Процес очищення води передбачає послідовність стадій. Аерація — стадія підготовки, що передує стадії осадової фільтрації в класичних системах знезалізнення.
У процесі аерації створюються передумови для насичення води атмосферним киснем, збільшення окисного потенціалу, окиснення та втрати розчинності заліза і марганцю, вивітрювання в атмосферу молекулярного сірководню, радону, болотного газу, аміаку, вуглекислого газу. У побутовій водопідготовці аерація здійснюється напірним або безнапірним способом. Розрахунок параметрів аерації здійснюється емпіричним шляхом.
Аерації у безнапірному варіанті з технологічним розривом струменя в контактній ємності застосовується у задачах водопідготовки у випадках, якщо:
- тиск вихідної води недостатньо для роботи напірних фільтрів (безнапірна система допускає низький вихідний тиск води);
- існує потреба у підвищенні/регулюванні тиску в системі водопостачання;
- швидкість подачі вихідної води обмежена в обсязі або в часі (джерело води з низьким дебітом, періодичне подання води в систему) – контактна ємність дозволяє створити достатній запас води;
- вихідна вода містить високі концентрації заліза, марганцю та сірководню;
- вихідна вода містить радіоактивний радон, фізичне видалення якого за рахунок різниці парціального тиску в напірних аераційних колонах не має достатньої ефективності (радон важчий за атмосферне повітря в 7,5 разів, його відведення за межі повітряної пастки напірної контактної ємності в процесі масообміну технологічно складне).
У безнапірному варіанті може здійснюватися подвійну аерацію води: розпилення (дощування) води через атмосферний проміжок у контактну ємність та барботаж (протиточна донна аерація стисненим повітрям через трубчастий або дисковий аератор).
Незважаючи на сумарну спільну ефективність, що дозволяє отримати максимальну площу поверхні контакту води та повітря, кожен із способів безнапірної аерації (розпилення та барботаж) може застосовуватися окремо.
Безнапірна аерація барботажем (пропускання бульбашок стисненого повітря через шар води) дозволяє отримати керований процес газообміну. Аерація барботажем незамінна у завданнях фізичного вивітрювання з води радону. Висхідний потік дрібно дисперсійних бульбашок повітря в низхідному потоці води забезпечують глибоке масоперенесення і витіснення радону. Пропорційне співвідношення води і повітря вибирається емпірично, але здебільшого дотримується правило пропорції 1:10. Видалення отруйних газів потребує вентиляції приміщення або аераційної ємності.
У напірному варіанті аерації кількість повітря, що нагнітається компресором у воду, орієнтовно приймають із розрахунку 100-300 літрів повітря на 1 кубічний метр води. Швидкість масообміну визначають розчинені гази, що підлягають вилученню. Залежно від типу розчиненого газу газообмін між водою та повітрям може відбуватися швидко (вивітрювання метану) або повільно (вивітрювання сірководню). Плівкова дегазація в напірному варіанті аерації здійснюється в статичних міксерах, заповнених кільцями Рашига, насадками Палля або Бялецького зі складною геометрією. Весь молекулярний сірководень, метан, нерівноважна вуглекислота відділяються у повітряний мішок напірної аераційної ємності. У процесі масообміну та заміщення повітря з повітряного мішка видаляється через клапан-повітрявідділювач в атмосферу.
Радон у напірному варіанті аерації важко видаляється з повітряної пастки контактної ємності, створює плівковий ефект на межі розділу фаз «вода-повітря», що перешкоджає масопереносу. Ефективність видалення радону в напірному варіанті аерації становить приблизно 20-40%. Наявність статичного міксера збільшує відсоток видалення радону з води при напірному варіанті аерації.
