Мжф

МЖФ — гранулированный материал для обезжелезивания

Физико-химические характеристики фильтрующей загрузки МЖФ

№ п/п Характеристики,рабочие условия МЖФ
Цвет Коричнево-бурый
Геометрическая форма гранул Гранулы неправильной формы
Насыпной вес, кг/м3 1350 -1400
Коэффициент однородности 1,4 — 2,0
Размер частиц, мм 0,5 -1,5
Плотность, кг/м3 2450 — 2550
Истираемость, в % в год 8
Минеральный состав Доломит
Максимальное содержание Fe и Mn в исходной воде, мг/л до 50
Наличие в воде масла, нефтепродуктов Допустимо
Наличие в воде H2S Допустимо
Необходимый окислитель Любой
Рабочий диапазон pH 5,5 — 9,0

Подробное описание фильтрующей загрузки МЖФ

МЖФ является продуктом переработки доломитизированных пород. Кроме оптимальных кислотно-основных свойств исходного сырья, при его выборе учитывались и другие его свойства — например такой существенный фактор как слеживаемость (что характерно для материалов на основе разновидностей активного кремнезема). Действительно, длительный контакт гранул кремнезема — SiO2, той или иной модификации, со щелочным раствором солей металлов (Ca, Mg, Fe, Mn…) рано или поздно, в зависимости от значения рН раствора, приведет к образованию аморфных гелей гидросиликатов, обладающих вяжущими свойствами (например — Силикат кальция является основой портланд цемента). В случае с МЖФ, синтезированного на основе карбонатов кальция и магния, причины химической природы обуславливающие способность материала слеживаться исключены.

МЖФ эффективно удаляет из воды ионы тяжелых металлов за счет вовлечения растворенных соединений металлов в химические реакции приводящие к образованию твердых продуктов, например гидроксидов.

Растворимость соединений, в виде которых удаляются примеси загрязняющие воду, и определяет в первую очередь, эффективность очистки от того или иного металла. Так растворимость Fe(OH)3 имеет значение 4,8 * 10-9 % или 0,0003 мг/л, так же и растворимость MnO2 имеет практически нулевое значение, что делает возможным очистить воду от этих металлов до остаточных значений концентраций на несколько порядков меньше норм предусмотренных СанПиНом. Вторым фактором является каталитическая активность, то есть способность материала ускорять реакции окисления растворенных соединений металлов. Если бы двухвалентное железо не успевало окисляться при общепринятых скоростях фильтрования, и извлекалось в форме гидрата закиси — Fe(OH)2 , то остаточная его концентрация в растворе, обусловленная растворимостью гидроксида двухвалентного железа составила ~ 1 мг/л, аналогично обстоит дело и с марганцем.

Необходимость коррекции значения рН очищаемой воды в процессе обезжелезивания и деманганации, обусловлена стехиометрией окислительно-восстановительных и гидролитических равновесий, приводящих к образованию нерастворимых гидратированных оксидов железа и марганца:

4Fe2+ + O2 + 10 H2O ↔ 4Fe(OH)3 + 8H+
2Mn2+ + O2 + 2 H2O ↔ 2MnO2 + 4H+

Из приведенных реакций видно, что при окислении и превращении одного иона металла в нерастворимую форму (гидроксид железа и диоксид марганца) образуется 2 иона водорода.

Ионы водорода, образующиеся в результате реакций окисления металлов практически не связаны с кислотными остатками и на сульфатном или хлоридном фоне (т.е. в присутствии хлорид ионов — Cl- и сульфат ионов — SO42-), окисление 1 мг железа или марганца в 1 литре воды приводит к понижению значения рН на 2,5 единицы, что равнозначно увеличению концентрации свободной кислоты в ~250 раз.

Если анионный фон гидрокарбонатный или карбонатный, понижение значения рН несколько меньше за счет связывания ионов водорода в результате протекания следующих реакций:

HCO3- + H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O
CO32- + 2H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O

Как правило, природные воды, в том числе и артезианская вода, содержат хлориды, сульфаты и гидрокарбонаты; но в любом, даже самом выгодном случае — на фоне НСО3-, в отсутствии сульфатов и хлоридов, материалы, не корректирующие значение рН очищаемой воды могут эффективно использоваться при очистке природных вод, содержащих железо не более 5 мг/л и имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию. Марганец же, материалами, не корректирующими рН очищаемой воды, практически не удаляется. Не удаляются такими материалами и все другие тяжелые металлы.

Таким образом, материал эффективно удаляющий из воды железо и марганец должен обладать двумя основными свойствами — способностью не только нейтрализовать кислоты растворенные в исходной воде, например СО2, и образующиеся в результате реакций окисления и гидролиза ионов металлов, так и поддерживать значение рН воды в приграничном слое гранулы, необходимое для выпадения осадка соответствующего гидроксида, (например для образования Mn(OH)2 значение рН должно быть не менее 10), при этом усредненное значение рН очищенной воды должно оставаться в рамках СанПиновских норм; и высокой каталитической активностью в реакциях окисления. Именно таким материалом и является МЖФ.

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2 H2O

Рекомендации по использованию фильтрующей загрузки МЖФ

Значение водородного показателя — рН
Значение рН исходной воды не имеет значения и не сказывается на эффективности работы МЖФ в процессе деманганации и обезжелезивания.

Содержание сульфатов и хлоридов
Соотношение гидрокарбонатов к суммарному содержанию сульфатов и хлоридов не влияет на эффективность работы МЖФ и на значение рН очищенной воды, которое всегда остается в интервале 7 — 8. Повышенное содержание карбонатных ионов может привести к снижению скорости процесса очистки воды.

Применение окислителей
Поскольку МЖФ является катализатором реакций окисления, то есть веществом участвующим в реакции, но не расходующимся по мере ее протекания, для очистки воды от железа и марганца и других окисляющих воду загрязнений необходимо применять, впрыскивая его в поток, какой либо окислитель — кислород воздуха, озон, гипохлорит натрия, перманганат.

