Żelazo występuje w wodzie w formie związków dwuwartościowych Fe II oraz związków trójwartościowych Fe III. W warunkach beztlenowych najczęściej wykrywalne są rozpuszczalne związki żelaza dwuwartościowego. Środowisko beztlenowe zazwyczaj związane jest z wodą pochodzącą ze studni głębinowych. Tam Fe II może występować w ilościach nawet do kilkunastu mg/l. Żelazo typu Fe III charakteryzuje się tym, że pod wpływem wody wytrąca się jako osad. Chcąc odżelazić wodę dąży się do uzyskania żelaza trójwartościowego.

Jony żelaza dwuwartościowego doskonale wchodzą w interakcję ze związkami organicznymi. Często te reakcje powodują problemy w utlenianiu związku do postaci trójwartościowej. W takich przypadkach proces odżelaziania może być trudniejszy.

Skały magmowe

Minerałami tych skał, w których występuje żelazo są: magnezyt, bioryt oraz piryt. Najczęściej związki żelaza są wymywane ze skał oraz gleby i w ten właśnie sposób trafiają do wody przeznaczonej do celów użytkowych

Skały osadowe

Wśród skał osadowych z dużą zawartością żelaza można wymienić: syderyt, hemaryt, limonit, goethyt. Pierwiastki przedostają się do wody na takiej samej zasadzie, jak w przypadku skał magmowych.

Zanieczyszczenia

Do wody trafia wiele zanieczyszczeń, które mogą zawierać żelazo. Najczęściej przyczyną są ścieki przemysłowe pochodzące z zakładów metalurgicznych, farbiarskich, czy też kopalni.

Korozja zbiorników

Przyczyną nadmiaru żelaza w wodzie może być też korozja zbiorników mających styczność z wodą. Duże znaczenie mają szczególnie zbiorniki wykonane ze stali i żelaza.

Skąd bierze się żelazo w wodzie?

  • Skały magmowe
  • Skały osadowe
  • Zanieczyszczenia
  • Korozja rur i zbiorników

Problem żelaza zazwyczaj dotyka właścicieli studni głębinowych. Powodem jest niewielki kontakt wód głębinowych z atmosferą, co skutkuje niewielką zawartością tlenu. W praktycznie beztlenowym środowisku żelazo może występować w dużym stężeniu i dobrze się rozpuszcza w wodzie. Im bardziej zwiększa się głębokość, tym bardziej zmniejsza się ilość tlenu. Woda, która ma dostęp do tlenu zazwyczaj nie zawiera dużych stężeń żelaza i manganu. Problem nie powinien więc wystąpić w wodach gruntowych i powierzchniowych.

Stanowisko Zakładu Higieny Komunalnej

W sprawie znaczenia dla zdrowia ludzkiego podwyższonej wartości stężenia żelaza i manganu w wodzie przeznaczonej do spożycia głos zabrał Zakład Higieny Komunalnej. W powszechnie dostępnym dokumencie opisano wnioski dotyczące podwyższonych stężeń omawianych pierwiastków. Z przeprowadzanego monitoringu wynika, ze w Polsce do najczęstszych nieprawidłowości należy występowanie podwyższonych wartości żelaza i manganu. Zazwyczaj dozwolony poziom nie jest znacząco przekraczany, jednak zdarzają się przypadki, gdzie stężenie zostaje przekroczone kilku lub nawet kilkunastokrotnie. Takim sytuacjom bardzo często towarzyszy mętność wody i podwyższona barwa. W dokumencie znajduje się informacja, że zjawisko występuje w innym kraju. Problem dotyczy wody z ujęć podziemnych. Wyższe stężenie żelaza i manganu występuje w studniach przydomowych, jest też problemem w przypadku małych wodociągów. Zakład Higieny wspomina też, że obecność żelaza w wodzie często niepokoi jej użytkowników, stąd zalecenie Ministra Zdrowia. Sama obecność opisywanych substancji nie ma bezpośredniego wpływu na stan zdrowia ludzi.

Niedobór żelaza w organizmie

Żelazo to pierwiastek, który powinien być dostarczany do ludzkiego organizmu w rekomendowanych ilościach. Na dobę potrzebujemy około 0,8 mg Fe/kg masy ciała. Żelazo jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania układu krwionośnego, mięśni, czy enzymów, które biorą udział w wielu procesach biochemicznych. Substancja ta jest niezbędna w ludzkim organiźmie do procesów krwiotwórczych, transportu oraz magazynowania tlenu. Jeżeli nie dostarczamy żelaza do organizmu możemy mieć problemy z: anemią, niedotlenieniem tkanek, zanikiem błony śluzowej żołądka.

