چگونه آهن و منگنز را از آب چاه حذف کنیم؟

آهن و منگنز از جمله فلزاتی هستند که معمولاً در آب چاه ها با میزان قابل توجهی وجود دارند. دلیل این موضوع نیز، وجود بستر سنگی در آبهای زیرزمینی است.

آهن و منگنز در چاه های با عمق بالا بیشتر یافت می شوند. به این دلیل که در این چاه ها، آب مدت زمان بیشتری با سطوح سنگی حاوی این عناصر در تماس بوده است. البته در مناطقی که حفر معادن در آن وجود دارد نیز، امکان حضور این عناصر در آب بیشتر می شود. آهن و منگنز معمولاً با هم در آبهای زیرزمینی وجود دارند. اما میزان غلظت منگنز از آهن کمتر است. در بسیاری از مواقع، میزانی از آهن و منگنز در آب آشامیدنی وجود دارد. میزان بیش از حد آنها باعث بوجود آمدن طعم فلزی و همینطور ایجاد لکه می شود. آب های چشمه و چاه که حاوی مقدار زیادی آهن و منگنز هستند، ممکن است در ابتدا  با چشم غیر مسلح، شفاف به نظر برسند. اما به محض تماس با اکسیژن و اکسید شدن این مواد، لکه های نارنجی-قهوه ای (ناشی از آهن) و یا لکه های سیاه (ناشی از منگنز) روی سطوح نمایان خواهد شد.

استانداردهای آب آشامیدنی

آهن و منگنز موجود در آب آشامیدنی، خطری برای سلامتی ندارند. اما با توجه به اثرات ظاهری ناخوشایند، لکه گذاری بر روی سطوح و همینطور طعم تلخ فلزی که هم برای انسان و حتی برای حیوانات مورد قبول نیست، استانداردهای معتبر مرتبط با کیفیت آب، حدود و پیشنهاداتی در این خصوص ارائه داده اند. آب حاوی آهن بالا تقریباً در هر نقطه ای که با آن تماس داشتته باشد، لکه گذاری می کند و این مورد در لوله ها، شیرآلات، لوازم منزل، ماشین لباسشویی و ظرفشویی، دوش حمام، وان، البسه و سایر موارد مشابه قابل مشاهده است.

آهن می تواند باعث ایجاد لکه های نارنجی، قرمز و یا قهوه ای (بسته به میزان آن) بر روی سطوح شود. وجود منگنز در آب هم معمولاً خود را بصورت لکه و یا ذرات سیاه نشان می دهد. به همین دلیل، توصیه شده که میزان آهن در آب آشامیدنی نباید بیش از 0.3 ppm و میزان منگنز نیز نباید بیش از 0.05 ppm باشد.

آزمایش آب

وجود لکه، ذرات و طعم فلزی، نشانگر وجود آهن و منگنز در آب است (حتی بدون آزمایش دقیق آب). اما با این وجود ، باز هم انجام آزمایش تعیین کیفیت آب، این مزیت را دارد که شما می توانید از میزان دقیق آنها در آب آگاه شوید. دانستن میزان دقیق این مواد در آب، باعث خواهد شد تا شما راه حل عملی تر و اقتصادی تری را برای حذف آنها از آب انتخاب کنید. علاوه بر میزان این مواد در آب، نکته دیگری که مهم بوده و می بایست مشخص شود، "فرم" یا "نوع" این مواد در آب است. آهن و منگنز معمولاً به دو صورت "نامحلول" و "محلول" در آب وجود دارند.

در برخی موارد، آهن و منگنز از همان ابتدای خروج آب از چاه و یا چشمه، مشخص بوده و با چشم غیر مسلح نیز دیده می شوند. در این حالت، این فلزات بصورت "اکسید شده" و نامحلول در آب وجود دارند. این پدیده معمولاً در آبهای با pH بالا و یا آبهایی که اکسیژن در معرض آنها قرار دارد (مانند چشمه های آب سطحی)، دیده می شود. آهن اکسید شده به فیلترهای شنی و میکرونی از آب قابل جداسازی هستند و فرآیند تصفیه آنها نسبت به آهن محلول ساده تر است.

