Publicații

Revizuit de Tom Scherer, dr., Inginer agricol, NDSU Extension

manganului

Disponibilitate: Numai web

Pe măsură ce apa de ploaie se infiltrează în sol și roci de dedesubt, aceasta dizolvă mineralele și cantități mici de fier și mangan. Această apă de ploaie devine în cele din urmă apă freatică.

Apa subterană care conține fier dizolvat și mangan este comună în Dakota de Nord. Concentrația de fier și mangan din apele subterane poate varia foarte mult, în funcție de geologia locală și de structura materialelor transportate de ghețari în ultima eră glaciară.

Testează-ți apa

Testarea apei înainte de instalarea oricărui sistem de tratare a apei este importantă. Testul va identifica bacteriile și nivelurile de minerale prezente. Interpretarea rezultatelor testului va ajuta la determinarea necesității tratamentului și a tipului de sistem sau sistemelor de luat în considerare. Utilizarea intenționată a apei (numai băut, băut și gătit, rufe sau toate utilizările casnice) va ajuta, de asemenea, la determinarea gradului de tratament necesar și a tipului de sistem de selectat.

Analiza și interpretarea testelor de apă vor oferi informații despre substanțele naturale și cele rezultate din activitatea umană. Tratarea surselor de apă contaminate trebuie considerată doar ca o soluție temporară. Cea mai bună soluție este eliminarea surselor de contaminare și/sau obținerea unei noi surse de apă.

Testarea apei pentru fier și mangan

Sistemele private de apă nu sunt supuse standardelor de apă potabilă de stat sau federale și nici nu sunt testate de nimeni în afară de proprietarul puțului. Testarea anuală a apei din gospodărie vă va oferi informațiile necesare pentru a lua decizii bune cu privire la tratarea apei. Standardul secundar de apă potabilă stabilit de S.U.A. Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) pentru fier și mangan este de 0,3 mg/l, respectiv 0,05 mg/l.

Necesitatea testării fierului și manganului în apă nu este la fel de critică ca și pentru alte tipuri de contaminanți care pot provoca probleme de sănătate. De fapt, nivelurile scăzute ale ambelor elemente sunt importante pentru a vă menține sănătatea.

Fierul și manganul nu sunt o problemă în apa menajeră până când nu devin detectabile de către simțuri. Au fost necesare analize de laborator pentru fier și mangan pentru a cuantifica problema.

Înainte de prelevarea de probe pentru fier și mangan, trebuie consultat un laborator certificat. O listă actuală a laboratoarelor certificate este disponibilă în publicația NDSU WQ1341, „Calitatea apei potabile: testarea și interpretarea rezultatelor dvs.” este disponibilă.

Personalul laboratorului va recomanda o procedură de eșantionare care va oferi o estimare exactă a fierului dizolvat și a manganului în apa sursă.

Eșantionul de apă trebuie prelevat dintr-un robinet din apropierea sau direct din fântână. Lăsați apa să curgă timp de 15 minute înainte de prelevare, pentru a vă asigura că trageți apă din acvifer. Dacă casa dvs. are țevi metalice sau un rezervor de presiune zincat, ar trebui trimisă o probă suplimentară din interiorul casei.

Probleme cauzate de fier și mangan în apa de uz casnic

Nici fierul, nici manganul din apa potabilă nu prezintă un pericol pentru sănătate pentru populația generală. Cu toate acestea, un procent mic din populație poate fi afectat dacă suferă de un exces de fier în organism (hemocromatoză).

Fierul și manganul la niveluri foarte scăzute pot contribui la gustul neplăcut, la colorare și la acumularea de minerale în sistemele de apă de acasă (Foto 1). Probleme vizibile pot fi observate atunci când cantitatea de fier dizolvat depășește aproximativ 0,2 miligrame pe litru (la fel ca părțile pe milion) și când manganul dizolvat depășește aproximativ 0,05 miligrame pe litru.

Foto 1. Petele de fier din rezervorul de toaletă. (Thomas Scherer, NDSU)

De obicei, concentrațiile de fier și mangan din apa din puț nu depășesc 10 mg/l și respectiv 2 mg/l. Concentrații mai mari de fier și mangan sunt rare.

Deoarece fierul și manganul sunt similare din punct de vedere chimic, acestea provoacă probleme similare. Fierul va provoca colorarea maro-roșiatică a rufelor, chiuvetelor, toaletelor, căzilor, vaselor, ustensilelor și chiar a sticlăriei. Manganul acționează în mod similar, dar provoacă o pată maroniu-negru. Săpunurile și detergenții nu îndepărtează aceste pete, iar utilizarea înălbitorului de clor și a substanțelor alcaline (cum ar fi carbonatul de sodiu) poate intensifica petele.