Nadmiar żelaza w organizmie

Bardzo sporadycznie odnotowuje się przypadki chorób wynikających z nadmiaru żelaza w organizmie. Kiedy ten pierwiastek odkłada się w narządach wewnętrznych powoduje ich uszkodzenia. Duża ilość żelaza może prowadzić do zmniejszenia absorpcji innych składników mineralnych, zwiększenia ryzyka występowania infekcji. Zwiększa się też prawdopodobieństwo zachorowania na nowotwór. Zmiany chorobowe spowodowane zwiększoną ilością żelaza w organizmie są bardzo rzadkie, a najbardziej narażone na nie są osoby z genetycznym uwarunkowaniem większego wchłaniania żelaza oraz ludzie, którzy po przebyciu przewlekłej choroby potrzebują powtarzanych transfuzji krwi.

Korzyści z wody pozbawionej żelaza

Woda pozbawiona żelaza daje wiele wymiernych korzyści dla nas samych oraz otoczenia. Jeżeli w domu są małe dzieci, woda bez dużej zawartości żelaza jest dla nich zwyczajnie zdrowsza. Do tego woda o żółtawym zabarwieniu i metalicznym posmaku jest mniej chętnie spożywana przez ludzi i zwierzęta. Woda z dużą zawartością żelaza powoduje też plamy na różnego rodzaju tekstyliach oraz trudne do usunięcia zacieki na armaturze. Najważniejszą korzyścią jest jednak ochrona instalacji i urządzeń mających styczność z wodą.

Jak działa odżelaziacz wody?

Zanim zdecydujemy się na wybór odpowiedniego odżelaziacza, warto przeprowadzić analizę wody. To właśnie od niej będzie zależał dobór urządzenia, sposób uzdatniania, czy tez dobór odpowiednich złóż filtracyjnych. Odżelazianie, jako proces składa się z wielu etapów, jednak pożądanym skutkiem jest doprowadzenie żelaza ze stanu rozpuszczalnego do nierozpuszczalnego w wodzie. Znanych jest kilka sposobów usuwania żelaza z wody. Pierwszy składa się z trzech etapów: utlenianie, osadzanie, wypłukiwanie. Drugi opiera się na podobnej zasadzie, jednak wykorzystuje się w nim złoża katalityczne. Charakteryzują się one tym, że nie tylko utleniają żelazo, ale też utrzymują je na powierzchni złoża.  Oprócz tego istnieje możliwość zastosowania złoża Greensand, jednak do regeneracji wymaga ono zastosowania specjalnych środków chemicznych. Na rynku pojawiły się urządzenia napowietrzające wodę bez konieczności stosowania zbiornika hydroforowego. Należy pamiętać, że montaż odżelaziacza wiąże się ze zwiększoną produkcją ścieków.

Budowa odżelaziaczy wody

Praca urządzeń tego typu najczęściej sterowana jest przez głowicę sterującą. Zazwyczaj konstruowane są w taki sposób, że oprócz żelaza usuwają też mangan. Zbudowane są z butli, a w środku znajduje się złoże filtracyjne, które może być jedno- lub wielowarstwowe. Producenci oferują butle ze stali austenitycznej lub niskowęglowej. Materiały te charakteryzują się wysoką odpornością na korozje, temperaturę i inne czynniki występujące w środowisku.

Przed odżelazianiem wody rekomendowane jest założenie odpowiedniego filtra. Ma to ochronić urządzenie przed przedostawaniem się do środka zanieczyszczeń mechanicznych.

Jak zachodzi odżelazianie wody?

Zamiana żelaza dwuwartościowego, rozpuszczalnego w wodzie na żelazo trójwartościowe nierozpuszczalne to jedynie część procesu. Żelazo, które jest nierozpuszczalne łatwiej usunąć z wody. Trzy etapy, które warto opisać to: utlenianie, osadzanie i wypłukiwanie. Utlenianie polega na napowietrzaniu wody, następnie ciecz przepuszczana jest przez złoże filtracyjne (osadzanie), a nagromadzone osady wypłukiwane przed procesem regeneracji.

  1. Napowietrzanie wody – proces odbywa się za pomocą urządzeń zwanych aeratorami. Woda musi zostać dokładnie zmieszana z powietrzem.
  2. Alkalizacja – podczas alkalizacji do cieczy dodawane są opcjonalnie trzy składniki: wodorotlenek sodu, wapń lub węglan. Chodzi w nim o usunięcie z wody kwasu siarkowego.
  3. Sedymentacja – polega na wytrącaniu z cieczy dużych cząstek zanieczyszczeń.
  4. Filtracja
  5. Dezynfekcja – stosowana jest zazwyczaj przy dużych instalacjach, jeśli po procesie odżelaziania woda ma zły stan bakteriologiczny.