Ekranizacja powłok katalitycznych żelazem.

Jest to bardzo ważne zagadnienie, tym bardziej, że żelazo to podstawowy czynnik komplikującym usuwanie manganu z wody podziemnej. Ekranizacja żelazem (II) dwutlenku manganu pokrywającego ziarna złoża wpracowanego, katalizującego proces utleniania manganu (II) do (IV) może bardzo szybko rozładować nawet najlepsze złoże filtracyjne. I wcale nie muszą to być duże ilości żelaza. Stwierdzono, że nawet 0,5 mgFe/L może już ograniczać procesu usuwania manganu z wody. Istota filtrów samopłuczących polega na ciągłym płukaniu materiału filtracyjnego. Woda przepływa przez filtr od dołu ku górze. Najbardziej zanieczyszczone złoże jest oczywiście na dole, dlatego stamtąd pobiera się je do płuczki, a czysty materiał wysypuje na wierzch. Innymi słowy złoże krąży od dołu do góry i cały czas znajduje się w różnych strefach. W przypadku, gdy woda surowa zawiera żelazo, będzie ono zatrzymywane w pierwszej kolejności - w dolnej części filtra. Dopiero później może się zatrzymywać mangan pod warunkiem, że złoże jest wpracowane. Niestety w przypadku filtrów samopłuczących kilka czynników będzie ograniczało usuwanie manganu na jednym stopniu filtracji (zresztą nie tylko manganu, ale także jonów amonowych):

• ciągłe zdzieranie przyrastających powłok katalitycznych (np wpracowującego się złoża filtracyjnego) - co jest istotą filtrów samopłuczących,
• pokrywanie wykształconych powłok manganowych (lub złoża katalitycznego) żelazem dwuwartościowym, w momencie, gdy ziarna aktywne znajdą się w dolnej części filtra,

Żelazo bardzo szybko i dość intensywnie pokrywa powłoki katalityczne, ponieważ, reaktywny dwutlenek manganu "chętniej" sorbuje własnie żelazo (II) niż np mangan (II). Poza tym zwykle żelaza jest więcej w wodzie (w omawianym przykładzie 2,0 mgFe/L). Dlatego nawet jakby całe złoże zasypać złożem katalitycznym mogłoby się po jakimś czasie rozładować.Jak wspomniano wcześniej znane są sytuacje, że niewielkie stężenie żelaza (już 0,5 mgFe/L) zaczyna ekranizować tlenki manganu uniemożliwiając skuteczną sorpcję Mn(II) z wody surowej. Proces odmanganiania zachodzi optymalnie, gdy stężenie żelaza jest minimalne!W związku z powyższym w sytuacji opisanej powyżej trudno będzie uzyskać normy obu wskaźników. Najbardziej naturalnym i pewnym rozwiązaniem jest chyba jednak zaproponowana filtracja dwustopniowa (jeden stopień zasypany np piaskiem kwarcowym, a drugi złożem katalitycznym). Oprócz tego można spróbować następujących czynności technologicznych:1. Doprowadzić do całkowitego utlenienia żelaza z Fe(II) do Fe(III) przed filtracją. W tym celu - jeśli stosowane jest utlenianie tlenem - trzeba by wydłużyć dość mocno czas przetrzymania wody przed filtracją (zazwyczaj do pełnego utlenienia żelaza potrzeba ok 100 - 120 min). Ewentualnie można stosować wspomaganie chemiczne - np podchloryn sodu, lub nadmanganian potasu. Niestety chemiczne utlenianie ograniczy efektywność usuwania jonu amonowego (jeśli jest przekroczony) i manganu na drodze biologicznej. W każdym razie w całości wytrącone przed filtracją żelazo nie będzie powodowało tak intensywnej dezaktywacji powłok manganowych, ale tylko w przypadku złoża katalitycznego, bowiem, jeśli zastosuje się chemiczne utlenianie, wówczas nie ma mowy o naturalnym wpracowaniu złoża do usuwania manganu2. Można zastosować wysoko - porowaty materiał filtracyjny - np chalcedonit. Dzięki temu możliwe będzie zintensyfikowanie usuwania manganu na drodzie biologicznej (bakterie manganowe, które będą się rozwijać w porach złoża). Oczywiście nie można w tym przypadku utleniać żelaza na drodze chemicznej.Każego tego typu działania powinny zostać dokładnie sprawdzone w odpowiednich badaniach. Należy również wziąć pod uwagę, wspomnianą dość wysoką prędkość filtracji. W przypadku piasku kwarcowego wszystko zależy od wysokości złoża zasypanego do filtra. W przypadku, gdy wysokość, materiału będzie zbyt niska, odżelazianie może nie zachodzić w wymaganej efektywności, i żelazo będzie przekraczało w wodzie uzdatnionej (albo będzie wahało się na granicy normy).Omówiony przypadek jest zatem technologicznie dość trudny, niemniej jednak można go rozwiązać czy zoptymalizować proces uzdatniania wody. Warto jednak wykonać wcześniej odpowiednie testy i badania technologiczne, które odpowiedzą jaki kierunek jest właściwy.