‹ Обратно

Вода из подземных источников зачастую характеризуется высоким содержанием растворенного железа и марганца. Решение данной проблемы может сводиться к применению аэрации, который основан на насыщении воды кислородом. Этот процесс в свою очередь способствует окислению и осаждению металлов в нерастворимые формы, которые затем удаляются фильтрацией.

 

Железо и марганец влияют на вкус, запах и цвет воды. Их превышение приводит к образованию ржавых и черных отложений в трубопроводах, снижению эффективности бытовых приборов и ухудшению качества питьевой воды. Поэтому эффективное удаление этих элементов – критически важный аспект подготовки воды.

 

Применение аэрации позволяет значительно снизить концентрацию железа и марганца без использования химических реагентов, что делает этот метод экологически безопасным и экономически выгодным. Однако для достижения наилучшего результата важно правильно подобрать метод аэрации и рассчитать необходимый расход воздуха.

---

Аэрация воды в водоподготовке: технологии, расчеты и важные нюансы

---

Важное значение аэрации воды

Аэрация воды выполняет несколько важных функций:

• Окисление железа и марганца – кислород способствует превращению растворенных ионов Fe²⁺ и Mn²⁺ в нерастворимые гидроксиды Fe(OH)₃ и MnO₂, которые легко удаляются фильтрацией.

• Удаление растворенных газов – сероводород, углекислый газ и летучие органические соединения удаляются через воздухоотводичик.

• Улучшение органолептических свойств воды – насыщение кислородом делает воду более вкусной и без посторонних запахов.

 

Какие методы аэрации мы применяем в установках водоподготовки

Напорная аэрация в колоннах

Напорная аэрация осуществляется путем принудительной подачи воздуха в поток воды под давлением. Конструктивно система включает в себя компрессор, колонну с оголовком и распределительными трубками.

 

Безнапорная аэрация

Безнапорная аэрация предполагает контакт воды с воздухом в открытых емкостях. Вода распыляется или пропускается через слои специальных загрузок, обеспечивая эффективное насыщение кислородом. Также применяется мелкопузырчатая аэрация, при которой воздух подается принудительно с помощью компрессоров или воздуходувок через специальные диффузоры, такие как, например, трубчатые мембранные аэраторы. Этот метод увеличивает площадь контакта воды с воздухом и повышает эффективность насыщения кислородом.

 

Аэрационные трубы

Этот метод основан на использовании специальных труб, заполненных кольцами Паля. За счет турбулентного движения воды происходит активное перемешивание и насыщение кислородом. Этот способ отличается высокой эффективностью и все активнее применяется в комплексных системах водоочистки.

 

Более подробно с аэрационными комплексами AERO-WZ можно ознакомиться на данной странице.

 

Основные требования к качеству исходной воды

 

• Концентрация железа и марганца – расход воздуха прямопропорционален содержанию железа и марганца. Содержание растворенного железа в воде должно быть не меньше 70% от общего количества. Если железа в воде более 10 мг/л прибегают к химическим методам окисления (например, вводу сильного окислителя – гипохлорита натрия). Еще один важный момент: в случае содержания в воде коллоидного железа рекомендуется вводить в воду коагулянт и здесь эффективным будет использование безнапорной аэрации, где буферная емкость будет еще и контактной, для срабатывания коагулянта и эффективного окисления железа. Для удаления органического железа целесообразно использовать сильные окислители.

• рН воды – оптимальный для окисления железа не менее 7, для марганца не менее 8. При низком рН требуется подщелачивание воды, к примеру, рабочим раствором гидроксида натрия (каустическая сода).

• Температура воды – влияет на скорость окислительных процессов, при низких температурах (менее 10°C) реакция замедляется.

• Наличие сероводорода и сульфидов – эти соединения требуют дополнительного окисления. Суммарное содержание этих компонентов в воде не должно превышать 2 мг/л. В противном случае используют сильные окислители.

• Перменганатная окисляемость – иными словами содержание органических веществ в воде. Если показатель ПМО выше 5 мгО2/л аэрационные системы для удаления железа и марганца практически бессильны и здесь приоритет отдается реагентным методам обезжелезивания и деманганации.

