Перед тим, як вибрати аерацію як стадію попередньої підготовки води, фахівець повинен проаналізувати всі проблеми і переконатися в тому, що ця технологія прийнятна для практичного застосування.

Вступ.

Багато хто здатний уявити собі гірський струмок із чистою та прозорою водою. Багаторазове розпорошення струменів води у повітрі над камінням та дія ультрафіолету сонячних променів – це один з природніх способів очищення води. Сучасні методи аерації застосовують природні принципи відділення небажаних домішок від води. Заміною природного розпилення повітря є нагнітання повітря у воду чи барботаж. Методи можуть відрізнятися механізмами масопереносу. Деякі небажані домішки (наприклад, сірководень та вуглекислота) відокремлюються від води, інші (наприклад, залізо) – окислюються з наступним легким відділенням за допомогою процесу, який називається фільтрацією.

Різні процеси.

Аерація може бути фізичним, хімічним чи фізично-хімічним процесом. Коли вода, що містить сірководень H2S, радон, вуглекислоту або метан, фізично розпорошується в повітрі, ці гази здатні повністю або частково випаровуватися з води в атмосферу. Велика кількість повітря, що подається у воду, здатна захопити леткі речовини, навіть якщо вони набагато важчі за повітря (наприклад, двоокис вуглецю і сірководень). Якщо вода аерується в закритому резервуарі (під надлишковим тиском), відділення таких газів буде менш успішним у порівнянні з відкритою аерацією (під дією атмосферного тиску). Метан, радон і вуглекислота не будуть повністю видалятися в напірному варіанті аерації – аерації під тиском. Перераховані домішки можуть бути повністю видалені при зниженні тиску до атмосферного у відкритій ємності. Навпаки, невеликі концентрації сірководню (до 5 мг/л) можуть повністю видалятися в напірному варіанті аерації. При концентраціях H2S більше 5 мг/л процес видалення поєднує аерацію та подальшу фільтрацію у фільтрі з каталітичним активованим вугіллям. Те, що не вийшло фізично на стадії аерації, затримається хімічним окисленням та фільтрацією у вугільному фільтрі. Процес хімічного окислення включає перетворення сірководню і сульфід-іонів в нерозчинні сульфати, що видаляються з води вугільним фільтром. Ступінь окислення заліза, марганцю і миш’яку також може бути хімічно змінена процесом аерації при належному середовищі рН (корекції кислотності). Наприклад, розчинний гідрокарбонат заліза Fe(HCO3)2 може бути окислений і хімічно змінений до нерозчинного гідроксиду заліза Fe(OH)3. Гідроксид заліза відокремлюється від води в процесі фільтрації.

 4 методи аерації.

Метод 1. Атмосферна аераційна колона.

Це один з найбільш ефективних способів видалити деякі домішки, які не можуть бути видалені фізично в традиційних системах аерації під тиском з подальшою фільтрацією. Так, дійсно, цей метод – найдорожчий і громіздкий із усіх методів аерації води. Радон, СО2, метан і леткі органічні речовини (розчинні нафтопродукти, бензол, толуол, етилен-бензол, ксилол, миючі речовини) – домішки, які найчастіше забруднюють підземну воду і найкраще (до 99,99%) видаляються при інтенсивному контакті води з повітрям у відкритих аераційних контактних ємностях, заповнених контактними насадками. Типовий варіант аераційної колони показаний рисунку 1.

Рисунок 1. Типова схема аераційної колони.

 

Метод 2. Інжекція за допомогою системи Вентурі.

Інжектори встановлюють в магістральну лінію подачі води, зазвичай між насосом і гідроакумулятором, в потік зі стабільною швидкістю. Інжектори створюють великий гідравлічний опір, різко збільшують швидкість витікання рідини через сопло для створення вакууму. Вакуум втягує повітря всередину трубопроводу під час роботи насоса. Однак опір збільшує час роботи насоса, створює додатковий протитиск на насос, скорочує його термін служби і ефективність, збільшує споживання електроенергії. Опір інжектора перешкоджає правильному зворотному промиванню фільтра. Інжектор, розташований у магістральному трубопроводі, створює умови для інтенсивного накопичення в гідроакумуляторі та трубопроводах окислених мінералів. Незважаючи на низьку вартість установки систем аерації на основі інжектора повітря, накопичені відкладення та необхідність у частому обслуговуванні можуть значно здорожчати вартість такої системи та створювати безперервні проблеми.

 

Метод 3. Кінетичний клапан.

Іноді на виході вертикальної ділянки трубопроводу свердловинного насоса (без зворотного клапана або з отвором у трубопроводі) встановлюють автоматичний кінетичний клапан, який дозволяє атмосферному повітрі заміщати воду в трубопроводі після відключення насоса і витісняти повітря при включенні насоса. Цей метод зустрічався раніше з системами на основі безмембранних баків. Основне призначення кінетичного клапана в схемі – контроль повітря у безмембранному гідроакумуляторі і вторинне – аерація води.

 Метод 4. Повітряний компресор.

Подача повітря компресором – найпопулярніший спосіб подачі повітря у воду під тиском. Подача повітря компресором позбавлена проблем систем аерації з  інжектором чи кінетичним клапаном. Інсталятор може встановити точку подачі повітря там, де зручно після системи пом’якшення або до системи пом’якшення з проміжним фільтром. Компресор активується за допомогою реле тиску насоса, реле протока, реле рівня, таймера або іншого прийнятного контролера. Різні вентиляційні пристрої застосовуються для видалення надлишку повітря з аераційної ємності – поплавкові повітряні клапани або соленоїдні клапани, які можуть застосовуватися як з компресором, так і з системою Вентурі. Єдине обмеження – недостатньо великий обсяг повітря, що подається для повного видалення таких газоподібних забруднювачів як радон, метан і СО2.

Чи має аерація переваги?

Якщо стоїть вибір між використанням хімічних реагентів (хлор, перекис водню, озон, хлорид натрію) і аерацією потенційний споживач швидше за все схилятиметься у бік більш природного та екологічно безпечного процесу – аерації. Усунення постійних витрат на хімічні реагенти – найбільш привабливий момент для споживача. Це означає, що при ймовірно більших початкових витратах на обладнання (порівняно з реагентними схемами),  обслуговування таких систем водопідготовки коштуватиме дешевше і, як мінімум, не вимагатиме залучення споживача до процесу – тобто для періодичного поповнення реагентів.