Скважинное водоснабжение, широко применяемое при автономном водоснабжении частного дома для получения питьевой воды при отсутствии централизованной водопроводной магистрали, имеет один существенный недостаток — водная среда в источнике не всегда отличается чистотой. Некоторым собственником иногда приходится самостоятельно решать следующую проблему: вода из скважины пахнет сероводородом, что делать.
Чтобы справиться подобной ситуацией, полезно знать причины и процесс отравления воды сероводородным газом. Это поможет правильно подобрать эффективную технологию и водоочистное оборудование.
Рис. 1 Вода с H2S
- Сероводород и его свойства
- Почему вода из скважины пахнет болотом
- Вода из скважины пахнет сероводородом, что делать
- Как устранить плохой запах воды из скважины
- Физическая дегазация
- Химическая дегазадация
- Озонирование
- Бытовые установки и фильтры для очистки воды от сероводорода
- Компрессорные установки для удаления сероводорода
- Картриджи
- Бытовые методы очистки от сероводорода скважинных источников
- Прокачка скважин
- Дегазация и дезинфекция
Сероводород и его свойства
Сероводород H2S — активное серосодержащее соединение в виде прозрачного газа с характерным запахом тухлых яиц, оказывающее негативное влияние на организм. При содержании в воздухе 0,2 — 0,3 миллиграмма на литр вызывает острое отравление человека, а доза в 1 миллиграмм на литр является смертельной.
Одна из особенностей H2S — способность притуплять обоняние, в результате при длительном нахождении в помещении с этим газом человек перестает ощущать присутствие сероводородного аромата.
Еще один отрицательный побочный эффект сероводорода — его способность хорошо растворяться в водной среде, обычно три части газа можно разбавить в одной части воды. В результате образуется сероводородная кислота, и происходит смещение водородного показателя среды в сторону кислот (рН приближается к 5 единицам). При повышенной кислотности ускоряется коррозия металлических элементов в водопроводе и оборудовании.
Водорастворимый сероводород придает воде неприятный вкус и запах. По СанПиН 2.1.4.1074-01 H2S относят к газам наивысшей 4-ой группы опасности по органолептике, его предельно допустимая концентрация (ПДК) в воде не должна превышать значения 0,03 миллиграмма на литр.
Рис. 2 Физические свойства H2S
Почему вода из скважины пахнет болотом
Сероводород появляется в водной среде как результат размножения сульфаторедуцирующих бактерий (серобактерий), для жизнедеятельности которых не требуется кислород, то есть они развиваются в анаэробных условиях.
Бактерии перерабатывают содержащуюся в воде органику, сульфаты (соли H2SO4) и водород Н, выделяя при этом углекислый газ и H2S по формуле:
2CH2O + SO4 + 2H+ => 2CO2 + H2S + 2H2O
При этом различают два типа получения бактериями Н из воды — одни используют молекулярный газ, растворенный в водной среде, а другие добывают водород из илистых отложений на дне скважин или колодцев. Еще одна опасность ила — высокое содержание органики, которая может просачиваться в колодцы или скважины вместе с поверхностными и грунтовыми водами.
Также во всех системах водоподачи присутствуют емкости для накопления воды, связанные с колодцами и скважинами — гидроаккумуляторы, расширительные баки, во многих водопроводных магистралях устанавливают картриджные фильтры. Ил может собираться на дне резервуаров, оборудования и откладываться в картриджах фильтров — в результате в нем продолжают осуществлять свою жизнедеятельность серные бактерии (тиобактерии) и вода начинает вонять.
Характерный признак присутствия в воде серных бактерий — ил и осадок в придонной зоне скважины, на поверхности обсадных колонн, емкостей, трубопроводов, в картриджах фильтров — черного цвета.
Рис. 3 Нормативы предельно допустимых концентраций в воде некоторых химических веществ
Вода из скважины пахнет сероводородом, что делать
Чтобы избавиться от сероводорода в индивидуальной водопроводной системе, используют следующие методы его удаления:
Насыщение воды кислородом. Как было сказано выше, жизнедеятельность серобактерий происходит в анаэробной среде без доступа кислорода. При перемешивании воды с воздухом кислород убивает бактерии и одновременно окисляет сероводород. То есть, при использовании установки, которая насыщает воду воздухом (кислородом), можно довольно просто избавиться от вредного газа и бактерий.
