Wiele procesów technologicznych w różnych gałęziach przemysłu wymaga wody o niejednokrotnie lepszych parametrach niż woda spożywcza. Liczne przedsiębiorstwa potrzebują wody o możliwie niskiej zawartości żelaza. Najlepszy sposób na redukcję tego parametru? Odpowiednia metoda odżelaziania i właściwie dobrany przemysłowy odżelaziacz wody. W jaki sposób odżelaziać wodę dla przemysłu? Jakie urządzenia są do wyboru?
Woda w przemyśle spełnia różną rolę i w związku z tym jej jakość musi zostać w pełni dopasowana do obowiązujących w danym zakresie norm oraz zaleceń. Rzadko zdarza się, że jakość wody surowej w pełni odpowiada oczekiwaniom danej branży. W związku z tym niezbędne jest zastosowanie odpowiednich metod uzdatniania. Można o nich przeczytać w artykule: Przegląd technologii uzdatniania wody dla przemysłu.
Każdy z sektorów ma swoje specyficzne wymagania. Inne metody uzdatniania będą potrzebne w przemyśle spożywczym (Uzdatnianie wody produkcyjnej dla sektora spożywczego), inne dla wież chłodniczych (Uzdatnianie wody dla wież chłodniczych i klimatyzacji), a jeszcze inne w przypadku myjni samochodowych (Uzdatnianie wody dla myjni samochodowych).
Dość częstym kłopotem, zwłaszcza jeśli dane przedsiębiorstwo korzysta z własnego ujęcia, jest wysokie stężenie żelaza w wodzie.
Dlaczego przemysłowe odżelazianie to konieczność?
Żelazo obecne w wodzie przeznaczonej do celów przemysłowych jest zjawiskiem niepożądanym nie tylko ze względu na zmianę barwy i powodowanie mętności, ale przede wszystkim szereg szkód technicznych, do jakich może doprowadzić w instalacjach przemysłowych.
Przede wszystkim chodzi tu o tendencję żelaza do wytrącania się z wody w formie nierozpuszczalnej wewnątrz przewodów, maszyn i innych elementów, z którymi woda ma styczność w przemyśle. Osady tego typu mają tendencję do twardnienia, warstwa z czasem staje się coraz większa. To prowadzi do zmniejszenia światła przewodów, spadków wydajności, gorszych efektów produkcyjnych.
Występowanie żelaza w wodzie może być również związane z rozwojem mikroflory bakteryjnej, w tym bakterii żelazistych. Są niebezpieczne, ponieważ po pierwsze przyczyniają się do wzrostu osadu, a po drugie sprzyjają rozwojowi biofimlu. Przez to powstaje ryzyko skażenia bakteriologicznego instalacji.
Kolejnym, dość uciążliwym problemem może być fragmentacja osadów powstałych za sprawą żelaza. Ich przenikanie do wody często jest związane ze znaczącym wzrostem mętności oraz barwy wody.
Jeśli woda będzie wykorzystywana jako część wytwarzanego produktu, to żelazo w niej zawarte może mieć negatywny wpływ na odbiór przez konsumenta.
Odżelazianie wody do celów przemysłowych sprawia, że:
- Następuje spadek barwy i mętności wody
- Na przemysłowych urządzeniach i liniach produkcyjnych mających styczność z wodą nie pozostają osady i zacieki
- Ograniczony jest rozwój bakterii żelazistych, przyczyniających się do powstawania korozji oraz biofilmu
- Instalacje są wolne od osadu pozostawianego przez żelazo, nie ma efektu zarastających przewodów oraz istnieje mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia awarii bądź przedwczesnej potrzeby wymiany maszyn lub instalacji
- Woda odzyskuje odpowiednie właściwości organoleptyczne
- Odciążenie innych urządzeń do uzdatniania wody w układzie
Sposoby odżelaziania wody w przemyśle
Ogólnie rzecz ujmując większość metod odżelaziania wody stosowanych w przemyśle opiera się na zamianie związków żelaza występujących w wodzie w formie rozpuszczonej, w postaci jonów żelaza dwuwartościowego, na związki trójwartościowe, czyli żelazo w formie nierozpuszczonej. W formie trójwartościowej żelazo jest znacznie łatwiejsze do usunięcia na drodze filtracji oraz sedymentacji.
