Аэрация воды

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

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.

Источник: ochistkavodi.ru

Что собой представляет процесс аэрации

Прежде чем говорить о преимуществах метода, мы должны разобраться, что такое аэрация воды.

Аэрация – это процесс, при котором вода насыщается молекулами кислорода.

Это может происходить двумя способами: распылением воды в воздухе или пропусканием потока воздуха через жидкость. Высокая концентрация кислорода в воде способствует окислению железа и удалению таких растворенных газов, как аммиак, сероводород, диоксид углерода и другие.

Типы аэрационных установок

Насыщение жидкости воздухом происходит с помощью специальных приборов. Они бывают очень разными, но выделяют два основных типа устройств: напорные и безнапорные. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Рассмотрим механизмы их действия более детально.

Напорная установка

В напорных аэрационных установках воздух подается в трубопровод с помощью эжектора или компрессора и перемешивается с водой. Далее вода с кислородом попадают в контактную камеру, которая представляет собой напорный корпус. Он обеспечивает продолжительное взаимодействие жидкости с газом.

Далее обогащенная кислородом вода попадает в фильтр без потери давления в трубопроводе. Для удаления растворимых и окисленных газов, а также лишнего воздуха в контактной камере устанавливают специальный клапан. Вся установка, состоящая из контактной камеры, системы трубок и воздухосбросного клапана, называется аэрационной колонной.

К преимуществам напорной аэрации относятся компактность оборудования и отсутствие необходимости в дополнительном, так как устройство уже имеет корпус с фильтром.

Безнапорная аэрация

Насыщение воды воздухом в безнапорных установках происходит с разрывом струи. Поэтому для дальнейшей подачи воды необходим насос второго подъема. Стандартное устройство безнапорной аэрации состоит из трех частей:

• контактная камера – емкость, в которой смешиваются воздух и жидкость;
• аэратор, который представляет собой безнапорный эжектор, компрессор или систему душирования;
• насос второго подъема.

Преимуществом такой установки является удобство ее использования в загородных домах, где возможны перебои в водоснабжении. Все благодаря накопительному характеру контактной камеры, где можно запасать воду. К недостаткам можно отнести габариты установки, потребность в насосах и дополнительных системах очистки.

Очистка от железа

Чаще всего аэрацию воды применяют для последующего ее обезжелезивания. Устанавливать аэрационные комплексы рекомендуют в загородных домах, где вода поступает из колодцев и скважин. Аэрационные комплексы сами по себе не очищают воду, они только насыщают ее воздухом. Для очистки необходимо дополнительно устанавливать фильтры. Но для чего тогда используют кислород?

Дело в том, что примеси металлов и растворимые в жидкости газы легче удаляются после окисления. Для этого можно использовать различные окислители:

• перекись водорода;
• марганцовку;
• озон;
• хлор;
• гипохлорит натрия и др.

Но самым доступным и безопасным окислителем остается кислород. Поэтому системы аэрации основаны на насыщении жидкости кислородом из воздуха. После этого вода поступает в фильтр. Эффективность дальнейшей очистки уже будет зависеть от качества фильтрующего материала.

Преимущества и недостатки

Аэрация как вспомогательный метод очистки воды имеет ряд преимуществ:

• Безопасность для потребителя и окружающей среды. Вода во время аэрации не подвергается действию опасных химикатов, поэтому после обработки совершенно безопасна для человеческого организма. Также после процедуры не остаются токсичные отходы, которые могут загрязнить окружающую среду.


• Устранение неприятного запаха воды и улучшение ее вкусовых качеств после аэрации.
• Возможность использования данного метода для обработки большого количества жидкости.
• Возможность приобрести оборудование, которое полностью автоматизирует процесс работы.
• Относительно небольшие финансовые затраты, которые включают в себя покупку оборудования и плату за электроэнергию, используемую для работы.

К недостаткам этого метода можно отнести его «неполноценность», так как аэрация – только подготовительный этап перед фильтрацией воды. Также возникают проблемы в применении аэрации в бытовых целях, так как требуется установка довольно громоздкого оборудования.

Источник: vseowode.ru

Освоенная техника аэрации воды

Существующие системы поверхностной и нижней водной аэрации в основном используют технику подмешивания к неподвижной воде или без подмешивания путём создания низкой концентрации кислорода в атмосфере над бассейном. На практике реакционные газы переносятся обратно в воду.