Zăcămintele de fier și mangan se vor acumula în conducte, rezervoare de presiune, încălzitoare de apă și dedurizatoare de apă. Acest lucru reduce cantitatea disponibilă și presiunea de alimentare cu apă. Acumulările de fier și mangan devin o problemă economică atunci când echipamentul de alimentare cu apă sau de dedurizare trebuie înlocuit. Aceste acumulări au ca rezultat și costuri energetice crescute asociate, cum ar fi pomparea apei prin conducte restrânse sau încălzirea apei cu tije de încălzire acoperite cu minerale de fier sau mangan.

Surse de fier și mangan

Fierul și manganul sunt concentrate în apă prin contactul cu anumite roci și minerale și, ocazional, materiale artificiale, cum ar fi țevile de fier și oțel. Cu cât timpii de contact cu rocile și mineralele sunt mai lungi, cu atât este mai mare nivelul de concentrare. Aprovizionarea cu apă subterană este de obicei ceea ce necesită tratament pentru niveluri ridicate de fier și mangan.

Când sunt expuse la aer, fierul și manganul sunt foarte reactive și se descompun rapid. Din acest motiv, nu le veți găsi în pâraie sau râuri; reacționează cu oxigenul pentru a forma particule și cad (precipita afară) pe fundul fluxului.

Apa subterană reacționează cu oxigenul atunci când este adusă la suprafața unei fântâni și, în acel moment, se va transforma în particule vizibile roșu/maro/negru și se va deplasa prin conductele casei dvs.

Frecvent, hidrogenul sulfurat (indicat printr-un miros de ou putred) este prezent și în apa care conține fier și mangan. Când hidrogenul sulfurat este prezent în cantități mici, acesta va fi adesea detectat după ce trece printr-o schimbare chimică a încălzitorului de apă caldă.

Bacteriile de fier

Unele tipuri de bacterii își obțin energia din hrănirea cu forme dizolvate de fier și mangan din apă. În timp ce aceste bacterii nu cauzează probleme de sănătate pentru oameni, ele produc un material subțire maro (fier) ​​sau negru-maro (mangan) în rezervoarele de apă, rezervoarele de toaletă sau în alte locuri unde stă apa. Pe lângă un miros „neplăcut”, materialul gelatinos poate înfunda echipamentele sanitare și de tratare a apei, iar colorarea este mai pronunțată din cauza concentrației sale.

Dacă observați bacterii de fier în orice instalație de apă din casă, atunci probabil că este prezentă și în fântână. Este necesară clorinarea prin șoc a puțului și a sistemului de conducte din casă pentru a-l ucide și a-l scoate din conducte și din instalațiile de apă. Procedura de bază este să adăugați o cantitate de înălbitor în fântână, apoi să pompați apa clorurată în casă, deschizând bateriile până când mirosul de clor. Apoi, lăsați apa clorurată să stea în țevi timp de opt până la 12 ore, astfel încât să aibă suficient timp de contact pentru a ucide bacteriile.

Conducte de sisteme de apă

O sursă suplimentară de fier dizolvat pot fi conductele, rezervoarele sub presiune și alte instalații de apă. Multe case mai vechi au conducte de apă din fier zincat și corpuri de iluminat. Apa cu aciditate ridicată din dioxidul de carbon dizolvat sau din alți acizi poate fi corozivă pentru conductele și dispozitivele metalice. Pentru a stabili echilibrul, fierul și alte metale vor fi dizolvate din conducte. Aciditatea apei (pH mai mic de 7) poate fi redusă prin injectarea unui mineral alcalin precum carbonatul de sodiu sau prin trecerea apei printr-un filtru impregnat cu un material alcalin.

Deoarece diferite metale sunt mai mult sau mai puțin corodabile, o soluție la problemă poate fi utilizarea unei țevi mai rezistente din metal sau plastic. Trebuie consultat un instalator cu privire la materialele care se potrivesc cel mai bine condițiilor locale de apă.

Metode de tratare a apei pentru îndepărtarea fierului și a manganului

Agenți de sequestere: Tratament polifosfat

Multe produse sunt comercializate ca agenți de „sechestrare”. Toate aceste produse utilizează o formă de polifosfat. Aceste produse sunt un mod relativ ieftin de a trata apa pentru niveluri scăzute de fier și mangan.

Polifosfații sunt un amestec de acid fosforic și alți compuși care înconjoară fierul, menținându-l „sechestrat” sau prins; prin urmare, nu este disponibil să reacționăm cu oxigenul și să devenim o problemă. Acest tratament nu va elimina gustul metalic asociat adesea cu niveluri excesive de fier, deoarece fierul nu este îndepărtat. Nu trebuie utilizat pentru apă care conține concentrații de fier dizolvat care depășesc 2 mg/l sau o combinație de fier și mangan mai mare de 3 mg/l.