Na wybór metody odżelaziania w przemyśle ma wpływ wiele czynników. Kluczowe znaczenie ma oczywiście fizykochemiczna analiza wody. Skuteczność procesu odżelaziania jest szacowana nie tylko na podstawie obecnego stężenia żelaza, ale również: manganu, odczynu pH wody, utlenialności, zasadowości, barwy, mętności czy występowania jonu amonowego. Ponadto istotne są warunki panujące w zakładzie, zapotrzebowanie na wodę.
Najczęściej wybierane przez przedsiębiorstwa są dwie metody odżelaziania:
- Odżelazianie wody ze wstępnym napowietrzaniem
- Odżelazianie wody bez potrzeby wstępnego napowietrzania na specjalnie przystosowanym złożu o właściwościach utleniających i filtracyjnych
Stosowane przemysłowe odżelaziacze wody to najczęściej centralne, duże filtry przemysłowe o sporych wydajnościach. Te urządzenia są przystosowane do pracy ciągłej nawet przy wysokim poborze dobowym. Specjalne cechy konstrukcyjne oraz zastosowanie dużej powierzchni filtracyjnej w przemysłowych odżelaziaczach wody sprawia, że istnieje możliwość oczyszczenia wody nawet z wysokich stężeń żelaza.
Przemysłowy odżelaziacz wody ze wstępnym napowietrzaniem
Przemysłowe odżelaziacze wody z wykorzystaniem wstępnego napowietrzania są jednymi z najchętniej wykorzystywanych i najczęściej proponowanych. Właściwie ciężko mówić o bardziej wydajnym i bezpiecznym sposobie na usuwanie nawet bardzo wysokich stężeń żelaza w wodzie.
Pierwszym etapem, przez jaki przechodzi surowa woda w przemysłowym odżelaziaczu wody jest napowietrzanie. W trakcie woda jest wzbogacana w dużą ilość tlenu. Sole żelaza hydrolizują tworząc rozpuszczalne wodorotlenki Fe(OH).Te są utleniane rozpuszczonym w wodzie tlenem do nierozpuszczalnych i wytrącających się wodorotlenków żelazowych. Sole żelaza mogą występować również jako siarczany. Wtedy w wyniku hydrolizy powstaje wodorotlenek żelaza i kwas siarkowy.
W procesie napowietrzania w przemysłowym odżelaziaczu wody dochodzi do wymiany gazowej. Dzięki temu z wody można usunąć siarkowodór i metan.
Po napowietrzaniu woda jest podawana do wnętrza butli przemysłowych odżelaziaczy wody. Ich wnętrze stanowi specjalne złoże katalityczne, na którym dochodzi do wytrącania się związków żelaza w formie nierozpuszczalnej. W takiej formie zanieczyszczenia są zatrzymywane na złożu filtracyjnym, a do instalacji kierowana jest oczyszczona woda.
Regeneracja złoża filtracyjnego w przemysłowym odżelaziaczu wody ze wstępnym napowietrzaniem zachodzi jedynie przy zastosowaniu płukania wodą.
Co daje wstępne napowietrzanie wody w przemysłowym odżelaziaczu wody?
Proces wstępnego napowietrzania wody w przemysłowych odżelaziaczach wody przeprowadzany jest za pomocą aeratorów hydraulicznych bądź pneumatycznych. Zaletą zastosowania wstępnego napowietrzania jest znaczne przyspieszenie wytrącania związków żelaza z wody. Dzięki temu wzrasta skuteczność procesu filtracji w przemysłowym odżelaziaczu wody, a przy tym nie ma potrzeby stosowania żadnych niebezpiecznych środków chemicznych. Jest to więc metoda w pełni ekologiczna i przyjazna środowisku.