BUBBLER

Современные технологии процессов водной аэрации пытаются скопировать с оглядкой на процессы, происходящие в природе:

• смешивание,
• фонтанирование,
• разбрызгивание,
• расплёскивание,
• просачивание и т.п.

Часто применяется генерация пузырьков пропусканием сжатого воздуха через диффузоры, и даже генерация плазмы электрической дугой. Однако все существующие способы отмечены множественными недостатками.

Недостатки существующих систем

1. Возможности снижения коэффициента растворения (К-фактор) зачастую не рассматриваются. В некоторых случаях К-фактор настойчиво стремятся увеличивать без какого-либо учёта результатов исследований.
2. Потребление энергии в целом велико в силу того факта, что процесс растворения отделен от потока жидкости. То есть кинематическая энергия потока не используется.
3. Зачастую аэрация воды производится для небольшой части обрабатываемой жидкости (на поверхности или на дне объёмных сосудов), в то время как основная часть жидкости остается пассивной.
4. Огромный сосуд с пассивной жидкостью внутри непроизвольно становится питательной средой для различных бактерий, планктона, водорослей. Поддерживать чистоту объёмных сосудов крайне сложно и экономически накладно.
5. Концентрация кислорода в воздухе над аэрационными сосудами низкая из-за сильной ферментации и биогазификации. При поверхностной аэрации воды биогазы растворяются в жидкости активнее кислорода по причине увеличенной сопротивляемости О² к растворению в жидкостях.
6. Аэрация поверхностным способом становится бесполезной, когда над поверхностью воды отмечается высокая концентрация биогазов. Поверхность неподвижной воды в сосуде становится жестче и плотнее. Поверхностное натяжение усиливается, что увеличивает растворяющее сопротивление.
7. Каскадная аэрация способствует активному отделению кислорода от воды. По этой причине содержание кислорода в воздухе над каскадной системой всегда выше, чем непосредственно в составе жидкости.
8. Способствует снижению насыщаемости воды кислородом и технология прямого удара, которая достаточно часто применяется в условиях аэрации технических вод.

Обоснование эффективных процессов аэрации воды

Наиболее распространенная теория растворения газа путем диффузии может быть представлена в виде двух графиков

ЛАТУННЫЙ

Согласно теории, факцию материала окружают тонкие пленки, что в принципе приводит к появлению сопротивления растворению. В стандартных случаях переход насыщения осуществляется от газа к жидкости.

Однако на практике возможны неблагоприятные реакции вкупе с композитами между слоями, что может вызвать изменение направления транспортировки.

При рассмотрении оксигенации или аэрации воды, эти процессы представлены как: ХПК (химическая потребность в кислороде) и БПК (биологическая потребность в кислороде).

Теоретически, газы транспортируются путем растворения в водах незамедлительно, когда сохраняются следующие условия:

• молекулы расположены близко друг к другу;
• сопротивление растворения снижается до минимума;
• отсутствуют другие газы и примеси;
• кислород вводится непосредственно в структуру аэрируемой воды;
• организовано движение воды, подвергаемой аэрации;
• растворяемая область остаётся равномерно чистой.

Аэрация воды по финской технологии

Модульное решение от финской компании SansOX – интересный вариант аэрации воды на новом технологичном уровне. Модуль аэрации легко доработать, смонтировать или удалить. Систему удобно обслуживать на всех этапах процесса аэрации воды.

КУХОННЫЙ

Инженерное решение, получившее название «OxTube», интегрируется в любую систему, где есть потребность обработки пресной воды или очистки сточных вод, где требуются системы с полной водной оксигенацией и аэрацией.

Исследования и экспериментальные опыты показали: финская система «OxTube» насыщает воду кислородом быстрее и эффективнее, затрачивая меньше энергии, по сравнению с другими существующими системами.

Устройство «OxTube» может применяться с различными очистными сооружениями и естественными потоками воды. Инвестиционные затраты при этом относительно низки.

Есть смысл рассмотреть финский вариант аэрации воды ближе, чтобы иметь возможность оценить новую инженерную мысль.

Финский аэратор воды универсального назначения

Основной задачей для финских инженеров при разработке OxTube виделась задача увеличения К-фактора сопротивляемости растворению. Процессы растворения и жидкостной обработки исследовались в условиях их длительного и неэффективного применения.