آهن محلول در آب بصورت آهن دوظرفیتی Fe(II) است. آهن محلول پس از اکسیداسیون به صورت آهن سه ظرفیتی Fe(III) در می آید. آهن سه ظرفیتی در مرحله بعد، تبدیل به اکسید آهن Fe(OH)3 می شود که نامحلول بوده و بسادگی با فیلتراسیون فیزیکی قابل جدا شدن از آب خواهد بود.

اگر آب خروجی چشمه و یا چاه، در ابتدا تمیز بوده و به مرور زمان، لکه های نارنجی – قهوه ای و یا سیاه پدیدار می شوند، مشخص می شود که در این حالت، آهن و منگنز در آب بصورت محلول هستند. آهن و منگنز محلول در آب، معمولاً در آبهای زیرزمینی با pH کمتر از 7 یافت می شوند. آهن محلول در اثر تماس و مجاورت با یک ماده اکسید کننده مانند هوا، کلر و یا ازن، اکسید شده و بصورت ذرات معلق در می آید. تغییر رنگ و لکه گذاری آب بر روی سطوح و وسایل نیز به همین دلیل اتفاق می افتد.

روش حذف آهن و منگنز از آب

آهن و منگنز، با روش های مختلفی بسته به "میزان" و "نوع" آنها، می توانند در فرآیند تصفیه آب، حذف شوند. از آنجاییکه، مشکلات ناشی از آهن و منگنز موجود در آب (که در بالا به آن اشاره شد)، در تمامی نقاط مصرف در خانه می تواند باعث ایجاد مشکل و ناراحتی کند، لذا می بایست این مواد با انتخاب دستگاه تصفیه مناسب، در نقطه ورود کل آب به ساختمان از آب حذف شوند.

- آهن و منگنز نامحلول: روش حذف آهن و منگنز نامحلول که به صورت ذرات معلق اکسید شده هستند، تقریباً مشخص است. استفاده از فیلتر شنی و فیلتر الیافی برای حذف ذرات آهن نامحلول کفایت می کند و در صورت تعیین سایز مناسب، کارایی لازم را خواهند داشت.

- آهن و منگنز محلول: آهن و منگنزی که به صورت محلول بوده و اکسید نشده اند، کمی پیچیده تر است و بسته به میزان آن، روش های مختلفی را می توان به کار برد.

در ادامه به معرفی سه روش متداول حذف آهن و منگنز محلول درآب پرداخته می شود:

- سختی گیر رزینی

- سیستم تزریق کلر

- استفاده از گاز ازن

سختی گیر رزینی

روش متداول سختی گیری آب، گاهی می تواند برای حذف آهن و منگنز از آب نیز موثر باشد. سختی گیر رزینی معمولاً برای حذف کلسیم و منیزیم از آب بوسیله تبادل یون مورد استفاده قرار گرفته و در این فرآیند، یون سدیم جایگزین این دو یون در آب می شود. چنین فرآیند مشابهی نیز می تواند برای حذف یونهای آهن و منگنز صورت گرفته و یون سدیم را جایگزین آنها در آب نمود. اتفاقاً رزین های کاتیونی که در سختی گیرها مورد استفاده قرار می گیرند، تمایل بیشتری به جذب یون های آهن نسبت به کلسیم و منیزیوم دارند. سپس، آهن و منگنز جدب شده را با انجام شستشوی معکوس (Backwash) و احیا (Regeneration) از سیستم جدا نمود.

البته در صورت استفاده از سختی گیر برای حذف آهن، نکات زیر حتماً می بایست مد نظر قرار داشته باشند:

- استفاده از سختی گیر رزینی برای حذف آهن زمانی توصیه می شود که میزان آهن موجود در آب کمتر از 3 ppm باشد. در صورت بیشتر بودن آهن آب از 3 ppm، می بایست طراحی خاص صورت گرفته و اندازه مخزن و زمان بک واش به اندازه کافی بزرگ در نظر گرفته شود تا تمامی ذرات معلق اکسد آهن موجود در بستر رزین بصورت کامل از آن خارج شوند.

- بهترین بازه pH مناسب آب برای استفاده از سختی گیر رزینی برای حذف آهن، نزدیک حالت خنثی و بین 6.7 تا 7 می باشد.

- میزان سختی آب ترجیحاً بین 3 تا 20 گرین در گالن (50-350 ppm) قرار داشته باشد.

