Каждый отдельно и в комбинации эти три компонента (Бермудский треугольник водоподготовки) могут вызывать серьезные проблемы по очистке воды. Метод обработки воды, используемый для удаления одного компонента, часто может применять для удаления всех трех компонентов. Как физические, так и химические свойства воды являются определяющими для успешного удаления этих веществ. Химические факторы воды включают: рН воды, концентрации удаляемых веществ, уровень кислорода в воде. Очень часто недопустимые концентрации железа, марганца и сероводорода присутствуют одновременно в одном и том же источнике воды. Из этой троицы самую «назойливую» проблему представляет железо. Оно может присутствовать в различных формах: двухвалентное растворенное железо, трехвалентное окисленное железо (ржавчина), органическое железо, коллоидное железо. Для удаления двухвалентного железа (обычно в воде оно присутствует в форме бикарбоната Fe(HCO3)2) оптимальным является метод аэрации воды кислородом воздуха. Трехвалентное железо (ржавчина) удаляется механической фильтрацией. Органическое железо (комплекс железа и органических загрязнителей) может быть удалено с помощью окислителей (гипохлорита натрия, перманганата калия, перекиси водорода), разрушающих органическую капсулу, окружающую ион железа. Даже в очень низких концентрациях железо может создавать благоприятную среду для роста так называемых «железных» бактерий. Эти бактерии безвредны для человека, но они образуют студенистую массу, что приводит к зарастанию труб и появлению неприятного вкуса у питьевой воды. Если на стенках в сливном бачке унитаза появился скользкий налет с радужным блеском, это свидетельствует о присутствии «железных» бактерий. Из-за своей органической природы они наиболее сложно поддаются удалению и контролю.

Присутствие в грунтовых водах марганца, как и железа объясняется в основном растворением горных пород. В природе меньше минералов, содержащих марганец, чем железо, поэтому марганец реже обнаруживается в водных источниках, а если и обнаруживается, то в меньших концентрациях, чем железо. Технологии удаления марганца аналогичны технологиям окисления железа. Для эффективного окисления железа и марганца важной характеристикой воды является величина рН. Для окисления железа рН должно быть не менее 7 единиц, а для марганца – не менее 8,5. Если рН воды ниже указанных величин, требуется модификация низких рН. В промышленных масштабах для коррекции рН проводится дегазация воды с целью удаления из нее углекислого газа. Для бытовых нужд и небольших объемов существуют более простые методы:

– Пропускание кислой воды через слой химически реактивной среды;

– Добавление химических растворов в поток воды.

В качестве химически реактивной среды чаще всего используется кальцит. Кальцит представляет собой наиболее распространенную форму природного карбоната кальция CaCO3. При прохождении кислой воды сквозь слой кальцита углекислый газ, концентрация которого в воде определяет степень её кислотности, реагирует с карбонатом кальция с образованием растворенного бикарбоната. Отсюда следует, что повышение рН воды сопровождается некоторым увеличением жесткости воды. В процессе коррекции рН из-за частичного растворения кальцита, требуется периодическое добавление новых порций вещества для поддержания высоты фильтрующего слоя, которая должна быть не менее76 см, однако предпочтительнее 91 см.

Ещё одним минеральным веществом, используемым для корректировки рН кислой воды, является магнезия (MgO). Так же как и кальцит, в процессе нейтрализации низкого рН, обусловленного углекислым газом, магнезия, взаимодействуя с ним, постепенно растворяется, превращаясь в бикарбонат магния. Это так же приводит к повышению жесткости. Оксид магния растворяется в воде быстрее, чем кальцит, что делает его более привлекательным при нейтрализации низких рН 4,5-6. Для корректировки рН эффективно использовать смесь кальцита и магнезии, в соотношении кальцит: магнезия 5:1.

Увеличение жесткости при растворении кальцита или магнезии может быть рассчитано по формуле:

ΔЖ = [(9хСО2)-Щ]/4,96

Щ – общая щелочность воды

СО2 – концентрация диоксида углерода в обрабатываемой воде

Это расчетное соотношение справедливо, если отношение щелочности к свободному диоксиду углерода меньше, чем 5:1.

От значения рН воды зависит, в какой мере аэрация приводит к удалению некоторых летучих веществ. Например, в процессе аэрации сероводород эффективно удаляется при рН 5,5, а аммиак при рН 4,5. Если рН воды равно 8, путем аэрации удаляется только 10% присутствующего в воде сероводорода, при рН равном 7, уже может быть удалено 50% этого газа.

В таблице приведена концентрация сернистых соединений (в долях единицы) соответствующая различным значениям рН воды. (Е.Ф. Золотова, Г.Ю. Асс, «Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода»)