Главная > Окисление железа (аэрация воды)>Инжекторы воздуха Mazzei
Определение теоретического объема воздуха для окисления и удаления сероводорода из воды. Фактический объем инжектируемого воздуха определяют для выбора типоразмера инжектора Mazzei и задания условий его работы.
Химия воды.
Водородный показатель рН менее критичный параметр для задачи окисления сероводорода кислородом в сравнении с аналогичной задачей окисления железа и марганца. Для окисления атмосферным кислородом сероводорода значение рН должно поддерживаться в диапазоне 6,8 – 7,5. Это значение рН позволяет молекулярному сероводороду диссоциировать в ионную форму Н2S >2H+ + S-2. Диссоциированный сульфид-ион способен окисляться кислородом.
Другие факторы.
Окисление сероводорода атмосферным кислородом не осуществляется мгновенно. Поэтому необходима экспозиция во времени. Контактная емкость обеспечивает достаточное время экспозиции для полноценного окисления и осаждения. В зависимости от фактических условий минимальное время контакта составляет около 5-15 минут.
Формулы.
Следующие реакции описывают химическое взаимодействие растворенного сероводорода с кислородом в воде. Окисление осуществляется с образованием элементарной серы.
Соотношения реагентов.
Молекулярная масса серы составляет 32.06 г/моль. Одна молекула кислорода вступает в реакцию с двумя атомами серы. Молекулярная масса кислорода равна 31,999 г/моль. Реакционная пропорция серы и кислорода составляет 31,999 /32,06 или 0,9981. Это означает, что количество кислорода 1 мг/л кислорода способен окислить 1 мг/л сероводорода (измеренного как сульфиды).
Остаточный кислород.
Инжекция воздуха должна обеспечивать должна обеспечивать также поддержание остаточного кислорода в воде. Поддержание остаточного кислорода служит нескольким целям. С одной стороны поддержание остаточного кислорода формирует буферный запас для реакции со скачками концентрации сероводорода в воде, с другой – остаточный кислород делает воду более вкусной, с третьей – поддержание остаточного кислорода обеспечивает большую скорость массопереноса и эффективность окисления.
Приемлемое значение остаточного кислорода -5 мг/л. Количество инжектируемого воздуха должно поддерживать этот уровень. Нужно учесть, что начальный уровень кислорода в воде с растворенным сероводородом обычно равен нулю.
Теоретическое количество требуемого для окисления кислорода.
Теоретическое количество требуемого для окисления сероводорода кислорода может быть рассчитано по формуле:
ΣO2=Xs ×(S)+R, мг/л
где,
Xs – реакционный коэффициент для сероводорода и кислорода;
(S) – содержание в воде сероводорода (сульфида), мг/л;
R – остаточный кислород, мг/л (5 мг/л).
Пример. Вода содержит сульфиды 25 мг/л.
ΣO2= 0,9981× 25 мг/л )+5 мг/л ≈30 мг/л.
Теоретическое количество требуемого воздуха.
Плотность воздуха в нормальных условиях атмосферного давления (1 атм) и температуры (20 град.С) равна 1,2047 г/л. Воздух в условиях нормального атмосферного давления содержит 20,95% кислорода. Таким образом, 1 литр воздуха содержит 0,2524 г/л кислорода ( 1,2047 г/л × 0,2095 = 0,2524 г/л) или 252,4 мг/л кислорода. Для определения теоретического количества инжектируемого в воду воздуха в литрах для окисления сероводорода объемная скорость потока воды в л/мин должна быть известна.
Q = (V × ΣO2) / G, л/мин,
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, мг/л.
Используем исходные данные об уровне сероводорода из предыдущего примера. Если количество теоретически необходимого кислорода составляет 30 мг/л, весовое содержание кислорода в воздухе составляет 252,4 мг/л, скорость потока воды равна 100 л/мин получим необходимую скорость инжекции воздуха в воду:
Q = (100 × 30) / 252,4 = 11,89 л/мин.
Скорость инжекции воздуха составляет 11,89 л/мин при скорости потока воды 100 л/мин. Это означает, что теоретическое количество инжектированного воздуха для каждой 1000 литров воды равно 118,9 ≈ 119 литров воздуха.
Фактическое количество требуемого воздуха.
Эффективность массопереноса кислорода в воде для аэрационного инжектора Mazzei составляет 25%, что подтверждается как лабораторными, так и эксплуатационными данными. Это означает, что фактическое количество требуемого воздуха должно быть приблизительно в 4 раза выше теоретического количества требуемого воздуха.
Примем исходные данные, полученные в предыдущих примерах. Если теоретическое количество требуемого воздуха составляет 11,89 л/мин (или 119 литров воздуха на каждую 1000 литров воды) фактическое количество требуемого воздуха будет в 4 раза больше и равно 47,6 л/мин (или 476 литров воздуха на каждую 1000 литров воды).
В реальных условиях количество инжектируемого воздуха, требуемого для окисления сероводорода, рекомендуется увеличить, создав дополнительный «запас инжекции воздуха» в 10 — 20%.