- اگر آب حاوی "باکتری آهن" (Iron Bacteria) و یا "باکتری گوگرد" (Sulphur Bacteria) باشد، عملکرد سختی گیر رزینی به سرعت کاهش می یابد. دلیل این موضوع، ورود این باکتری ها و تشکیل لایه میکروفیلم در بستر رزین است.

- برای تعیین سایز سختی گیر رزینی با توجه به اینکه  معمولاً در آب حاوی آهن، مقداری سختی هم وجود دارد، باید به روش زیر، مقادیر آهن و منگنز را با سختی معادل سازی کرده و ظرفیت سختی گیر را بر "سختی معادل" که جمع سه پارامتر زیر است، محاسبه نمود:

1- مقدار سختی کل (Total Hardness) آب (مجموع یون های کلسیم و منیزیوم) بر حسب ppm

2-  4*(مقدار آهن آب بر حسب ppm)*17.1

3-  6*(مقدار منگنز آب بر حسب ppm)*17.1

به عنوان مثال، فرض کنید آب یک چاه دارای 250 ppm سختی کل، 2 ppm آهن و 1 ppm منگنز باشد. محاسبه "سختی کل معادل" با روش فوق برای محاسبه ظرفیت سختی گیر، به شرح زیر خواهد بود:

Compensated Hardness = 250 + (4*2*17.1) + (6*1*17.1) = 490 ppm

آهن و منگنز اکسید شده، روی رزین رسوب می کنند. بنابراین، بسیار مهم است که آب ورودی حاوی آهن و منگنز، پیش از ورود به رزین، با مواد اکسید کننده مانند هوا و یا کلر در تماس قرار نگرفته باشند. از سیستم سختی گیر، نمیبایست به عنوان یک فیلتر فیزیکی برای حذف ذرات استفاده نمود. این کار باعث صدمه دیدگی رزین و نیز کاهش زمان مورد نیاز برای شستشوی معکوس سیستم خواهد شد. در صورتیکه آهن و منگنز موجود در آب، در حالت "اکسید شده" قرار داشته باشند، بهتر است از فیلتراسیون فیزیکی بجای سختی گیری استفاده کنیم.

نقشه شماتیک نصب دستگاه سختی گیر رزینی

مزایا و معایب

مزایا:

- گزینه ای اقتصادی برای آهن کمتر از 3 ppm

معایب:

- مصرف نمک بالا و تعداد احیا و شستشوی زیاد و احتمال نیاز به شستشوی رزین با مواد شیمیایی مخصوص

- احتمال تخریب دانه های رزین به دلیل رسوب ذرات اکسید آهن

- احتمال صدمه دیدن شیر کنترلی سختی گیر به دلیل رسوب ذرات اکسید آهن در قطعات داخلی

سیستم تزریق کلر

همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد، یکی از راه های حذف آهن محلول از آب، اضافه کردن یک ماده اکسید کننده به آب و تبدیل آهن محلول به ذرات معلق اکسید آهن و در مرحله بعد، فیلتر فیزیکی آنها است. یکی از مواد شیمیایی اکسید کننده که برای این منظور می تواند مورد استفاده قرار بگیرد، "کلر" است. 

نکته مهمی که در تزریق کلر وجود دارد، لزوم وجود یک مخزن ذخیره پس از نقطه تزریق کلر است تا زمان کافی (حدود 20 دقیقه) برای اکسیداسیون آهن توسط کلر وجود داشته باشد. بنابراین، به عنوان مثال اگر حداکثر دبی جریانی 3 متر مکعب بر ساعت باشد، حداقل حجم مخزن ذخیره مورد نیاز را به روش زیر می توان محاسبه نمود:

(3 M³/Hr) * (1000 Lit/M³) / (60 Min/Hr) * 20 min = 1000 Lit

لذا برای نمونه فوق، یک مخزن حداقل 1000 لیتری پس از نقطه تزریق کلر می بایست قرار داده شود. زمان روشن شدن پمپ تزریق کلر را نیز می توان با روشن شدن پمپ آب چاه و یا هر پمپی که برای انتقال آب در مسیر پیش از پمپ تزریق در نظر گرفته است، هماهنگ نمود.