Применение окислителей. Это химический способ дегазации воды, принцип работы которого основан на взаимодействии сероводорода с сильными окислителями. В результате реакции образуется нерастворимые в воде соединения, которые в спокойном состоянии выпадают в осадок или отфильтровываются.
Как устранить плохой запах воды из скважины
Сероводород может содержаться как в относительно неглубоких артезианских скважинах с расстоянием забоя от поверхности земли в 50 — 70 м, так и в источниках с меньшими глубинами залегания. К последним видам относят колодцы, скважины на песке и неглубокие абиссинки.
Именно небольшие глубины водозаборных источников способствуют проникновению в них органики, которая является питательной средой для размножения колоний серобактерий. В артезианских скважинах с глубинами от 100 м сероводород практически отсутствует, если в скважинную шахту каким-либо образом не проникают поверхностные или грунтовые воды.
Сероводород нередко появляется и в открытых источниках, находившихся до этого в чистом состоянии. В них постепенно откладывается и накапливается органика, являющаяся питательной средой для серобактерий.
В воде артезианских скважин нередко наряду с сероводородом наблюдается повышенная концентрация оксидов металлов: в первую очередь железа, марганца, калия, кальция, магния. Поэтому во многих частных домах устанавливают системы комплексной водоочистки, одновременно убирающие из воды наряду с сероводородом все вредные оксиды.
Решение проблемы, если вода из скважины пахнет сероводородом, что делать, имеет несколько приведенных ниже вариантов.
Рис. 4 Схемы установок с душированием и компрессорной безнапорной и напорной аэрацией
Физическая дегазация
Насыщение водной массы кислородом — один из наиболее эффективных способов решения задачи, как убрать запах сероводорода из воды. Для проведения процедуры дегазации (удаления из жидкости газов) применяют следующие методики насыщения ее кислородом:
Фонтанирование. Вода в виде фонтана разбрызгивается на воздухе и собирается в емкость, после чего поступает в дом для дальнейшей водоочистки. Данную технологию в силу своей низкой эффективности и сложности реализации практически никто не использует.
Душирование. Вода поступает в резервуар большой емкости через мелкие форсунки и рассеивается на воздухе, одновременно насыщаясь кислородом. Технология широко используется при монтаже своими руками конструктивно простых систем водоочистки от высоких концентраций железа и сероводорода.
Барботирование. Сущность метода состоит в пропускании через водные массы воздуха, в результате чего происходит насыщение их кислородом. Обычно воздух подается снизу открытой или закрытой (напорная аэрация) емкости при помощи компрессора через специальные аэрирующие насадки. Метод широко применяется как в самодельных очистных установках, так и в агрегатах заводского изготовления.
Эжектирование. Принцип данной технологии заключается в пропускании воды через сужающуюся форсунку трехвыводного эжектора. В результате увеличивается скорость потока, и он втягивает воздух из окружающей среды через выходящий наружу патрубок. При этом вода распыляется на мелкие частицы, которые хорошо насыщены воздухом. Эжектор обычно размещают в блоке автоматики закрытых водоочистных колонн, также не исключено его применение в самодельных установках вместо узлов душирования.
Читайте также: Что такое автономная газификация индивидуального дома
При недостаточном количестве кислорода его взаимодействие с сероводородом приводит к образованию серы (таким способом ее получают в промышленных условиях):
2H2S + O2 → 2S + 2H2O
При избытке кислорода сероводород сгорает, формула процесса:
2H2S + 3O2 → 2S+4O2 + 2H2O.
То есть, при воздушной дегазации наблюдается процесс образования из сероводорода серы, которая не растворяются в воде, в дальнейшем выпадает в осадок или отфильтровывается.
Рис. 5 Система водоочистки с дозированной добавкой химических реагентов — схема
Химическая дегазадация
Сероводород взаимодействует с некоторыми окислителями, при этом в процессе реакции образуется свободная сера, которая выпадает в осадок.
