Зачем нужна напорная аэрация воды
У всех подземных источников есть общая особенность – в их водах содержится очень мало или полностью отсутствует кислород, который растворен в воде.
Также в них содержатся растворенные вещества:
металлы, чаще всего встречаются железо и марганец;
органические соединения – фульвокислоты, гуминовые кислоты, антропогенные загрязнения (от жизнедеятельности человека);
бактерии и различные микроорганизмы;
хлор, аммиак, сероводород.
Из скважины выходит полностью прозрачная вода, несмотря на то, что в ней содержится много металлов и других веществ. Также ей характерны привкус и запах сероводорода или металла. Если такую воду оставить в открытой емкости на некоторое время, то она помутнеет и приобретет цвет.
Со временем вода станет полностью прозрачной, а на дне емкости образуется осадок рыжеватого или белого цвета. Такие изменения связаны с химическими реакциями, которые происходят в воде – металлы, растворенные в ней, соединяются с кислородом и образуют коллоидные соединения. Последние представляют собой крупные сгустки молекул, которые невозможно разглядеть невооруженным глазом. Из-за коллоидных соединений вода становится мутной и окрашенной.
Коллоидный раствор – это дисперсная система, образованная двумя и более компонентами, один из которых растворитель, а другой – растворимое вещество, золи. Частицы этой устойчивой взвеси имеют одинаковый заряд и они электростатически отталкиваются друг от друга, вследствие чего, вода остается мутной на протяжении суток или даже месяцев.
Как правило, в теплой, непроточной воде, которая обогащена кислородом, начинают размножаться аэробные бактерии. Эти микроорганизмы попадают в воду из воздуха и взаимодействуют с коллоидными веществами, поглощая их и встраивая в свою структуру. Такой вид живых микроорганизмов называют еще железобактериями.
Эти аэробы связывают коллоиды в тяжелые, грубые частицы, которые выпадают в осадок и называются гидроокисью или гидрооксидом железа. Гидроокись состоит из продуктов распада органических веществ и сероводорода, металлов, сульфатов, хлоридов, фторидов, солей, нефтепродуктов и многого другого.
Окисление кислородом воздуха используют для очистки воды от растворенных металлов, органических соединений, сероводорода. Для этого достаточно налить воду в открытую емкость, разбрызгивая ее для лучшего обогащения воздухом, после этого жидкость снова подается в водопроводную сеть насосом второго подъема. Такой способ удобно применять на дачных участках или в домах с большой котельной, где есть возможность поместить емкость большого объема. Но такой метод очистки воды имеет и некоторые недостатки.
Более актуален метод напорной аэрации.
Читайте материал по теме: Аэрация воды — что это такое и зачем нужно
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.
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.
Вода, насыщенная кислородом поступает на фильтр обезжелезивания, где каталитическая загрузка усиливает реакцию окисления растворенных веществ.
На поверхности загрузки и в ее верхнем слое механически задерживаются крупные частицы гидроокиси.
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:
- Компрессор, способный нагнетать воздух в нужном объеме, преодолевая давление воды в системе водоснабжения
- Колонна (баллона) подходящего размера
- Оголовок аэрации — это пластиковая болванка с системой каналов для движения воды и воздуха
- Трубы подходящего диаметра и длины
- Рассекатель
- Монтажный комплект для обвязки компрессора
- Датчик протока
- Кран шаровый
- Обратный клапан 3/8″
- Фитинги 3/8″ и 1/4″ (для компрессора, оголовка и воздухоотводчика)
- Напорный шланг нужной длинны для подачи воздуха из компрессора в колонну
- Воздухоотводный клапан
По самостоятельной сборке комплекта — смотрите видеоинструкцию выше.
Средства-помощники
Обзор видов
Следует сказать, что существуют разные способы аэрации воды, которые будут различаться в зависимости от того, какой фильтр применяется для очистки воды. Их обычно выделяют 3:
- безнапорный;
- напорный;
- эжекторный.
Попытаемся разобраться в особенностях каждого из упомянутых методов.