Так удалось определить теоретические условия, а также оптимальную скорость растворения воздуха и кислорода в жидкости.

На основе полученных результатов финские инженеры создали модульную конструкцию аэрации воды, что на картинке ниже.

СВЕТОДИОДНЫЙ

Вода насыщается кислородом (озоном) непрерывно в течение 0,5-10 секунд в зависимости от назначения и технологических потребностей.

В большинстве случаев система «OxTube» способна принимать газы и химикаты путем подачи и / или всасывания, эффективно смешивать их и равномерно растворять ингредиенты в текущей транспортируемой жидкости.

Основные компоненты универсального аэратора

Инженеры SansOx разработали две новых конструкции эжекторов:

1. Дроссельная заслонка.
2. Прямоточный вихревой канал.

Благодаря прямоточному вихревому каналу обеспечивается эффективное осевое всасывание в центре потока. Оба эжектора равномерно смешивают жидкость, газ, ингредиенты.

Вихревой канал формирует спиральный поток. За счёт этого давление на поверхности трубы увеличивается, а в центральной области уменьшается.

Тем самым снижается турбулентность на трубной поверхности и осуществляется смешение на всасывании в центральной области потока.

TULEX

Импульсный модуль обеспечивает эффективное растворение сразу после того, как жидкость, газы, ингредиенты прошли стадию вихревой обработки.

Максимальная аэрационная способность достигается благодаря процессам подачи, смешивания и растворения. Кинетическая энергия потока используется для плотного сближения молекул на косых поверхностях импульсного модуля.

Барботажный модуль устройства состоит из трубки и направляющих пластин, сделанных из нержавеющей стали с отверстиями.

Микро-барботаж доводит процесс растворения до логической завершённости, а также выдерживает необходимый период времени для химических реакций в обработанной жидкости.

Преимущества финской системы аэрации

Устройство «OxTube» видится эффективным уникальным инструментом сантехники, способным эффективно растворять кислород и другие газы в воде и других жидкостях.

БАРБОТАЖНЫЙ

Более того, технология также эффективна для растворения или смешения, к примеру, химикатов, коагулянтов и подобных веществ.

Благодаря модульности «OxTube» инструмент относительно легко приспособить для удовлетворения разнообразных потребностей. Общие преимущества включают:

• быстрый и непрерывный процесс с растворением и перемешиванием;
• постоянное качество процесса;
• отсутствие необходимости в использовании внешней энергии;
• простота обслуживания.

Модуль «OxTube» предоставляет лучший вариант экономии затрат на жизненный цикл. Экономия достигается за счет повышения эффективности, экономии времени, энергии, ингредиентов.

Также благодаря своей высокой производительности и постоянному качеству процесса, модуль видится экономичным инструментом. Отдельным преимуществом стоит отметить экономию на этапах инвестирования и обслуживания.

Система аэрации финских инженеров может настраиваться под широкий спектр потребностей в процессах вода / жидкость. При использовании O₂ или O₃ можно достичь уровней растворения кислорода выше 50 мг O₂/л.

СФЕРИЧЕСКИЙ

Конструкция допускает использование нескольких видов материалов для изготовления. Рабочий диаметр патрубков системы может варьироваться в пределах 16-200 мм.

Краткий функционал на четыре шага

Завершая обзор финской разработки для аэрации, можно всего в четыре шага расписать весь функционал системы:

1. Вихревые и эжекторные модули генерируют
   всасывание газа в поток воды. Происходит эффективное смешивание кислорода, воздуха или другого газа с водой или другой жидкостью.
2. Дисперсионный модуль генерирует сотни
   противодействующих водных вихрей, ускоряющих перемешивание. Закрученный водный поток направляется с высокой скоростью на импульсный модуль.
3. Импульсный модуль создает высокоскоростной импульсный поток на стенках, стимулируя быстрое растворение газа путем диффузии.
4. Наконец, микро барботажный модуль открывает своеобразную «зону отдыха», где стабилизируется эффект диффузии и выдерживается время идеального растворения.

Простая, эффективная и действительно экономически целесообразная аэрация. Имеются все основания повторить финский опыт аэрации!

Аэрационная ветрогенераторная система частного водоёма

Источник: zetsila.ru

Другие статьи по теме:

Бурильная установка для скважин воды Как промыть скважину от песка Текущий ремонт скважин Раскачка скважины после бурения Скважина в разрезе Схема разводки водопровода в частном доме