К примеру, для разложения сероводорода с получением серы используют водные растворы брома, иода, перманганата калия, подкисленного серной кислотой. При этом формулы реакций выглядят следующим образом:
H2S + Br2 → S + 2HBr
H2S + J2 → 2HJ + S
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2S = K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5S
Для очистки от сероводорода химическими методами не подойдут такие широко применяемые окислители, как гипохлорит, чистый перманганат калия — газ с ними вступает в реакцию c образованием химических компонентов, которые нуждается в дальнейшей фильтрации.
Например, при реакции сероводорода с гипохлоритом натрия NaOCl, помимо нерастворимой серы, образуется натриевая соль соляной кислоты NaCl, известная в народе как поваренная:
H2S + NaOCl → H2O + S + NaCl
Что с ней делать в дальнейшем при водоочистке никому неизвестно.
В отличие от гипохлорита, при применении перекиси водорода H2O2 для очистки от сероводорода происходит чистая реакция с получением нерастворимой серы по формуле:
H2O2 + H2S = S + 2H2O
К недостаткам способа относят довольно высокую стоимость пероксида водорода.
Стоит отметить, что все методы химической очистки требуют установки дополнительного оборудования — емкости для хранения химического реагента и насоса-дозатора, основной задачей которого является подача окислителя в определенных количествах в водные объемы.
Это существенно удорожает общую стоимость бытовых установок водоочистки, что приводит к ограниченному применению химических технологий в индивидуальных домах.
Обычно такие системы устанавливают на водоочистных станциях мелких и крупных коттеджных поселков, дачных кооперативах.
Рис. 6 Схема установки водоочистки с озонированием
Озонирование
Генераторы озона используют для того, чтобы избавляться от сероводорода в промышленных условиях, при этом на 1 молекулу H2S расходуется примерно 3 молекулы озона О3. В процессе водоочистки озон подается в реактор с циркулирующей водой, где происходит его взаимодействие с сероводородом. В результате реакций происходит образование вначале чистой серы, а затем сульфида и ее сульфата — соли серной кислоты SO4.
Сульфаты также растворяются в воде, поэтому для проведения полной водоочистки требуется дальнейшая фильтрация, что существенно усложняет технологию.
Обычно при помощи установок озонирования избавляются от примесей сероводорода в воздухе, наоборот смешивая его с водой и добиваясь при помощи активного окислителя (кислорода О3) преобразования его в сульфат.
Связано это с тем, что воздухе реакция взаимодействия сероводорода с озоном происходит слишком долго, примерно в течении 15 секунд, а при его растворении в водной среде скорость процесса вырастает примерно в 5 раз. После реакции растворенный сульфат удаляется вместе с водой, а воздух очищается от сероводорода.
Рис. 7 Схема комплексной безнапорной (в открытой емкости) установки водоочистки с компрессорной аэрацией
Бытовые установки и фильтры для очистки воды от сероводорода
Сероводород в воде из скважины приносит значительный дискомфорт жильцам — воду, пахнущую тухлыми яйцами и с плохим вкусом невозможно использовать для питья. К его положительным в кавычках качествам можно отнести обычно невысокую концентрацию в воде, что позволяет избавиться от него без существенных финансовых затрат.
Компрессорные установки для удаления сероводорода
Как видно из рассмотренных выше способов химической очистки и озонирования, в каждом из них есть существенные недостатки, связанные с образованием побочных продуктов распада сероводорода (за исключением использования диоксида натрия).
Поэтому в быту чаще других применяют простые технологии насыщения водных масс кислородом (аэрации) без использования химических реагентов.
Стоит отметить, что аэрационную установку не сложно смонтировать своими руками. Для этого приобретают накопительную емкость большого объема в 500 — 800 литров и подают в нее сверху воду из скважины через узел с форсунками, реализуя таким способом технологию душирования.
Многие для разбрызгивания используют отрезок полимерной трубы (полипропилена), в котором прорезают узкие щели болгаркой или проделывают сверлом мелкие отверстия.