پس از سیستم تزریق و مخزن ذخیره، ذرات معلق اکسید آهن و کلر آزاد اضافه می بایست توسط یک فیلتر کربنی حاوی کربن فعال گرانول (GAC) از آب حذف شوند. نحوه طراحی و تعیین سایز فیلتر کربنی نیز برای انجام این کار از اهمیت بالایی برخوردار است. به عنوان یک قاعده تجربی، برای حذف ذرات معلق و کلر آب، به ازای هر فوت مکعب کربن فعال، حداکثر دبی 5 GPM می بایست در نظر گرفته شود (یا به ازای هر 25 لیتر کربن فعال نهایتاً 1 متر مکعب بر ساعت جریان آب). لذا در مثال فوق که دبی 3 متر مکعب در نظر گرفته شده بود، باید حدود 75 لیتر کربن فعال در نظر گرفت که در یک مخزن FRP با سایز حداقل 1252 امکان پذیر خواهد بود.

برای محاسبه حدودی میزان کلر مورد نیاز برای اکسیداسیون آهن، منگنز و سولفید هیدروژن می توان از جدول راهنمای زیر استفاده کرد:

مزایا و معایب

مزایا:

- گزینه ای اقتصادی برای آهن بین 3 تا 8 ppm

معایب:

- کلر یک ماده ضدعفونی کننده قوی است. اما سرعت اکسید کنندگی خیلی بالایی ندارد. لذا حتماً نیاز به مخزن ذخیره جهت زمان ماند برای اکسیداسیون دارد.

- نیاز به تمیز کردن دوره ای کف مخزن ذخیره آب حاوی کلر

- احتمال گرفتگی و کریستال شدن محلول کلر در پمپ تزریق و نیاز به تمیز کردن آن

نقشه شماتیک نصب سیستم تزریق کلر

استفاده از گاز ازن

ازن نسبت به کلر خاصیت اکسید کنندگی خیلی قوی تری دارد و در مدت زمان کوتاهی قادر به انجام اکسیداسیون مواد محلول در آب است. یکی از بهترین روشهای حذف آهن و منگنز از آب، استفاده از گاز ازن بعنوان اکسید کننده و سپس عبور آب از یک فیلتر شنی است.

- اکسیداسیدن آهن نامحلول توسط ازن: برای اکسیداسیون و تبدیل هر میلیگرم آهن دو ظرفیتی (محلول) به آهن سه ظرفیتی (نامحلول)، 0.43 میلیگرم ازن مورد نیاز است. از آنجائیکه فرآیند اکسیداسیون تنها تبادل یک الکترون است، واکنشی است که به سرعت اتفاق می افتد. در صورت وجود همزمان آهن و منگنز در آب و تزریق ازن، ابتدا ازن صرف اکسیداسیون کل آهن شده و سپس اکسیداسیون منگنز شروع می شود. بهترین بازه pH برای اکسیداسیون مناسب آهن توسط ازن، بازه 6 تا 9 می باشد.

 یکی از دیگر از مزایای استفاده از ازن برای حذف آهن از آب چاه، این است که ازن باعث از بین رفتن کامل "باکتری آهن" (Iron Bacteria) در آب می شود. تقریباً در تمامی آبهای چاه حاوی آهن، مقادیری از باکتری آهن نیز وجود دارد. باکتری آهن علیرغم بیماریزا نبودن، باعث تشکیل و رشد تدریجی لایه های بیوفیلم در بستر فیلترها و سیستم های لوله کشی و بروز مشکلاتی در آنها خواهد شد. با استفاده از ازن، این مشکل به کلی مرتفع می شود.

- اکسیداسیدن منگنز نامحلول توسط ازن: منگنز محلول در آب با فرمول شیمیایی Mn(II) پس از اکسید شدن توسط ازن، به دی اکسید منگنز MnO2 تبدیل شده و با توجه به نامحلول بودن آن، توسط فیلتراسیون قابل جداسازی از آب است. در فرآیند اکسیداسیون منگنز، به ازای هر میلیگرم منگنز Mn(II)، حدود 0.88 میلیگرم ازن مورد نیاز است. بهترین pH برای اکسیداسیون مناسب منگنز توسط ازن، حدود 8 می باشد.

