Аэрация воды: область применения, способы, принцип действия и устройство систем

Вода, к которой мы привыкли, наблюдая ее в природе — ручьи, реки, моря — находится в системе биорегуляции. Бактерии и водные растения очищают воду от растворенных веществ, делают ее пригодной для жизни насекомых, рыб, птиц, животных и человека, конечно.

Когда мы берем воду из скважины, колодца, любого иного подземного источника — мы по привычке ожидаем получить чистую воду.

Однако, железо, марганец, органика, сероводород (это основные загрязнители, есть еще множество других) — делают нашу воду непригодной для питья и бытовых нужд.

Увы, вода подземных источников редко бывает чистой в нашем понимании.

Такая вода при высоком содержании загрязняющих веществ:

  • имеет противный запах,
  • противный вкус,
  • оставляет несмываемые следы на сантехнике,
  • разрушает стальные части водопровода,
  • образует осадки, загрязняющие водопровод
  • и приносит множество других неприятностей

Напорная аэрация — один из самых распространенных методов окисления растворенных металлов, удаления органических веществ, сероводорода и аммиака.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Малое количество, либо полное отсутствие кислорода, растворенного в воде — общая черта всех подземных источников водоснабжения. Но у всех этих источников есть еще одна характерная черта — такая вода содержит растворенные вещества:

  • металлы, в основном железо и марганец,
  • органику — фульвокислоты, гуминовые кислоты, антропогенных вещества (от деятельности человека)
  • бактерии и прочие микроорганизмы,
  • растворенные газы — сероводород, аммиак, хлор

Вода с растворенными металлами и прочими веществами выходит из скважины абсолютно прозрачная, имеет привкус железа и/или запах железа и сероводорода. Находясь в открытой емкости со временем вода мутнеет, приобретает цвет, а спустя еще какое-то время (часы или сутки) вода снова становится прозрачной, на дне образуется рыжий или белый осадок. Это происходит из-за того, что вода очень быстро насыщается кислородом воздуха и металлы, растворенные в воде окисляются (присоединяют к себе ион OH) — переходят из двухвалентного (растворенного) в трехвалентное (нерастворенное) состояние и образуют коллоиды — крупные сгустки молекул, которые однако еще слишком малы, чтобы мы могли видеть их глазами. Поэтому вода, содержащая коллоидное железо кажется нам мутной и окрашенной.

Коллоидные растворы — это дисперсные системы — золи. Это устойчивые взвеси, потому что их частички обладают одинаковым зарядом и электростатически отталкиваются друг от друга. Поэтому вода может оставаться мутной сутками, а иногда и месяцами.

Обычно в теплой, стоячей, насыщенной кислородом воде очень быстро начинают свою работу аэробные бактерии. Они попадают в воду из воздуха, набрасываются на коллоидные вещества и поглощают их, встраивают в свою структуру. Мы называем такой вид ограники железобактериями. Они работают, как коагулянт — собирают коллоиды в более крупные частицы, достаточно тяжелые, чтобы выпадать в осадок. Осадок, образующийся на дне емкости мы называем гидроокисью, либо гидроксидом железа. В состав гидроокиси так же входят продукты распада органических веществ, других металов, например марганца, а так же продукты распада сероводорода — сульфаты и многие другие вещества — хлориды, фториды, соли, нефтепродукты… много всего.

ПРИНЦИП РАБОТЫ АЭРАЦИИ

Чтобы очистить воду от растворенных металлов, органики и сероводорода применяют метод окисления кислородом воздуха. Можно просто наливать воду в открытую емкость, разбрызгивая ее для лучшего смешения с воздухом, а затем подавать снова в водопровод насосом второго подъема. Этот способ удобен для дачных участков, а так же домов с большой котельной, в которой можно легко разместить большую емкость. Но он имеет ряд своих недостатков

Более современное решение вопроса — напорная аэрация.

НАПОРНАЯ АЭРАЦИЯ

Воздух нагнетают в водопровод с помощью компрессора, позволяют ему смешаться с водой в специальной колонне, после чего удаляют нерастворенные пузырьки воздуха через автоматический воздухоотводчик, а воду, насыщенную кислородом подают на фильтр обезжелезивания колонного типа с каталитической загрузкой — сыпучим, как песок материалом, который усиливает реакцию окисления всего, что может быть окислено и механически задерживает частицы ненужных нам веществ. Чистая вода идет к потребителю, а задержанные загрязнения периодически вымываются в канализацию обратным током воды во время периодической промывки фильтра.

ПО ШАГАМ более подробно описание работы колонны аэрации следующее:

1. Вода подается в колонну аэрации слева (глядя на схему).

2. Воздух подается в трубу перед колонной аэрации с помощью компрессора, который включается по сигналу реле протока, установленному после обезжелезивателя когда возникает проток воды (открывают воду в доме).

3. Вода с воздухом устремляются в колонну множеством струй через рассекатель, находящийся в воздушном пузыре.

4. Высота воздушного пузыря регулируется длинной воздухоотводной трубки (20-35 см).

5. Если количество воздуха, поступающего в колонну будет больше, чем расход растворяемого воздуха, тогда лишний воздух будет выходить через автоматический воздухоотводчик на верху колонны.

6. В верхней половине колонны воздух смешивается с водой, пузырьки воздуха всплывают наверх, не достигая дна.

7. Вода насыщенная кислородом забирается из колонны аэрации через самую длиную трубку со дна емкости.

8. Насыщенная растворенным кислородом вода, отделенная от пузырьков направляется дальше по системе очистке воды на фильтр обезжелезивания. Смотрите следующую схему.

На этом видео Вы можете посмотреть наглядно, как работает колонна напорной аэрации и какой оборудование мы используем для организации процесса окисления воды кислородом воздуха

Входная труба оголовка аэрации заростает гидроокисью.

Дальше смотрим на схему обвязки.