• Мутность воды. Тут важно понимать, что в случае с подземными водами, мутность может быть тесно связана с уже окисленным железом и марганцем. Если вода загрязнена механическими примесями, то перед ее обработкой воздухом, требуется соответствующая фильтрация.

 

Учитывая эти параметры, можно правильно подобрать метод аэрации и рассчитать необходимый расход воздуха.

 

Расход воздуха для окисления железа и марганца

 

Инжекция воздуха должна обеспечивать не только окислительные процессы, но и поддержание остаточного кислорода в воде. Это необходимо для нескольких целей:

• создание буферного запаса кислорода при скачках концентрации железа и марганца;

• улучшение вкусовых качеств воды;

• ускорение реакции окисления.

 

Приемлемое значение остаточного кислорода – 5 мг/л. Начальный уровень кислорода в воде с растворенным железом и марганцем обычно равен нулю.

 

Для расчета необходимого количества кислорода применяется формула:

ΣO₂=Xf ×(Fe)+ Xm×(Mn)+R, мг/л, где:

 

• Xf – реакционный коэффициент для железа (0,1432);

• Fe – содержание железа в воде, мг/л;

• Xm – реакционный коэффициент для марганца (0,2912);

• Mn – содержание марганца в воде, мг/л;

• R – остаточный кислород, мг/л (5 мг/л).

 

Пример расчета. Если в воде содержится 5 мг/л железа и 1 мг/л марганца:

ΣO₂=0,1432 х 5 мг/л + 0,2912 х 1 мг/л + 5 мг/л = 5,96 мг/л.

 

Расчет теоретического расхода воздуха

Теоретический расход воздуха рассчитывается по формуле:

Q = (V × ΣO₂) / G, л/мин, где:

где:

• Q – объемная скорость инжекции воздуха в воду, л/мин;

• V– объемная скорость потока воды, л/мин;

• ΣO₂ – теоретическое количество кислорода для окисления железа и марганца, мг/л;

• G – весовое содержание кислорода в воздухе (252,4 мг/л).

 

При расходе воды, к примеру, 3 м³/ч (или 50 л/мин):

Q = (50 х 5,96) / 252,4 = 1,18 л/мин.

 

Фактический расход воздуха

Эффективность массопереноса кислорода при инжекторной аэрации составляет около 25%. Это означает, что фактический расход воздуха должен быть приблизительно в 4 раза выше теоретического. В нашем случае, Q_факт=1,18 л/мин х 4 = 4,72 л/мин.

 

Таким образом, для обеспечения достаточного количества кислорода фактический объем подаваемого воздуха составляет 4,72 л/мин при скорости потока воды 50 л/мин.

 

Также вы можете воспользоваться нашим калькулятором:

 

Калькулятор расхода воздуха для аэрации

 

Важные замечания

 

При проектировании и эксплуатации систем аэрации часто допускаются ошибки, снижающие эффективность процесса:

• недостаточный расход воздуха – приводит к неполному окислению железа и марганца.

• чрезмерное нагнетание воздуха – приводит к избыточной турбулентности, что в свою очередь может усложнить процесс осаждения окисленных примесей (за счет образования мелкодисперсных гидроксидных частиц) и снизить эффективность последующей фильтрации. И это далеко не все последствия избыточной аэрации.

• неправильное размещение аэрационных устройств – приводит к неравномерному распределению воздуха.

• отсутствие учета температуры воды – при низких температурах процесс окисления замедляется.

• пренебрежение предварительными анализами воды – расчет аэрации должен учитывать pH, температуру и наличие дополнительных загрязнителей.

 

Использование правильных расчетов и технологий позволяет избежать этих проблем и добиться высокой эффективности очистки воды. А помочь в этом Вам могут специалисты компании WATER ZKO.

 

Рекомендуемый материал:

 

• Железо в воде – скрытая угроза или необходимость?
• Как определить качество воды по органолептическим показателям
• Безопасность реагентов в водоподготовке: актуальные проблемы и решения

 

Понравился материал? Поделитесь с друзьями!