آهن و منگنز در آب
اشکال مختلف آهن در آب:
آهن به چندین شکل در آب موجود است و شناخت اینکه چه شکلی از آهن در آب موجود می باشد برای انتخاب روش صحیح تصفیه ضروری است. خوشبختانه تعیین نوع آهن موجود در آب کار مشکلی نیست.
1- شکل اول حالتی است که آب خارج شده از شیر آب ظاهری شفاف دارد، اما زمانی که اجازه داده می شود آب به حالت سکون قرار گیرد، ذرات سیاه یا به رنگ زنگزدگی که پس از مدتی در ته ظرف ته نشین میشوند ظاهر میگردد. این حالت مربوط است به شکل فروس آهن (Ferrous iron) این شکل از آهن با هوا، کلر یا دیگر اکسیدانتها واکنش داده و به شکل آهن فریک (Ferric iron) در میآید.
2- آهن فریک، دومین شکل از آهن است که معمولا در آب یافت می شود. ظاهر آب در این شکل، حالتی زنگ زده داشته و یا دارای رنگ قرمز یا زرد است. آهن فریک نامحلول در آب است و موقعیکه آب به حالت سکون قرار میگیرد به سرعت در ته ظرف تهنشین می شود.
3- لایه نازک لزج قهوهای یا قرمز روی منصوبات لولهکشی ( همچون داخل فلاشتانکها)، یا ایجاد لجنهای ژلاتینی در لوله ها که ممکن است معرف حضور باکتریهای آهن باشد. این باکتریها در آب زندگی میکنند و برای بقاءشان آهن را متابولیز میکنند. در بعضی حالات این باکتریها برای گرفتن آهن مورد نیازشان حتی به لوله های استیل نیز حمله میکنند.
حل مشکل آهن و منگنز در آب:
انتخاب بهترین روش تصفیه برای حذف آهن و منگنز نه تنها به تعیین شکل آهن و منگنز در آب بستگی دارد، بلکه همچنین مقدار آلایندههای موجود در آب، سختی آب، دما و PHنیز مهم هستند.
آهن فروس میتواند بطور قابل ملاحظهای با استفاده از یک دستگاه تصفیه آب تعویض کاتیونی استاندارد Standardcation-exchange water softenerتصفیه شود. آهن با استفاده از Softenersresin bed از آب فیلتر شده و در طی بازیافت از دستگاه تصفیه حذف می شود.
برای آبهای سخت و یا اسیدی و یا آبهایی که دارای مقادیر خیلی زیاد آهن باشند، اقدامات دیگری ممکن است نیاز باشد. این تکنیکها اغلب شامل اکسید کردن آهن به حالت غیر محلول فریک (با استفاده از یک فیلتر اکسید کننده مخصوص و یا با اضافه کردن کلر) و فیلتر کردن آن از آب با استفاده از یک فیلتر کربن فعال می باشد. همچنین استفاه از یک فیلتر آهن (Iron filter) که هر دو عمل اکسیداسیون و فیلتراسیون را با هم انجام می دهد ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. فیلتر کربن اکتیو موجب حذف کلر اضافی که ممکن است در طی مراحل اکسیداسیون آهن فروس اضافه شده باشد، میشود. همچنین ممکن است با اضافه کردن جوش شیرین به آب که موجب کاهش اسیدیته آب شده و در نتیجه موجب افزایش اکسداسیون و نهایتا فرایند حذف آهن و منگنز می شود استفاده شود.
حل مشکل باکتریهای آهن و منگنز معمولا با استفاده از فرآیندهای گندزدایی از قبیل کلریناسیون و سپس حذف کلر اضافی بوسیله فیلتر کربن اکتیو صورت میگیرد. تشخیص مشکل باکتریهای آهن و منگنز مهم است زیرا اینگونه باکتریها میتوانند موجب زنگزدگی لولهها و آسیب تجهیزات تصفیه آب شوند.