Еще эффективнее вместо самодельный трубы применять приобретенную в торговой сети душевую лейку большого диаметра. Если в ней присутствует режим «водный туман», то может не понадобиться даже дополнительный компрессор, так как сверхмелкие водные капли будут намного эффективнее насыщаться кислородом, чем струи из щелей в трубном отрезке. Правда, для использования душевых леек требуется очень хорошая предварительная водоочистка с использованием нескольких картриджных фильтров.
Также в емкость помещают поплавковый выключатель, связанный с автоматическим клапаном (соленоидом) перекрытия водоподачи.
Рис. 8 Схема двухступенчатой системы водоочистки с напорной компрессорной аэрацией в закрытой колонне
https://youtu.be/aA01XxlefS8
Для повышения степени насыщения воды кислородом, если душирование не приводит к положительному результату, используют мембранный компрессор с рядом гребенок или аэратор с мелкими форсунками. Рассеиватели опускают на небольшом расстоянии от дна в емкость и подают через них наружный воздух, проводя таким методом процедуру барботирования.
В насыщенной кислородом воде происходит гибель серобактерий и образование серных взвесей, которые опускаются на дно.
Для удаления отложений снизу емкости проделывают отверстие и вставляют в него трубу, которую соединяют с канализацией. Для дальнейшей подачи воды из емкости понадобится насос, в качестве него обычно используют погружные или поверхностные виды (насосные станции).
В напорных компрессорных установках используются закрытые емкости небольшого объема (колонны), в которые распрыскивается вода и снизу подается воздух от наружного компрессора.
Избыток воздушных масс стравливается через воздухоотводчик, установленный сверху колонны. Преимуществом напорных систем является отсутствие дополнительного насоса для дальнейшей перекачки воды — она изначально подается под давлением и самостоятельно передвигается по водоочистной системе.
После колонны аэрации устанавливают дополнительные фильтры для отсеивания серы с определенным видом засыпок. Часто, в результате проведенного анализа воды, определяют дополнительные химические реагенты (чаще всего это соли металлов), которые нуждаются в фильтрации. Затем устанавливают после аэрационной емкости колонну с соответствующей засыпкой, которая отфильтровывает вредные оксиды металлов и одновременно в процессе обратной промывки удаляет нерастворимую серу.
Читайте также: Ручной насос для скважины: виды, схемы, принцип работы
Рис. 9 Схема многоступенчатой водоочистной системы с компрессорным аэрированием в открытой емкости
Картриджи
Еще один момент, если вода из скважины пахнет болотом что делать, то один из вариантов решения проблемы: применение магистральных картриджей. В торговой сети можно приобрести фильтры для комплексной очистки воды, в том числе и от сероводорода. Некоторые из них выпускаются в виде колб с самопромывающимися засыпками. Другая их разновидность — магистральные типы со сменными картриджами, имеющие более низкий эксплуатационный срок.
Типичный картриджный фильтр для ликвидации сероводорода в воде из скважины — устройство от производителя Новая Вода марки BKBC 20ВВ KDF 55.
В данном приборе используется технология KDF, носящая название кинетический разлагаемой поток.
Фильтр серии BKBC 20ВВ KDF 55 предназначен для использования в автономных бытовых водоочистных системах только для холодной воды. С его помощью можно очищать воду для питья, хозяйственно — бытового применения, бассейнов, использования в бытовых стиральных и посудомоечных машинах.
Его главным реагентом является засыпка из активированного угля, полученного из кокосовой скорлупы (Coconut Shell Carbon). Дополнительным водоочистным устройством служит фильтратор KDF-55.
Рис. 10 Картриджный фильтр BKBC и его характеристики
Основные технические параметры картриджа BKBC 20ВВ:
Рис. 11 Применение вибрационного насоса для прокачки скважин
Бытовые методы очистки от сероводорода скважинных источников
Основная причина появления сероводорода — жизнедеятельность сульфаторедуцирующих бактерий, которые перерабатывают органические соединения, содержащиеся в иле.
Собственники, понятия не имеющие о причинах появления в воде газа с запахом тухлых яиц, устанавливают дорогостоящее компрессорное оборудование с емкостями больших объемов и несут существенные финансовые затраты вместо того, чтобы поступить более логично, а именно попытаться избавиться от источника заражения.