  1. Компрессор аэрационной колонны включается по сигналу реле протока BRIO-2000-M, которое устанавливают ПОСЛЕ фильтра обезжелезивания. Это важно во-первых для того, чтобы реле работало в чистой воде и не подвергалось загрязнению гидроокисью. Во-вторых во время обратной промывки обезжелезивателя воздух не должен поступать, иначе в толще загрузки будет задерживаться гидроокись и фильтр будет работать не правильно.
  2. Вода, насыщенная кислородом поступает на фильтр обезжелезивания, где каталитическая загрузка усиливает реакцию окисления растворенных веществ.
  3. На поверхности загрузки и в ее верхнем слое механически задерживаются крупные частицы гидроокиси.
  4. Коллоидные частицы (взвеси) отфильтровываются в нижних слоях загрузки электростатически притягиваясь к стенкам крупиц загрузки.

Разборка, чистка, а также более наглядная работа аэрационной колонны — смотрите ВИДЕО выше.

Теперь поговорим о том из каких компонентов состоит система аэрации и как собрать колонну аэрации самостоятельно.

СОСТАВ КОМПЛЕКТА АЭРАЦИИ:

  1. Компрессор, способный нагнетать воздух в нужном объеме, преодолевая давление воды в системе водоснабжения
  2. Колонна (баллона) подходящего размера
  3. Оголовок аэрации — это пластиковая болванка с системой каналов для движения воды и воздуха
  4. Трубы подходящего диаметра и длины
  5. Рассекатель
  6. Монтажный комплект для обвязки компрессора
  7. Датчик протока
  8. Кран шаровый
  9. Обратный клапан 3/8″
  10. Фитинги 3/8″ и 1/4″ (для компрессора, оголовка и воздухоотводчика)
  11. Напорный шланг нужной длинны для подачи воздуха из компрессора в колонну
  12. Воздухоотводный клапан

По самостоятельной сборке комплекта — смотрите видеоинструкцию выше.

Аэрация воды – что это такое и зачем нужно

Аэрация воды – что это такое и зачем нужно

Аэрация— это метод очистки воды от различных нежелательных элементов (марганец, сероводород, железо и т.д.) за счёт химических процессов, происходящих при поступлении кислорода. Помимо непосредственной функции очистки состава, данная процедура предполагает устранение неприятных запахов. Спектр применения аэрации воды довольно широк. Она востребована в отношении сточных труб или, например, аквариумов. В последнем случае аэрация воды позволяет увеличить процентное соотношение кислорода, что положительно сказывается на находящихся внутри организмах, в частности, облегчает дыхание рыб. Эта статья подробнее расскажет об аэрации воды.

Из этой статьи вы узнаете:

Что такое аэрация воды

Как происходит аэрация воды

Что собой представляет система аэрации воды

Как сделать аэрацию воды своими руками

Как обезжелезить воду аэрацией

Очистка воды аэрацией: биологическая, химическая и механическая

Аэрация воды — это, как уже было сказано выше, процесс насыщения воды кислородом, для чего могут быть использованы самые различные подходы:

Биологическая аэрация воды.

Химическая аэрация воды.

Механическая аэрация воды.

Биологическая аэрация воды — это, в сущности, естественный природный процесс. Известно, что фитопланктон в воде отвечает за то, какой процент кислорода там содержится. Как правило, на долю фитопланктона приходится от 80 до 90% всего кислорода, а ту незначительную часть, которая приходит извне, принято называть «инвазия».

Суть биологической аэрации воды сводится к тому, чтобы различными способами стимулировать увеличение количества фитопланктона, а он, в свою очередь, будет способствовать насыщению воды кислородом. Вариантов того, как может быть организована биологическая аэрация воды множество. Например, часто применяются различные минеральные удобрения. Другим, альтернативным способом биологической аэрации воды является население водоёма различными рыбами, питающимися растительностью. В частности, наиболее часто используют белого толстолобика или белого амура. Эти рыбы питаются преимущественно взрослым фитопланктоном, поскольку он крупнее и заметить его проще. Это способствует естественному приросту молодняка, в связи с чем фитопланктон в своей массе работает интенсивнее, а значит, вода обогащается кислородом — происходит биологическая аэрация воды.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

К слову, польза от популяции белого толстолобика этим не ограничивается. Эта рыба поглощает детрит, который при других обстоятельствах забирал бы часть кислорода. Из этого следует, что биологическая аэрация воды в этом случае будет идти не только за счёт прироста кислорода, но и посредством его экономии.

Что же касается белого амура, то он вносит существенный вклад в биологическую аэрацию воды за счёт того, что употребляет различную растительность, что приносит двойную пользу:

Во-первых, растительность меньше мешает развитию фитопланктона.

Во-вторых, кислород не расходуется на окисление, которое бы возникало при отмершей растительности.

Таким образом, биологическая аэрация воды производится за счёт фитопланктона, но может быть осуществлена косвенным образом — за счёт белого толстолобика или белого амура.

Химическая аэрация воды осуществляется искусственными методами. Суть способа состоит в том, что в воду добавляются реагенты, которые должны выделять кислород при соединении с водой.

Веществ, подходящих для химической аэрации воды, довольно много, например:

Са2О (перекись кальция).

KMnO4 (марганцовокислый калий).

В рамках химической аэрации воды каждое из веществ имеет разную степень эффективности. Например, перекись кальция даёт не только прямой эффект, но ещё и образует гашеную известь, что также полезно для аэрации воды. На практике химическая аэрация воды выглядит следующим образом: если в воду добавляется четыре с половиной килограмма перекиси кальция, то из неё получается килограмм кислорода и 4,6 килограмм гашеной извести.

Для правильной химической аэрации воды важно понимать необходимые пропорции. Например, на три квадратных метра воды потребуется два килограмма перекиси. У марганцовокислого калия уже иные пропорции: килограмм на гектар. Превышение этих доз может привести к ужасным для экологии последствиям.

Механическая аэрация воды является одной из наиболее популярных форм аэрации. Причина заключается в том, что в рамках метода практически не нужно прилагать какие-то усилия, а кроме того, для его реализации требуется минимальное время. Также, в отличие от химической аэрации воды, нет никаких рисков для экологии, что является важнейшим преимуществом.

Суть метода механической аэрации воды заключается в том, что в водоёме оборудуют столик, о который должна разбиваться вода из трубчатого водовыпуска. Взлетая на поверхность, капли насыщаются кислородом и обогащают водоём, возвращаясь в него.