Polifosfatul este de obicei introdus în sistemul de apă folosind o pompă de injecție chimică. Injecția trebuie să se facă cât mai aproape de punctul de evacuare a puțului și înaintea rezervorului de presiune sau a încălzitorului de apă caldă. Determinarea cantității de fosfat necesară pentru scăderea nivelului de fier și mangan poate necesita puține încercări și erori. Apa va avea o senzație alunecoasă dacă se adaugă prea mult.

În plus, căldura de la gătit va elibera fierul și manganul și îi va permite să reacționeze cu oxigenul și să formeze particule. Rețineți că polifosfații sunt derivați din fosfor și pot contribui la epuizarea oxigenului disponibil
în corpurile de apă din apropiere.

Schimb de ioni

Fierul și manganul dizolvat în apă pot fi schimbate cu sodiu pe o rășină de schimb sau zeolit. Acest proces de îndepărtare a fierului și manganului este același proces de schimb de ioni care îndepărtează duritatea sau calciul și magneziul. Consultați publicația NDSU WQ1031, „Îndurirea apei (schimb de ioni)”.

Fierul și manganul sunt îndepărtate în timpul funcționării normale a dedurizatorului de apă. Acestea, împreună cu calciu și magneziu, sunt mai târziu eliminate din mediul de schimb în timpul regenerării și spălării înapoi.

Unele dedurizatoare de apă sunt capabile să trateze în mod adecvat apa cu fier de până la 5 mg/l. Cu toate acestea, altele se limitează la tratarea apei cu fier nu mai mare de 2 mg/l. Pentru niveluri mai ridicate de fier în apă, unele balsamuri necesită un amestec special de sare care conține aditivi pentru a ajuta la îndepărtarea fierului din rășină. Dacă doriți să îndepărtați fierul și manganul pe lângă duritate, consultați recomandările producătorului.

Unul dintre dezavantajele de a depinde de schimbul de ioni pentru îndepărtarea fierului și manganului este precipitarea de oxigen. Dacă sunt prezente bacterii de fier, problema este și mai gravă. Dacă aveți probleme cu bacteriile de fier, acestea pot fi controlate prin utilizarea clorului sau a altui agent oxidant.

Clorarea urmată de filtrare are loc înainte ca apa să ajungă la dedurizator. De asemenea, dacă particule suspendate de forme insolubile de fier sau mangan sunt prezente în apă înainte de înmuiere, acestea vor fi filtrate pe rășină și vor provoca înfundarea. Consultați producătorul pentru a determina nivelul de fier și mangan pe care echipamentul dvs. îl va elimina. Dacă nivelurile de fier și mangan sunt mai mari decât cele recomandate de producător, eliminarea fierului și manganului cu un prefiltru va fi necesară înainte de înmuiere.

Atâta timp cât nivelurile de fier și mangan din apă nu depășesc recomandările producătorului, înfundarea rășinii de dedurizare nu ar trebui să fie o problemă semnificativă. Un dedurizator de apă înfundat poate fi curățat prin regenerare acidă dacă unitatea este rezistentă la coroziunea acidă. Consultați producătorul înainte de a încerca acest lucru.

Greensand (Adsorptiv/Oxidativ) Filtrare

Unul dintre primele tipuri de filtre utilizate pentru tratarea apei care conțin fier și mangan a fost filtrul „verde” (Figura 1). Materialul activ din „verde” este glauconitul. Glauconitul este un mineral de argilă verde care conține fier și are proprietăți de schimb ionic. Glauconitul apare adesea amestecat cu alte materiale sub formă de pelete mici, deci denumirea de „verde verde”. Glauconitul este extras, spălat, cernut și tratat cu diverse substanțe chimice pentru a produce un produs negru-verzui durabil, cu proprietăți care îi permit să adsorbă fierul și manganul solubil.

Figura 1. Filtru Greensand.

(Adaptat din Excel Water Technologies, Inc.)

Pe măsură ce apa trece prin filtrul verde și verde, fierul solubil și manganul sunt extrase din soluție și mai târziu reacționează pentru a forma fier și mangan insolubil. Pentru îndepărtarea formelor insolubile de fier și mangan este necesară spălarea regulată, după cum recomandă producătorul. În plus, filtrul verde și verde trebuie regenerat periodic cu o soluție de permanganat de potasiu. Urmați recomandările producătorului pentru această procedură.