Кислород
Кислород (воздушная смесь) является наиболее предпочтительным окислителем в силу доступности, безопасности, отсутствия токсичности и высокой эффективности в процессах деманганации, обезжелезивания и очистки от h3S. Воздух подается в водный поток с помощью эжектора или компрессора.
Значение концентрации кислорода растворенного в воде необходимое для эффективного удаления, например железа, легко определяется по стехиометрии реакции 1 (стр. 1). Из расчета следует, что на 1мг растворенного железа расходуется 0,143 мг кислорода, то есть чуть менее 15%. На один миллиграмм растворенного марганца необходимо 0,291 мг, или ~ 30% кислорода. Таким образом, необходимая концентрация растворенного кислорода для удаления Fe и Mn определяется по следующей формуле:

CFe*0,15 + CMn*0,3 = CК

где СК — концентрация растворенного кислорода в мг/л,
СFe — концентрация растворенного железа в мг/л,
CMn — концентрация растворенного марганца в мг/л.
Проиллюстрируем сказанное примером:
пусть CFe= 20 мг/л; CMn= 2 мг/л, тогда концентрация растворенного кислорода необходимая для окисления растворенных железа и марганца

СК = 20 0,15 + 2 0,3 = 3,6 мг/л

Растворимость воздуха (содержание О2 в воздухе ~23% вес.) при атмосферном давлении и температуре 20С0 составляет 24,2 мг/л, концентрация же кислорода составит при этом 5,57 мг/л. Таким образом, равновесное значение растворимости воздуха позволяет создать в очищаемой воде концентрацию кислорода превышающую ее стехиометрическое значение. Не смотря на это, в практике водоочистки на напорных фильтрах, для достижения необходимых скоростей реакций окисления с целью обеспечения требуемой производительности аппарата, необходимы существенные превышения содержания кислорода в водном потоке сверх стехиометрического за счет принудительной подачи воздуха в поток очищаемой воды, что достигается применением компрессора или эжектора. Сказанное в первую очередь относится к водам подземных источников водоснабжения, где в отличии от поверхностных источников водоснабжения, содержание кислорода в водах которых колеблется как правило в пределах от 0 до 14 мг/л (как правило не менее 5 мг/л, так как при меньшем содержании происходит массовый замор рыбы), растворенного кислорода нет вовсе.
Гипохлорит натрия и перманганат калия
Не смотря на ряд преимуществ атмосферного кислорода, в ряде случаев в качестве окислителей применяются водные растворы гипохлорита натрия — NaClO или перманганата калия — KMnO4, что обуславливается, например необходимостью обеззараживания воды, или необходимости проведения процессов удаления неорганических загрязнений на фоне высоких концентраций органических соединений, маскирующих за счет образования прочных комплексов ионы удаляемых металлов. В этих случаях, в отличии от большинства каталитически активных загрузок, содержащих в качестве каталитически активного компонента MnO2- диоксид марганца, МЖФ не имеет противопоказаний к применению.
Концентрация окислителя в растворе дозируемого в поток очищаемой воды определяется суммарным содержанием в ней восстановителей микроорганизмов, органических молекул, восстановленных форм ионов металлов с переменной валентностью, ионов аммония, нитритов и т.д.
Содержание двухвалентных железа и марганца
МЖФ способен извлекать двухвалентные железо и марганец практически при любом их содержании в воде. Вместе с тем, для общепринятых потоков в режиме фильтрации и высоты слоя загрузки, существует практический предел по концентрации двухвалентных Fe и Mn в исходной воде, определяемый максимальной общей емкостью материала, иными словами количеством железа и (или) марганца, которое задерживает 1 литр загрузки, после чего необходима обратная промывка. Для МЖФ значение максимальной общей емкости составляет от 1,2 до 3г на 1 литр загрузки. Емкость не является некой константой характеризующей материал. Ее величина зависит от состава исходной воды, причем не только от абсолютных концентраций металлов, но и от соотношения Mn/Fe, а также от выбранного режима эксплуатации, например от способа подачи воздуха, и соответственно от содержания кислорода в потоке.

Соотношение размера баллона и количества засыпаемой фильтрующей среды МЖФ

* Тип баллона приводится в соответствии со стандартами, используемыми ведущими производителями данного оборудования (STRUCTURAL, K&M)
* Баллоны высотой менее 52″ использовать под засыпку МЖФ не рекомендуется, т.к. высота слоя загрузки получается менее 1 м

Рекомендации по применению:

  1. Перед загрузкой фильтрующего материала проводится проверка, очистка и промывка коммуникаций, распределительных систем, самих фильтровальных установок, способом исключающим возможность засорения отверстий и труб распределительной системы. Проводятся испытания задвижек, проверка устройств и приборов, указывающих скорость фильтрации и интенсивность промывки, а также потери напора в фильтрующей загрузке и в распределительной системе. После завершения выышеуказанных работ осуществляется загрузка фильтровальных установок гранулированным фильтрующим материалом МЖФ.
  2. Применяемые поддерживающие слои должны выполняться из гравия фракция 3-5 мм. Гравий укладывается таким образом, чтобы под трубами распределительной системы (при применении трубчатых распределительных систем) не было пустот.
  3. Загрузку фильтрующего слоя рекомендуется производить не послойно, а сразу на весь объем фильтра. Так как МЖФ имеет пористую структуру, при загрузке необходимо выдержать в воде не менее 24-48 часов, для насыщения пор водой с целью достижения расчетной плотности материала в воде. По окончании замачивания его промывают восходящим потоком с интенсивностью 7-8 л/с|м2 (расширение тела загрузки 30-35%*) до чистого фильтрата. * Рекомендуемое свободное пространство над слоем фильтрующей загрузки – около 30% от объема фильтра.
  4. После промывки проводится хлорирование. Хлорирование, помывка и пуск фильтровальных сооружений в эксплуатацию, производится в соответствии с действующими правилами технической эксплуатации водопроводов.
  5. Рекомендуемая концентрация вводимого окислителя (кислород, озон, перманганат калия, гипохлорит натрия) из расчета 1 гр-экв. окислителя на 1 гр-экв. металла, в соответствии с реакцией окисления.
  6. Для артезианской воды, не содержащей органических соединений, рекомендуем использовать, в качестве окислителя, кислород воздуха, вводимый с помощью инжектора или компрессора. В случае повышенного содержания в воде органических примесей рекомендуем, в качестве окислителя, дозировать перманганат калия или гипохлорит натрия.
  7. Для очистки водопроводной воды, содержащей повышенное количество железа находящегося в коллоидном состоянии, введения окислителя не требуется.
  8. При концентрации железа в исходной воде более 10 мг/л рекомендуем регенерировать МЖФ чистой водой.
  9. В процессе эксплуатации фильтровальных установок с фильтрующей загрузкой гранулированный материал МЖФ ведутся наблюдения за остаточными загрязнениями, изменениями гранулометрического состава загрузки, её высоты. Три-четыре раза в год проверяется высота слоя. При уменьшении высоты слоя более чем на 10% его необходимо пополнить. Если в слоях загрузки обнаружено большое количество загрязнений (более 1%), производится обработка фильтрующей загрузки хлором в соответствии с действующими санитарными правилами, правилами технической эксплуатации водопроводов и техники безопасности.
  10. В процессе пусконаладочных работ уточняется скорость фильтрации, интенсивность и продолжительность промывки, а также необходимость сброса первого фильтрата. Показателями, определяющими допустимую скорость фильтрации, являются: качество фильтрата, удовлетворяющее требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 и продолжительность фильтроцикла. Необходимая продолжительность и интенсивность промывки выбираются с учетом полной отмывки фильтрующей загрузки при отсутствии выноса зерен загрузки. Из практики: для расширения слоя фильтрующей загрузки до 30%, интенсивность 7-8 л/с|м2, время промывки 5-7 минут при водной промывке. Качество очищенной воды после фильтрующей установки проверяется по общепринятым методикам, с общепринятым интервалом отбора проб воды. Продолжительность фильтроцикла определяется временем защитного действия загрузки или временем предельно допустимой потери в ней.
  11. Рекомендуемая скорость фильтрации через фильтрующий материал МЖФ порядка 7–12 м/час.

Условия хранения и гарантии:

  1. Срок хранения в сухом виде 5 лет при температуре не менее +5°С и не более +45°С. Относительная влажность воздуха не должна превышать 70%. (Гранулированный материал МЖФ хранят в упакованном виде в закрытых, отапливаемых, вентилируемых складских помещениях, на расстоянии не менее 1 м от отопительного оборудования. Исключается попадание в складские помещения атмосферных осадков и грунтовых вод, а так же резкие температурные перепады).
  2. Гарантийный срок эксплуатации 1 год (при соблюдении условий эксплуатации).

Типовые схемы применения гранулированного материала МЖФ для различных условий

Данные схемы носят рекомендательный характер и приведены, чтобы показать возможности использования МЖФ для обезжелезивания воды при различных концентрациях железа.

Схема очистки артезианской воды от железа с суммарным содержанием менее 5 мг./литр и при перманганатной окисляемости в ПДК

1.Предварительный фильтр грубой очистки; 2.Эжектор; 3.Фильтр засыпной для очистки от железа и тяжелых металлов; 4.Фильтр тонкой механической очистки; 5.Электромагнитный клапан; 6.Шаровый кран; 7.Автоматический воздухосбросный клапан

Схема очистки артезианской воды от железа с суммарным содержанием более 5 мг./литр и при перманганатной окисляемости в ПДК

1.Предварительный фильтр грубой очистки; 2.Дозатор гипохлорита; 3.Фильтр засыпной для очистки от железа и тяжелых металлов; 4.Фильтр тонкой механической очистки; 5.Накопительная емкость для чистой воды; 6.Насосная станция второго подъема; 7.Электромагнитный клапан; 8.Обратный клапан; 9. Шаровый кран

Схема очистки артезианской воды от железа с суммарным содержанием более 15 мг./литр и при перманганатной окисляемости в ПДК

1.Предварительный фильтр грубой очистки; 2.Дозатор гипохлорита; 3.Фильтр засыпной для очистки от железа и тяжелых металлов; 4.Фильтр засыпной для очистки от Cl2 и органических веществ; 5.Фильтр тонкой механической очистки; 6.Накопительная емкость для чистой воды; 7.Насосная станция второго подъема; 8.Электромагнитный клапан; 9.Обратный клапан; 10. Шаровый кран

Схема очистки жесткой артезианской воды от железа с суммарным содержанием менее 5 мг./литр и при перманганатной окисляемости в ПДК

1.Предварительный фильтр грубой очистки; 2.Компрессор; 3.Фильтр засыпной для очистки от железа и тяжелых металлов; 4.Фильтр тонкой механической очистки 1; 5.Фильтр-умягчитель с загрузкой из ионообменной смолы (катионит); 6.Солевой бак; 7.Фильтр тонкой механической очистки 2; 8.Электромагнитный клапан; 9.Шаровый кран;

Схема очистки водопроводной воды

1.Редуктор давления; 2.Предварительный фильтр грубой очистки; 3.Фильтр засыпной для очистки от железа и тяжелых металлов, Cl2 и органических веществ; 4.Фильтр тонкой механической очистки; 5.Электромагнитный клапан; 6. Шаровый кран

Схема очистки воды от железа с повышенным содержанием органических веществ

1.Дозатор гипохлорита; 2.Предварительный фильтр грубой очистки; 3.Фильтр засыпной для очистки от железа и тяжелых металлов; 4.Импульсный счетчик воды; 5.Фильтр засыпной для очистки от Cl2 и органических веществ; 6.Фильтр тонкой механической очистки; 7.Электромагнитный клапан; 8.Шаровый кран

Аэрация МЖФ

Как мы уже показывали ранее, МЖФ не является окислителем, а лишь катализатором процесса окисления железа, марганца и других металлов, растворенных в воде. В упрощенной форме схему процесса катализа можно представить в следующем виде:

А+В+К —> АВК* —> АВ + К,

где А и В — реагенты, К — катализатор, АВК* — промежуточный активированный комплекс.