 در اکسیداسیون منگنز توسط ازن می بایست به یک نکته دقت داشت. اکسیداسیون بیش از اندازه منگنز، موجب تولید یون پرمنگنات (MnO4-) محلول در آب می شود. این ماده براحتی می تواند از فیلتر شنی عبور می کند. هرچند که پس از گذشت مدت زمانی حدود 20 تا 30 دقیقه، یون پرمنگنات مجدداً به دی اکسید منگنز تبدیل می شود، اما بهتر است طراحی و میزان تزریق ازن به نحوی باشد تا حتی الامکان از این پدیده جلوگیری شود.

فرض کنید نمونه ای از آب در اختیار داریم که دارای 3 ppm آهن و 0.5 ppm منگنز بوده و دبی آن 2 متر مکعب بر ساعت باشد. روش محاسبه میزان تزریق مورد نیاز به شرح زیر است:

با این روش، میزان تزریق ازن بر حسب گرم بر ساعت برای اکسید کردن آهن و منگنز بسادگی محاسبه می شود. البته بهتر است میزان واقعی تزریق ازن از این مقدار محاسبه شده بیشتر باشد تا عوامل دیگر مانند مشکلات راندمان سیستم و دمای آب نیز در نظر گرفته شده باشد.

 - فیلتراسیون پس از اکسیداسیدن توسط ازن: آهن و منگنز اکسید شده توسط ازن، تبدیل به ذرات نامحلولی در آب می شوند که بخوبی توسط فیلترهای فیزیکی جذب می شوند. از آنجائیکه ذرات اکسید آهن و منگنز به مرور زمان باعث گرفتگی فیلتر می شوند، استفاده از یک دستگاه فیلتر شنی قابل بک واش بعد از تزریق ازن بشدت توصیه می شود.

 فیلترهای شنی با توجه به سادگی نگهداری و همچنین طول عمر بالای سیلیس، از پر استفاده ترین تجهیزات در سیستم های حذف آهن و منگنز از آب به شمار می آیند. در جاهائیکه نیاز به تولید آب تصفیه شده با جریان دائم و پیوسته می باشد، می توان از دو فیلتر شنی موازی استفاده کرده و زمان بک واش آنها را طوری تنظیم نمود که همواره یک فیلتر در مدار قرار داشته باشد.

 آب خروجی بک واش فیلترهای شنی دارای مقادیر زیادی از آهن و منگنز بوده و در دورریز کردن آن در صورت نیاز می بایست ملاحظات لازم مد نظر قرار گیرد.

چند نکته مهم در سیستم حذف آهن و منگنز از آب با استفاده از ازن

 - علیرغم عدم پایداری و از بین رفتن سریع گاز ازن، با توجه به خورندگی و بوی کمی آزاردهنده این ماده توصیه می شود که در خروجی سیستم و پس از فیلتر شنی، از یک فیلتر کربن فعال هم استفاده شود تا ازن مازاد حل نشده در آب توسط کربن فعال حذف شود.

- وجود یک "رطوبت گیر" برای کمپرسور دستگاه ازن ژنراتور مخصوصاً در نواحی با رطوبت بالا بسیار مهم است. ورود هوای مرطوب به داخل دستگاه ازن ژنراتور، علاوه بر کاهش کیفیت و کمیت گاز ازن تولید شده، بر طول عمر دستگاه نیز تأثیر نامطلوبی خواهد گذاشت.

- تعیین سایز مناسب دستگاه و پیشنهاد انتخاب سایز بالاتر با توجه به مشکلات راندمان، دمای آب و میزان ازنی که نهایتاً در آب حل نمی شود، بسیار مهم است. در بسیاری از موارد، پایین بودن سایز دستگاه ازن ژنراتور، باعث عدم حصول نتیجه مطلوب توسط این سیستم می شود.