Это не единственный пример механической аэрации, но наиболее простой из них. Есть и более сложные системы, например, дождевальные установки — те самые мельницы, которые поливают поля и огороды, чтобы выращивать на них различные сельскохозяйственные участки.

Кроме того, в рамках механической аэрации востребованы аэраторы — это устройства, которые специально предназначены для аэрации воды.

К слову, механический аэратор необходим далеко не всегда. Существуют правила, на основе которых рекомендуется решить, нужен он или нет. Так, если, согласно расчётам, количество рыб в гектаре водоёма превышает две с половиной тонны, то можно озадачиться установкой аэратора. Если же рыб меньше, то в использовании такого устройства нет смысла.

Что представляет собой система аэрации воды

Обезжелезивание воды аэрацией, а также многие другие способы её очистки — эта та необходимость, с которой столкнулись люди современности. К сожалению, человеческая деятельность подвергла экологию страшному удару, и ситуация отнюдь не улучшается с годами.

Хотя проблемы признают руководство государств и учёные, работа по восстановлению благоприятного состояния природы ещё даже толком не начата. Тем не менее, уже сейчас некоторые санитарные правила, которые позволяют несколько снизить разрушительную деятельность человека. Среди прочего, внимание уделено и отчистке сточных вод, в рамках которой особое значение имеет процедура аэрации.

Устанавливаются целые системы аэрации, которые необходимы для того, чтобы обогатить воду кислородом. Это способствует окислению некоторых металлов и выветривает газы. В первую очередь такая процедура востребована для того, чтобы произвести обезжелезивание воды.

В чём же заключается этот процесс? Кислород влияет на железо, увеличивая его валентность, так что металл уже не может раствориться и оседает на фильтрах. Таким образом, аэрация становится неотъемлемой составляющей очистки воды, значительно ускоряющей всю процедуру.

Как уже говорилось, вредных и просто нежелательных, например, дурно пахнущих или невкусных, веществ, которые могут быть устранены с участием аэрации воды, намного больше:

Многие газы просто выветриваются за счёт аэрации воды.

Виды аэрации воды:

  • Напорная аэрация воды. Осуществляется данный метод в оборудованных ёмкостях. Это может быть, например, специальная колонна. Суть метода заключается в том, что воздух поступает на некоторой глубине, примерно в середине ёмкости. После этого он, естественно, поднимается, что ускоряет процесс аэрации воды. Столь же естественным образом в течение этой процедуры аэрации воды устраняются и газы. Как уже говорилось, далеко не все они токсичны, но практически каждый способен испортить вкус и запах воды. Далеко не весь газ улетучивается в процессе аэрации, но большинство тех элементов, которые остаются, по мере взаимодействия с кислородом принимают нерастворимый вид и оседают на фильтре.

В колоннах для аэрации воды предусмотрен клапан, который нужен для того, чтобы выводить наружу газы и кислород, в случае если тот окажется в переизбытке. При этом всё действует автоматически. Специальный поплавок отвечает за то, будет открыто или закрыто выходное отверстие. Таким образом, система аэрации воды отслеживает, есть ли переизбыток кислорода, который нужно выпустить, либо отверстие необходимо плотно закрыть.

Аэрация воды в подобных колоннах производится сразу несколькими методами. Например, как можно заметить на рисунке, в верхней части ёмкости достаточно много пространства, где будет задерживаться кислород. Это не случайно: таким образом производится дополнительная аэрация за счёт соприкосновения поверхности воды с воздухом. Следует отметить, что наличие прослойки воздуха играет ещё и роль предохранителя, защищая всю систему от аварий в случае резких перепадов давления.

Не приходится даже беспокоиться о том, как отделить воду, прошедшую процедуру аэрации. Система отводит её по коллектору, так что всё производится самостоятельно, без участия человека.

Следует учесть, что есть и более экономичная система аэрации воды. О ней будет рассказано далее.

  • Блокбезнапорной аэрации воды используется для того, чтобы насытить воду кислородом в специальной ёмкости. Чаще всего подобная система аэрации применяется в каскадных установках, работающих с фильтрами на основе катализаторов «МЖХ», «BIRM», «МТМ», «МФО» «AMDX».
Читайте также:  Что лучше - насос или насосная станция: главные отличия и критерии выбора

Бак наполняется за счёт специального клапана, куда вода поступает из любого источника (скважина, водопровод и т.д.). При этом важно, чтобы вода, предназначенная для аэрации, не занимала более половины ёмкости. Включается пара вентиляторов (вытяжной и нагнетательный). Именно они позволяют воде насыщаться кислородом, а также выдувают вредные газы.

Как и в предыдущем случае, безнапорная аэрация воды является автоматизированным процессом. Предусмотрены датчики, которые отвечают за открытие и закрытие необходимых выходов, включение и включение вентиляторов, подачу и слив воды.

Предусматриваются и другие функции, например, дробление струи, что способствует скорости аэрации.

  • Эжекторная аэрация. Эжектор — это устройство, которое может быть использовано для различных целей. В данном случае мы рассматриваем частную ситуацию, в которой эжектор применяется для аэрации воды. Сам метод по своей сути аналогичен предыдущим: вода насыщается кислородом. Отличается лишь подход к самому процессу реализации. Через установку пропускается вода, куда по мере её продвижения всасывается воздух, а в конце пути расположены фильтры, предназначенные для того, чтобы остановить железо, успевшее к тому моменту окислиться.

Аэрация воды из скважины

Наверняка, многие полагают, что вода из скважины не нуждается в аэрации. И в некоторых случаях это действительно так. Во многих регионах страны имеются благоприятные экологические условия, но это вовсе не значит, что любая скважина заведомо даёт чистую воду. На глубине есть свои особенности, которые способствуют загрязнению. Так что если специалисты не вынесли заключения о том, что в данной скважине действительно протекает чистейшая вода, есть смысл позаботиться об её аэрации.

В противном случае высока вероятность, что вода из скважины будет, например, насыщена сероводородом либо железом (его должно быть не более полмиллиграмма на литр ). Аэрация поможет в любом из этих случаев, так что пренебрегать ею не следует.

