Аэрация воды что это
Понятие аэрации, виды систем
Отправим материал на почту
Питьевая вода нуждается в предварительной очистке. Избавиться от примесей и улучшить химический состав жидкости помогает аэрация. Процедура увеличивает содержание кислорода, необходимого для жизнедеятельности подводных обитателей, а также дегазации и обезжелезивания воды. Эффективность метода заключается в активной химической реакции, происходящей в присутствии активного кислорода, за счет чего вода очищается.
Виды аэрации
В зависимости от способа различают следующие виды процедуры:
Биологическая аэрация происходит за счет увеличения числа планктона в водоемах открытого типа. Содержание кислорода прямо пропорционально количеству фитопланктона. С целью стимуляции биологического процесса в озерах и ставках разводят толстолобиков и белых амуров, которые питаются водорослями. Также применяются минеральные удобрения.
Механический вид очистки воды заключается в использовании фильтров. В результате прохождения через специальные установки жидкость насыщается кислородом. Далее обработанная вода поступает в емкость, где ненужные примеси окисляются и формируется осадок. Фильтр удерживает лишние компоненты, а вода с улучшенным составом по специальному каналу поступает на выход очистительной установки.
Химическая аэрация требует серьезного отношения к процессу. Несоблюдение пропорций и некорректный выбор химиката для очистки грозит экологической катастрофой. Суть метода заключается в применении реагентов, обогащающих воду кислородом. Среди препаратов наиболее часто применяют марганцовокислый калий, пероксид водорода и перекись кальция.
Виды аэрационных систем
Способ очистки выбирают, опираясь на цель аэрации. Количество очищаемой воды является решающим фактором при монтаже аэратора.
Напорная
Суть процесса заключается в обогащении жидкости оксигеном. Аэрация проходит быстро за счет подъема газа в верхние слои воды. Насыщенная кислородом влага отстаивается в специальных емкостях. По окончании химических процессов лишние элементы оседают на дне резервуара. Дальнейшая фильтрация завершает очистку воды.
С целью реализации метода применяют напорные установки. Компрессор, приводимый в действие сигналом автоматического выключателя, обогащает воду кислородом. Напорная аэрационная система отличается высокой скоростью и экологичностью.
Безнапорная
Этот метод очищения жидкости проводят с применением химических реагентов для улучшения результата. При безнапорной аэрации процессы, протекающие в воде под действием кислорода, длятся дольше. В итоге получается достичь необходимого уровня окисления молекул железа в воде и избавиться от сероводорода.
С помощью специального оборудования жидкость поступает в резервуар через распылители. Под действием мембранного компрессора воздух перекачивается из нижнего слоя в верхний. В ходе химической реакции под действием кислорода в воде образуется осадок из ненужных примесей. Далее насос обеспечивает перекачку жидкости, подвергнувшуюся аэрации. Безнапорная аэрация безопасна и не загрязняет окружающую среду.
Видео описание
Самодельная система безнапорной аэрации воды.
Где применяется аэрация
Очищение воды посредством насыщения кислородом распространено в различных сферах хозяйствования и на промышленных объектах, а именно:
Нюансы выбора оборудования
Определить необходимый тип аэрационной установки поможет постановка конечной цели. Подбор осуществляют исходя из дальнейшего предназначения жидкости.
На очистных коммунальных предприятиях аэраторы должны соответствовать следующим требованиям:
Вода, добытая из скважины, характеризуется повышенным содержанием примесей металлов, таких как марганец и железо, а также углекислого газа. Химический состав жидкости из открытых источников отличается от состава вод, располагающихся в верхних слоях земли.
Избавиться от ненужного железа, достигшего отметки 5-6 мг/л, можно путем комплексного подхода. Необходимо совместить очистку реагентами-окислителями с аэрационным методом. В качестве химических соединений используют активный хлор и марганцовокислый калий.
Напорная установка поможет освободить воду от примесей металла. Обезжелезивание происходит во время протекания жидкости сквозь фильтр, который содержит катализатор. Специальные гранулы сорбентного вещества поглощают железо, а фильтрующая установка обеспечивает вымывание частиц металла путем обратной промывки.