Безнапорная
Эта технология является самой простой. Ее суть состоит в отстаивании воды в емкости. За сравнительно короткое время вся она насытится кислородом, благодаря чему железо трансформируется в ржавый осадок. Кроме простоты, у этого способа больше нет никаких преимуществ. Использовать можно только воду, что находится ближе к поверхности. Жидкость, что находится на дне и ближе к нему, должна быть слита или же пропущена через фильтры.
Напорная
В основе этого способа находится применение специальных установок, благодаря которым происходит нагнетание кислорода в воду. Обычно данный метод содержит в себе еще и 2 варианта автообрабатывания жидкости – электрохимический и компрессионный. Особенность последнего в том, что будет использоваться специальная колонна, объем которой обычно составляет несколько литров. Она комплектуется специальным компрессором для аэрации воды в очистительной системе.
Воздушный компрессор позволяет нагнетать пузырьки кислорода в колонну, после чего обогащенная им жидкость переправляется при помощи насоса к установке с обезжелезивателем. Это необходимо для нейтрализации взвешенных частиц. Недостатком указанной методики является повышенный шум, да и консервация такой системы на зимний период будет сопряжена с трудностями.
Если говорить об электрохимическом методе, то установки такого типа компактны, высокоэффективны, их легко можно законсервировать на зимний период. Кроме того, такой метод позволяет существенно снизить сброс отходов в канализацию. Такая станция не создает шума во время работы. Очищение воды от различных веществ и примесей осуществляется при помощи активного атомарного кислорода, что выделяется на электродах, изготовленных из титана. Но тут следует быть максимально внимательным, ведь на них накапливаются соли жесткости.
Эжекторная
Эжектором в данном случае выступает узел Вентури. Когда через него идет жидкость, одновременно с этим в рабочее колесо будет всасываться кислород. Благодаря этому вода будет им насыщаться. Несмотря на то что установки эжекции работают без электроэнергии, спрос на них невелик. Причина этого состоит в недостаточной эффективности такой установки. Если вода слишком загрязнена, то существует немалая вероятность, что такая установка не справится с ее очисткой. При приемлемом составе водной среды прибор можно использовать в домашних условиях.
Аэратор на основе ветряка
Аэрация воды воздухом
Аэрация представляет собой процесс насыщения воды воздухом, при этом происходит окисление некоторых примесей (например, железа) кислородом, содержащимся в нем, а также из воды удаляются растворенные в ней газы (сероводород, метан, аммиак).
Аэрация воды воздухом осуществляется с использованиями компрессора, эжектора или душирования. Установки аэрации подразделяются на напорные и безнапорные.
Напорная аэрация воды
Напорная аэрация подразумевает отсутствие потери давления в трубопроводе. При напорной аэрации воды воздух при помощи компрессора или эжектора подается в трубопровод. Далее водо-воздушная смесь подается в контактную камеру: напорный корпус или на статический миксер, обеспечивающий необходимое время контакта. Из контактной камеры вода поступает на систему фильтрации практически без потери исходного давления. При использовании напорной аэрации воды в верхней части контактной камеры устанавливают воздухосбросный клапан для удаления лишнего воздуха и удаленных из воды газов. Контактная камера, распределительный оголовок с трубками и восдухосбросный клапан в сборе называются аэрационной колонной.
Безнапорная аэрация воды
При безнапорной аэрации происходит разрыв струи и для подачи воды на последующие стадии очистки необходим насос второго подъема. Установки безнапорной аэрации воды состоят из контактной камеры (ёмкости), аэратора (компрессора, безнапорного эжектора или системы душирования), насоса или насосной станции второго подъема.При безнапорной аэрации за счет накопительной ёмкости решается вопрос с запасом воды. Это актуально, когда источником воды является поселковый водопровод, и существует возможность перебоя водоснабжения.
Что такое деаэрация
Для котельных, обслуживающих теплосети, деаэрация воды является подготовительным процессом. Это мероприятие позволяет обезопасить теплоноситель, исключая из его состава вредоносные компоненты, которые снижают срок службы оборудования.
Деаэраторы предусматривают три группы очистки:
- К первой группе относят термические аппараты, они выделяют из воды избыток газов посредством ее нагрева.