Особенно это касается тех ситуаций, когда воду предполагается пить. Кто знает, не содержит ли скважина марганец или железо? Лучше соорудить систему аэрации.

Как уже было сказано, за счёт аэрации железо окисляется, что позволяет перейти от двухвалентной (растворимой) к трёхвалентной (нерастворимой) форме.

Этот принцип действует в отношении многих минералов, которые после аэрации оказываются в осадке, после чего фильтры избавляются от них.

Следует учитывать, что даже если вода не предполагается для питья, стоит всё же подумать об её аэрации. Связанно это с тем, что железо способно испортить оборудование, по которому течёт вода. Дело в том, что твёрдые элементы могут закупоривать проходы и царапать стенки.

Как и где применяется упрощённая аэрация воды

Упрощённая аэрация воды может быть использована в рамках любого из описанных выше подходов. Этот метод может быть реализован самыми различными способами. Его суть в любом случае основывается на том, что вода, в которой содержится растворённый кислород и двухвалентное железо, может в процессе фильтрования формировать каталитическую пленку.

Чтобы добиться этого явления, необходима высота излива около полуметра над уровнем воды, налитой в фильтре. Следует отметить, что применить упрощённую аэрацию воды можно далеко не всегда. Например, нет смысла использовать её, если общее содержание железа составляет менее 70%. Если процент меньше, то процедура упрощённой аэрации теряет всякий смысл, поскольку та самая каталитическая плёнка не возникнет.

Кроме того, упрощённой аэрации могут помещать такие факторы, как:

углекислота (железо будет «связанно» растворимой солью),

низкое значение рН (железо быстро окисляется в трёхвалентное).

Важно также уделить внимание уровню кислорода. В данном случае нет единой рекомендации, поскольку многое зависит от характеристик воды. Приблизительно на литр воды требуется 6 миллиграмм, но эта пропорция может существенно варьироваться.

В зависимости от общего подхода, зависит и последовательность упрощённой аэрации воды. Например, в напорном варианте её необходимо произвести в самом начале процедуры обезжелезивания, чтобы избежать смешивания или окисления.

Читайте материал по теме: Очистка воды от железа

Аэрация воды своими руками

Самостоятельная аэрация воды, само собой, предусматривает те же задачи, что и та же процедура, выполненная на профессиональном уровне. Необходимо устранить из воды различные примеси (марганец, сероводород, железо и т.д.). Аэрация воды в общем смысле сводится к тому, чтобы заставить все лишние элементы под действием окисления принять нерастворимую форму, чтобы фильтр задержал их.

Важно! Аэрация является только одной из процедур, предназначенных для очистки воды. Фильтрация не исчерпывается только ею.

Стоит учесть, что существует компрессор для аэрации воды. Он значительно экономит силы, но является довольно дорогостоящим устройством, приобретение которого в частных целях нецелесообразно, поскольку есть более экономичные подходы к аэрации. Кроме того, его применение не всегда щадящее в отношении экологии и может прямо нарушать установленные нормы. Правильно использовать это устройство для аэрации воды могут предприятия в промышленных масштабах. В частом порядке проблему аэрации лучше решить по-другому.

Одним из наиболее простых и экономичных способов аэрации в домашних условиях является применение специальных средств. Например, вещество «Birm» является весьма популярным выбором многих людей. Но важно учесть, что аэрация в этом случае должна производиться без использования хлора, поскольку два вещества плохо взаимодействуют друг с другом.

Вооружаться магнофилтом для аэрации воды рекомендуется, если в воде имеется сероводород.

Чтобы самостоятельно создать систему аэрации воды, потребуется использовать:

насосную систему (например, циркулярный насос);

установку для фильтрации, расположенную в тёплом помещении;

фильтр, способный в течение семи дней производить очистку свыше двухсот пятидесяти литров;

емкость для отстаивания воды в целях её обезжелезивания.

Если у вас имеется частный дом, то осуществить аэрацию воды намного проще, ведь тогда есть возможность оборудовать воздушный резервуар, взаимодействующий, например, с колодцем или скважиной.

Важно! Если водопровод содержит металлические конструкции, то нельзя использовать накопительный очиститель. Следует удостовериться в отсутствии каких-либо фитингов и других соединительных элементов.

Ёмкость для аэрации воды следует выбирать из дюралюминия, причём объём должен составлять свыше ста литров. Далее необходимо оборудовать всё таким образом, чтобы насосная система осуществляла подачу воды через распылитель, причём распыление осуществлялось уже в самом резервуаре. Важно устроить подачу воды, прошедшей аэрацию, на фильтры, а также оборудовать патрубки для подачи кислорода.

Для контроля уровня воды следует использовать специальные трубки. Выводная трубка должна иметь обратный клапан и выкачивать воду при помощи насосной системы. Целесообразно посмотреть, как всё это реализовано, на следующем видео.

Учитывая проблемы с экологией в современной России, нет ничего удивительного, что многие компании поставляют на отечественный рынок системы для аэрации и очистки воды. Тем не менее далеко не все изготовители выпускают действительно качественное оборудование. Как выбрать надёжную продукцию для аэрации и очистки воды, не имея специальных знаний в данной области? И как впоследствии установить необходимое оборудование? Это закономерный вопрос, но если вы дочитали эту статью до конца, то ответ уже найден — компания «Biokit» предлагает полный спектр услуг:

анализ воды из скважины или колодца;

подбор подходящего оборудования;

подключение и проверка системы;

сервисное обслуживание фильтров.

Сотрудничая с «Biokit», вы получаете широчайший выбор систем обратного осмоса, фильтров для воды и многие другие устройства, предназначенные для очистки воды и возвращения ей естественных природных качеств.

Мы готовы вам помочь в данных направлениях:

Выбрать фильтр для воды.

Подключить систему фильтрации.

Подобрать сменные материалы.

Устранить неполадки в работе оборудования.

Дать телефонную консультацию по интересующим вопросам.

Доверьте очистку воды профессионалам компании «Biokit», которые заботятся о вашем здоровье.