Majoritatea filtrelor cu nisip verde sunt considerate eficiente pentru tratarea apei cu concentrații de fier de până la 10 mg/l. Dacă pH-ul apei este mai mic de 6,8, nisipul verde nu va filtra în mod adecvat fierul și manganul. PH-ul poate fi crescut peste 7,0 prin trecerea apei prin pretratare cu calcit.

Un proces automat de curățare numit spălare inversă este utilizat pentru a îndepărta particulele colectate în filtru. Spălarea înapoi regulată este esențială pentru o performanță eficientă a filtrului și necesită debitele care sunt adesea de trei până la patru ori mai mari decât rata normală de utilizare a gospodăriei. Se recomandă o rată de spălare inversă de aproximativ 8 galoane pe minut/picior pătrat de pat filtrat. În cazul în care sistemul de uz casnic nu poate suporta debitul necesar pentru o spălare adecvată, este probabil ca performanța scăzută a filtrului și defectarea să fie.

Clorurare (oxidare) plus filtrare

Oxidarea chimică urmată de filtrare este metoda acceptată de îndepărtare a fierului și manganului atunci când concentrațiile sunt mai mari de 10 mg/l. Tratamentul apei la domiciliu pentru niveluri ridicate de fier folosește adesea clor sau un alt oxidant, cum ar fi peroxidul de hidrogen.

O soluție de clor este injectată cu o pompă de alimentare chimică înaintea unui filtru de nisip. Fierul și manganul solubil încep să se stabilească aproape imediat după contactul cu soluția de clor. Cu toate acestea, sunt necesare aproximativ 20 de minute de contact pentru a forma particule care pot fi filtrate.

Adesea, rezervorul de presiune standard de 42 galoane utilizat pe multe sisteme de uz casnic va oferi timpul de contact necesar dacă apa este forțată prin rezervor. O simplă conexiune T de la conductă la rezervorul de presiune nu va funcționa, deoarece o mare parte din apă ocolește rezervorul. Timpul suplimentar de contact poate fi asigurat prin conectarea unui alt rezervor în serie sau folosind o bobină de țevi din plastic.

Acest tip de sistem va elimina particulele solubile și suspendate de fier insolubil și mangan din apa sursă. Spălarea înapoi a filtrului de nisip pentru a îndepărta fierul și manganul precipitat este o parte importantă a filtrării continue. Ca și în cazul filtrului verde și verde, debitul sistemului trebuie verificat pentru a vă asigura că poate oferi ratele necesare pentru spălarea înapoi.

Un avantaj suplimentar al utilizării sistemului de clorurare este efectul său bactericid. Bacteriile de fier și mangan, împreună cu alte bacterii, sunt distruse. Problemele potențiale de înfundare din filtrul de nisip sunt eliminate.

Clorurarea produce trihalometani (THM) atunci când materia organică este prezentă în apă. THM-urile sunt considerate cancerigene (nivelul maxim de contaminanți permis în sistemele publice de apă este de 0,1 părți la milion) și, dacă este necesar, pot fi filtrate cu un filtru de cărbune activat (consultați publicația NDSU WQ1029, Filtration, disponibilă la www.ag. ndsu.edu/publications/environment-natural-resources/filtration-sediment-activated-carbon-and-mixed-media).

Rata optimă de oxidare a fierului și manganului prin clorurare este la un pH de aproximativ 8,0 și respectiv 8,5. Cenușa de sodiu (carbonat de sodiu) injectată cu clor va crește pH-ul la niveluri optime. Reglarea pH-ului la niveluri alcaline reduce, de asemenea, corozivitatea apei la conducte și instalații sanitare.

Informatii suplimentare

Pentru informații suplimentare, contactați un specialist local în tratarea apei sau o companie de tratare a apei.

Referințe

Hem, J.D. 1967. Chimia echilibrului fierului în apele subterane. În S.D. Faust și J.V. Hunter (ed.) Pp. 625-643, Principii și aplicații ale chimiei apei. John Wiley and Sons Inc., New York.

O'Connor, J.T. 1971. Fier și mangan. In mine. Flentje și R.J. Faust (ed.) Pp. 380-396, Calitatea și tratarea apei - un manual de aprovizionare cu apă publică, ediția a III-a. Pregătit de American Water Works Association Inc. McGraw-Hill Book Co., New York.

Snoeyink, V.L. și D. Jenkins. 1980. Chimia apei. John Wiley and Sons Inc., New York.

Pentru informații conexe, vizitați:

Costul tipăririi și dezvoltării acestei publicații a fost plătit, parțial, de Programul regional de apă al Câmpiilor și Munților din Nord, în parteneriat cu USDA-NIFA.

• Extensia NDSU este singura responsabilă pentru conținutul acestei publicații.