Как видно из этой упрощенной схемы катализатор не расходуется по мере протекания реакции, он лишь увеличивает скорость реакции за счет снижения энергии активации при образовании промежуточного комплекса.
Кислород воздуха является наиболее предпочтительным окислителем в силу доступности, безопасности, отсутствия токсичности и высокой эффективности в процессах обезжелезивания и деманганации. Воздух подается в водный поток с помощью эжектора или компрессора.

Процесс окисления железа и марганца протекают по следующим реакциям:

4Fe2+ + O2 + 10 H2O ↔ 4Fe(OH)3 + 8H+
2Mn2+ + O2 + 2 H2O ↔ 2MnO2 + 4H+

Значение концентрации кислорода растворенного в воде необходимое для эффективного удаления, например железа, легко определяется по стехиометрии реакций приведенных выше. Из расчета следует, что на 1мг растворенного железа расходуется 0,143 мг кислорода, то есть чуть менее 15%. На один миллиграмм растворенного марганца необходимо 0,291 мг, или ~ 30% кислорода. Таким образом, необходимая концентрация растворенного кислорода для удаления Fe и Mn определяется по следующей формуле:

CFe*0,15 + CMn*0,3 = CК

где СК — концентрация растворенного кислорода в мг/л,
СFe — концентрация растворенного железа в мг/л,
CMn — концентрация растворенного марганца в мг/л.
Проиллюстрируем сказанное примером:
пусть CFe= 20 мг/л; CMn= 2 мг/л, тогда концентрация растворенного кислорода необходимая для окисления растворенных железа и марганца

СК = 20 0,15 + 2 0,3 = 3,6 мг/л

Растворимость воздуха (содержание О2 в воздухе ~23% вес.) при атмосферном давлении и температуре 20С0 составляет 24,2 мг/л, концентрация же кислорода составит при этом 5,57 мг/л. Таким образом, равновесное значение растворимости воздуха позволяет создать в очищаемой воде концентрацию кислорода превышающую ее стехиометрическое значение. Не смотря на это, в практике водоочистки на напорных фильтрах, для достижения необходимых скоростей реакций окисления с целью обеспечения требуемой производительности аппарата, необходимы существенные превышения содержания кислорода в водном потоке сверх стехиометрического за счет принудительной подачи воздуха в поток очищаемой воды, что достигается применением компрессора или эжектора. Сказанное в первую очередь относится к водам подземных источников водоснабжения, где в отличие от поверхностных источников водоснабжения, содержание кислорода в водах которых колеблется как правило в пределах от 0 до 14 мг/л (не менее 5 мг/л, так как при меньшем содержании происходит массовый замор рыбы), растворенного кислорода нет вовсе.

Еще раз напоминаем, что без принудительного насыщения воды кислородом наш материал не работает…

Сравнение МЖФ с основными импортными фильтрующими загрузками

при равных условиях эксплуатации

№ п/п Характеристики,рабочие условия MZ Greensand МЖФ QUANTUM DMI-65
Цвет Лилово-черный Коричнево-бурый Черно-коричневый
Насыпной вес, кг/м3 1350 1400 1450
Коэффициент однородности 1,4 — 1,6 1,4 — 2,0 1,34
Размер частиц, мм 0,25-1,0 0,8-1,5 0,48
Сырье для изготовления Марганцевокислый цеолит Доломит Катализационный песок
Максимальное содержание Fe и Mn в исходной воде, мг/л 15 до 50 20
Наличие в воде масла, нефтепродуктов Допустимо Допустимо Допустимо
Наличие в воде H2S Допустимо Допустимо Допустимо
Необходимый окислитель KMnO4 Любой Непрерывное дозирование гипохлоритом натрия
Рабочий диапазон pH 6,8 — 8,8 5,5 — 9,0 5,8 — 8,6
Емкость по Fe, (г Fe на дм3 загрузки) 0,5 — 0,64 1,5 0,5
Структура цикла регенерации, алгоритм регенерации Обратная промывка, регенерация (восстановление свойств загрузки с помощью KMnO4), послерегенерационная отмывка; время 1,5 — 2 часа Обратная промывка водой; ориентировочное время 15 минут Обратная промывка водой; ориентировочное время 15 минут

МЖФ — это тяжелый (насыпной вес — 1,4гр/см3) искусственный фильтрующий материал российского производства крупной фракции на основе доломита и двуокиси марганца, предназначенный для каталитического удаления железа больших концентраций до 50 мг/л и марганца до 2 мг/л, а так же сероводорода, тяжелых металлов, органических веществ и нефтепродуктов с самым низким на данный момент рабочим pH — от 5.5! Работает со всеми видами окислителей, обладает феноменальной грязеемкостью (1,5г Fe+Mn/л загрузки), не слеживается даже при 100% заполнении гидроокисью. Предназначен для очистки не только холодной, но и горячей воды. Нейтрализует углекислоту, поднимая pH очищаемой воды до 6,5-7,5. Поставляется в прикольных пластиковых ведрах овальной формы.

Производство МЖФ

Производится в Санкт-Петербурге компанией Альянс-Нева с 2000 года.

История МЖФ

Разработка МЖФ началась в 1999 году в качестве решения задачи удаления из воды высоких концентраций тяжелых металлов, а также железа (более 15 мг/л) и марганца (более 2 мг/л) при подготовке питьевой воды. Проблема каталитического удаления высоких концентраций растворенных в воде металлов заключается в неизбежном снижении pH обрабатываемой воды в силу протекания специфических химических реакций образования нерастворимых гидроксидов. Материалов, способных удалять высокие концентрации растворенных металлов без предварительного повышения pH воды на тот момент еще не было. С тех пор, на самом деле, мало что изменилось. И материал МЖФ на данный момент остается чуть ли не единственным в своем роде материалом, работающим при низких значениях pH для удаления больших концентраций железа/марганца, а также сероводорода и поддерживающим pH очищенной воды от 6,5 и выше.

