Jern er et tungmetall som hovedsakelig forekommer i oksidert form som jernoksid (Fe₂O₃) i jordskorpen. Når vann siver ned i dypere jordlag, reduseres oksygeninnholdet gradvis som følge av biologiske prosesser i jorden. I oksygenfattige soner kommer vannet i kontakt med jernoksider. Gjennom mikrobielle metabolske prosesser spaltes oksygen fra jernoksidet, og jern frigjøres i oppløst, toverdig form (Fe²⁺) og overføres til vannet.
Selv om oppløst jern i oksygenfritt vann er fysiologisk ufarlig, medfører det betydelige tekniske utfordringer: Allerede ved lave konsentrasjoner kan det oppstå avleiringer og inkrustasjoner i rørledninger, armaturer (f.eks. perlatorer) og teknisk utstyr som vaskemaskiner. I tillegg kan jernoksiderende mikroorganismer som Gallionella skape ytterligere problemer. Disse organismene benytter energien som frigjøres ved oksidasjon av Fe²⁺ til Fe³⁺ som energikilde, og kan under gunstige forhold danne slimete, geléaktige klumper som fører til alvorlige driftsforstyrrelser.
Av denne grunn regnes avjerning – ofte i kombinasjon med avmanganing – som en av de eldste og viktigste prosessene i vannbehandling, ved siden av filtrering.
Prosesser for avjerning
Avjerning krever i utgangspunktet en oksidasjon, der oppløst jern(II) (Fe²⁺) oksideres til jern(III) (Fe³⁺).
Biologisk avjerning
Biologisk avjerning – som kort beskrevet ovenfor – spiller i dag knapt noen rolle i teknisk skala og forekommer hovedsakelig i naturlige systemer. En stabil prosess forutsetter streng kontroll med sentrale parametere, som lavt og stabilt oksygeninnhold, egnet pH-verdi, tilpasset CO₂-innhold og definert redokspotensial. På grunn av disse høye kravene, og fordi mer effektive metoder er tilgjengelige, har prosessen liten betydning i moderne drikkevannsbehandling.
Kjemisk avjerning
Den kjemiske avjerningen skjer gjennom enkel oksidasjon med oksygen. I litteraturen finnes det svært forskjellige angivelser for reaksjonshastigheter, og de fleste stemmer ikke med praktiske erfaringer. Faktum er at det toverdige jernet som er løst opp i vannet, svært raskt oksiderer med oksygen til uløselig treverdig jernoksidhydrat FeO(OH). En avgjørende størrelse for oksidasjonen er oksygeninnholdet i vannet, det betyr altså at oksygenet i gassform først må løses opp i væsken vann.
Oksygeninnholdet og gasstilførselssystemet og blandingsystemet er derfor prosessrelevante størrelser.
Oksidasjon med luftoksygen
Ved lavt jerninnhold brukes luft før filteret blandet med råvann til oksidasjonen. Luft inneholder imidlertid bare ca. 21 % oksygen og 78 % nitrogen. Derfor er det ved høyere jerninnhold behov for større luftmengder, store reaksjonsbeholdere (oksidatorer) og stort dimensjonerte utluftningssystemer.
Oksidasjon med luftoksygen anbefales derfor bare for mindre anlegg og ved lavt jerninnhold.
Oksidasjon med oksygen
Med oksygengeneratorer kan oksygenet i luften konsentreres til inntil 95 %. Nitrogenet med sine knapt 5 % spiller ikke lenger noen forstyrrende rolle. Ved hjelp av venturi-/injektorsystemet kan oksygenet løses svært effektivt opp i vannet. Oksidasjonen av jernet skjer svært hurtig og krever ikke store reaksjonsbeholdere. Det tilbakeholdte jernoksidhydratet danner flak, er derfor lett å skille ut og fører med tiden til økning av differensialtrykket i filteret. Tilbakespylingen skjer vanligvis avhengig av påfyllingen og dermed av gjennomstrømningsmengden. En særdeles aktiv avjerning (< 0,01 mg/l) oppnås spesielt ved høyt jerninnhold i råvannet, med klassisk flerlagsfiltrering med forutgående oksygenanriking. Bruk av membrananlegg (mikro-/ultrafiltrering) til avjerning kan overveies ved lavt jerninnhold.
Oksidasjon med ozon
Ved organisk bundet jern kan det være nødvendig å bruke ozon ved oksidasjonen. Ozon som kraftig oksidasjonsmiddel bryter ned humusbroer og kan derfor også oksidere jern.
Vi hjelper deg gjerne med dimensjonering av et vannbehandlingsanlegg og med å finne den optimale konfigurasjonen. Spør oss om dette!