Хороший результат очищения воды показывает аэрационное оборудование безнапорного типа. Аэратор обеспечивает закачку кислорода. Далее жидкость проходит процесс обогащения пузырьками газа, после чего отстоянная вода с помощью помпы откачивается. Последующее обезжелезивание избавит от примесей металла.
Нужна ли аэрация воды из скважины или колодца
Воды, протекающие в верхних слоях земной коры, отличаются химическим составом из-за влияния среды, при которой они образовывались. Горные породы насыщают родники примесями. В результате контакта кислорода, дождевой и талой воды с подземными источниками окисленные частицы марганца и железа не растворяются. Содержание металлов при этом невелико. В труднодоступных местах, когда отсутствует доступ жидкости с поверхности земли, воды из толщи пород растворяют примеси железа и марганца.
Видео описание
Очистка воды от железа на даче своими руками.
Вода в реках и озерах имеет характерную мутноватость с коричневым оттенком. В ней так же присутствуют твердые частицы соединений железа с кислородом. Такие источники плохо пахнут, а вода обладает вкусом металла. Жидкость из верхних слоев земли – чистая и прозрачная. В ней не содержатся следы глины или песка.
Химический состав воды из подземных источников имеет большее соотношение в сторону углекислого газа, марганца и железа по сравнению с надземными водоемами. Уровень кислотно-щелочного баланса в жидкости, добытой из-под земли, ниже.
Железо в воде содержится в нерастворенном и растворенном состоянии. Это можно определить по наличию красноватого или желтого оттенка и характерного осадка в стоячей воде. Величина, отвечающая за количество металла в жидкости, называется перманганатной окисляемостью. Измеряется данный показатель в миллиграммах на литр. Значение ПМО, превышающее 5 мг/л, указывает на необходимость дополнительных мер очистки. Вместе с аэрационным фильтром используют окислители-реагенты в виде марганцовокислого калия или натриевой соли хлорноватистой кислоты. От хлора и его соединений избавляются при помощи фильтров с сорбентами.
Напорная аэрация для удаления железа
Процесс очистки таким способом ускоряется за счет наличия катализатора в составе фильтра. Таким образом, окислительные реакции проходят благодаря действию кислорода и внутреннему содержанию установки.
Материалы, являющиеся частью фильтрующего наполнителя, содержат двуокись марганца. Среди данной продукции встречаются такие фирмы, как: BIRM, МЖФ, Сорбент МС. Все они имеют разные характеристики и состав. Выбор отдельного продукта осуществляют исходя из начальных показателей воды. Работа фильтрующих загрузок основана на окислении металлов, в результате чего формируются твердые частицы, которые оседают на гранулах сорбента.
Очистка воды происходит по такому плану:
Безнапорная аэрация для удаления железа
Безнапорная очистка проходит при полном отсутствии напора внутри резервуара. Аэратор в виде компрессора наполняет воздухом систему. Насыщение кислородом и последующее отстаивание жидкости происходит в резервуаре с непроницаемой оболочкой. Затем насос перекачивает воду для обезжелезивания на катализатор. Далее проходят этапы, аналогичные с процессом напорной аэрации.
Применение для удаления растворенных газов
Всем известно, что диоксид углерода способствует разрушению труб, а сероводород насыщает жидкость запахом протухшего мяса. Чтобы вода приобрела высокие показатели качества, необходимо избавиться от нежелательных газов в ее составе. Этот процесс называется дегазацией. Таким образом устраняют аммиак и его остаток, а также оксид азота и сероводород.
К химическому способу удаления газов прибегают, когда нельзя переработать соединения в газообразном состоянии или при малом их содержании в воде. Однако такая дегазация характеризуется сложностью процесса, высокой стоимостью реагентов и рисками порчи жидкости из-за неправильно рассчитанной дозы вещества. Эти причины привели к малой востребованности процедуры.
Физическим способом дегазации считается аэрация. Она нацелена на минимизацию парциального давления газа при контакте с жидкостью.
