Deferizare şi demanganizare

Apa din fântâni adesea conţine poluanţi care în urma fluxului de apă se extrag din sol, nisip, pietre. Astfel de poluanţi sunt fierul şi manganul, care apar în formă redusă în apă. În această stare se leagă cu alte substanţe dizolvate, cum ar fi bicarbonatul, sulfatul sau hidroxidul, eventual cu alţi componenţi organici. În formă dizolvată, redusă fierul şi manganul nu au culoare, dar îndată ce ajung într-un mediu oxidant, aceştia îşi schimbă culoarea de rugină. În cantităţi mici în apă nu înseamnă sursă de otrăvire, însă în cazul concentraţiilor mari aceştia pot cauza probleme. Conţinutul de fier şi mangan, în primul rând, poate cauza decolorarea apei şi a ţevilor.

În UE valoarea limită de fier în apa potabilă este de 0,2 mg/l, pentru mangan 0,05 mg/l. Prevederile tehnologiei cu membrană prescriu o valoarea limită de 0,05 mg/l pentru ambele elemente.

Deferizarea şi demanganizarea se realizează cu diferite metode, în funcţie de conţinutul de fier şi mangan în apă, conţinutul de oxigen dizolvat şi dioxid de carbon, sau în funcţie de duritatea apei.

Cea mai simplă metodă este aerisirea apei, astfel în urma oxidaţiei fierul formează o precipitaţie, astfel poate fi filtrată printr-un filtru de nisip.

Clorul, permanganatul de potasiu, dioxidul de clor şi ozonul pot fi de asemenea utilizate pentru oxidarea fierului şi manganului. Pe lângă dozarea chimicalelor se mai utilizează şi diferite umpluturi. Pentru acest scop se foloseşte de zeci de ani nisipul verde. Baza umpluturii este glauconitul, care este învelit într-un strat subţire cu dioxid de mangan. Acest strat conferă culoarea verde particulelor negre. Nisipul verde poate fi folosit la îndepărtarea de cel mult a 15 mg/l de fier, respectiv poate îndepărta 5 mg/l hidrogen sulfurat, iar valoarea pH variază între pH 6,2-8,5. La oxidare pot fi utilizate de asemenea permanganat de potasiu şi hipoclorit. Dacă se adaugă doar hipocloritul, atunci umplutura trebuie regenerată periodic cu permanganat de potasiu, pentru a menţine eficacitatea umpluturii. Adăugarea clorului pentru prefiltrare la tehnologie este indicată dacă conţinutul de fier este mult peste 1 mg/l. În acest caz necesitatea adăugării permanganatului de potasiu scump este mai redusă. Granulaţia nisipului verde este de 0,3-0,35 mm, cu o densitate de 2,4 kg/l. Regenerarea permanentă se realizează din două scopuri: ca nisipul verde să reactiveze şi să oxideze ionii Fe(II) şi As(III) pe stratul de dioxid de mangan. Această metodă permite ca ionii As(V) formaţi să se adere de fulgii de hidroxid de fier, care pot fi filtraţi prin umplutură. În scopul amestecării maxime şi a timpului de contact, dozarea permanganatului trebuie realizată la cel mai îndepărtat punct de la coloană.

În tratarea apei se mai utilizează şi dioxidul de mangan prezent în natură, sau piroluzitul, în general sub denumirea Pyrolox. Conţinutul de dioxid de mangan al minereului extras variază între 40% şi 85%, a cărui suprafaţă extinsă permite oxidarea fierului şi manganului dizolvat până la un conţinut de fier de 20 mg/l. Greutatea specifică a piroluzitului brut este în jur de 4 kg/l. Utilizarea acestuia în tratarea apei se realizează în două moduri: se amestecă într-o proporţie de 10-50 v/v% cu nisip, astfel capacitatea de oxidare se completează cu capacitatea de filtrare, sau se toarnă în coloana de filtrare în stare curată, astfel acesta va efectua singur etapa de oxidare şi de filtrare. Umplutura nu necesită regenerare chimică, doar spălare inversă periodică. Datorită greutăţii sale mari, spălarea inversă se va realiza zilnic cu o viteză relativ mare de 50-602 m/h.

De asemenea se poate utiliza umplutura BIRM, fără dozarea de chimicale. Denumirea BIRM reprezintă metoda „Burgess Iron Removal Method” (metoda Burgess de îndepărtare a fierului). Umplutura are caracteristici prin care este capabilă să oxideze fierul şi manganul în condiţii ideale. Valoarea pH necesară pentru funcţionare este între 6,8-9. Dacă valoarea pH a apei care trebuie tratată este mai mică de 6,8, atunci pH-ul trebuie crescut, de ex. cu carbonat de sodiu, calcar. Valoarea pH ideală pentru îndepărtarea manganului este 8,0-9,0. Dacă apa conţine şi fier, atunci cele mai bune rezultate pot fi obţinute la o valoare pH sub 8,5. La o valoarea pH mai mare se formează fier coloidal, ceea ce este greu de filtrat. Pentru oxidare este indispensabil conţinutul de oxigen dizolvat corespunzător în apă, care trebuie să fie cel puţin 15% din conţinutul de fier. Pentru funcţionarea BIRM-ului nu este necesară dozarea de chimicale sau regenerare. Un alt avantaj este că durata de viaţă a umpluturii este destul de lungă, pierderea provocată de diminuare este redusă, şi îşi păstrează eficienţa într-un interval larg de temperatură.

Caracteristici Tipuri de deferizare WAPP- FeP / FeGS / FeB
WAPP-FeB / FeGS / FeB
1 2 3 5 8 13 17 22 40
Debit volumetric maxim m3/h 1 2 3 5 8 13 17 22 40
Diametru filtru mm 250 350 400 530 760 910 1 000 1 200 1 600
Înălţime coloană mm 1 400 1 650 1 650 1 650 1 800 1 800 1 800 1 800 2 200
Cantitate umplutură liter 32 75 90 160 360 500 700 800 1 500