Описание загрузки МЖФ

Сырьем для производства МЖФ является осадочная кальциевое-магниевая руда — доломит. Материал проходит сложный путь механической и термохимической обработки совместно с высокодисперсной двуокисью марганца, затем гранулируется для получения формы крупных пористых крупиц с развитой фильтрующей поверхностью. Несмотря на высокий процент истираемости (до 8% в год) фильтрующая загрузка МЖФ не теряет своих каталитических и фильтрующих свойств по мере потери массы, так как материл работает всем своим объемом, а не только активной поверхностью.

МЖФ рекомендуется для работы со всеми видами окислителей:

  • воздухом, кислородом
  • с гипохлоритом натрия и хлором
  • перманганатом калия
  • перекисью водорода
  • озоном

По заявлению производителя материал удаляет какое-то невероятно количество железа — до 50 мг/л (при удалении более 5мг/л железа требуется накопительная емкость чистой воды. Это обязательно) и марганец до 2 мг/л, а так же сероводород, нефтепродукты, тяжелые металлы и органические вещества (гуматы и остатки фульвовых кислот) вне зависимости от уровня pH воды (от 5,5), а так же щёлочности и концентрации углекислоты в обрабатываемой воде. Углекислота нетрализуется засыпкой МЖФ с эффективностью 80-90%. Более того, МЖФ поднимает pH обрабатываемой воды и поддерживает на выходе 6,5-8,5 — это делает систему очистки воды более экономичной, так как нет необходимости поднимать pH после удаления больших концентраций железа. Не слеживается даже при полном заполнении гидроокисью межзернового пространства в отличии от других материалов на основе разновидностей кремнезема.

«Воздух подается в водный поток с помощью эжектора или компрессора. На окисление 1 мг железа нужно 0,143 мг растворенного кислорода (около 15%), для марганца — 0,291 (около 30%). Концентрация кислорода для обезжелезивания определяется формулой: CFe*0,15 + CMn*0,3 = CК, где C — концентрация. Растворимость воздуха в воде при 20C составляет 24,2 мг/л, с учетом концентрации кислорода в воздухе 23% возможность растворения кислорода в воде ограничена 5,57 мг/л, поэтому потенциал удаления растворенных металлов кислородом воздуха ограничен. При высоких концентрациях железа/марганца/сероводорода следует использовать химические окислители — гипохлорит и перманганат»

Если бы не большой насыпной вес (1,4 г/см3) можно было бы с уверенностью считать МЖФ абсолютным лидером в бытовой и промышленной водоочистке.

Автокаталитические свойства МЖФ

МЖФ не проявляет автокаталитических свойств, для его работы необходим любой из окислителей. Не может использоваться в обезжелезивании воды без предварительной аэрации или дозировании.

Регенерация МЖФ

МЖФ промывается обратным током воды в течение 15 минут. При концентрации железа исходной воды более 10мг/л требуется промывка чистой водой.

Ограничения использования МЖФ

Не критичен к pH, щёлочности, наличию органических веществ, концентрациям удаляемых веществ, присутствию нефтепродуктов, полифосфатов. Работает с любыми окислителями. Однако, для удаления высоких концентраций железа более 5 мг/л требуется накопительная емкость чистой воды)

Рекомендации по эксплуатации МЖФ

  1. При запуске МЖФ следует промывать обратным потоком воды в течение часа после засыпки в колонну
  2. Концентрация подачи окислителя (озон, кислород, KMnO4, ГХН) 1 гр-экв. окислителя на 1 гр-экв. металла
  3. Если железа более 10 мг/л рекомендуется промывка МЖФ чистой водой
  4. Скорость фильтрации 7-12 м/час
  5. Скорость обратной промывки 25-30 м/час
  6. Расширение слоя обратной промывки 20%

Преимущества загрузки МЖФ

  • широкий рабочий диапазон pH 5,5 — 9,0
  • поднимает pH воды до 6,5-8
  • подходит для удаления больших концентраций железа до 50 мг/л, марганца до 2 мг/л
  • не имеет ограничений по использованию
  • удаляет органические вещества
  • работает со всеми окислителями
  • не слеживается
  • низкая стоимость 1500р/ведро 18кг

Недостатки загрузки МЖФ

  • материал тяжелый 1,4 г/см3,
  • скорость обратной промывки фактически требуется выше заявленной (45+ м/ч)
  • высокий коэффициент истираемости 8% в год
  • долго отмывается при запуске

Аналоги МЖФ

Прямых аналогов МЖФ не имеет. Наиболее близким аналогом можно считать Сорбент МС, который тоже повышает pH и работает всей толщей загрузки. Сам производитель сравнение с Greensand и Quantum DMI-65, но это совершенно разные материалы.

Технические характеристики МЖФ

Рассказать друзьям

МЖФ фильтрующий материал: особенности использования и сферы применения

МЖФ – фильтрующий материал, для которого характерна каталитическая активность при вступлении в реакции окисления железа и марганца с гипохлоритом натрия, озоном, перманганатом калия или кислородом, растворенными в воде. По сути, он является фильтром, способным удерживать в межзерновом пространстве продукты гидролиза окисленных форм железа и марганца. О его свойствах, применении и включении в систему очистки воды вы узнаете из этой статьи.

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Каковы свойства МЖФ как фильтрующего материала

  • Где применяют фильтрующий материал МЖФ

  • Как лучше использовать МЖФ

  • Как включить в схему водоочистки фильтр МЖФ

Свойства МЖФ как фильтрующего материала

МЖФ (фильтрующий материал) производится из породы осадочного происхождения, в составе которой присутствуют алюминий, кремний, марганец, кальций и железо. Результатом взаимодействия этих химических элементов, в том числе их модификаций и обработки, явилось получение гранулированного вещества, в пористой структуре которого присутствует высокодисперсный каталитически активный диоксид марганца.

Среди основных свойств МЖФ (фильтрующего материала), в том числе по отзывам, следует отметить:

  • Активность даже при истирании, поскольку его фазовый и химический состав остаются неизменными во всем объеме зерен.

  • Эффективное удаление углекислоты, растворенной в воде (до 80–90 %).

  • Нечувствительность вещества к остаточному хлору и к анионному фону. Материал прекрасно справляется с солями тяжелых металлов, удаляя из воды цинк, никель, хром, алюминий, кадмий, медь, свинец и бром.