Виды дегазаторов
Различают следующие виды дегазаторов:
Пленочные устройства считаются экономически выгодными, отличаются малыми размерами и высокой надежностью. Работа таких дегазаторов основана на подаче воздуха посредством вентилятора на медленно стекающую воду. После контакта с пузырьками газа жидкость оказывается в специальной емкости, откуда выводится через гидрозатвор.
Дегазаторы с применением сжатого воздуха затрачивают большое количество энергии, вследствие чего редко используются.
Заключение
Аэрация улучшает химический состав воды, что способствует повышению уровня жизни ее потребителей. Очищение жидкости от примесей необходимо для ведения сельскохозяйственной деятельности и разведения рыб.
Аэрация воды
1. Что такое аэрация воды? Принцип действия
Аэрацией называют способ очистки, в процессе которого происходит обогащение воды воздухом (либо чистым кислородом), в результате чего из нее удаляются вредные элементы, такие как сероводород, марганец, железо, органические соединения и другие, и таким образом химический состав воды значительно улучшается. Также аэрация направлена на оптимизацию органолептических свойств воды – вкус, цвет, запах.
Благодаря высокой эффективности и надежности, такой метод получил широкое использование и успешно применяется в разнообразных сферах, например, при водоподготовке, очистке воды из скважин, в рыбном хозяйстве, при создании водохранилищей, для очищения сточных вод.
Процесс аэрации основан на принудительном насыщении воды кислородом либо с помощью распыления воды, либо пропусканием воздуха сквозь воду.
Существует несколько типов аэрации:
Биологическая аэрация является естественным природным процессом и свойственна открытым водным источникам. До 90% кислорода, который присутствует в открытых водоемах создается фитопланктоном, поэтому принцип действия биологической аэрации заключается в стимулировании роста количества планктона, вследствие чего уровень кислорода в воде будет повышаться. Для достижения этого результата применяют разные методы, например, использование минеральных удобрений. Альтернативная мера – запускание в водоем различных рыб, питающихся фитопланктоном, обычно водоем населяют белым амуром или толстолобиком.
При химической аэрации в воду растворяют реагенты, которые в процессе реакции с ней выделяют кислород. В качестве реагентов используют перекись водорода, марганцовокислый калий, перекись кальция и другие. Недостатком химического метода является то, что очень важно соблюдать пропорции реагента и применять разные вещества в зависимости от желаемого результата. Неправильное использование химических элементов и ошибочные дозировки могут приводить к экологическим проблемам.
Механическая аэрация реализуется с помощью фильтрующих установок. Работа фильтров для очистки воды, в которых применяется аэрация устроена следующим образом: насыщенная в процессе аэрации кислородом вода перемещается в специальный бак, где происходит окисление химических элементов, надлежащих устранению. В процессе окисления состояние этих элементов из растворимого переходит в нерастворимое, и они преобразуются в твердые взвеси, которые затем задерживаются в фильтрующей среде (как правило, это разнообразные сорбционные загрузки). После чего уже очищенная вода нужного качестве подается через внутренний канал на выход фильтра.
2 Виды загрязнений, очищаемых с помощью аэрации
Какие же задачи можно решить с помощью метода аэрации? Несомненно, это один из наиболее эффективных способов обезжелезивания воды, но помимо металлов фильтры с предварительной аэрацией способны удалять и множество других элементов, отрицательно влияющих на качество, вкус и в целом пользу воды.
Растворенные вещества, от которых успешно можно очищать воду методом аэрации:
— разнообразные металлы, в том числе марганец и железо,
— микроорганизмы, бактерии, вирусы,
— органические соединения (в том числе гуминовые кислоты, фульвокислоты).
В зависимости от назначения очищающие аэрационные установки различаются конструкционным исполнением, способом подачи воздуха в воду, а также составом фильтрующих материалов. Для бытовых нужд это могут быть вполне компактные приборы, простые в управлении и эксплуатации. А для промышленных целей, обогащения водоемов и очистки сточных вод применяются довольно громоздкие сложные установки или целые комплексы аэрационных устройств.