Методы аэрации. Использование и преимущества разных систем аэрации. Купить систему аэрации

Практической необходимостью были выработаны методы очистки воды от нежелательных элементов, приносящих вред человеку и техническому оснащению водных коммуникаций. Очистку Н2О при помощи воздуха называют аэрацией, избавляются таким образом от железа, сероводорода, марганца. Её суть состоит в преднамеренно созданном сильном воздушном обмене для снабжения Н2О кислородом, что приводит к её очистке и благоприятному изменению химического состава Н2О.

Применение аэрации:

  1. Аэрация применима для исключения нежелательных «ароматов».
  2. Она же удобна при эксплуатации аквариума.
  3. Для биоочистки стоков.
  4. Очищение Н2О из скважин. Она содержит металлы: марганец, алюминий, железо, летучие соединения, сероводород, органику.

Первый шаг чистки — окисление примесей и самый безопасный, экологически верный способ — это аэрация. Классификация типов такой очистки: биологическая, химическая, механическая чистка.
Биологическая аэрация – разведение фитопланктона в водоеме, как производителя 80-90% кислорода водоема.
Химическая аэрация– использование хим. реагентов, выделяющих кислород.
Механическая аэрация— простой, быстрый способ с применением специальных устройств искусственного насыщения воздухом.

Классификация механических типов: напорная, безнапорная, эжекторная

Назовем первым типом напорную аэрацию. Соединение кислорода с молекулами воды занимает время, для ускорения применяются колонны аэрации – плотно закупоренные баки с компрессором на входе, фильтром на выходе. При поступлении жидкости датчик активирует компрессор, в его камеру нагнетается воздух. Он то и взаимодействует с Н2О, способствуя окислению 2-хвалентного железа.

При достижении давлением заданного значения срабатывает датчик на клапане для выброса лишнего воздуха и газов, как результат, давление стабилизируется, работа возобновляется. Аэрация при напорном методе успешно очищает Н2О от 2-хвалентного железа, но мало эффективна при удалении сероводорода. Преимущества напорной аэрации:

  1. Давление в установке 2-6 атмосфер — условия для наилучшего окисления железа;
  2. Баллоны достаточно компактны, что позволяет успешно использовать их в бытовых условиях;
  3. Метод не меняет напор Н2О в коммуникациях.

Недостатки напорной аэрации:

  1. Стоимость выше, чем при безнапорном методе.

Второй тип очистки – безнапорная аэрация. Вода с нежелательными элементами (железо, марганец, сероводород) в специальном баке для окисления распыляется. Перемешивание содержимого бака ускоряет окисление. Требуемый напор в системе достигают размещением насоса. Бак требует периодической чистки от окислившегося железа, чистку проводить согласно инструкциям комплектации оборудования и с учетом степени загрязненности поступающей жидкости. Безнапорная аэрация чаще используется в промышленных масштабах.

Преимущества безнапорной аэрации:

  1. Высокая производительность: 5000 куб.м. Н2О*сутки.
  2. Воздействие на молекулы железа, марганца, сероводорода.

Недостатки:

  1. Доп. комплектация оборудованием для достижения нужного напора Н2О приводит к дополнительному шуму от насоса;
  2. Требуется систематическая очистка бака, т.к. в образовавшийся слой железа и серы – комфортная среда для развития вредных бактерий, т.е. недостаток – очищение бака вручную;
  3. Большие размеры комплектации.

Третий тип очистки – эжекторная.

Как не требующий высоких затрат, имеющий компактные размеры, метод используется на бытовом уровне. Аэрационная система – компактное устройство, работающее на энергии, получаемой от движения проточной воды в сантехнических проводках, поэтому не является энергозависимым. Механизм работает по т.н. принципу Вентури: от работы сопла Вентури в трубе образуется заниженное давление, провоцирующее засасывание пузырьков в отверстие, на котором установлен обратный клапан, препятствующий возвращению жидкости. Насыщение Н2О происходит только через аэрационный эжектор, затем она подается на фильтрующее устройство. Результативность работы этого метода значительно ниже как по эффективности очистки, так и по объему жидкости. Вместе с тем, при неплохом качестве поступающей Н2О в наших домах, установка успешно справляется с задачей в домашних условиях.

Оборудование для аэрации

При использовании напорной аэрации требуется:

  1. Колонна – герметичный сосуд вместимостью 100-500л.
  2. Компрессор.
  3. Датчики: потока и давления.
  4. Оголовок колонны с клапаном регуляции давления, образующегося в баллоне.

В стремлении лишить воду сероводорода при напорной аэрации введена обработка воды хим. окислителями и в комплектации базовой появляется доп. оборудование:

  1. Насос.
  2. Емкость для размещения специальных составов очистки.
  3. Центр автоуправления.

В кратчайшее время удается удалить наибольший из возможного объем вредных элементов при комплексной работе базового и сопровождающего оборудования станции. Системы безнапорные комплектуются так:

  1. Бак в 400-700 литров.
  2. Форсунки-распылители.
  3. Компрессор, комплектные аэраторы для передачи кислорода.
  4. Насос.
  5. Аккумулятор.
  6. Элемент управления.

Система эжекторной аэрации – переносной аппарат, допустимый в бытовых условиях.

Применение аэрации

Аэрация водоемов

На первый взгляд неприхотливые рыбки и жители искусственных водоемов не требуют какого-либо комфорта. Однако скудная кислородом среда обитания негативно сказывается на любом живом существе. Аэрационные станции для водоемов бывают поверхностные, инжекторные и береговые (донные). Вариации их настолько широки, что выделяют мобильные и стационарные установки. А в зимнее время может использоваться погружная система. Очищение кислородом действительно необходимо в уходе за водоемом, с ней он будет чистым и обитатели жизнеспособными. Аэрационную станцию для пруда можно соорудить самостоятельно. Как?