نقشه شماتیک نصب سیستم حذف آهن و منگنز با استفاده از گاز ازن

مزایا و معایب

مزایا:

- بسیار مناسب برای مقادیر آهن بالا

- هزینه نگهداری کم

معایب:

 - هزینه اولیه نسبتاً بالا

سایر روشهای حذف آهن و منگنز

علاوه بر روش های ذکر شده، روش های مختلف دیگری نیز برای حذف آهن می توانند مورد استفاده قرار گیرند که با توجه به برخی مشکلات و عدم استفاده در داخل کشور، کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. برخی از این روش ها عبارتند از:

- روش هوادهی:

اکسیژن موجود در هوا خود می تواند به عنوان یک ماده اکسید کننده عمل کند و از آنجا که در این فرآیند هیچگونه مواد شیمیایی به آب اضافه نمی شود، در برخی نقاط مورد توجه قرار می گیرد. اما روش تزریق هوا به نحوی که کاملاً با آب مخلوط شده و زمان کافی برای اکسیداسیون هم وجود داشته باشد، مسأله مهمی است که در بسیاری از موارد، عدم توجه به این نکات باعث می شود تا دستگاه پس از مدتی عملکرد مناسب خود را از دست بدهد.

- تزریق پلی فسفات:

در صورتیکه میزان آهن موجود در آب کمتر از 2 ppm باشد، می توان به آن پلی فسفات اضافه نمود. البته اضافه کردن فسفات معمولاً برای مقابله با منگنز، کارایی ندارد. در این روش، فسفات از طریق پمپ تزریقی وارد آب می شود. تنظیم مقدار مناسب فسفات برای تزریق، به روش سعی و خطا است. تفاوت مهم این روش با سایر روش ها در این است که در روش تزریق فسفات، آهن در میان یونهای فسفات احاطه می شود و به این وسیله، اجازه رسوب پیدا نمی کند. در واقع، در این روش، آهن از آب حذف نمی شود.

البته استفاده از این روش، با مخالفت ها و انتقاداتی روبروست. درست است که با این روش، از ایجاد رسوب و لکه توسط آهن محلول در آب جلوگیری می شود، اما کماکان مزه تلخ فلزی در آب وجود خواهد داشت. ضمن اینکه اگر میزان فسفات تزریقی به آب، زیاد باشد، آب حالت لزج پیدا خواهد کرد و حتی در مواردی می تواند منجر به اسهال در انسان شود.

- فیلترگرین سند:

فیلترهای گرین سند (greensand) بصورت همزمان آهن و منگنز موجود در آب را اکسید و فیلتر می کنند. دانه های گرین سند از یک سنگ معدنی به نام گلوکونیت (Glauconite) تولید می شود. فیلترهای greensand، ضمن ترکیب با پرمنگنات پتاسیم، سطحی را روی خود تشکیل می دهند که باعث اکسید کردن آهن و منگنز محلول در آب شده و سپس این مواد اکسید شده را بصورت فیزیکی فیلتر می کنند. از آنجاییکه این فیلترها، فعالیت اکسیداسیون و فیلتراسیون را همزمان انجام می دهند، می توانند هم برای حذف آهن و منگنز محلول در آب و هم برای حالت اکسید آنها، مورد استفاده قرار گیرند.

فیلترهای گرین سند نیازمند دقت در نگهداری بالایی هستند این فیلترها می بایست با محلول پرمنگنات پتاسیم احیا شوند. زیرا همانطور که گفته شد، این ماده که بصورت پوشش روی ذرات greensand  قرار می گیرد، برای اکسید کردن آهن و منگنز مصرف می شود. علاوه بر این، با توجه به فیلتر شدن ذرات آهن و منگنز اکسید شده، شستشوی معکوس (Backwash) منظم این فیلترها نیز از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.  البته باید توجه داشت که پرمنگنات پتاسیم که برای احیای این فیلترها مورد استفاده قرار می گیرد، یک ماده سمی است و می بایست در نگهداری و حمل آن، نکات ایمنی به دقت مدنظر قرار گیرند.

فیلترهای اکسید کننده گرین سند برای حذف مقادیر متوسط آهن و منگنز محلول و همینطور اکسید شده، بخوبی و با اثربخشی بالا عمل می کند. استفاده ار فیلترهای اکسید کننده، برای زمانی که مجموع میزان آهن  و منگنز در آب در بازه 3 ppm  تا 10 ppm باشد، توصیه می شود. نکته مهمی که می بایست در نظر داشت این است که هر چه میزان آهن و منگتز در آب بیشتر باشد، عملیات نگهداری این فیلترها (احیا و شستشوی معکوس)، می بایست در بازه های زمانی کوتاهتر انجام گیرد.

