аспиратор и фильтр.

  Следующие два варианта, описанные ниже, обычно применяются к общественному водоснабжению и реже применяются к частному водоснабжению из-за их сложности и стоимости.

• Химическое окисление с последующей фильтрацией

  Высокие уровни растворенного или окисленного железа и марганца, превышающие 10 000 мкг/л, могут быть обработаны путем химического окисления с последующим фильтром-уловителем песка для удаления осажденных частиц. Эта обработка особенно полезна, когда железо соединяется с органическими веществами или когда присутствуют железобактерии.

  В этом методе вода обрабатывается окислителем, таким как озон, хлор или перманганат калия, для преобразования любого растворенного железа и марганца в твердые окисленные формы, которые затем можно фильтровать через фильтр-ловушку для песка. Для того, чтобы произошло окисление, требуется значительное время удерживания или контакта. По этой причине можно использовать накопительный бак.

  pH воды играет важную роль при выборе окислителя. Хлорный отбеливатель наиболее эффективен для окисления железа при уровне pH от 6,5 до 7,5. Если pH воды меньше 6,5, перед химическим окислением необходима нейтрализация воды. Кроме того, хлор не рекомендуется в качестве окислителя при очень высоких уровнях марганца, так как очень высокий уровень pH (pH 9.5 или больше) необходимо для полного окисления марганца. Перманганат калия более эффективно окисляет марганец при значениях рН выше 7,5.

  Для эффективной работы любой системы очистки требуется регулярное техническое обслуживание. Резервуары с раствором необходимо регулярно наполнять, а механические фильтры необходимо промывать обратной промывкой для удаления скопившихся частиц железа и марганца. Частота технического обслуживания в первую очередь определяется концентрацией железа и марганца в исходной воде и количеством обрабатываемой воды. Если используется перманганат калия, необходима тщательная калибровка, техническое обслуживание и контроль оборудования для очистки воды.

• Обработка фосфатами

  Воду, содержащую растворенное железо менее 1000 мкг/л, можно просто обработать пищевым полифосфатным соединением. Однако добавление фосфата обычно неэффективно для удаления марганца. Этот процесс включает в себя добавление фосфата в воду с помощью насоса для подачи химикатов, химический фосфат связывает («покрывает» и «связывает») растворенное железо, но фактически не удаляет железо. Вода, обработанная фосфатом, может сохранять металлический привкус, но помогает предотвратить появление пятен на сантехнике, посуде и белье. Поскольку марганец не удаляется, этот процесс не рекомендуется для высоких уровней марганца. Кроме того, высокая концентрация фосфатов может вызвать диарею. В некоторых случаях это также может увеличить скорость коррозии медной сантехники.

  Соединения фосфатов нестабильны при высоких температурах, и если воду нагреть или вскипятить, фосфаты разрушатся с выделением железа, которое может реагировать с кислородом и выпадать в осадок. Добавление фосфата не следует использовать там, где использование фосфата в чистящих средствах запрещено. Фосфаты из любого источника, попадающие в поверхностные воды, могут, как и нитраты, способствовать загрязнению водоема питательными веществами.

Железо- и марганцевые бактерии

Железо и марганцевые бактерии – это не проблема для здоровья, а неприятность. Наиболее распространенным подходом к борьбе с железо- и марганцевыми бактериями является шоковое хлорирование. Это включает в себя введение концентрированного раствора хлора во всю систему распределения воды, оставление системы без работы в течение как минимум двух-трех часов, а затем промывку системы для удаления хлора. Процедуры шокового хлорирования описаны в NebGuide G1761, Очистка питьевой воды: шоковое хлорирование. Невозможно уничтожить все железосодержащие и марганцевые бактерии в системе, но шоковое хлорирование является методом сведения к минимуму их возникновения. Поэтому шоковое хлорирование, скорее всего, потребуется время от времени повторять.

Если рост бактерий происходит быстро, повторное шоковое хлорирование занимает много времени. Непрерывное применение низких уровней хлора может быть более эффективным. Автоматический инжекторный насос жидкого хлора или дозатор, который сбрасывает гранулы хлора в скважину, являются обычным выбором.

Хлор превращает растворенное железо в окисленное железо, которое выпадает в осадок. Фильтр может потребоваться для удаления окисленного железа, если для борьбы с железобактериями используется непрерывное хлорирование.

Многоступенчатая обработка

Если вода имеет высокое содержание железа и марганца как в растворенной, так и в твердой форме, необходима многоступенчатая операция очистки. Например, воду можно хлорировать для окисления растворенного железа и уничтожения железистых бактерий, а также фильтровать для удаления частиц. За этим может последовать фильтрация с активированным углем для удаления избытка хлора, а затем умягчение воды для контроля жесткости и удаления любого остаточного, растворенного железа или марганца.

Резюме

Железо и марганец являются распространенными природными загрязнителями воды, которые могут вызывать неприятный вкус, внешний вид и появление пятен. Высокий уровень железа в питьевой воде не представляет опасности для здоровья, но может вызвать серьезные эстетические проблемы. Высокие концентрации марганца могут быть связаны как с эстетическими проблемами, так и со здоровьем. Уровни марганца выше 300 мкг/л могут представлять опасность для здоровья детей, получающих рисовое и соевое питание. Содержание марганца выше 1000 мкг/л не следует использовать для питьевой воды. Обращение с этими элементами зависит от формы и концентрации, в которой они встречаются в сырой воде. Поэтому перед выбором вариантов лечения важно провести тестирование.