Ponadto woda wzbogacona w dużą ilość tlenu nie jest dobrym środowiskiem do rozwoju bakterii żelazowych, sprzyjających rozwojowi warstwy biofilmu oraz mikroorganizmów. Więcej o bakteriach żelazowych i skutkach ich występowania w wodzie w artykule: Bakterie żelazowe (żelaziste) w wodzie.
Wstępne napowietrzanie wody przed przemysłowymi odżelaziaczami wody sprzyja także redukcji stężenia dwutlenku węgla oraz powoduje nieznaczną korektę pH wody.
Co warto wiedzieć o przemysłowych odżelaziaczach wody z napowietrzaniem?
Centralne przemysłowe odżelaziacze wody wymagające wstępnego napowietrzania współpracują ze zbiornikami przepływowymi bezprzeponowymi oraz mieszaczami wodno-powietrznymi.
Zazwyczaj procesem odżelaziania w przemysłowych odżelaziaczach wody sterują zautomatyzowane głowice sterujące. Istnieje możliwość równoległego podłączenia kilku urządzeń. Przy niektórych modelach można podłączyć przepływomierz i elektrozawór odcinający lub alternujący.
Przemysłowe odżelaziacze wody bez wstępnego napowietrzania
W specyficznych sytuacjach, na przykład gdy nie pozwalają na to warunki panujące w przedsiębiorstwie, zamiast przemysłowych odżelaziaczy wody ze wstępnym napowietrzaniem istnieje możliwość zastosowania przemysłowych odżelaziaczy wody, opierających swoje działanie na złożach katalitycznych, które wymagają regeneracji za pomocą środków chemicznych. Dobrym przykładem jest złoże typu Greensand, którego regenerant stanowi nadmanganian potasu.
Ta metoda odżelaziania wody jest najczęściej polecana, jeśli w przedsiębiorstwie występuje instalacja z hydroforowym zbiornikiem przeponowym.
W porównaniu do przemysłowych odżelaziaczy wody wymagających napowietrzania te urządzenia zajmują mniej miejsca, dlatego są wybierane do zakładów, w których jest ograniczona przestrzeń na instalację.
Jak działają przemysłowe odżelaziacze wody bez napowietrzania?
Redukcja stężenia żelaza w takich przemysłowych odżelaziaczach wody odbywa się wewnątrz butli ciśnieniowej wypełnionej specjalnym złożem katalitycznym, które łączy w sobie funkcję filtracyjną oraz utleniającą.
Substancją czynną w urządzeniach wypełnionych złożem Greensand jest glaukonit. Ta substancja posiada właściwości pozwalające na zachodzenie wymiany jonowej i absorbowania rozpuszczonego żelaza oraz manganu.
Podczas przepływu wody przez złoże typu Greensand w przemysłowym odżelaziaczu wody dochodzi do reakcji, na skutek której rozpuszczone w wodzie żelazo i mangan są przekształcane do form nierozpuszczalnych i zatrzymywane na powierzchni filtracyjnej.
Z czasem zdolności złoża wyczerpują się, a zalegające zanieczyszczenia muszą zostać usunięte. Płukanie złoża musi być regularne. Złoże Greensand wymaga okresowej regeneracji za pośrednictwem nadmanganianu potasu.
Przemysłowe odżelaziacze wody ze złożem typu Greensand są raczej niechętnie wybierane i traktowane jako ostateczność ze względu na szkodliwość dla środowiska, potrzebę regeneracji silnym środkiem chemicznym, o wiele gorszą jakościowo eksploatację oraz wyższe koszty utrzymania w porównaniu z przemysłowymi odżelaziaczami wody wymagającymi napowietrzania.
Odpowiedni przemysłowy odżelaziacz wody kluczem do sukcesu
Właściwy dobór wydajności i rodzaju przemysłowego odżelaziacza wody do danego przedsiębiorstwa ma kluczowe znaczenie w procesie uzyskania oczekiwanej jakości wody przeznaczonej do celów przemysłowych. Jeśli Twoje przedsiębiorstwo potrzebuje wody wysokiej jakości, skontaktuj się.