  • Удаление фильтрующим материалом МЖФ присутствующих в воде органических загрязнений (включая остатки фульвовых кислот и гуматов).

  • Нейтрализация действия растворов железа с концентрацией до 50 мг/л и марганца с концентрацией до 2 мг/л при уровне кислотности менее 6 pH. Эффективность использования материала достигается при высоком содержании углекислоты и низком уровне щелочности среды.

  • Даже стопроцентное заполнение межзернового пространства продуктами гидролиза не позволяет выявить материал.

При рекомендуемом уровне кислотности питьевой воды в диапазоне 6,5 до 8,5 pH МЖФ позволяет поддерживать стабильный кислотно-щелочной баланс.

Гранулированный фильтрующий материал МЖФ нейтрализует содержащийся в воде сероводород.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

  • Виды фильтров для воды и их характеристики

  • Как установить фильтр для воды — полезные советы

  • Как пить воду правильно: практические рекомендации

Сфера применения фильтрующего материала МЖФ

МЖФ может применяться в различных сферах, начиная с бытовых водоочистительных систем, устанавливаемых в обычных городских квартирах и загородных домовладениях, и заканчивая крупными станциями водоподготовки промышленных предприятий, муниципальными пунктами очистки воды, котельными и прочими объектами сферы жилищно-коммунального хозяйства.

Фильтрующий материал засыпают в специальные баллоны, дополнительно укомплектованные системами обратной промывки с автоматическим или ручным управлением. Эти емкости могут использоваться в качестве самостоятельных очистительных систем и как составные части сложного оборудования, используемого в процессе водоподготовки.

Сфера их применения зависит от исходных условий, таких как объем и режим потребления воды, результаты ее первичного анализа. Если МЖФ используется в качестве составного элемента системы водоочистки, то его устанавливают в начале очистительной цепи, чтобы с помощью гранул нейтрализовать основной объем загрязнений.

Характеристики фильтрующего материала МЖФ

  • Значение уровня кислотно-щелочного баланса – рН.

    Эффективность работы фильтрующего материала МЖФ при очистке воды от марганца и железа не зависит от уровня ее кислотности (рН).

  • Количество содержащихся в воде сульфатов и хлоридов.

    Результативность работы МЖФ не зависит также и от количественного соотношения содержащихся в воде гидрокарбонатов к сульфатам и хлоридам. Уровень кислотности очищаемой жидкости в любом случае будет варьироваться в пределах 7-8. В то же время, если в ней будет присутствовать большое количество карбонатных ионов, скорость очистки может снизиться.

  • Использование окислителей.

    Фильтрующий материал МЖФ выступает также в роли катализатора окислительных реакций, иными словами, является веществом, запускающим и участвующим в реакции, но при этом не расходующимся в процессе очистки. В связи с этим, для того чтобы удалять с его помощью из воды железо, марганец и пр., требуется добавление какого-либо окислителя (кислорода, озона, гипохлорита натрия, перманганата).

  • Кислород.

    Доступность, безопасность, отсутствие токсичности и высокая эффективность удаления из воды марганца и железа делает кислород (воздушную смесь) одним из самых предпочтительных окислителей. Для подачи воздуха в поток воды используется эжектор или компрессор.

Для определения концентрации растворенного в воде кислорода, которая требуется для эффективной очистки от, к примеру, железа, используется стехиометрия реакции. Расчет показывает, что для окисления 1 мг железа необходимо 0,143 мг кислорода, то есть немного меньше 15 %.

Читайте материал по теме: «ЭкоФерокс»: эффективная помощь в очистке воды

Для получения реакции с 1 мг растворенного марганца потребуется 0,291 мг воздушной смеси, что составляет примерно 30 %. Определить необходимую концентрацию кислорода, способную очистить воду от железа и марганца, можно, воспользовавшись следующей формулой:

CFe × 0,15 + CMn × 0,3 = CК,

в которой СК означает концентрацию растворенного кислорода в мг/л,

СFe показывает концентрацию растворенного железа в мг/л,

CMn означает концентрацию растворенного марганца в мг/л.

Рассмотрим на примере.

Количество растворенного железа равно 20 мг/л, растворенного марганца – 2 мг/л. Воспользовавшись приведенной выше формулой получим концентрацию растворенного кислорода, необходимую, чтобы окислить СFe и CMn:

СК = 20 × 0,15 + 2 × 0,3 = 3,6 мг/л.

Атмосферное давление и температура воздуха +20 °С дают растворимый воздух (с содержанием в нем кислорода около 23 %) в количестве 24,2 мг/л, при этом объем кислорода достигает 5,57 мг/л. То есть при равновесном значении растворимости воздуха в обрабатываемой жидкости может быть создана концентрация кислорода, которая превышает ее стехиометрическое значение.

Но если говорить о применении фильтрующего материала МЖФ в водоочистительных системах, то обеспечить требуемую производительность аппарата и получить необходимую скорость окислительных реакций можно только при значительном превышении объема кислорода в потоке воды в сравнении со стехиометрическим. Это достигается путем принудительной подачи воздуха в поток обрабатываемой жидкости с помощью компрессора или эжектора.

Вышесказанное распространяется, в первую очередь, на подземные источники воды, в которых объем кислорода понижен и варьируется в пределах от 0 до 14 мг/л (в основном, не меньше 5 мг/л, поскольку более низкое его содержание чревато массовой гибелью рыбы), а растворенный кислород полностью отсутствует.

  • Содержание гипохлорита натрия и перманганата калия.

Хотя кислород и обладает неоспоримыми преимуществами, в некоторых случаях в роли окислителей выступают водный раствор гипохлорита натрия (NaClO) или перманганата калия (KMnO4). Их использование может быть вызвано необходимостью обеззаразить воду либо удалить из нее неорганические загрязнения, присутствующие при повышенном количестве органических соединений, скрывающих ионы удаляемых металлов прочными новообразуемыми комплексами.

В подобных ситуациях отсутствуют противопоказания к использованию фильтрующего материала МЖФ, в отличие от большей части каталитически активных загрузок, в которых активным веществом выступает диоксид марганца (MnO2).