تکنیک دیگری که برای حذف آهن و منگنز استفاده می شود، تجزیه شیمیایی (Chemicalsequestration) نامیده میشود، در این حالت، آب با ترکیبات ارگانیک که اجازه می دهند آهن و منگنز از میان تجهیزات تصفیه آب عبور کنند تیمار میشود. این روش مانع اکسیداسیون آلایندهها شده و باعث عبور آنها بصورت محلول می شود. آهن و منگنز بصورت معلق در آب باقی میمانند اما اثرات رنگی ندارند.
تصفیه مقادیر بالای آهن، منگنز، سولفات و سدیم از آب:
سیستم اسمز معکوس (RO) قادر است مقادیر بالای آهن، منگنز، سولفات و سدیم را از آب حذف نماید. اما بدون در نظر گرفتن پیش تصفیه جهت حذف آهن و منگنز ،کارتریج ROممکن است هر دو هفته یکبار نیاز به تعویض داشته باشد. با پیش تصفیه موثر ، کارتریجهای RO قادر هستند برای مدت نسبتا طولانی عمل تصفیه اقتصادی آبهای زیر زمینی با کیفیت پایین را انجام دهند.■ مقادیر بالای آهن، منگنز، سدیم و سولفات همگی سبب طعم نامطلوب آب آشامیدنی می شوند.
■ آهن یا منگنز در آب میتوانند موجب رنگی شدن ماشینهای لباسشویی شوند.■ سدیم در افراد با فشار خون بالا مشکلساز است.■ سولفات سبب اسهال در انسان و حیوانات میشود.
ممبرانهای ROدر حذف درصد بالایی از این یونها از آب بسیار موثرند.
مشکل ممبرانها این است که سوراخهای ریز آنها به آسانی بوسیله مقادیر بالای آهن و منگنز گرفته می شوند. بنابراین حذف آهن و منگنز قبل از سیستم ROدر افزایش طول عمر سیستم ROبسیار مهم است. مقادیر بالای آهن و منگنز، بر اساس شکل آهن و منگنز می تواند از آب حذف شود. برخی از اشکال آهن و منگنز به آسانی بوسیله اکسیداسیون با استفاده از هوادهی، کلر یا پتاسیم پرمنگنات حذف می شوند. اکسیداسیون سبب می شود، آهن و منگنز محلول به شکل نامحلول در آمده و ته نشین شوند.
فرمهای دیگر آهن و منگنز بصورت ترکیب با مواد ارگانیک هستند و بنابراین اکسید کردن آنها مشکل است. این فرم از آهن و منگنز ، اغلب در آبهایی یافت می شود که دارای بیش از 2 میلی گرم در لیتر کربنهای ارگانیک حل شده (Dissolved organic carbons=DOC) هستند.
جدول زیر مقادیر تقریبی آهن و منگنز حذف شده برای روشهای تصفیه مختلف را نشان می دهد. تمامی پنج روش تصفیه تا حدودی در حذف آهن موثرند، لیکن تنها استفاده از پیشتصفیه فیلتر شنی کند (Slow sand filter) همراه با گرانولهای کربن فعال (GAC) تاثیر اصلی را خواهد داشت.
سیستم RO به تنهایی قادر به تصفیه و حذف سدیم، سولفاتها، سختیها و کل جامدات حل شده (TDS) از آب می باشد، اما بدون در نظر گرفتن یک پیشتصفیه مناسب جهت حذف آهن و منگنز ، ممبرانهای ROحداکثر یکماه دوام می آورند. انجام تستهای اضافی برای اطمینان از تکرر این یافته ها و تعیین ارتباط بین COD آب، فرمهای آهن و منگنز و حذف آهن و منگنز با استفاده از گرانولهای کربن فعال ضروری است.
منگنز | آهن | متد تصفیه |
10% | 99% | Slow sand filter |
80% | 0% | Granular Activated carbon |
0% | 80% | Manganese green sand filter |
0% | 70% | Air injector |
0% | 75% | Chlorinator |
0% | 0% | Rapit sand filter |
50% | 60% | Granular activated carbon |
0% | 10-70% | Chlorinator then GAC |