Odżelazianie i odmanganianie wody – sposoby usuwania żelaza i manganu występujących w związkach nieorganicznych i organicznych. Mechanizm usuwania żelaza i manganu metodą dezynfektantów.

Stężenie żelaza i manganu:
- w wodach podziemnych: Fe do 100mg/l; Mn do 10mg/l
- w wodach do głębokości 100m: Fe do 10mg/l; Mn do 0,5mg/l
- w wodzie do picia: Fe do 0,2mg/l; Mn do 0,05mg/l

Odżelazianie i odmanganianie wody - proces w usuwaniu manganu (0,5) i żelaza (0,2) w wodach podziemnych.

Mechanizm usuwania żelaza i manganu występujących w związkach mineralnych:

W wodach podziemnych żelazo i mangan występują w formie dwuwartościowej, dobrze rozpuszczalnej. Po utlenieniu, np. napowietrzaniu wytrącają się w postaci osadu, który może być usunięty w procesie filtracji.

Etapy procesu usuwania żelaza:

- hydroliza rozpuszczonych soli dwuwartościowego żelaza i manganu

- utlenianie produktów hydrolizy i powstanie trudno rozpuszczalnych związków żelaza i manganu

- koagulacja i flokulacja związków

- mechaniczne oddzielanie powstałych zawiesin przez osadzanie i filtrowanie

- sorpcja i kataliza jako procesy współpracujące

Metody odżelaziania:

1. Napowietrzanie i filtracja Fe<=10mg/l; pH>7;

Polega na utlenieniu żelaza (II) do żelaza (III) bez wapnowania, ma zastosowanie w przypadku wód, których naturalna zasadowość jest wystarczająca do neutralizacji powstających w procesach hydrolizy kwaśnych produktów. Stosowane tylko do usuwania nieorganicznych połączeń Fe(III). Utlenianie tlenem z powietrza przy pH>7; utleniaczem może być chlor, ale prowadzi do powstania rakotwórczych związków, może też być nadmanganian potasu. Zastosowanie silnych utleniaczy jest korzystne, gdy pH=>8. Wytrącane zawiesiny Fe(OH) usuwa się za pomocą filtracji lub sedymentacji i filtracji (gdy Fe=>10mg/l)
Reakcje zachodzące w procesach:

- hydroliza Fe(HCO)₂ + 2H₂O -> 2Fe(OH)₂ + 2CO₂ + 2H₂O

- utlenianie 2Fe(OH)₂ + 1/2O₂ +H₂O -> 2Fe(OH)₃↓

1. Napowietrzanie, wapnowanie, filtracja – stosowane, gdy żelazo występuje w postaci siarczanów i chlorków. Następuje wtedy znaczny spadek odczynu, dlatego wprowadzane są środki neutralizujące: wapno, soda, wodorotlenek sodu i inne. Alkalizacja ma na celu doprowadzanie pH do wartości gwarantującej hydrolizę. Zastosowanie, gdy woda ma niską zasadowość, a dużo wolnego CO₂. Wytrącony osad usuwa się mechanicznie. Zalecane pH: 8,3-8,5

2. Napowietrzanie, sedymentacja, filtracja – Fe>10mg/l

3. Napowietrzanie, wapnowanie, sedymentacja, filtracja – zasadowość ogólna < 2mval; Fe>10mg/l

Metody odmanganiania:

1. Napowietrzanie i filtracja – pH> 9,5; czas>40min. Proces utleniania jest wspomagany MnO(OH)2, filtracja przez złoże wpracowane – pokryte tlenkami manganu(IV), które katalizują proces utleniania manganu, który zachodzi w dwóch etapach.
   - pierwszy etap – utlenianie manganu obecnego w wodzie do Mn(III) i częściowo do Mn(IV), kosztem redukcji manganu (IV) obecnego w złożu
   Mn(OH)₂ + MnO(OH)₂ –> Mn₂O₃ +2H₂O

Mn(OH)₂ + MnO(OH)₂ –> Mn₃O₄(OH)₂ +2H₂O

- drugi etap – utlenianie tlenu obecnego w wodzie

Mn₂O₃ + 1/2O₂ + 2H₂O -> 2MnO(OH)₂

Mn₃O₄(OH)₂ + 1/2O₂ + 2H₂O -> 3MnO(OH)₂

1. Napowietrzanie, wapnowanie, filtracja – pH>9,5; na złożu alkalizującym wypełnionym dolomitem

2. Zastosowanie silnych utleniaczy głównie O₂, O₃, Cl₂, ClO₂, KMnO₄ (po napowietrzaniu lub zamiast)

Usuwanie żelaza obecnego w związkach organicznych

Proces napowietrzania nie jest skuteczny. Konieczne jest zastosowanie silnych utleniaczy ( w dawkach większych niż stechiometryczne) lub koagulacji, która może być realizowana w układzie konwencjonalnym lub na filtrach kontaktowych. Jako koagulanty stosowane są najczęściej sole glinowe.

Masy katalityczne

Odpowiednio przygotowane materiały filtracyjne, których głównym składnikiem jest najczęściej braunsztyn ( naturalna ruda manganowa).
Zalety mas: nie jest wymagane uprawianie złoża, filtracja 1-stopniowa na złożu dwuwarstwowym, zwiększona skuteczność gł. odmanganiania, wydłużenie filtra cyklu dzięki zwiększonej chłonności złoża, wysoka trwałość złóż, zmniejszenie ilości wody do płukania, zmniejszenie nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych w przypadku konieczności dawkowania reagentów.
Inne metody usuwania Fe i Mn z wody:
- utlenianie w warstwie wodonośnej
- biologicznie aktywne filtry
- wymiana jonowa