- Ко второй — можно отнести устройства с химическим способом очистки. Здесь избыток газов выводится при помощи определенных реагентов.
- Третья группа – сталестружечная, она эффективна для небольших тепло установок, производительность которых составляет не более 2-х тонн в час. Принцип работы таких приспособлений предполагает использование химической реакции с применением металлической стружки, которая поглощает кислород при окислении.
В некоторых случаях термической деаэрации оказывается недостаточно для преобразования подпитывающей воды в безопасный теплоноситель. По этой причине возникает необходимость применения химических реагентов, способствующих приведению насыщенности растворенных газов к допустимой пропорции.
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.
Разновидности
Фильтрация на предприятиях
Переработка стоков
Экономитель воды в форме насадки на кран правда или развод
Кстати, некоторые аэраторы изготавливаются из пластика.
Насадка аэратор на кран: зачем она нужна?
Как вы наверно уже догадались, одно из главных назначений аэратора на смесителе – фильтрование поступающей питьевой воды. Дело в том, что хоть вода и проходит различные уровни очистки, прежде чем попадет в водопровод, в ней все равно имеются мелкие частички. Это, в первую очередь, камешки, элементы ржавчины, окалины, появляющиеся в воде при ее контакте с водопроводными трубами. Несмотря на свой совсем небольшой размер, эти частицы отлично оседают на сетчатой поверхности аэратора.
Однако это не единственное назначение фильтрующей насадки. Другая цель использования аэратора — для экономии воды. Согласитесь, все мы любим мыть руки или посуду под большой струей воды. Аэратор позволяет ее экономить, поскольку, разделяя водопроводную воду сеточными слоями, замешивает в нее пузырьки воздуха. Благодаря этому поток воды из смесителя визуально нам кажется большим, хотя на самом деле он меньше того, к которому мы привыкли. Кроме того, аэратор для смесителя служит для того, чтобы выравнивать струю, она всегда течет мгновенно и без задержки. А вот в тех кранах, которых этой насадки нет, струя течет криво и разбрызгивается.
Как видите, аэратор для смесителя – аксессуар необходимый.
Какие бывают аэраторы для смесителя?
Сейчас практически в комплект каждого смесителя входит эта насадка. Чаще всего встречается поворотный аэратор для смесителя, благодаря чему мы можем, соединяя холодную и горячую воду, получать на выходе приятную теплую струю.
А вот для любителей оригинальных мелочей подойдет аэратор для смесителя с подсветкой. В него встроены диоды с термодатчиком, питание которого происходит благодаря микротурбине. При включении воды раковина освещается приятным неярким светом, исходящим из кончика крана. Причем в зависимости от температуры струи меняется цвет: при температуре менее 29 ⁰С исходит зеленое освещение, при 30-38 ⁰С – синее, а выше 39⁰С – красное. Кстати, при помощи этой насадки процесс приучения мытья рук у детей пройдет значительно быстрее.
В домах с отличным напором водопроводной воды можно установить аэратор для смесителя вращающийся. Благодаря встроенным в него шарнирам возможно переключение между режимом обычной струи или душа, или же направить струю– нужно всего лишь повернуть насадку.
При покупке смесителя или отдельного аэратора важно обратить внимание на материалы, из которого изготовлена насадка. Аэратор состоит из корпуса, сеточных фильтров и резиновой прокладки. Корпус может быть металлический или из пластика, причем последний вариант более дешевый, зато недолговечный и не выдерживает сильного напора водопроводной воды
Корпус может быть металлический или из пластика, причем последний вариант более дешевый, зато недолговечный и не выдерживает сильного напора водопроводной воды
Однако и металлический корпус неодинаково качественен: предпочтение лучше отдать латуни, а вот прессованный металл не намного долговечней пластика
Корпус может быть металлический или из пластика, причем последний вариант более дешевый, зато недолговечный и не выдерживает сильного напора водопроводной воды. Однако и металлический корпус неодинаково качественен: предпочтение лучше отдать латуни, а вот прессованный металл не намного долговечней пластика.
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.
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:
— аэрационный бак,
— воздушный клапан,
— компрессор,
— датчик потока,
— реле расхода,
— распределительный оголовок.
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.
