Особенности очистки от накипи, если в воде содержится железо

Очистка или удаление накипи, содержащей железо, это одна из самых распространённых проблем с которой сталкиваются при эксплуатации котлов и теплообменников наши заказчики. Неудивительно, во многих регионах России в воде из скважин наблюдается повышенное содержание железа. И это вполне естественно, ведь железо – это четвёртый по распространённости химический элемент в земной коре.

Конечно же, железо присутствует в воде не в чистом виде, а в виде различных химических соединений и в различных формах – в растворенном, взвешенном и в коллоидном состоянии. Чем же они отличаются?

1. Растворённое железо (двухвалентное, Fe(OH)₂). Вода, содержащая двухвалентное железо, чистая и прозрачная. После контакта с воздухом, а также при нагревании, железо в ней окисляется до трёхвалентного, образуя характерный красно-бурую взвесь, а затем и осадок.
2. Нерастворённое железо (трёхвалентное). Гидрооксид железа Fe(OH)₃ нерастворим в воде, при отстаивании он выпадает в осадок. Вода, содержащая трёхвалентное железо желтовато-бурая на цвет. Взвесь хорошо поддаётся фильтрации.
3. Коллоидное железо. Коллоиды – это нерастворимые частицы очень малого размера (менее 1 микрона). На поверхности частиц присутствует относительно высокий поверхностный электрический заряд. Из-за этого одноимённо заряженные частицы не укрупняются. Подобная взвесь мелкодисперсных частиц в воде находится в виде суспензии. Вода с коллоидным железом изначально окрашена в жёлто-бурый цвет. Осадка не образует и не фильтруется.
4. Бактериальное железо. Содержится преимущественно в болотной воде. Называется так, потому что некоторые виды бактерий используют железо в процессе своей жизнедеятельности. Характерный признак бактериального железа – наличие радужной опалесцирующей пленки на поверхности воды. При работе на такой воде, внутри труб появляется желеобразная масса.

Высокое содержание железа ухудшает вкус воды, приводит к образованию некрасивых ржавых подтеков на сантехнике и даже окрашивает белье при стирке.

А как наличие железа в воде влияет на работу котлов и теплообменников?

Сами по себе соединения железа обладают слабой адгезией. Поэтому поток воды в системе легко смывает частички окислов железа и выносит их из системы.

Однако не стоит забывать, что в воде содержатся и другие минералы. В особенности те, которые образуют накипь — ионы кальция и магния и карбонат-ионы. При этом частицы окислов железа выступают в роли «кирпичиков», а накипь становятся как бы «строительным раствором».

В этом случае толщина слоя накипи растет быстро, как кирпичная кладка у мастера. Причем из-за окислов железа такая накипь намного тверже, чем обычно.

Труба с накипью, содержащей железо. Чтобы отколоть от трубы один из наростов, по отвертке пришлось бить молотком.

Очистить, удалить накипь, содержащую железо механическим путём – скребками и ёршиками практически невозможно. Приходится прибегать к химической очистке или даже к замене труб. Поэтому рано или поздно встаёт вопрос об обезжелезивании воды.

Обезжелезивание воды, пожалуй, одна из самых сложных задач для водоочистки. Существуют различные методы обезжелезивания воды, причем каждый из них имеет как достоинства, так и недостатки. Выбор конкретного метода (или их комбинации) в большей степени зависит от характеристик исходной воды, требований к степени обезжелезивания, бюджета, условий для размещения фильтров (некоторые фильтры занимают много места).

Наиболее «простой» случай если в воде присутствует лишь трехвалентное (нерастворённое) железо в виде окислов и окалины. Это решается установкой механического фильтра со степенью фильтрации 20-30 микрон.

Как правило, чаще железо в воде содержится в растворимой форме. В этом случае применяются следующие способы обезжелезивания:

1. Окисление (самый распространенный способ). Суть его состоит в том, чтобы окислить железо и перевести его из 2-х валентного в 3-х валентное, в нерастворимую форму, а затем отфильтровать. Окисление производится путём аэрации (воздухом), хлором, перманганатом калия, перекисью водорода или озоном. Размеры окислов железа малы и осаждаются достаточно долго. Для ускорения процесса осаждения и укрупнения частиц в воду добавляют химические вещества – коагулянты.
2. Каталитическое окисление с фильтраций. Здесь окисление железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора. Недостатком данного метода является образование на поверхности гранул органической плёнки, которая изолирует катализатор и снижает эффективность окисления вплоть до нуля.
3. Ионный обмен. Технология во многом схожа с умягчением воды. В данном случае применяются ионообменные смолы, способные замещать двухвалентное железо. Недостатком метода является также чувствительность к наличию бактерий и органики воды. Также ионообменные фильтры «боятся» трёхвалентного железа, которое «забивает» смолу и очень плохо из неё вымывается.
4. Мембранные технологии. Это один из самых дорогих способов. Для эффективной работы, перед мембраной рекомендуется устанавливать систему предварительной очистки воды, которая часто удваивает стоимость решения.

