Москва, Высоковольтный пр-д, д.1
Режим работы Пн-Пт с 10:00 - 20:00
ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК

Системы аэрации воды

Аэрация - Обогащение воды кислородом воздуха (ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана природы (ССОП). Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения (с Изменениями N 1, 2).

Принцип действия аэрационных систем

В воде, взятой практически из каждого источника водоснабжения, содержится железо. Содержание железа в разных водоисточниках значительно отличается как по форме соединений железа, так и по его суммарной концентрации. Эти отличия будут наблюдаться не только в зависимости от места расположения источника водоснабжения, но и от его типа (колодец, поверхностная скважина, скважина, артезианская скважина и т.п.). Железо в воде присутствует в следующих формах:

  • Двухвалентное железо (Fe+2);
  • Трехвалентное железо (Fe+3)
  • Бактериальное железо (железобактерии).

Двухвалентное железо (Fe+2) находится в воде в растворенном состоянии и невидимо невооруженным глазом. В присутствии двухвалентного железа вода выглядит прозрачной, но, когда вода некоторое время находится в контакте с воздухом, она приобретает рыжий цвет, то есть окисляется до трехвалентной формы (Fe+3) и выпадает в осадок. Этот процесс описывается следующим образом:

Fe2 ++ O2 + H2O → Fe(OH)3 + H+

Скорость данной реакции в обычных условиях невелика (порядка 40 минут). Скорость реакции увеличивается в щелочной среде. Скорость реакции окисления также возрастает за счет удаления из реагентной зоны ионов водорода при образовании с гидроксильными ионами молекул воды. Поэтому, при pH воды >8,0, основной формой существования железа в воде является нерастворимый гидроксид железа (III) – Fe(OH)3, находящийся во взвешенной коллоидной форме. Fe(OH)3 становится растворимым лишь при pH воды <4,0, что крайне редко встречается в природных условиях. Двухвалентное железо, в основном, присутствует в воде из глубинных подземных источников (скважин). В артезианских скважинных водах железо преимущественно присутствует в двухвалентном состоянии, обычно в виде растворенного бикарбоната – Fe(HCO3)2. Встречаются также карбонатная (FeCO3), сульфатная (FeSO>4) и сульфидная (FeS) формы растворенных соединений двухвалентного железа. В трехвалентном состоянии растворенное железо встречается крайне редко в виде сульфатов (Fe2(SO4)3) или растворимых органических комплексов.

Трехвалентное железо (Fe+3). Окисленная форма железа присутствует в воде в коллоидной форме (образует очень мелкие нерастворимые частицы рыжего цвета). Осаждение коллоидного железа может сопровождаться образованием и ростом железобактерий. Присутствие окисленного железа характерно для воды из поверхностных источников (колодцы, водоемы) и для воды из централизованного водопровода.

Как правило, железо поверхностных вод встречается в составе комплексов с солями гуминовых кислот. Повышенное содержание железа наблюдается в болотных или торфянистых водах, где концентрация гумусовых веществ может достигать 10 мг/л, а иногда 25 мг/л. Гуминовые комплексы железа относят к так называемому растворимому органическому железу. Гуминовые комплексы железа чрезвычайно устойчивы.

Бактериальное железо (железобактерии) часто сопутствует минеральным отложениям (Fe+3) и состоит из живых и мертвых бактерий, их оболочек и продуктов жизнедеятельности. Бактериальное железо получается в процессе жизнедеятельности железобактерий, окисляющих двухвалентное железо до трёхвалентного состояния. Бактериальное железо сохраняется в желеобразной оболочке вокруг бактерий, создающих радужные пленки на поверхности водоемов (баков) или слизистые сгустки и пленки в системах водоснабжения.

Ограничение на содержание железа в питьевой воде введено в СанПиН 2.1.4.1074-01. ПДК железа в воде должно быть не более 0,3 мг/л. По вкусу и запаху можно почувствовать даже небольшое превышение предельного показателя. При содержании общего железа 0,5 мг/л начинается интенсивное образование рыхлого шлама из хлопьевидных осадков в системах водоснабжения. Вода, содержащая железо в концентрациях 1,0-1,5 мг/л и более, имеет желтовато-бурую окраску, повышенную мутность, железистый привкус.

В чем заключается вред железа, находящегося в воде?

Среди научно доказанных последствий для человека употребления воды с чрезмерно высоким содержанием железа отмечают:

  • увеличение печени и ухудшение состава крови;
  • проблемы с сердечным ритмом, повышенный риск инфаркта миокарда и инсульта;
  • расстройства пищеварительной системы и нарушения в работе щитовидной железы;
  • развитие дерматитов и аллергии;
  • высокую подверженность онкологическим заболеваниям пищевода, желудка, толстой кишки и мочевого пузыря;
  • большую утомляемость и частую слабость, а также рассеянность и плохую память.

В результате отложения «ржавчины» на внутренних стенках водопроводных труб и запорно-регулирующей аппаратуры они прекращают функционировать с заданными параметрами, что приводит не только к нарушению технологических процессов, но и к выходу из строя элементов конструкций.