Прокачка скважин
Так как колонии серных бактерий хорошо размножаются в иле, питаясь органическими соединениями, выкачивание илистых отложений со дна скважин должно помочь избавиться от бактерий и соответственно сероводорода.
Для этого источник необходимо прокачать, то есть поднять с дна на поверхность и затем удалить взвешенные в воде илистые фракции. Одновременно прокачка повысит дебет скважины и улучшит качество питьевой воды.
Обычно водные источники с сероводородом имеют не слишком большую глубину, поэтому для выкачивания воды наружу многие используют вибрационные электронасосы.
Водяную помпу опускают на дно и затем приподнимают на расстояние 150 — 200 мм, после чего начинают прокачку. Чтобы электронасос случайно не опустился на самое дно, можно установить ограничитель из металлической полоски длиной 150 — 200 мм.
Есть глинистые отложения на дне превратились в твердую корку, что является результатом долгого отсутствия водозабора, их удаляют при помощи специального приспособления — желонки, которую сбрасывают с большой высоты в скважинный канал. Она своими острыми зубцами разрыхляет породу и выносит ее по частям из шахты.
Эффективным методом прокачивания скважин является обратная подача в придонную область воды под напором. Данная технология является наиболее производительной, так как при ее использовании не только разрыхляются илистые отложения, но и освобождаются забитые фильтры обсадных колонн.
Воду под напором обратно в скважинный источник можно подавать при помощи глубинного электронасоса, поднятого на поверхность, или насосной станции.
Также можно договориться с пожарниками и пригнать на участок пожарную машину, которая при помощи напорного рукава, опущенного на дно, быстро разрушит, взрыхлит и смешает с водой все глинистые отложения. После обратной прокачки часть воды выливается на поверхность самотеком, а из шахты поднимается при помощи недорогого вибрационного электронасоса, способного работать в сильно загрязненной среде.
Рис. 12 Использование желонки для подъема с дна ила
Дегазация и дезинфекция
Если из скважины идет тухлая вода, для избавления от сероводорода можно использовать любые сильные окислители. Обычно для обработки санитарных узлов уборщицы широко используют хлорку, состоящую из хлорида-гипохлорита кальция или технической смеси гипохлорита, хлорида и гидроксида кальция, гипохлорита. Преимущества хлорки – ее несложно достать или приобрести в торговой сети.
При использовании химических веществ предварительно создают некоторый запас воды, после чего примерно рассчитывают объем воды в скважине или находят его по таблицам. К примеру, если обсадная колонна имеет диаметр 100 мм, то на один погонный метр приходится 8 литров воды, при диаметре 150 мм объем воды в одном метре равен 18 л.
После определения объема жидкости в скважине в нее всыпают хлорку исходя из расчета 30 — 50 грамм на 1 литр.
Более точный способ определения нужной концентрации окислителя заключается в следующем. На поверхность извлекает ведро воды и всыпают в него химикат, к примеру 10 грамм на 1 литр. Если запах хлорки исчезает, добавляют еще немного вещества и так до сих пор, пока вода не станет иметь ощутимый хлорный аромат. Таким методом по количеству насыпанного реагента определяют более точно количество хлорки, которая нужна для водоочистки.
Затем химикат разводят в одном или двух ведрах воды и выливают в скважинный источник. Для более эффективной очистки организуют перемешивание, то есть создают циркуляцию воды погружным электронасосом со снятым, коротким напорным патрубком, или компрессором. Воде дают постоять в скважине не менее 24 часов, после чего ее выкачивают на поверхность электронасосом и сливают в дренажную канаву.
Вместо хлорки в качестве окислителя эффективнее использовать жидкий гипохлорит, при его отсутствии можно приобрести белизну с хлором в меньшей концентрации.
Рис. 13 Технология промышленной дезинфекции скважинных источников
Основной вариант решения задачи, как избавиться от запаха воды из скважины в быту – насыщение кислородом водной среды душированием и (или) аэрированием воздушными потоками от компрессора. Менее затратный и эффективный способ борьбы с сероводородом — ликвидация источника загрязнения скважины, которым является ил, или уничтожение серобактерий и газа сильными недорогими окислителями (гипохлорит, хлорка).
