Аэрация воды это что такое
Обзор способов аэрации воды
Качество питьевой воды напрямую влияет на здоровье, продолжительность жизни человека. Поэтому так важна правильная водоподготовка как в частных владениях, так и на промышленных предприятиях. Одним из эффективных типов оборудования в борьбе с примесями является аэрационная колонна для очистки воды от железа. Этот метод позволяет максимально устранить частички Fe2 и значительно улучшить цвет, запах жидкости.
Что такое аэрация воды и область применения метода
Аэрация — это обогащение воды кислородом
Аэрацией называют специальный процесс, подразумевающий насыщение воды кислородом, своеобразное её проветривание и умягчение. За счет происходящих при этом окислительных процессов молекулы железа приобретают вид взвесей (трехвалентное нерастворимое соединение, видное глазу человека), которые можно удалить. С помощью кислорода из воды устраняются также сероводород и двуокись углерода.
Аэрацию выполняют либо через распыление жидкости, либо методом пропуска через неё пузырьков кислорода.
Такой метод очистки применяется:
После того как растворимые примеси приобретают форму взвесей, их удаляют при помощи специальных фильтров. Если этого не сделать, частички мусора будут выводить из строя работу насосного оборудования, загрязнять дно накопительной ёмкости.
Способы и принцип действия
Выделяют три метода механической обработки воды с применением аэрации:
Метод аэрации жидкости для частного дома выбирают в зависимости от финансовых возможностей семьи, типа проживания (постоянное/временное). После насыщения воды кислородом важна её качественная фильтрация.
Устройство систем аэрации воды
Механическая (компрессорная) система аэрации воды с обезжелезивателем имеет несколько рабочих узлов:
Компрессор нагнетает кислород в колбу, где газ быстро смешивается с жидкостью. Его молекулы вытесняют все двухвалентные примеси и газы из воды. Затем обрабатываемая среда движется к специальным фильтрам. Здесь все взвеси удаляются, а в водопровод подается уже чистая жидкость.
Безнапорная система аэрации устроена таким образом:
Также для безнапорной установки предусмотрены специальные датчики, которые контролируют включение/выключение оборудования: вентиляторов, входного и выходного патрубка, слива отработанной жидкости. Дополнительно такие станции могут быть оборудованы функцией дробления струи.
Воздуходувку для аэрации очистных сооружений часто используют в септиках, чтобы усилить активность бактерий.
Электрохимическое оборудование имеет следующие рабочие узлы:
При попадании воды в резервуар подключенный к питанию узел обеспечивает синхронное с уровнем её жесткости изменение напряжения полей. Таким образом происходит обезжелезивание воды и контроль расхода электроэнергии.
Преимущества и недостатки метода
Для аэрации как способа очистки воды в аквариумах, прудах или взятой из скважины/колодца характерны такие преимущества:
Монтаж напорной или безнапорной системы может провести даже мастер без опыта.
Аэрация водоемов: популярные способы и необходимое оборудование
«Если рыба живет в воде, то свежий воздух ей не нужен» – в корне неверное утверждение. Любой живой организм нуждается в кислороде. Чем больше в воде растворенного кислорода, тем лучше себя чувствуют живущие в ней организмы, и, наоборот, недостаток свежего воздуха губителен для обитателей подводного мира.
Настоящая статья посвящена проблемам аэрации небольших водоемов (искусственных и естественных). В ней будут даны ответы на следующие вопросы:
Аэрация водоема: обще понятие
Умиротворенное течение подводной жизни лишь издали напоминает собой безмятежное спокойствие. Существование подводной биосистемы характеризуется целым перечнем стремительных процессов: миллионы химических реакций протекают здесь, обеспечивая развитие и рост живых организмов. Для всех этих процессов необходим кислород, которого, кстати, расходуется намного больше, чем всех остальных химических элементов, вместе взятых. И чтобы водоем не испытывал недостатка в кислороде, его запасы необходимо активно восполнять.
По-сути, аэрация – это растворение активных молекул кислорода в толще воды. Аэрация бывает естественной и искусственной.
Естественная аэрация – это продукт непрерывного движения воды в водоеме: вода поднимается на поверхность, вступает в контакт с воздухом и насыщается кислородом. Кстати, в этот момент происходят и другие обменные процессы: жидкость избавляется от метана и сероводорода, отдавая вредные соединения окружающему воздуху.
Естественная аэрация восполняет потери кислорода до тех пор, пока водоем не покроется первыми корками льда. Затем ее эффективность падает практически до нуля. Вывод: искусственная аэрация особенно актуальна в зимний период. Именно поэтому владельцы искусственных водоемов стремятся применить свою хозяйственную смекалку с расчетом на зимнюю стужу. Средства и оборудование для аэрации воды, как правило, приобретаются заранее – то есть летом.
Искусственная аэрация может быть как химической, так и механической. Оба этих метода по-своему эффективны, а вот какой из них целесообразнее всего применять на практике (особенно – в условиях небольшого искусственного водоема) – это зависит от ваших возможностей и потребностей. Рассмотрим особенности каждого способа более подробно.
Химическая аэрация
Химическая аэрация основана на внесении в водоем особых реагентов, которые при взаимодействии с водой выделяют молекулы кислорода. В настоящее время широкое распространение получили такие соединения как перекись водорода (Н2О2), переоксид кальция (СаО2) и перманганат калия (KMnO4, который еще называют марганцовкой).
