Процесс очистки воды предполагает последовательность стадий. Аэрация – стадия подготовки, предшествующая стадии осадочной фильтрации в классических системах обезжелезивания.
В процессе аэрации создаются предпосылки для насыщения воды атмосферным кислородом, увеличения окислительного потенциала, окисления и потери растворимости железа и марганца, выветривания в атмосферу молекулярного сероводорода, радона, болотного газа, аммиака, углекислого газа. В бытовой водоподготовке аэрация осуществляется напорным или безнапорным способом. Расчет параметров аэрации осуществляется эмпирическим путем.
Аэрации в безнапорном варианте с технологическим разрывом струи в контактной емкости применяется в задачах водоподготовки в случаях, если:
- давление исходной воды не достаточно для работы напорных фильтров (безнапорная система допускает низкое исходное давление воды);
- существует необходимость в повышении/регулировании давления в системе водоснабжения;
- скорость подачи исходной воды ограничена в объеме или во времени (источник воды с низким дебитом, периодическая подача воды в систему) – контактная емкость позволяет создать достаточный запас воды;
- исходная вода содержит высокие концентрации железа, марганца и сероводорода;
- исходная вода содержит радиоактивный радон, физическое удаление которого за счет разности парциального давления в напорных аэрационных колоннах не обладает достаточной эффективностью (радон тяжелее атмосферного воздуха в 7,5 раз, его отвод за пределы воздушной ловушки напорной контактной емкости в процессе массообмена технологически затруднен).
В безнапорном варианте может осуществляться двойное аэрирование воды: распыление воды через атмосферный промежуток в контактную емкость и барботаж (противоточная донная аэрация сжатым воздухом через трубчатый или дисковый аэратор).
Несмотря на суммарную совместную эффективность, позволяющую получить максимальную площадь поверхности контакта воды и воздуха, каждый из способов безнапорной аэрации (распыление и барботаж) может применяться отдельно.
Безнапорная аэрация барботажем (пропускание пузырьков сжатого воздуха через слой воды) позволяет получить управляемый процесс газообмена. Аэрация барботажем незаменима в задачах физического выветривания из воды радона. Восходящий поток мелко дисперсионных пузырьков воздуха в нисходящем потоке воды обеспечивают глубокий массоперенос и вытеснение радона. Пропорциональное соотношение воды и воздуха выбирается эмпирически, но в большинстве случаев соблюдается правило пропорции 1:10. Удаление ядовитых газов требует вентиляции помещения или аэрационной емкости.
В напорном варианте аэрации количество воздуха, нагнетаемое компрессором в воду, ориентировочно принимают из расчета 100-300 литров воздуха на 1 кубический метр воды. Скорость массообмена определяют растворенные газы, подлежащие извлечению. В зависимости от типа растворённого газа газообмен между водой и воздухом может происходить быстро (выветривание метана) или медленно (выветривание сероводорода). Пленочная дегазация в напорном варианте аэрации осуществляется в статических миксерах, заполненных кольцами Рашига, насадками Палля или Бялецкогоо со сложной геометрией. Весь молекулярный сероводород, метан, неравновесная углекислота отдуваются в воздушную ловушку напорной аэрационной емкости. В процессе массообмена и замещения воздуха в воздушной ловушке удаляются через клапан-воздухоотделитель в атмосферу.
Радон в напорном варианте аэрации затрудненно удаляется из воздушной ловушки контактной емкости, создает пленочный эффект на границе раздела фаз «вода-воздух», препятствующий массопереносу . Эффективность удаления радона в напорном варианте аэрации составляет ориентировочно 20-40%. Наличие статического миксера увеличивает процент удаления радона из воды при напорном варианте аэрации.