Смотрите видео умельцев:

Очистка аэрацией

  • Устанавливаете автономную канализацию в загородном доме? Обязательно следует проводить предварительную аэрацию: покупаете оборудование для аэрации и подключаете его.
  • При установке автономной канализации на предприятии устанавливают биологические системы очистки сточных вод, требуется купить и подключить аэрационную систему.
  • Аэрация Н2О из скважины, возможна одним из указанных ранее способов. Следует только предусмотреть помещение для оборудования и купить станцию аэрации.
  • Для аэрации в условиях дома, дачи: купить компактную установку под названием аэрационный эжектор.
  • Аэратор Н2О для смесителя – компактная насадка на кран. На выходе получается струя воды молочного цвета, обогащенная кислородом. Материал – никелированная и нержавеющая поверхность. Насадка проста в установке и эксплуатации, однако не надежна: может забиваться и не выдерживать напор воды.
  • Аэрация жидкости аквариума. В домашних аквариумах допустимо использовать покупные компрессоры или соорудить подобный механизм для выполнения задачи без потребления электричества.

Смотрите ознакомительное видео умельцев:

Детальный разбор самодельной системы для аквариума:

Аэрация воды

Принцип работы фильтров для Аэрации Воды

2. Принцип работы

Системы аэрации основан на напорном насыщения артезианской воды кислородом воздуха для окисления двухвалентного железа перед подачей на фильтры обезжелезивания. В процессе аэрации железо, присутствующее в воде, становится трехвалентным и легче убирается различными сорбционными загрузками. Комплекс аэрации состоит из мембранного компрессора, датчика потока и аэрационной колонны.

Мембранный безмаслянный компрессор, предназначенный для использования в системах аэрации воды.
Достоинством компрессора являются его малошумность и компактность. Максимальная производительность компрессора составляет 600 л/ч при противодавлении 6 бар – для модели АР-2 и 2500 л/ч при противодавлении 6 бар – для модели АР-200Х.

Датчик потока предназначен для включения/ выключения компрессора в зависимости от наличия/ отсутствия потока воды в трубопроводе. Принцип действия основан на замыкании концевого выключателя потоком воды. Датчики потока поставляются нескольких моделей в зависимости от диаметра водопровода на который они монтируются.


Аэрационная колонна предназначается для увеличения время контакта кислорода воздуха с соединениями железа, находящимися в воде, а также для удаления избытка воздуха и растворенных газов в атмосферу. Аэрационная колонна представляет из себя пластиковый напорный резервуар с системой водоотборных трубок внутри, в верхней части колонны установлен воздухоотделительный клапан.

Безмасляный компрессор
При напорном методе вдув воздуха осуществляется с помощью малогабаритных безмасляных компрессоров непосредственно в трубопровод или специальный узел аэрации (аэрационная колонна или труба). Удаление избытка воздуха осуществляется на воздухоотделительных клапанах (устанавливаются на узле аэрации, либо на осветлительных фильтрах последующих стадий обработки) или центробежных сепараторов. Включение/выключение компрессоров происходит по сигналу датчика потока, что предотвращает завоздушивание системы при отсутствии водоразбора. Для предотвращения перегрева на линию, как правило, устанавливается пара компрессоров, переключение между которыми осуществляется по таймеру с помощью специального блока каскадного управления.

Читайте также:  Защита скважинного насоса от сухого хода: виды, принцип работы и критерии выбора

Аэрационные колонны
Аэрационные колонны серии ARS представляют собой пластиковый корпус фильтра, оснащенный специальным оголовком для подачи воды и распределения воздуха, манометром и воздухоотделительным клапаном.
Рабочее давление – 0,2-6,0 бар; температура – 2-36 °С.

Аэрационные трубы
Аэрационные трубы серии ARP представляют собой отрезок трубы с приваренными на концах фланцами для подсоединения к подводящему трубопроводу. Как правило, в комплекте поставляются ответные фланцы. Труба снабжена манометром и разъемом для подвода сжатого воздуха, нагнетаемого компрессором. Внутри труба содержит наполнитель, представляющий собой полиэтиленовые кольца для турбулизации воды и эффективного смешивания ее с воздухом. Применение трубных аэраторов рекомендуется при значительных потоках обрабатываемой воды с целью интенсификации, при этом диаметр аэратора должен приниматься заведомо выше, чем диаметр подводящих трубопроводов.
Рабочее давление – 0,2-6,0 бар; температура – 2-36 °С.

Центробежные сепараторы
Центробежные сепараторы воздуха Flexair предназначены для удаления избытка воздуха из воды после ее аэрации, а также различных механических включений – таких как песок, окалина, ржавчина – которые оседают в его нижней части и могут быть смыты при помощи сливного крана. Работа сепараторов воздуха Flexair основывается на центробежном принципе. Благодаря тангенциально расположенным патрубкам сепаратора, вода в нем закручивается. Более тяжелая фракция (вода) прижимается силами инерции к стенкам сепаратора, а более легкая (воздух) собирается внутри. Вверху сепаратора установлен воздухоотводчик Flexvent (для диаметров от 25 до 50 мм включительно) или Flexvent Super (для диаметров 65 и выше), которые автоматически отводят выделенный воздух в атмосферу. Качество воздухоотделения улучшается с ростом скорости потока жидкости, проходящей через сепаратор, однако не рекомендуется превышать скорость потока более 1,5 м/с. Максимальное рабочее давление: 10 бар; максимальная рабочая температура: 120 °С

Принадлежности
Электронный датчик потока представляет собой комплекс из водосчетчика с импульсным выходом и электронного счетчика импульсов. При поступлении определенного количества импульсов за некий интервал времени (программируется заранее) срабатывает выходное реле счетчика импульсов, через которое осуществляется подключение единичного компрессора или блока каскадного управления.
В качестве водосчетчиков также могут использоваться встроенные или внешние водосчетчики переключателей потоков Clack WS, которые отвечают за автоматическую работу фильтров.

4. РАСТВОРИМОСТЬ КИСЛОРОДА В ВОДЕ

Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул О 2 . Содержание растворенного кислорода (в дальнейшем по тексту РК) зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды др.
На содержание РК в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее.

К числу первых относят:

  • поглощение кислорода из атмосферы (абсорбция);
  • выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;
  • поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.

Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта. Скорость этого процесса повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Аэрация – обогащение глубинных слоев воды кислородом – происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе ветрового, вертикальной температурной циркуляции и т.д.
Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при ассимиляции диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных (питательных) веществ ( P, N и др.) в воде. Продуцирование кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной, от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров).
Снижение содержания кислорода в воде меньше теоретически возможного происходит в силу протекания химических и биохимических процессов: потребления кислорода различными организмами, брожения, гниения органических остатков, реакций окисления и пр. Примерами причин снижения содержания РК, это могут быть: биологическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органических веществ) и химическое (окисление Fe 2+ , Mn 2+ , NO 2– , NH 4+ , CH 4 , H 2 S ). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев и только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной кислородом.
Все эти рассуждения справедливы для поверхностных вод . В артезианских же водах все эти факторы практически не действуют и поэтому кислород в таких водах, как правило, отсутствует.
Концентрация кислорода в воде определяет величину окислительно-восстановительного потенциала ( RedOx потенциала ) и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Поэтому контроль содержания кислорода в воде – чрезвычайно важная проблема, в решении которой заинтересованы практически все отрасли народного хозяйства, включая черную и цветную металлургию, химическую промышленность, сельское хозяйство, медицину, биологию, рыбную и пищевую промышленность, службы охраны окружающей среды. Содержание РК определяют как в незагрязненных природных водах, так и в сточных водах после очистки. Процессы очистки сточных вод всегда сопровождаются контролем содержания кислорода. Определение РК является частью анализа при определении другого важнейшего показателя качества воды – биохимического потребления кислорода (БПК).

При каждом значении температуры воды существует равновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таблицам , составленным для нормального атмосферного давления. Растворимость кислорода в воде возрастает с уменьшением температуры и минерализации и с увеличением атмосферного давления. Зависимость растворимости кислорода в большинстве жидкостей, включая воду, в первом приближении описывается законом растворения идеального газа – законом Генри. Закон пригоден лишь для идеальных растворов и невысоких давлений. При постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором:

С = k

где С – массовая концентрация газа в насыщенном растворе (моль/л); Р – парциальное давление; k – коэффициент пропорциональности, называемый константой Генри (или коэффициентом Генри).
Однако коэффициент Генри зависит от давления, хотя и в небольшой степени. Зависимость растворимости кислорода от температуры или зависимость k ( Р° , Т ) проявляется в уменьшении растворимости с повышением температуры.
Растворение кислорода и других газов в воде вызывает нарушение ближнего порядка, поскольку требует затраты энергии. Процесс растворения является самопроизвольным. Растворение кислорода в воде следует рассматривать как совокупность физических и химических явлений, выделяя при этом три его основных стадии:

  • Разрушение химических и межмолекулярных связей в растворяющихся газах, требующее затраты энергии. Энтальпия системы при этом растет: ?H 1 > 0 ;
  • Химическое взаимодействие растворителя с растворяющимся веществом, вызванное образованием новых соединений – сольватов (или гидратов), сопровождающееся выделением энергии. Энтальпия системы при этом уменьшается: 2 2 ; V – объем воды, см 3 ; Cs – концентрация насыщения кислорода жидкостью, мг/л; С – концентрация кислорода в жидкости в любой момент времени, мг/л.
    Как видно из приведенной формулы, скорость насыщения воды кислородом зависит от градиента концентрации между фактическим содержанием кислорода в воде ( С ) и максимально возможным насыщением ( Cs ), которое достижимо при данных условиях (температура воды, давление и соленость). Иными словами, чем ближе фактическое насыщение воды к максимально возможному, тем ниже скорость насыщения воды кислородом.

Различные системы обычно сравнивают при стандартных условиях , а именно:

– в чистой (дистиллированной) воде;
– при температуре 20 о С (в некоторых странах при 10 о С);
– при стандартном атмосферном давлении – 760 мм мм.рт.ст. (0,101308 МПа);
– концентрации растворенного кислорода 0 мг/л.

Поправка для перехода от стандартных условий к реальным условиям.

Чтобы перейти от стандартных условий к реальным, применяют поправочный фактор Т :
реальные условия = стандартные условия * Т
где Т – произведение трех коэффициентов: Тр, Т d, Т t .
Коэффициент Тр оценивает перенос кислорода к реальной воде по отношению к чистой (дистиллированной) воде; он зависит от состава воды (в частности от содержания ПАВ, жиров, нефтепродуктов, взвешенных веществ и пр.)

Аэрация воды из скважины: принципы обезжелезивания

В современной водоочистке применяются разные способы удаления примесей из воды. Соли железа вредны и для здоровья, и для внутренних деталей, узлов очистных систем. Избавиться от них можно путем обезжелезивания. Самый эффективный вариант – аэрация воды. Он предполагает искусственное создание интенсивного воздухообмена, в результате которого происходит активное насыщение воды кислородом, окисление железа, выпадение растворенного в воде железа в осадок, очистка и нормализация состава воды.

Очистка воды с помощью метода аэрации: суть метода

Аэрация производится для преобразования растворенных соединений марганца и железа, которые есть в воде, в окислы. В данном виде они потом выпадают в осадок в виде хлопьев, которые затем задерживаются фильтрами очистных систем. Затем происходит окисление с последующей отдувкой летучих соединений. Эти соединения являются токсичными и имеют неприятный запах. Воду с высокой концентрацией солей железа в бытовых целях использовать нельзя, поскольку данные вещества будут оседать на рабочих деталях и узлах сантехники, негативно влияя на их внешний вид и функциональность. Вредны соли железа и для здоровья – постоянное употребление в пищу воды, с избытком железа, негативно сказывается на самочувствии человека, нарушает нормальную работу его органов и систем.

Необходимость обезжелезивания воды. Виды очистки аэрацией

Системы аэрации широко используются для очистки воды от железа в производственных и бытовых целях. Жидкость, богатая соединениями железа, органическими загрязнителями и летучими веществами, требует обязательного проведения предварительной очистки, которая заключается в окислении посторонних включений. Способы окисления существуют разные, но одним из наиболее популярных является именно аэрация. Почему? Потому что она производится без использования химических реагентов и является максимально безопасной. Вместо опасной химии используется кислород.

Основные цели использования аэрации воды из скважин:

  • удаление солей железа;
  • устранение посторонних ароматов;
  • биологическая обработка;
  • повышение концентрации кислорода.