اگر در سیستم استفاده از گرین سند، ماده ای اکسید کننده مانند کلر بصورت پیوسته قبل از فیلتر در تزریق شود، دیگر نیاز به احیای گرین سند وجود نداشته و این سیستم می تواند بصورت دائم در مدار قرار داشته باشد. البته پیشنهاد می می شود از این سیستم در موارد با دبی جریان بالا مانند مصارف آبیاری و کشاورزی استفاده شود.

 فیلتر گرین سند، از روش های بسیار مرسوم حذف آهن و منگنز از آب است که سالهاست در سرتاسر دنیا، مورد استفاده قرار می گیرد. در این کلیپ، شما با این فیلتر، بیشتر آشنا می شوید:

فیلترهای اکسید کننده birm نیز مانند فیلترهای اکسید کننده greensand عمل می کنند با این تفاوت که این نوع فیلترها نیاز به احیا ندارند، چرا که آنها از اکسیژن موجود در آب ورودی برای اکسید کردن آهن و منگنز استفاده می کنند. بنابراین، آب ورودی این نوع فیلترها می بایست به میزان کافی دارای اکسیژن محلول بوده و همینطور PH آنها برای حذف آهن، حداقل 6.8 و برای حذف منگنز، حداقل 7.5 باشد. حتی در شرایط کاملاً ایده آل هم، حذف منگنز توسط فیلترهای birm بسیاز متغیر است. فیلترهای اکسید کننده birm مانند greensand نیاز به شستشوی معکوس برای جداسازی ذرات آهن و منگنز اکسیده شده، دارند.

- مواد فیلتراسیون آهن:

در سالهای اخیر مواد فیلتراسیون مشابه گرین سند مخصوص حذف آهن و منگنز از آب با نام های تجاری مختلف مانند Filox، Pyrolox، Katalox و ... تولید و مورد استفاده قرار گرفته اند. پایه ساختار فیزیکی و شیمیایی این مواد عمدتاً از اکسید منگنز با خلوص بالا است که ضمن عبور آب از بین دانه های آنها، باعث اکسیداسیون آهن و سپس فیلتر آنها از آب می شود.

این مواد بصورت تئوری برای جذب آهن مناسب هستند. اما مشکل اصلی آنها در چگالی و سنگینی دانه های این مواد است. این مواد با توجه به وزن نسبتاً بالایی که دارند، موجب می شوند که فشار بالا و زمان زیادی برای بک واش آنها صرف شده و علاوه بر نیاز به قدرت پمپ و مصرف برق بیشتر، میزان هدر رفت آب خروجی بک واش آنها نیز بالاتر از حد معمول باشد.

- تزریق آب اکسیژنه:

یکی از روش های نسبتاً جدیدی که برای اکسیداسیون و حذف آهن و منگنز مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از تزریق آب اکسیژنه (با فرمول شیمیایی H₂O₂) در آب است. این ماده شیمیایی می تواند با سرعت و واثربخشی بالا، تقریباً هر میزانی از آهن و منگنز را اکسید کرده و محصولات شیمیایی جانبی نیز در آب تولید ننماید. بهد از تزریق آب اکسیژنه، استفاده از یک فیلتر کربن کاتالیتیک (Catalytic Carbon) برای حذف ذرات معلق و مانده آب اکسیژنه نیز توصیه می شود.

تزریق آب اکسیژنه نسبت به تزریق کلر دو مزیت مهم دارد. اولاً با توجه به سرعت اکسیداسیون بالا، نیازی به مخزن ذخیره نیست. ثانیاً مشکل گرفتگی در پمپ تزریق نیز وجود نخواهد داشت. اصلی ترین محدودیت استفاده از آب اکسیژنه، هزینه نسبتاً بالای تهیه این ماده مصرفی است.

جمعبندی

حذف آهن و منگنز از آب، یک فرآیند ساده نیست. دلیل این موضوع همانگونه که بیان شد، به انواع ترکیبات مختلف این مواد در آب بر می گردد. در این مقاله به معرفی روش های مختلف حذف آهن و منگنز از آب پرداخته شد که مهمترین آنها با توضیحات بیشتری ارائه گردید:

- آهن و منگنز نامحلول: استفاده از فیلتر شنی و فیلتر الیافی

- آهن و منگنز محلول: روش های سختی گیر رزینی، سیستم تزریق کلر و استفاده از گاز ازن