Очевидно, что эти решения сложно отнести к простым и недорогим. Однако их приходится применять, потому что потери на перерасход энергии (топлива), непроизводственные простои и на очистки многократно превышают затраты на водоподготовку и обезжелезивание воды.

И хотя вопрос кажется уже основательно изученным, разрешите обратить ваше внимание ещё на один способ.

Если целью установки системы обезжелезивания является только защита от образования накипи, содержащей железо, совсем не обязательно удалять железо из воды. Можно не давать накипи осаждаться на стенках труб, котлов и теплообменников. Для этого достаточно лишь установить эффективное противонакипное устройство, т.е. устройство «ферритного» типа, например WS (Вотер Инжиниринг).

Ферритное противонакипное устройство наводит на внутренних поверхностях труб и оборудования слабый положительный электрический заряд. А ионы кальция и магния имеют положительный заряд от природы (+2 по таблице Менделеева). Они (как одноимённо заряженные частицы) электрически отталкиваются полем от стенок труб и оборудования. И поток воды вносит их из котла, теплообменника.

Да, накипь образуется. Но в объеме воды, и в виде мельчайших, невидимых без увеличительного стекла, кристалликов. А на поверхностях труб, и на рабочих поверхностях оборудования можно увидеть лишь лёгкий налёт, напоминающий мельчайшую пудру.

Хорошо, а что происходит, если в системе уже есть накипь, содержащая железо?

Работа ферритного противонакипного устройства сопровождается постепенным удалением кальция из существующих накипи и отложений. Без «строительного раствора» (т.е. без накипи из сравнения выше), «кирпичики» (окислы железа) уже не могут прикрепляться друг к другу и к стенкам труб. Примерно за 4-5 недель такая накипь размягчается и превращается в некое подобие каши. Поток воды начинает постепенно вымывать окислы железа. И ещё за 2-3 недели от старой, «железной» накипи останутся лишь нежёсткие наросты и лёгкий налёт на стенках.

Участок трубы через 50 дней работы ферритного противонакипного устройства.

На фото показан участок трубы из той же системы как на снимке выше, через 50 дней работы ферритного противонакипного устройства. Видно, что на участке, где была новая труба (синяя стрелка) отложений совсем нет. Старая накипь изменила цвет. Её масса, согласно анализа, уменьшилась в 5 раз, оставшиеся отложения напоминают мельчайшую пудру. Наросты (красная стрелка) рассыпаются в пыль при легком прикосновении.

Удивительно! Еще совсем недавно, отбивая кусочек накипи с помощью отвёртки и молотка, было очевидно, что эти трубы уже ничем не очистить, и скоро их придётся менять. И это лишь вопрос времени. А сейчас от былой «железной хватки» накипи не осталось и следа.

Необходимо отметить, что так эффективно удалять накипь, содержащую железо, могут далеко не все противонакипные устройства, а лишь устройства так называемого «ферритного» типа, где энергия электромагнитного поля передаётся в воду с помощью кольца из специального ферросплава. Ферритовое кольцо позволяет передать энергию в воду практически без потерь. В то время как устройства предыдущих поколений, с индукционными обмотками, намотанными на трубе из проволоки, теряют более 99% процентов энергии при передаче. И дело не в качестве комплектующих или стране изготовителе, дело в физическом принципе. Подробнее (ссылка).

Мы рекомендуем применять WS — ферритные противонакипные устройства Российского производства.

Место установки устройства в многоквартирных домах:

Для защиты теплообменников, место установки устройства – на «обратный» трубопровод, на участке между циркуляционными насосами и вводом в теплообменник. Если в доме нет ИТП, то место установки на вводе в дом. Если есть насосы — после насосов. Если в доме несколько уровней подъёма (высотный) – то после насосов первого подъёма и после насосов второго подъёма.