Сероводород (H2S)– бесцветный ядовитый газ с характерным запахом «тухлых яиц».
Чаще всего, причиной появления сероводорода в воде является присутствие микроорганизмов (серобактерий). Он является одним из составляющих продуктов их жизнедеятельности. Точную причину возникновения запаха в воде можно только на основании лабораторных тестов. Если причина – бактерии, то источник воды нуждается в серьезном обеззараживании и очистке. Заметим, что нормативы качества воды разрабатываются, в основном, только исходя из влияния сероводорода на органолептические свойства воды (запах, вкус), а не его токсического действия.
В воде сероводород содержится в основном в виде растворенного газа, а также гидросульфидных и сульфидных ионов. В зависимости от рН воды соотношение между их концентрациями изменяется. При рН 4,0 в воде присутствует только газ (99,9% при 25 0С). С ростом величины рН его содержание снижается. Так, например, уже при рН 7,0 содержание растворенного газа снижается до 53%.
При одновременном наличии в воде сероводорода и железа образуется черный тонкодисперсный осадок сульфида железа, который отлагается на стенках труб, образуя с металлом коррозионные элементы. В таких случаях металл является разрушающимся анодом. В зонах, где металл разрушается сильнее, в трубах возникают свищи.
Сероводород препятствует окислению растворенного двухвалентного железа в воде, т.к. является сильным восстановителем. При воздействии на сероводород сильных окислителей (гипохлорит натрия, озон и пр.), в зависимости от рН воды, дозы окислителя и температуры, сероводород окисляется до серной кислоты и серы.
В промышленной водоподготовке сероводород из воды удаляют аэрацией (с коррекцией рН кислотой), аэрацией с применением окислителей или биохимическим методом с использованием специальных бактерий.
Процесс аэрации заключается в насыщении воды воздухом при барботаже в безнапорном аэраторе. Вода при этом насыщается кислородом, который окисляет часть сероводорода. Также, при насыщении воды кислородом уничтожаются анаэробные серобактерии. Сероводород, находящийся в воде в виде гидросульфид-ионов аэрированием не удаляется. Полное удаление сероводорода аэрированием, как сказано выше, можно осуществить лишь при доведении рН воды до 4,5-5 путем добавления кислоты, т.к. при этом большая часть сероводорода будет находиться в молекулярной форме растворенного газа (H2S), и тогда он легко удаляется при барботировании в аэраторе.
Применение упрощенной аэрации (без коррекции рН) как отдельного метода возможно только при малых концентрациях сероводорода и при низкой величине рН воды. Таким способом целесообразно проводить очистку при содержании сероводорода 2-3 мг/л и рН 6,5-7,0, тогда в результате, в очищенной воде будет не более 0,2-0,5 мг/л сероводорода. Окончательную очистку можно осуществить, применив, хлорирование (около 8,4 мг хлора на 1 мг сероводорода), чтобы окислить оставшийся сероводород до сульфатов.
Если рН воды более 5,0 сероводород будет находиться в воде как в молекулярном состоянии (в виде газа Н2S), так и в виде ионов (НS– и S2–). При рН воды 6,5 и выше, барботированием воздухом в аэраторе может быть удалена лишь часть сероводорода, находящегося в молекулярном состоянии газа (Н2S) и частично в виде ионов (НS–).
Главным недостатком физического метода можно считать громоздкость аэрационного оборудования, т.к. безнапорные аэраторы для промышленного применения могут иметь внушительные размеры.
Химический метод состоит во введении сильного окислителя (гипохлорита натрия, диоксида хлора либо озона) в воду и фильтрации образовавшихся взвешенных частиц на зернистых или сорбционных фильтрах с предварительной коагуляцией.
В зависимости от типа используемого окислителя и его количества соединения сероводорода могут быть окислены до сульфидов, сульфатов, тиосульфатов или свободной серы.
Далее, для фильтрования воды применяют искусственные каталитические материалы. В качестве таких загрузок хорошо зарекомендовали себя материалы, созданные на основе цеолитов, (например, Greensand Plus, MTM, Pyrolox) и пр.
При высоком содержании сероводорода в воде (более 200 мг/л) можно предложить добавлять в воду гидрат окиси железа. При этом происходит связывание сероводорода и гидросульфидных ионов и образуется сульфид железа. Осадок сульфида железа регенерируется продувкой воздухом.
Сорбционно-каталитический метод основан на применении свойств некоторых сорбционных материалов являться катализаторами реакции окисления.
Одним из таких материалов является гранулированный активированный уголь Centaur. Его каталитическая способность в разы больше, чем у традиционных углей.
Однако, уголь Centaur можно использовать для удаления сероводорода из воды, если его концентрация не более 6,0 мг/л и будет обеспечено время контакта среды с обрабатываемой водой не менее 3 минут. Также, необходимо аэрировать воду перед подачей ее в фильтр. Для этого применяются компрессоры, либо эжектор, установленный на трубопроводе.
Промывка загрузки осуществляется противотоком исходной воды. Химические реагенты при этом не применяются. Загрузка нуждается в периодической замене. Ее стоимость сравнительно высокая, поэтому данный метод экономически оправдан в условиях, когда нет возможности применить дозирование окислителей: водоснабжение в частных коттеджах, предприятиях малого бизнеса, и пр.
Подводя итог обзора методов удаления сероводорода из воды можно заметить, что нет универсального метода очистки. Выбор технологии должен основываться на изучении причин появления соединений сероводорода, изучении анализа воды и проведении технико-экономических расчетов.
