Что такое аэрация воды?

В частных домовладениях для автономного водоснабжения используются преимущественно подземные источники, колодца, скважины. Интенсивная аэрация для воды из скважины позволяет очистить ее от многих видов растворимых загрязнений. Эта технология получает все большее распространение благодаря высокой эффективности и доступности оборудования, с помощью которого она реализуется.

Качественная очистка воды с аэрацией необходима, прежде всего, из-за высокого уровня загрязнения грунтовых и более глубоких водонесущих слоев. Большое количество растворимых примесей обусловлено антропогенными и техногенными факторами. Использование неподготовленной воды для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических нужд чревато поломками бытовой техники и появлением аллергических реакций.

В тоже время даже естественная #аэрация воды воздухом обеспечивает заметное уменьшение концентрации железа. Этот процесс мы наблюдаем при ее отстаивании в открытой емкости, когда на дне и стенках образуется рыжий налет. Применение аэрационных колонн и иного оборудования для доокисления растворимых примесей, в том числе и в комбинации с другими методами очистки, позволяет получить чистую воду с превосходными органолептическими свойствами.

Данный метод водоподготовки используется достаточно давно и в разных отраслях: от очистки стоков до рыбного хозяйства. Возникает вопрос, а что такое аэрация воды и каких физических и химических принципах она основана? Этот процесс возникает в результате контакта атмосферного кислорода с растворенными соединениями и газами. Между ними протекают различные реакции, приводящие к связыванию вредных примесей и выпадению их в осадок.

Разбираться в вопросе: аэрация воды, что это такое можно на конкретном примере трансформации двухвалентного железа в трехвалентное. Первое образует растворимые соединения, которые при больших концентрациях делает жидкость непригодной для питья. При контакте с кислородом происходит доокисление железа до трехвалентного состояния. Оно и выпадает в виде ржавчины и отфильтровывается специальными засыпками.

Принудительная аэрация воды из скважины относится к механической и реализуется с помощью специальных установок. Существуют и другие ее разновидности: биологическая и химическая. Естественное насыщение воды кислородом присутствует практически во всех открытых водоемах. В его основе лежат процессы фотосинтеза, протекающие в фитопланктоне. Химическая аэрация происходит с использованием некоторых реагентов (перекись водорода, перманганата калия, или перекиси кальция).

Очистить воду от растворимых соединений крайне сложно, это требует значительных энергетических и иных затрат. Упомянутые методы аэрация воды используются для снижения уровня загрязненности и достижения определенных физико-химических показателей и органолептических качеств. Применение этих технологий позволяет успешно удалять многие виды примесей, в том числе вредных и опасных для человека.

В процессе фильтрации воды аэрацией происходит химическое окисление и связывание перечисленных веществ. Свободный кислород оказывает деструктивное влияние и оказывает угнетающее действие на патогенную микрофлору.

Конструкция колонны зависит от применяемого метода аэрации воды и изготавливается преимущественно из полимеров, композитов или нержавеющей стали. Обычно используются экологически чистые и безопасные материалы, соответствующие действующему ГОСТ Р 54463-2011. Колонна для аэрации воды состоит из следующих частей и элементов:

Принцип действия устройства основан на пропускании определенного количества воздуха для аэрации воды или ее распылении для увеличения площади контакта. При этом кислород вступает в реакцию с металлами (железом и марганцем), растворенными газами и органическими веществами. В результате образуется нерастворимый осадок, который задерживается механическим фильтром.

Расчет количества воздуха для аэрации воды выполняется проектировщиком колонны в зависимости от максимального расхода жидкости. На основании этих данных определяется проходное сечение аэратора, а также параметры воздушного компрессора.

В описываемых колоннах насыщение жидкости атмосферным воздухом осуществляется разными способами. В зависимости конструкции установки применяются напорная и безнапорная аэрация воды, которые различаются по эффективности и другим параметрам. Каждый из методов имеет свои преимущества и особенности, которые в значительной мере определяют технико-экономические показатели.

Технологии получила наибольшее распространение и обеспечивает максимальное насыщение жидкости атмосферным воздухом. Для очистки воды с напорной аэрацией используются системы, состоящие из следующих элементов:

Процесс очистки воды с напорной аэрацией происходит в несколько этапов и начинается с подачи жидкости на вход колонны. Срабатывает реле расхода, которое подает сигнал на включение воздушного компрессора. Вода смешивается поступающим в потоке кислородом, который вступает в реакцию с растворенными примесями.

Напорный метод аэрации воды на этапе водоподготовки обеспечивает снижение концентрации сероводорода до 0,5 мг/л, марганца до 2,0 мг/л и железа до 15 мг/л. Не менее эффективно происходит доокисление хлора и ряда органических соединений, в том числе гуминовых кислот. При этом необходимое время аэрации воды уменьшается, что позволяет обеспечивать требуемый расход.

К недостаткам напорного метода аэрации воды следует отнести увеличение начальных затрат на оборудование и издержки на оплату электроэнергии. Современные воздушные компрессоры отличаются повышенной надежностью и практически не нуждаются в техническом обслуживании в процессе эксплуатации.

Главное преимущество этого метода состоит в простоте реализации. Достаточно эффективная безнапорная аэрация воды может быть реализована своими руками простым ее отстаиванием в открытой емкости. При этом происходит естественное ее насыщение кислородом за счет контакта поверхности с атмосферным воздухом. Важно обеспечить возможно большую площадь.

Эффективность процесса безнапорной аэрации воды из скважины в значительной мере зависит от размеров капель, чем они меньше, тем больше эффективная площадь контакта. Растворимые примеси взаимодействуют с атмосферным кислородом, что приводит к образованию нерастворимых соединений.

Глубокая аэрация воды очистка воды с безнапорной аэрацией возможна только в том случае, если установка будет иметь достаточную производительность. Повышения этого показателя обеспечивается за счет увеличения линейных размеров, что не всегда возможно в условиях ограниченного пространства.

Комбинированные методы очистки воды от железа (аэрация плюс фильтры обезжелезивания)

Одним из главных негативных факторов для здоровья человека и состояния бытовой техники является повышенное содержание железа в воде из водопровода или автономного источника(Например, артезианской скважины). Наибольшую эффективность показывают комбинированные схемы с использованием обезжелезивателей воды с предварительной аэрацией напорным или безнапорным методом. В качестве дополнительной ступени водоподготовки применяются модули с наполнителем из ионообменных смол.

Реагентный метод обезжелезивания воды с предварительной аэрацией основан на замене ионов двухвалентного железа ионами натрия в растворимых соединениях. В результате они переходят в нерастворимую форму и осаживаются в механических фильтрах. Дополнительные картриджи с ионообменной засыпкой обычно применяются попарно: один из них всегда готов к работе, другой может находиться в режиме регенерации.