Перечисленные вещества требуют осторожного применения и грамотной дозировки. Каждый такой реагент стоит денег, поэтому целесообразность химической аэрации должна иметь еще и экономическое обоснование.
Я все время двигал воду ветряками. А в этом году так сложилось, что из-за недостатка кислорода рыба 4 раза к лункам поднималась за полтора месяца. Вывод: «скорую помощь» (реагенты) надо всегда иметь наготове, чтобы в случае чего рыбам помочь.
Теперь давайте попробуем разобраться в том, какой реагент следует использовать, чтобы не принести вреда живущим в воде организмам. По мнению наших пользователей настороженно следует относиться к таким химическим соединениям, как перманганат калия. Во-первых, в наши дни его не так уж и просто приобрести (даже в аптеках он продается по рецептам), во-вторых, есть мнение, что его внесение отрицательно сказывается на здоровье некоторых обитателей водоема (например, марганцовка считается опасной для раков).
Неплохим средством для аэрации нижних слоев водоема считается переоксид кальция. Выпадая на дно водоема, СаО2 генерирует кислород постепенно, тем самым улучшая кислородный режим на глубине.
Вот, что вычитал в книге Герасимова Ю. Л.: из каждых 4,5 кг окиси выделяется 1 кг кислорода и 4,6 кг Са(ОН)2.
Продукт распада переоксида кальция, Са(ОН)2 – это гашеная известь, химическое соединение, с которым работает большинство рыбоводческих хозяйств. Оно вносится в водоем с целью профилактики различных инфекционных заболеваний. Также с его помощью регулируют кислотность водоема и осуществляют минерализацию органики. Следовательно, известкование для обитателей водоема не только безвредно, а даже очень полезно (в разумных количествах, естественно).
Самым безопасным средством для насыщения воды кислородом, по мнению пользователей нашего портала, считается перекись водорода. Это соединение полностью растворяется в воде, а при его разложении не образуется никаких побочных соединений – только кислород и вода.
Я использую пергидроль – концентрированный раствор пероксида (перекиси) водорода. Приобретаю пергидроль в концентрации – 34 % или 37 % (без разницы). В одной канистре, как правило, содержится 32 или 34 кг. Лью в воду в следующем соотношении: на 1 тонну воды (или на 1000 литров) я добавляю 700 грамм пергидроля. Сколько действует пергидроль в водоеме? Это зависит от климатических условий и от состава воды.
Химическая аэрация – это хорошо, но, как гласит народная мудрость: «Движение – это жизнь»! Следовательно, чтобы вода оставалась «живой», ее необходимо перемешивать даже в зимний период.
Как ни крути, а воду двигать надо. Даже незначительный, но постоянный круговорот воды в пруду (в зимний период, хотя бы) позволил бы многим рыбоводам не прибегать к этим «спасительным» канистрам и баллонам.
Механическая аэрация водоема
Итак, мы плавно подошли к необходимости осуществления механической аэрации. «Двигать» воду можно различными приспособлениями: начиная от самодельных ветряков и заканчивая мощными насосами с аэрационными насадками.
Самое простое и быстрое решение – это покупка готового аэратора, функционал и производительность которого будут соответствовать вашим потребностям.
Поставили аэратор от отечественного производителя. Модель в несколько раз дешевле импортных аналогов и имеет ряд преимуществ: есть возможность направлять поток как вглубь, так и параллельно поверхности воды, создавая мощное течение. Принцип работы – инжекционный. Работает очень тихо – только воздух подсвистывает.
Несмотря на простоту решения, приобретение готового аэратора потребует ощутимых финансовых вложений. А для владельцев небольших водоемов – это не всегда оправдано.
Аэратор на основе ветряка
Теперь предлагаем вам рассмотреть более трудоемкое в плане реализации, но менее затратное (в плане финансовых вложений) техническое решение. Основано оно на использовании энергии ветра. Направить ее на аэрацию водоема довольно просто. Обыкновенный ветряк и нехитрый каркас, который будет надежно поддерживать конструкцию в ветреную погоду – вот основные элементы аэратора, которые способны творить чудеса.
В основу аэрационной установки, работающей от энергии ветра, можно заложить самодельный ротор Савониуса. Это самый простой в плане изготовления ветряк, способный совершать полезную работу даже при небольших порывах ветра. Рассмотрим конструкцию такого аэратора на примере, который предложил один из наших пользователей.
Принцип работы подобной установки прост: ветряк вращает вертикальный вал, на котором (под водой) расположен движитель воды. В качестве движителя можно использовать винт с несколькими лопастями.
Для лопастей была использована пластиковая бочка на 200 литров. Движитель воды необходимо делать в виде пропеллера. Это усилит перемешивание воды и сделает ее движение равномерным. У меня в качестве «пропеллера» стоят лопасти автомобильного вентилятора (который для охлаждения радиатора используется). Установив конструкцию, мы были поражены ее энергией: вода буквально бурлила. Приехав через сутки, увидели, что вместо лунки диаметром 40 см под ветряком образовалась полынья величиной 3 метра. Лед на момент установки ветряка был толщиной 42 см. Это все размыло.
Для того чтобы винт не был заблокирован льдом в безветренную погоду, он должен быть расположен на достаточной глубине (ниже промерзания воды). К тому же, сохранить работоспособность устройства при сильных морозах помогает специальный узел, который автор конструкции назвал «антивмерзателем».
Антивмерзатель представляет собой трубу с двумя подшипниками, втулками и манжетами (сальниками), через которую проходит рабочий вал установки.
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.