Преимущества обезжелезивания воды аэрацией

Системы аэрации имеют следующие преимущества:

  • Компактные размеры – благодаря этому, устанавливать комплексы можно на небольших участках и внутри жилых домов.
  • Доступная стоимость – цена очистки получается более чем доступной. Точно сказать, во сколько вам обойдется эксплуатация такой системы, можно будет с учетом ее мощности, производительности и выбранного типа оборудования.
  • Автоматическая работа – аэрационные установки функционируют полностью автономно.
  • Неприхотливость в обслуживании – модули в дополнительном обслуживании не нуждаются, поэтому временные и финансовые затраты на обеспечение нормальной работоспособности техники получаются минимальными.

Способы аэрации воды

Выбор способа аэрации зависит от напора воды и других факторов. Основные варианты:

  1. Электрохимический – самая современная методика. Принцип работы оборудования основывается на применении электрохимических реакций, превращающих химическую и электрическую форму энергии в электрохимическую. Данная методика обеспечивает эффективную очистку воды с повышенным содержанием солей железа. Преимущества электрохимических аэрационных комплексов – невысокий уровень шума, экономичность в эксплуатации, небольшие габариты, простое обслуживание (в зимнее время года тоже).
  2. Напорный – данный способ применяется при сильном магистральном напоре и сравнительно невысоком содержании солей железа (оно не должно превышать 15 мг/л). Когда жидкость поступает под напором в колонну, срабатывает датчик потока, компрессор включается в работу, и воздух начинает закачиваться внутрь устройства. Кислород, который содержится в воздухе, обогащает воду, после чего производится ее фильтрация.
  3. Безнапорный – методика подходит для очистки воды при низком давлении и небольшом магистральном напоре, содержании железа до 15 мг на литр. В безнапорных системах аэрации воды содержится бак, в который и поступает разбрызгиваемая форсунками жидкость. Компрессор также дополнительно обогащает ее кислородом, но в фильтр жидкость попадает благодаря работе насоса.
  4. Упрощенный – данный способ аэрации применяется при невысоком содержании и железа, и сероводорода, нейтральной кислотности жидкости. Он предполагает слив воды в карман либо канал магистрали. Окислительного бака в составе конструкции нет, что существенно снижает стоимость системы, но ограничивает ее функционал и сферы применения.

Как провести аэрацию и очистку воды

Во всех рассмотренных выше установках применяется одна и та же методика аэрации. Процесс очистки состоит из следующих этапов:

  1. Вода насыщается кислородом и окисляется до состояниях трех или двухвалентного железа. Примеси оседают в виде осадка и остаются на фильтре.
  2. Осуществляется отдувание растворенных газов, включая сероводород.

И напорная, и безнапорная методики аэрации позволяют получать чистую питьевую воду, которую можно употреблять для питья и приготовления пищи. При этом жидкость не будет содержать химических реагентов.

Процесс обезжелезивания воды своими руками

В домашних условиях проводить очистку от растворенного железа тоже можно – для этого используются специальные вещества. Они имеют пористую структуру, весят меньше и быстро удаляют различные соединения, включая соли железа. Учтите только, что такие вещества плохо взаимодействуют с хлором – применять и их, и хлор для обеззараживания воды одновременно нельзя. Самые популярные средства для аэрации в домашних условиях – это Birm, «Магнофилт», Greensand, но есть и другие составы. Они имеют схожие принципы действия, но могут отличаться в плане эффективности.

Чтобы создать домашнюю аэрационную систему, возьмите:

  • циркулярный насос;
  • фильтрующую установку;
  • фильтр оптимальной производительности.

Каким должен быть фильтр? Выбирайте устройство, которое очищает от 250 л жидкости в день. Продумайте нюансы обустройства накопительного воздушного резервуара. Накопительный очиститель использовать можно, но не для металлических деталей (если в водопроводе есть железные муфты, фитинги, сгоны, от применения накопительной системы очистки следует отказаться).

Основа домашней системы обезжелезивания воды – резервуар, объем которого составляет 100 литров и более. При включении компрессора начинает осуществляться подача жидкости через распылительную установку (в последствии распыление воды будет происходить уже внутри емкости). Концентрацию кислорода в баке контролирует специальный элемент, а уровень воды в системе – выходные трубки (их две). На трубки нужно натянуть силиконовый материал, а на той трубке, которая используется для вывода воды из емкости, устанавливается компрессор и обратный клапан.

Компактный аэратор для воды. Преимущества и недостатки насадки на кран

Ручной компрессор или воздушный аэратор, устанавливаемый на кран водозабора, уменьшает поток воды. В процессе подачи жидкость смешивается с молекулами воздуха и очищается от частичек песка, солей металлов. Как понять, правильно работает установка или нет? Оценить правильность работы приспособления не так уже и сложно. Первое, на что следует ориентироваться – это на молочный оттенок струи воды на выходе аэратора. Если цвет другой, значит, что-то не так. Кроме того, жидкость не должна распыляться – она как бы обтекает насадку.

Материалы для изготовления компактных аэраторов используются разные, но лучше всего использовать нержавеющие или с никелированной поверхностью сплавы. Пластик – вариант рабочий, но недолговечный, кроме того, пластиковые насадки плохо выдерживают сильные потоки воды.

  • дешевизна;
  • невысокая шумность;
  • неприхотливость в обслуживании.

Минус у правильно установленных, качественных систем только один – это недолговечность. Не забывайте своевременно очищать насадку – для этого аэратор снимается с крана, резиновая прокладка очищается или заменяется, достается цилиндр с сетками. Очистить нужно будет все сборные элементы системы.

Аэрация – простой, эффективный, безопасный и сравнительно недорогой способ водоочистки. Его используют многие владельцы загородных участков, которые хотят быть уверены в высоком качестве воды, используемой в пищевых целях. Способы аэрации применяются разные, выбор оптимального следует осуществлять с учетом количественного содержания в воде солей металлов и других примесей. Вы можете использовать как крупные очистные системы аэрации, так и насадки на кран.

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.

Рис. 1 – Аэрация воды – насыщение кислородом воздуха

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,

– газы – хлор, аммиак, сероводород, метан, родон,

– 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:

Ссылка на основную публикацию