3. Виды аэраций
3.1 Безнапорная аэрации воды
Установки безнапорной аэрации используются для извлечения из состава воды чрезмерного количества железа, марганца, метана, сероводорода и других газов, а также, если превышены показатели мутность, цветность и присутствует неприятный запах. Считается одним из наиболее экологически чистых и безопасных способов фильтрации.
Системы безнапорной аэрации могут иметь различные габариты в зависимости от необходимой пропускной емкости, поэтому отлично подходят для использования как на дачах и загородных домах, так и на предприятиях с большим показателем потребления воды.
Принцип действия: поступающая из источника вода наполняет бак аэратора, рассеиваясь через специальные насадки (форсунки). Во время падения капли воды перемешиваются с атмосферным воздухом. На дно бака в дополнение подается воздух посредством мембранного компрессора. В результате взаимодействия молекул воды с молекулами кислорода, находящиеся в составе частицы двухвалентного железа окисляются до нерастворимого трехвалентного и вместе с марганцем переходит в твердое состояние. Аналогично путем окисления происходит преобразование серы до нерастворимой формы, таким образом, устраняется сероводород. Твердые частицы марганца, серы и гидроксида железа извлекаются затем с помощью мелкопористого фильтра либо обезжелезивателя воды.
В сравнении с другими видами аэрации, безнапорный способ обеспечивает продолжительное время для химической реакции воды и кислорода, благодаря чему полностью удаляется сероводород, а железо максимально окисляется.
Кроме того, в корпусе аэрационной установки всегда поддерживается определенное количество воды, что является преимуществом при остановке водоснабжения.
Конструкция безнапорной системы аэрации воды содержит следующие основные составляющие:
— электромагнитный и дыхательный клапаны,
— датчик уровня жидкости.
Вода в аэрационном баке не находится под давлением, поэтому на выходе из емкости оно создается с помощью насосной станции.
Сочетание безнапорной аэрации с дозированием реагентов (хлора, гипохлорита натрия и других) применяется в ситуациях, когда исходная вода содержит большое количество органических соединений. Показатели качества воды превышены и имеют следующие значения: содержание сероводорода более 2 мг/л, pH низкий и составляет менее 6,8, повышена перманганатная окисляемость, содержание сульфидов более 0,2 мг/л.
3.2 Напорная аэрации воды
Является наиболее распространенным методом обогащения воды кислородом для окисления вредных веществ. Такая фильтрация воды совершенно безвредна, экономически выгодна, а кроме того, экологична. Чаще всего напорную аэрацию применяют для очистки скважинной воды, так как подземные воды характеризуются малым содержанием либо полным отсутствием кислорода.
Установки напорной аэрации представляют собой аэрационные колонны простой конструкции, и сравнительно компактными размерами. В таких системах не наблюдаются потери напора, так как отсутствует разрыв водной струи, и дополнительные меры по повышению давления на выходе из установки не требуются. Обогащение воды кислородом осуществляется под давлением в герметичном баке.
Метод напорной аэрации позволяет эффективно осуществлять устранение до 0,5 мг/л сероводорода и окислять до 2 мг/л марганца и до 15 мг/л железа.
Конструкционно установка напорной аэрации состоит из следующих основных частей:
Процесс окисления методом напорной аэрации осуществляется по следующим последовательным этапам: 1) неочищенная вода из источника, протекая через датчик потока, подается на вход аэрационной колонны; 2) реле расхода, получив сигнал от датчика потока, включает компрессор и происходит нагнетание воздуха через трубку в бак с поступающей водой, 3) вода, перемешиваясь с пузырьками воздуха, насыщается кислородом, после чего перемещается в находящуюся под давлением емкость, 4) в течение некоторого времени (не менее 30 минут) происходит окисление растворенных частиц нежелательных веществ, 5) затем наступает следующий этап очистки, когда вода проходит через фильтры, адсорбирующие твердые окислы.