На содержание окислителя, поступающего в поток обрабатываемой воды, влияет суммарная концентрация в ней таких компонентов, как восстановители микроорганизмов, органические молекулы, восстановленные формы ионов металлов с переменной валентностью, ионы аммония, нитриты и т. п.

  • Присутствие в воде двухвалентных железа и марганца.

Среди достоинств МЖФ как фильтрующего материала следует отметить его способность удалять из воды двухвалентное железо и марганец, практически независимо от их количественного содержания. Однако, в соответствии с общепринятыми потоками в режиме фильтрации и высотой слоев загрузки, следует иметь в виду, что содержащиеся в воде двухвалентные железо и марганец не должны превышать практический предел, на который влияет общая емкость материала. Другими словами, при достижении концентрации железа и (или) марганца, задерживаемых одним литром фильтрующего материала, потребуется выполнение обратной промывки системы.

Максимальная общая емкость материала варьируется от 1,2 до 3 г на 1 литр загрузки. При этом емкость нельзя назвать неизменной величиной, характерной для МЖФ. На ее величину влияет состав исходной воды, при этом значение имеют не только абсолютная концентрация металлов, но и соотношение марганца и железа, и выбранный режим использования системы, к примеру, способ поступления в поток жидкости воздуха, а значит, и содержание в ней кислорода.

Приведем некоторые советы по использованию МЖФ как фильтрующего материала:

  • Загрузив материал в корпус фильтра, промойте его с помощью обратного потока воды на протяжении 60 минут или полутора часов.

  • Используйте рекомендуемую концентрацию вводимого окислителя (кислорода, озона, перманганата калия, гипохлорита натрия), которая составляет 1 гр-экв. окислителя на 1 гр-экв. металла, в зависимости от реакции окисления.

  • При необходимости обработки артезианской воды, в которой отсутствуют органические соединения, лучшим окислителем выступит кислород воздуха, вводимый в поток инжектором или компрессором. При высоком содержании в жидкости органических примесей в качестве окислителя стоит применять дозированный перманганат калия или гипохлорит натрия.

  • Очистка водопроводной воды с высоким содержанием железа, находящегося в коллоидном состоянии, не требует введения окислителя.

  • Если концентрация железа в очищаемой жидкости превышает 10 мг/л, то оптимальной будет регенерация фильтрующего материала при помощи чистой воды.

  • Оптимальная скорость фильтрации составляет от 7 до 12 м/час.

  • Оптимальная скорость обратной промывки варьируется от 24 до 29 м/час.

  • Следите за тем, чтобы поверх слоя фильтрующей загрузки оставалось свободное пространство размером не менее 20 % от общего объема фильтра.

Читайте материал по теме: Ионообменные смолы для воды: применение и советы по эксплуатации

Ознакомьтесь с условиями хранения МЖФ (фильтрующего материала) и распространяемыми на него гарантиями:

  • Для хранения гранулированного материала МЖФ (в упакованном виде) подходят закрытые отапливаемые вентилируемые складские помещения, при этом тара с фильтрующим материалом должна располагаться на расстоянии не менее одного метра от приборов отопления.

  • Не допускается затопление складских помещений атмосферными осадками и грунтовыми водами. Повышенная влажность и резкие перепады температуры окружающей среды отрицательно сказываются на хранении материала.

  • Что касается гарантийного срока хранения упакованного материала, то в случае соблюдения условий хранения он составляет пять лет.

Схемы применения фильтрующего материала МЖФ

Прежде чем купить фильтрующий материал МЖФ, ознакомьтесь с нижеприведенными схемами, которые носят рекомендательный характер и показывают возможности применения фильтрующего материала для обезжелезивания жидкости при различных значениях содержания в ней железа.

Артезианскую воду, суммарное содержание в которой железа не превышает 5 мг/л, очищают при помощи перманганатной окисляемости в ПДК с использованием схемы, состоящей из:

  1. Предварительного фильтра грубой очистки.

  2. Эжектора.

  3. Засыпного фильтра, очищающего воду от железа и тяжелых металлов.

  4. Механического фильтра тонкой очистки.

  5. Электромагнитного клапана.

  6. Шарового крана.

  7. Автоматического воздухосбросного клапана.

Артезианскую воду, суммарное содержание в которой железа составляет более 5 мг/л, очищают при помощи перманганатной окисляемости в ПДК по следующей схеме, состоящей из:

  1. Предварительного фильтра грубой очистки.

  2. Дозатора гипохлорита.

  3. Засыпного фильтра, очищающего воду от железа и тяжелых металлов.

  4. Механического фильтра тонкой очистки.

  5. Накопительной емкости для очищенной воды.

  6. Насосной станции второго подъема.

  7. Электромагнитного клапана.

  8. Обратного клапана.

  9. Шарового крана.

Схема очистки артезианской воды от железа, концентрация которого превышает 15 мг/л при перманганатной окисляемости в ПДК, состоит из:

  1. Предварительного фильтра грубой очистки.

  2. Дозатора гипохлорита.

  3. Засыпного фильтра, очищающего воду от железа и тяжелых металлов.

  4. Засыпного фильтра, очищающего воду от Cl2 и присутствующей органики.

  5. Механического фильтра тонкой очистки.

  6. Накопительной емкости для очищенной воды.

  7. Насосной станции второго подъема.

  8. Электромагнитного клапана.

  9. Обратного клапана.

  10. Шарового крана.

Схема очистки жесткой артезианской воды от содержащегося в ней железа, концентрация которого превышает 5 мг/л при перманганатной окисляемости в ПДК, состоит из:

  1. Предварительного фильтра грубой очистки.

  2. Компрессора.

  3. Засыпного фильтра, очищающего воду от железа и тяжелых металлов.

  4. Первого механического фильтра тонкой очистки.

  5. Фильтра-умягчителя с загрузкой из ионообменной смолы (катионит).

  6. Солевого бака.

  7. Второго механического фильтра тонкой очистки.

  8. Электромагнитного клапана.

  9. Шарового крана.