Во многих производствах (медицинская, пищевая, электронная отрасли и др.) требуется еще более высокая, чем установленная ПДК, степень очистки воды от железа. Особенно это актуально для подготовки воды при последующей ее очистке в аппаратах обратного осмоса и электродеионизации. Не менее важно защитить от железа стадию умягчения воды.

В каких случаях необходима аэрация воды?

  • Для удаления растворенного железа из воды, забираемой из заглубленных скважин. Необходимо вначале провести химический анализ воды.
  • Кроме удаления железа, аэрация незаменима, если в воде есть запах, например, сероводорода или аммиака.
  • Если к водоисточнику есть доступ воздуха (колодец, открытый водоем и т.п.) и содержание железа в воде до 1 мг/л, то аэрацию воды можно не проводить. Если железа в воде больше, то лучше предусмотреть аэрацию, иначе есть риск, что не все железо успело окислиться.
  • При городском или поселковом водоснабжении (контакт воды с воздухом уже был, например, в водонапорной башне или емкостях) аэрация воды, как правило, не нужна.

Методы аэрации воды

Различают два вида аэрации:  безнапорная аэрация и напорная аэрация.

Безнапорная аэрация

Установка безнапорной аэрации включает в себя:

  1. накопительная емкость;
  2. электромагнитный клапан;
  3. компрессор;
  4. рассеивающее устройство (аэратор);
  5. реле контроля уровня воды;
  6. датчик уровня воды;
  7. насосная установка для дальнейшей подачи воды.

Работа установки безнапорной аэрации воды.

Исходная вода из водоисточника через электромагнитный клапан и распыливающие форсунки поступает в накопительную емкость. Одновременно с подачей воды при помощи компрессора нагнетается воздух. В накопительной емкости происходит смешение воды с воздухом, воздух насыщает воду кислородом и "забирает" сероводород и другие растворенные газы, это ускоряет окисление двухвалентного железа и удаление растворенных газов (в т.ч. сероводорода). Окисленное железо осаждается на дно накопительной емкости. Удаление осадка осуществляется вручную.

Так как происходит разрыв струи, требуется установка насосного оборудования непосредственно после аэрационной емкости, для того, чтобы восстановить давление до необходимого уровня.

Напорная аэрация воды.

Применяется при повышенной концентрации железа (до 10 мг/л), сероводорода (до 0,5 мг/л) и марганца.

Установка напорной аэрации воды включает в себя:

  • воздушный компрессор;
  • воздухоотделительная колонна;
  • оголовок;
  • воздухоотделительный клапан;
  • контроллер;
  • датчик потока.

Перед поступлением в воздухоотделительную колонну  вода смешивается с воздухом. Воздух нагнетается компрессором. В результате смешения воды с кислородом воздуха растворенное в воде двухвалентное железо окисляется до нерастворимой трёхвалентной формы и выделяется в виде взвешенного осадка. В воздухоотделительной колонне происходит деаэрация воды. Выделившийся воздух удаляется через воздухоотделительный клапан. Вода, насыщенная кислородом воздуха, через выходной патрубок поступает в водопроводную систему. Регулировка подачи воды и воздуха регулируется датчиком потока либо счетчиком.

 

Для ускорения окисления железа, марганца и сероводорода или необходимости корректировки значения рН воды, на входе в бак-аэратор устанавливают систему пропорционального дозирования реагентов (биоцида, коагулянта, растворов кислоты или щелочи).

Применение датчиков уровня, устанавливаемых внутри бака, в связи с обрастанием контактирующих с водой поверхностей осаждаемыми соединениями железа, марганца и органики, приводит к сбоям в работе системы автоматики и переливу емкости или выходу из строя насоса второго подъема. Использование внешних датчиков уровня, не контактирующих с водой в баке-аэраторе, является гарантией долгой безаварийной работы системы автоматического управления аэрационным комплексом.

Заказать и купить аэрационные системы очистки воды

Выбор типа аэрации напрямую связан с исходными данными, отраженными в химическом анализе исходной воды. Кроме того, для заказа определенного вида системы аэрационной очистки воды, необходимо учитывать особенности конкретного помещения, требований к коммуникациям, предполагаемую производительность системы и ряд других параметров.

Выводы:

  • аэрация является наиболее эффективным методом предварительного окисления воды для последующего извлечения растворённого железа (от 1 до 15 мг/л) и сероводорода (до 0,5 мг/л) в системах очистки воды из скважины.
  • насыщение воздухом воды в аэрационной колонне экологически чистый, экономичный и абсолютно безвредный способ окисления и очистки воды из скважины;
  • напорная система аэрации воды позволяет избежать потерь напора и, благодаря отсутствию разрыва струи, не требует дополнительных приспособлений, повышающих давления на выходе;
  • использование систем аэрации обеспечивает эффективность работы станций обезжелезивания, и значительно повышает срок эксплуатации каталитических материалов (обезжелезивающих загрузок);
  • использование аэрационных колонн наиболее эффективно в тандеме с фильтрами обезжелезивателями.