Vas- és mangántalanító

A kútvíz gyakran tartalmaz olyan oldott szennyezőket, mely a víz áramlása során a talajból, homokból, kövekből kioldódik. Ilyen szennyező a vas és mangán is, melyek redukált formában vannak jelen a vízben. Ebben az állapotban gyakran más oldott anyagokkal, mint bikarbonáttal, szulfáttal vagy hidroxiddal, esetleg szerves komponensekkel kapcsolódnak össze. Oldott, redukált formában a vas és mangán színtelenek, de amint oxidáló közegbe kerülnek, a jól ismert rozsdás színre váltanak. Az ivóvízben kis mennyiségben nem jelentenek mérgező forrást, viszont a magas koncentráció esetében problémákat okoznak. A vas- és mangántartalom elsősorban a mosóvíz és a csővezetékek elszíneződésében okozhat gondot.
 
Magyarországon az ivóvíz határérték vasra 0,2 mg/l, mangánra 0,05 mg/l. A membrántechnológiai előírások mindkét elem esetében 0,05 mg/l határértéket írnak elő.
 
A vas- és mangán eltávolítását különböző módszerekkel végzik, attól függően, hogy mennyi a víz vas- és mangán tartalma, az oldott oxigén szint, szén-dioxid tartalom vagy a keménység.
 
Legegyszerűbb módszer az, ha a vizet meglevegőztetik, így a vas az oxidáció hatására csapadékot képez, mely homokszűrőn kiszűrhető.
 
A klór, a kálium-permanganát, klór-dioxid és az ózon is felhasználható a vas és mangán oxidációjára. A vegyszeradagolás mellé különböző töltetek használata is bevett szokás. Erre a célra használják már évtizedek óta a zöldhomok nevű töltetet. A töltet alapja glaukonit, melyet szintetikus úton vonnak be vékony mangán-dioxid réteggel. Ez a réteg adja a feketés szemcséknek a zöld színt. A zöldhomok legfeljebb 15 mg/l vas eltávolítására használható, továbbá 5 mg/l kénhidrogént is képes eltávolítani. A működési pH 6,2-8,5 közé esik. Az oxidációhoz kálium-permanganát és hipoklorit is használható. Ha csak hipokloritot adagolnak, akkor a töltetet szakaszos üzemben időszakosan kálium-permanganáttal szükséges regenerálni, hogy fenntartsuk a töltet hatékonyságát. Előklór adagolása a technológiához akkor indokolt, amennyiben a vastartalom jóval 1 mg/l feletti. Ebben az esetben a költségesebb kálium-permanganát adagolásának szükségessége kisebb. A zöldhomok szemcsemérete 0,3-0,35 mm, 2,4 kg/l sűrűséggel. A folyamatos regenerálás két céllal történik, egyrészt, hogy a zöldhomok mangán-dioxid rétegén újraaktiválja, másrészt oxidálja a Fe(II) és As(III) ionokat. Ez az eljárás lehetővé teszi, hogy a képződött As(V) ionok hozzátapadjanak a vas-hidroxid pelyhekhez, mely kiszűrhető a tölteten. A permanganát adagolását a maximális elkeveredés és kontaktidő érdekében az oszloptól távolabbi ponton kell adagolni.
 
A vízkezelésben a természetesen előforduló mangán-dioxidot, a poroluzitot is felhasználják, általában Pyrolox néven. A bányászott érc mangán-dioxid tartalma 40 és 85% között változik, melynek kiterjedt felülete lehetővé teszi az oldott vas és mangán oxidációját egészen 20 mg/l-es vastartalomig. A nyers piroluzit fajsúlya 4 kg/l körüli. Felhasználása a vízkezelésben két módon történik: 10-50 v/v%-ban elkeverik homokkal, így az oxidálóképesség kiegészül szűrőképességgel, vagy tisztán töltik a szűrőoszlopba, így egymaga végzi az oxidációs és szűrési lépést. A töltet nem igényel vegyszeres regenerálást, csak időszakos visszamosást. Nagy fajsúlya miatt a visszamosást viszonylag nagy, 50-60 m/h sebességgel szükséges végezni napi szinten levegő befúvással kiegészítve.
 
Vegyszeradagolás nélkül alkalmazzák a BIRM töltetet. A BIRM neve egy rövidítésből származik, mely a „Burgess Iron Removal Method” (Burgess-féle vas eltávolítási módszer) kifejezést takarja. A töltet olyan tulajdonsággal rendelkezik, mely képes oxidálni a vasat és mangánt megfelelő feltételek mellett. Működéséhez megfelelő pH érték 6,8-9 között mozog. Amennyiben a kezelendő víz pH értéke 6,8-nál kisebb, akkor a pH-t meg kell emelni, pl. nátrium-karbonáttal, mésszel. Mangáneltávolításhoz az ideális pH érték 8,0-9,0. Ha a víz vasat is tartalmaz, akkor a legjobb eredmény pH 8,5 alatt érhető el. Ennél nagyobb pH esetén kolloid vas képződik, melyet igen nehéz kiszűrni. Az oxidációhoz elengedhetetlen a vízben lévő megfelelő oldott oxigén tartalom, mely legalább a vastartalom 15%-ka kell legyen. A BIRM működéséhez nem szükséges vegyszeradagolás vagy regenerálás. További előnye, hogy a töltet élettartama elég hosszú, a lemorzsolódásból adódó veszteség csekély, hatásfokát széles hőmérséklet tartományban megőrzi.