Для очистки водопроводной воды используется схема, состоящая из:

  1. Редуктора давления.

  2. Предварительного фильтра грубой очистки.

  3. Засыпного фильтра, очищающего воду от железа и тяжелых металлов, Cl2 и органики.

  4. Механического фильтра тонкой очистки.

  5. Электромагнитного клапана.

  6. Шарового крана.

Читайте материал по теме: Картриджи Биг Блю для фильтров комплексной очистки воды

Для очистки от железа воды, содержащей повышенную концентрацию органических веществ, используется схема, состоящая из:

  1. Дозатора гипохлорита.

  2. Предварительного фильтра грубой очистки.

  3. Засыпного фильтра, очищающего воду от железа и тяжелых металлов.

  4. Импульсного счетчика воды.

  5. Засыпного фильтра, очищающего воду от Cl2 и присутствующей в ней органики.

  6. Механического фильтра тонкой очистки.

  7. Электромагнитного клапана.

  8. Шарового крана.

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

  • подключить систему фильтрации самостоятельно;

  • разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

  • подобрать сменные материалы;

  • устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

  • найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Выберите
удобный для вас
вариант подбора,
необходимой
системы
водоочистки

Получить консультацию
нашего эксперта

ПОЛУЧИТЬ КОНСУЛЬТАЦИЮ

Подобрать оборудование,
ответив на 4 вопроса

ПОДОБРАТЬ СИСТЕМУ ПОД КЛЮЧ

Подобрать систему по результатам
анализу вашей воды

ОТПРАВИТЬ РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА

Как выбрать обезжелезивающую засыпку для фильтра? Какая из обезжелезивающих засыпок лучше?

Подбор загрузки осуществляется в соответствии с поставленной задачей водоочистки

Выбор засыпки для фильтров обезжелезивателей производится на основе данных анализа воды, условий эксплуатации водоочистного оборудования и др.

Каждая засыпка обладает своими преимуществами и ограничениями. В таблице приведены наиболее востребованные характеристики по подбору обезжелезивающей засыпки.

Характеристики Экотар Birm КП-1 MZ Greensand QUANTUM
DMI-65
Pyrolox Экофер МЖФ
Насыпной вес, кг/м3

0,84-0,98

0,7-0,8

1,35

0,58

1,4

1,9-2,0

0,7

1,4

Максимальное содержание растворенного Fe и Mn, мг/л

Fe до 30
Mn до 5
(экотар В30)

Fe до 10
Mn до 3

Fe до 10
Mn до 3

15-(Fe+Mn)
5-H2S

Fe до 10
Mn до 3

Fe до 10
Mn до 3

Fe до 50
Mn до 2

pH

6,8-9

5,5-8

6,8-8,8

5,8-8,6

6,8-9

6,5-9

Наличие сульфидов, сероводорода

нет

нет

да

да

да

да

да

да

Наличие масла, нефтепродуктов

нет

нет

нет

нет

да

да

да

нет

Наличие в воде хлора

до 0,1 мг/л

до 0,5 мг/л

да

да

да

да

да

да

Наличие органики, ПМО, мгО/л

30 (экотар С30)

до 5

до 5

до 5

много

до 5

много

много

Необходимый окислитель

не надо

кислород, аэрация

кислород, аэрация

марганцовка

непрерывное
дозирование
гипохлорита
натрия

кислород, аэрация

кислород, аэрация

кислород, аэрация

Способ очистки

ионный обмен

окисление

окисление

окисление

окисление

окисление

окисление

окисление

Реагент для регенерации

соль

вода

вода

марганцовка

вода

вода

вода

вода

Наличие кислорода

не нужно

Концентрация растворенного кислорода на 15 % больше (Fe + Mn)

Концентрация растворенного кислорода на 15 % больше (Fe + Mn)

не нужно

не нужно

Концентрация растворенного кислорода на 15 % больше (Fe + Mn)

Концентрация растворенного кислорода на 2 % больше (Fe + Mn)

нужно

Скорость обратной промывки, м/ч
Скорость фильтрования, м/ч
Структура цикла регенерации, алгоритм регенерации

Взрыхляющая промывка и регенерация поваренной солью

Взрыхляющая промывка

Взрыхляющая промывка

Взрыхляющая промывка, регенерация марганцовкой

Взрыхляющая промывка

Взрыхляющая промывка

Взрыхляющая промывка

Взрыхляющая промывка

Рабочее минимальное давление, атм

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

На основании данных таблицы можно увидеть, что обезжелезивающие засыпки на основе ионообменных смол (Экотар) очищают воду от высоких концентраций растворенного железа, марганца, органики, солей жесткости. Для эффективной работы Экотара нет необходимости дозировать в воду окисляющие реагенты и закачивать воздух (если вода берется из скважины), так как обезжелезивание с помощью засыпки Экотар происходит за счет ионного обмена. Для восстановления работоспособности засыпки требуется промывка раствором поваренной соли (регенерация). Засыпка Экотар плохо фильтрует воду в присутствии сульфидов, сероводорода. Поэтому, если в воде присутствует сероводород, то засыпку Экотар не используют. В такой ситуации применяются другие обезжелезивающие материалы, например, Экофер. Традиционные обезжелезивающие материалы Бирм и Пиролокс тоже имеют ограничения, их можно заменить российскими аналогами (Экофером, сорбентом МСК). Обезжелезивающие материалы Бирм, Пиролокс, Экофер, МЖФ и другие, являются катализаторами окисления и осаждения растворенного железа и марганца. Для эффективного обезжелезивания воды с помощью этих засыпок необходимо установить аэрационный комплект. С помощью аэрации в воду поступает необходимый окислитель растворенного железа – кислород воздуха. Регенерация засыпок производится обратным током воды. Обезжелезивающие материалы МТМ и Гринд Санд в настоящее время практически не используется. Так как для их регенерации необходима марганцовка, которая ведет к уничтожению бактерий в септике.

Поможем выбрать засыпку для обезжелезивания воды. Звоните нам по тел. 8(495)720-45-80 или пишите на почту: info@cristalwater.ru.