4 Аэрация воды из скважины
Условия, при которых формируются подземные воды, определяют особенности их состава. В воду поступает множество различных химических элементов из окружающих горных пород. В местах под водонепроницаемыми породами, куда не попадают даже талые и дождевые воды, подземные воды растворяют марганец и железо. На участках, куда вместе с атмосферными и прочими водами кислород поступает, железо и марганец подвергаются окислению и находятся в нерастворенной форме, а общее их содержание может быть незначительным.
Вода, добываемая из скважин, отличается от воды из открытых водоемов тем, что она, как правило, бесцветна и не содержит взвешенных частиц. Бурый оттенок, а также мутность и осадки гидроокислов железа, возникают в процессе взаимодействия с кислородом при отстаивании. При этом вода может издавать неприятный запах и обладать характерным железным привкусом.
Уровень содержания железа, марганца, двуокиси углерода в подземных водах намного больше, чем в открытых водных источниках. Также такая вода обладает пониженным значением pH.
Кроме растворенного состояния железо в воде может содержаться также в виде коллоидных и органических соединений. Здесь вода сразу же будет желтоватого либо бурого цвета, но при этом будет наблюдаться образование осадка при отстаивании. Уровень загрязнения органическими соединения железа определяется значением перманганатной окисляемости. Если данный параметр превышает 4-5 мг/л, система аэрационной фильтрации может не справиться с задачей очистки и необходимо дополнительно использовать реагентные окислители (например, перманганат калия, гипохлорит натрия, активный хлор и др.). Для удаления остатков хлор и хлор-соединений прибегают к методу сорбционной фильтрации.
Метод аэрации для очистки скважинной воды является одним из наиболее эффективным и широко реализуется в бытовых нуждах, а также в промышленных масштабах.
4.1 Применение для обезжелезивания и очистки от органических веществ
4.1.1 Напорная аэрация для удаления железа
Данный метод основан на том, что помимо окисления, происходящего в результате насыщения исходной воды кислородом, химическая реакция окисления ускоряется, благодаря катализирующим свойствам фильтрующей загрузки, входящей в схему очистки.
В качестве фильтрующей загрузки применяют природные сорбционные материалы, в составе которых, присутствует диоксид марганца: МЖФ, сорбент AC+MC, Birm и другие. Указанные вещества различаются между собой химическим составом и физическими параметрами, и эффективны в разных случаях в зависимости от качественных показателей исходной воды. При этом они обладают одинаковым принципом действия: диоксид марганца провоцирует окисление железа и марганца, в результате которого образуются нерастворимые гидроксиды, осаждающиеся затем на гранулированных частицах загрузки.
Очищение воды от железа таким способом осуществляется по описанной далее схеме. В воду, которая подается на устройство аэрации, компрессором нагнетается воздух. Количество сжатого воздуха контролируется реле потока. Затем смешанная с воздухом вода поступает в аэрационную колонну, а избыток воздуха отводится с помощью воздушного клапана. После чего вода направляется в фильтр-обезжелезиватель, загруженный каталитическим материалом. При прохождении воды через очищающий фильтр с каталитическим наполнителем происходит окисление железа и осаждение его частиц на внешней части сорбционных гранул. Вымывание в дренаж осажденного железа реализуется при взрыхлении фильтрующего слоя обратным потоком воды.
4.1.2 Безнапорная аэрация для удаления железа
Безнапорная аэрация отличается от напорной тем, что не требует постоянного высокого давления воды в аэрационной емкости. Воздух в систему заводится с помощью аэратора (это может быть компрессор, эжектор и т.п.). В контактной емкости, представляющей собой герметичный корпус, вода насыщается кислородом и отстаивается. Затем с помощью центробежного насоса отстоявшаяся вода откачивается из контактной емкости и направляется на обезжелезиватель с каталитической загрузкой. Дальнейшая очистка происходит так же, как и в системе напорной аэрации.
