Аэрация воды — процесс ее искусственного насыщения кислородом воздуха. Аэрацию осуществляют несколькими способами: стекание по поверхности, разбрызгивание жидкости в воздухе и ввод воздуха в воду. Аэрацию применяют для окисления легкоокисляемых соединений вроде растворенных в воде железа, марганца, серы. Эта операция позволяет компенсировать дефицит растворенного кислорода и удалить газы вроде сероводорода и углекислого газа, активно применяется для биологической очистки стоков.
Особенности процесса
Растворение газов применяют для очистки газа или обработки воды. По своей природе растворяемый газ имеет низкую растворимость.
Процесс переноса кислорода из воздуха в раствор происходит при контакте воздушных пузырьков с водой. Пограничный слой насыщается кислородом, что способствует диффузному поступлению газа в другие слои воды.
Количество кислорода, которое поступает в воду, можно выразить следующим уравнением:
dm/dt = Kla*dC/dt,
где dC — разность между концентрацией, характеризующей насыщенное газом состояние раствора и концентрацией газа в жидкой фазе.
Kla (с-1) — коэффициент массопереноса, который зависит от размера пузырьков, градиента концентрации кислорода и времени его диффузии. Также на него влияет качество исходной воды, тип системы аэрации и даже геометрия реактора.
Уравнение показывает отношение количества кислорода, растворенного в 1 м3 в течение 1 ч к постоянному и нулевому содержанию при атмосферном давлении и температуре 20 °C.
Эффективность насыщения воды кислородом тем выше, чем меньше размер пузырьков. Такого эффекта можно добиться на пористых телах или аэрационных мембранах.
Существует два основных подхода к насыщению воды кислородом:
- Путем введения его в воду в виде микропузырьков, которые формируются в диффузоре.
- Путем увеличения поверхности контакта жидкости и воздуха, при котором поток жидкости распыляют или направляют на насадки с большой удельной площадью поверхности.
Все остальные способы являются производными. Возможно сочетание разных подходов для достижения максимальной концентрации растворенного газа.
Применение аэрации
Для обезжелезивания и деманганации воды применяют упрощенную аэрацию и аэрацию в специальных устройствах.
Упрощенный метод используют в частных домах и на предприятиях при содержании железа до 10 мг/дм3. Его реализуют путем излива воды с высоты 0,5 м или подачей воздуха в трубопровод. В последнем случае расчет следующий: на каждый грамм железа должно подаваться не меньше 2 л воздуха (лучше 3 или больше, исходя из этого подбирают компрессор), а расстояние, которое водо-воздушная смесь преодолеет до контакта с фильтрующим материалом, должно быть больше 10 диаметров трубопровода. При содержании в воде большого количества углекислоты или присутствии кислорода напорный способ не используют.
Дальнейшие расчеты выполняют, используя характеристики конкретного фильтрующего материала. Продолжительность работы станций подбирают таким образом, чтобы между промывками было не меньше 8 часов.
Поверхность фильтрации определяют по формуле:
F = Q/(Tсут*Vнорм - Nпром*Qпром - Nпром*Tпром*Vнорм),
где Q — производительность станции водоочистки, м3/сут;
Tсут – время работы станции в течение суток, ч;
Vнорм – скорость фильтрации в нормальном режиме, м/ч;
Tпром – время на промывку, ч;
Nпром – количество промывок в сутки;
Qпром – удельный расход промывочной воды, м3/м2.
В очистке стоков системы аэрации выполняют две функции:
- обеспечивают перемешивание стоков для интенсификации процессов биологической очистки;
- снабжают микроорганизмы кислородом для активного развития и потребления имеющихся в стоках питательных веществ.
В зависимости от состава сточных вод прибегают к аэрации сжатым воздухом с использованием стационарных диффузоров или погружных механических аэраторов, либо к поверхностной аэрации.
Нужно очистить воду в частном доме или в квартире? Мы готовы помочь с решением этого вопроса. В нашем каталоге несколько сотен наименований водоочистного оборудования и расходных материалов. Доставляем товары по всей Беларуси. Консультируем по вопросам выбора подходящего фильтра для воды в зависимости от качества исходной воды и потребностей клиента. Опыт в сфере водоподготовки 10 лет. Обращайтесь, вместе сделаем вашу воду чистой!