Благодарности

Эта редакция основана на исходном руководстве NebGuide, подготовленном Дейвом Л. Варнером, преподавателем дополнительных программ, Шэрон О. Скиптон, преподавателем дополнительных программ, ДеЛинн Хей, специалистом по дополнительным программам, Уэйном Уолдтом, специалистом по дополнительным программам, и Полом Дж. Джасой, инженером по дополнительным программам. Авторы хотели бы отметить вклад бывшего аспиранта Гьянендры Прасаи, который сотрудничал с ними в предыдущей версии этого NebGuide. Специалисты по питьевой воде из Департамента окружающей среды и энергетики штата Небраска внесли свой вклад в этот документ.

Эта публикация прошла рецензирование.

Публикации

Nebraska Extension доступны в Интернете по адресу http://extension.unl.edu/publications.

Extension — это подразделение Института сельского хозяйства и природных ресурсов Университета Небраски в Линкольне, сотрудничающее с округами и Министерством сельского хозяйства США.

Образовательные программы

Nebraska Extension соблюдают политику недискриминации Университета Небраски в Линкольне и Министерства сельского хозяйства США.

© 2021, Попечительский совет Университета Небраски от имени Расширения Университета Небраски – Линкольн. Все права защищены.

Марганец в воде Центральной долины угрожает плодам и детям

Кредит: Pixabay/CC0 общественное достояние

Вода в Центральной долине Калифорнии содержит достаточное количество марганца, чтобы вызвать когнитивные нарушения и проблемы с моторикой у детей, а также симптомы, подобные болезни Паркинсона, у взрослых.

Природный металл марганец содержится в источниках воды по всему миру. Он считается основным загрязнителем во многих странах Юго-Восточной Азии, где из-за климата он попадает в грунтовые воды. Однако в США он регулируется только как вторичный загрязнитель, а это означает, что максимальный уровень не применяется. Новое исследование, проведенное Калифорнийским университетом в Риверсайде, показывает, что в общинах Центральной долины самая высокая концентрация марганца наблюдается в частных, неочищенных колодезных системах. Тем не менее, исследователи также обнаружили его в системах общественного водоснабжения в более высоких концентрациях, чем те, которые показали исследования, могут иметь неблагоприятные последствия для здоровья.

Исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology , не только измерило уровни марганца в источниках воды Центральной долины, но также нанесло на карту районы с самой высокой концентрацией в соответствии с уровнями годового дохода.

В целом, по оценкам исследовательской группы, почти половина всех домашних пользователей колодезной воды в Центральной долине проживает в неблагополучных сообществах, что определяется годовым доходом. Среди этой популяции почти 89% имеют высокую вероятность доступа к воде, сильно загрязненной марганцем.

«Относительно небольшое число людей по сравнению с общей численностью населения штата получают зараженную воду. Но для них риск для здоровья высок», — сказала Саманта Ин, почвовед UCR и главный исследователь. . «Эти люди особенно сконцентрированы в неблагополучных сообществах, поэтому, если бы они хотели контролировать и очищать воду, им было бы трудно это сделать», — сказал Ин.

Варианты обработки на месте использования варьируются от фильтров окисления и осаждения до систем умягчения воды, хлорирования и обратного осмоса. Но устройства для мониторинга качества воды могут стоить до 400 долларов в год, а обработка загрязненной марганцем воды стоит столько же.

«Можно купить фильтры для марганца, но многие люди не могут их себе позволить. Мы надеемся, что людям в этих сообществах можно будет субсидировать покупку вариантов лечения», — сказал Ин.

Ранее исследовательская группа обнаружила, что загрязненные марганцем подземные воды, как правило, залегают на относительно небольшой глубине по сравнению с мышьяком. Они задавались вопросом, поможет ли рытье более глубоких колодцев избежать загрязнения марганцем. К сожалению, такая стратегия вряд ли будет эффективной.

«Использование существующей модели подземных вод для предсказания концентраций марганца на более глубоких глубинах не изменило количество скважин, которые могут быть загрязнены», — сказал Ин.

Условия, вызывающие выщелачивание мышьяка и марганца, схожи, поэтому они, как правило, обнаруживаются в подземных водах в тандеме. Мышьяк уже давно считается основным загрязнителем в США. «Колодцы считаются небезопасными, если они содержат мышьяк, но не марганец», — сказал Ин. «Таким образом, количество скважин, считающихся безопасными, может быть сильно завышено».

Кроме того, исследователи использовали эталон 300 частей на миллиард марганца для оценки качества воды. Это уровень загрязнения марганцем, который некоторые исследования связывают с проблемами неврологического развития, особенно у плодов и младенцев в период раннего роста. Однако вполне вероятно, что побочные эффекты могут возникать и при более низких уровнях.

«Новые исследования, проведенные в Канаде, где марганец в настоящее время является основным загрязнителем, показывают, что 100 частей на миллиард могут иметь последствия», — сказал Ин. «Мы были консервативны в 300».

Это исследование было сосредоточено на Центральной долине отчасти потому, что условия, которые заставляют марганец переходить из материалов водоносного горизонта в воду, очень распространены там. Вполне вероятно, что питьевая вода из колодцев в других частях штата также испорчена. Более 1,3 миллиона калифорнийцев полагаются на неконтролируемые частные колодцы.

«Население, подвергшееся воздействию, намного больше, чем мы могли бы подумать. По всему штату есть много сообществ, пьющих из частных колодцев», — сказал Ин.

Дополнительная информация:
Миранда Л. Эйкен и др., Несоответствие концентраций марганца в питьевой воде в бытовых колодцах и общественных системах водоснабжения в Центральной долине, Калифорния, США, Экологическая наука и технологии (2023). DOI: 10.1021/acs.est.2c08548

Предоставлено
Калифорнийский университет — Риверсайд

Цитата :
Марганец в воде Центральной долины угрожает плодам и детям (5 апреля 2023 г.)
получено 24 мая 2023 г.
с https://phys.org/news/2023-04-manganese-central-valley-threatens-fetuses.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.