4.1.3 Реагентное обезжелезивание с напорной аэрацией
Дает возможность кроме железа удалять из воды также и органические соединения. Принцип работы: посредством дозатора в воду поступает реагент – раствор гипохлорита натрия. Чтобы произошло максимальное окисление взаимодействие хлора и воды должно продолжаться около получаса или больше, этот процесс осуществляется в напорной емкости. Затем вода направляется в каталитический обезжелезиватель, где железо и другие примеси окисляются и осаждаются на поверхности фильтрующих гранул. Вымывание осадочных взвесей из фильтра происходит в результате взрыхления каталитического слоя обратным водным потоком. Остаточный хлор устраняется из воды с помощью сорбционных материалов на основе активированных углей.
4.1.4 Реагентное обезжелезивание с безнапорной аэрацией
Также, как и выше описанный метод устраняет из воды органику. Принцип работы: с помощью дозатора в воду поступает реагент – раствор гипохлорита натрия. Чтобы произошло максимальное окисление взаимодействие хлора и воды должно продолжаться около получаса или больше, этот процесс осуществляется в напорной емкости. Затем с помощью центробежного насоса отстоявшаяся вода откачивается из контактной емкости и направляется на обезжелезиватель с каталитической загрузкой. Дальнейшая очистка происходит так же, как и в системе напорной аэрации.
4.2 Применение для удаления растворенных газов
Дегазация – процесс избавления воды от примесей вредных газов, которые отрицательно влияют на качество воды. Например, сероводород вызывает плохой запах, а углекислый газ способствует возникновению коррозии в трубах. Обычно при помощи дегазации устраняются щелочные (NH3, СН3, NH2) или кислые (С02, H2S, S02, S03, N02) газы.
Удаление газов можно осуществлять двумя способами химическим – при помощи различных реагентов и физическим – аэрацией.
Химический метод применяется в случаях, когда наблюдается низкая концентрация газов, либо при отсутствии возможности утилизировать их. Недостатки химического метода заключаются в том, что фильтрация обладает большей стоимостью за счет задействования реагентов и сам процесс очистки значительно усложняется. Кроме того, неправильно подобранная дозировка реагентов может ухудшить качество воды. Ввиду вышеперечисленного химическая дегазация менее востребована, чем аэрация.
Рассмотрим подробнее, как осуществляется устранение газов при помощи аэрации. Суть метода состоит в том, чтобы привести значение парциального давления газа в атмосфере, которая контактирует с водой, к нулю.
Указанный способ отлично очищает воду от углекислого газа и сероводорода. А вот извлечь из воды кислород, который составляет значительную часть атмосферы, системы аэрации неспособны. Для удаления кислорода воду доводят до кипения в термических деаэраторах, либо в герметичных вакуумных дегазаторах.
— Вакуумные – с помощью специальных механизмов (водо- или пароструйных эжекторов, вакуумных насосов и т.п.), создается пониженное давление над поверхностью воды, при котором она закипает при текущей температуре.
— Термические – в них происходит нагревание воды, за счет чего вредные газы выпариваются из нее.
— Барботажные – сжатый воздух в виде пузырьков продувается через медленно проходящий поток воды.
— Пленочные – выполненные в виде колонн, заполненных разными насадками, по которым вода стекает в виде тонкой пленки. Благодаря насадкам площадь поверхности взаимодействия воды и воздуха, подаваемого встречно вентилятором. Насадки выполняются из пластика, дерева или керамики, имеют кольцевую форму.
Барботажные системы расходуют много энергии на сжатие воздуха, поэтому их использование экономически невыгодно, и они редко применяются.
Наиболее эффективным устройством для удаления газов из воды считается пленочный дегазатор. Благодаря ему обеспечивается надежный дегазационный эффект, такая система долговечна, относительно компактна, требует меньшего расхода воздуха.
Принцип действия пленочного дегазатора: воздух поступает от вентилятора в поддон, вода через верх корпуса дегазатора равномерно растекается по сечению плиты, имеющей патрубки для слива воды в насадку, а также колпаки, через которые выходит воздух. Стекшая в поддон вода отводится посредством гидравлического затвора.
В заключении нам хотелось бы привести видео по монтажу напорной системы аэрации воды своими руками.
Видео по монтажу напорной системы аэрации воды: