В терминологии СССР, среди технической документации очистных сооружений, данные конструкции иногда называли станциями аэрации. Такое название появилось не потому что этот процесс очистки воздухом являлся главным или участвовал в основных действиях работы предприятия, а благодаря своему благозвучному названию, по сравнению с остальными терминами, применяемыми в деятельности таких построек. С тех пор подобное название и стало применяться везде, где требуется насыщение или очистка кислородом.

Кислород для аэрации

Аэрация

Аэрация представляет собой процедуру очищения разных веществ с использованием воздуха. Ее необходимость появляется в тех случаях, когда требуется отделить микрочастицы железа, сероводорода либо марганца от химического состава воды. Также аэрация с успехом справляется с задачей удаления неприятного запаха, такого как сероводород и прочий газ. Основным назначением аэрации является: очистка сточных вод, насыщение кислородом прудов и бассейнов, очищение воды из скважин, наполнение вентиляции зданий кислородом.

К примеру, если взять процесс добычи воды из скважины, то данная жидкость будет содержать большое количество вредных включений (алюминий, марганец, разные металлы, сероводород, летучие компоновки, органический мусор), удаление которых производится при помощи окисления. На сегодняшний день разработано большое количество химических средств, очищающих воду от всех вышеперечисленных включений, но их цена довольно высока и они имеют низкий уровень экологичности. Поэтому целесообразно использовать систему аэрации, которая не только сэкономить много средств, но и является полностью безопасной для окружающей среды.

Сам процесс аэрации достаточно длительный, так как кислород расщепляет растворимые металлы много времени и данные факты являются существенным минусом. Хотя, при обработке малого количества жидкости, такой способ достаточно эффективен и надежен.

Природная аэрация в реке

Существует два основных способа воздействия аэрации на воду:

  1. Напорная. Она заключается в создании быстрого движения водяного потока, при помощи воздухообмена колонны и постоянного миксера.
  2. Безнапорная. Осуществляется за счёт нагнетания воздуха при помощи всевозможных форсунок, распылители и безнапорных сбрасывателей.

Аэрация воды

Являет собой непосредственное влияние потока свежего воздуха на воду. Таким образом происходит обогащение кислородом, имитируя естественные условия, к примеру, как в реке. Для этих целей в основном применяется оборудование типа воздуходувок, компрессоров, ветряков. В процессе окисления вредоносные бактерии, находящиеся в водоеме или трубопроводе, расщепляются, выделяя токсичный газ, который улетучивается, превращаясь в грязную пену на поверхности воды. Безопасные продукты распада превращаются в хлопья и оседают на дно в виде ила.

Что касаемо неприятного запаха, который издает сероводород в составе обрабатываемой жидкости, то его удаляют специальным методом под названием «отдувка». Результатом аэрации является повышенное насыщение растворенного кислорода, что улучшает вкусовые качества питьевой воды и способствует нормальную развитию живности в прудах и водоемах.

Искусственная аэрация воды

Использование аэрации в процессах фильтрации сточных и подземных вод

С увеличением загрязнения планеты, также увеличиваются и требования по очистке воды. И как оказалось, использование очистки воздухом подпадает под все экологические требования, за счёт максимальной эффективности и отсутствия вредных выхлопов в процессе эксплуатации аэрационного оборудования. Суть данного процесса заключается в том, что увеличивается естественный ход очистки воды, который на данный момент самостоятельно не справляется. Таким образом, при искусственном добавлении кислорода в сточные воды, аэробные бактерии (дышащие кислородом) начинают активно расти и размножаться, запуская тем самым процесс очистки воды. Стандартные агрегаты для подобной процедуры не подходят, поэтому используются механизмы специальной конструкции.

Технологическая процедура очистки сточных вод работает по следующей схеме:

  • Вода поступает в аэрационную колонну, параллельно с нагнетенным туда воздухом;
  • С большой скоростью начинают развиваться аэробные бактерии и их продукты жизнедеятельности (плодородный ил и окисленные органические вещества) быстро поглощают вредные включения, и зараженные бактерии умирают;
  • Обработанная вода после аэрационной колонны уходит в грунт, а переработанный ил собирается в отдельные емкости. Таким образом получается, что очищается не только сточная вода, но и вырабатывается экологически чистое удобрение.

Аэрация воздуха

По-другому, этот процесс называется аэрацией зданий. Заключается он в создании естественного воздухообмена в системе бесканальной вентиляции, а его двигающейся силой является обычный ветер либо физическое воздействие гравитации, а также их совместная работа. Если рассматривать аэрацию в помещении с простой стороны, то это обычное вытеснение свежим воздухом затхлого. Происходит эта процедура следующим образом: воздух, находящийся вне здания имеет более плотную структуру и за счёт гравитационной силы он попадает через аэрационные каналы в самом низу здания и вытесняет собой менее плотный воздух, который удаляется через верхние решетки вентиляции, расположенные в наивысшей точке здания. Положительные особенности применения такого способа очистки воздуха является низкая себестоимость на организацию подобной системы. Хотя, в некоторых случаях, есть предприятия, нормы очистки воздуха которых не позволяют устанавливать такую аэрацию. К таким ограничениям относятся:

  • Обязательное кондиционирование воздуха;
  • Если наружный воздух в помещении поступает с большим содержанием влаги;
  • Если здание предназначено для всякого рода обработки материалов, при которых выделяется большое количество пыли и химических частиц и их нельзя выбрасывать в окружающую среду без предварительной очистки.

Что касаемо теплых времен года, то применять аэрацию возможно практически для всех типов предприятий, где технология работы не предусматривает предварительную очистку выбрасываемых воздушных потоков в атмосферу.

Холодные времена года применять аэрацию целесообразно только при наличии хорошего обогрева внутри зданий, которое будет компенсировать поступления холодного потока с улицы. Если взять, к примеру, производственный цех, то при наличии одного этажа проблем с организацией такой системы не возникнет, но если сооружение будет состоять из двух и более уровней, то потребуется прибегнуть к дополнительным затратам и испытать технические трудности.

Для усиления эффекта можно использовать параллельно с аэрацией механическую вентиляцию. Но в этом случае придется правильно рассчитать силу притока свежего воздуха, скорость выделения тепла от обогревателей и силу вытяжки. Имеется в виду, что при неправильной установке всех элементов, возможно нерациональное расходование теплоэнергии, которая будет улетучиваться сквозняком. Также, большую роль играют светоаэрационные фонари, которые устанавливают над кровлей либо утапливают внутрь конструкции здания. При неправильном их размещении может произойти недостаток тяги, что кардинально повлияет на общий микроклимат внутри помещений.

Применение аэрации в здании

Водная аэрация: процесс

Чтобы правильно определить способ аэрации необходимо учитывать множество факторов. Основными из них являются:

  1. Электрохимический. На сегодняшний день самый современный способ. Работа механизмов заключается в использовании электрохимической реакции, которая превращает электрическую и химическую формы энергии в электрохимическую. Этот способ эффективно применяется в процессе очистки воды с увеличенным количеством солей железа в ее составе. Среди преимуществ электрохимического аэрационного комплекса можно отметить невысокий уровень шума, экономичность при эксплуатации, маленькие габаритные размеры и несложное обслуживание.
  2. Напорный. Используется в том случае, если водная магистраль имеет сильный напор, а молекулярный состав жидкости содержит низкий уровень солей железа, не превышающий 15 мг на литр. В тот момент, когда вода заходит под напором в колонну, автоматически включается датчик потока, активирующий компрессор, подающий кислород. Происходит процесс обогащения воды воздухом, а далее начинается фильтрация и разделение очищенной жидкости от осадков.
  3. Безнапорный. Молекулярный состав для такой установки должен быть аналогичным напорному методу, уровень давления воды в магистрали обязано быть низким. Конструкция безнапорной аэрации включает в себя бак, куда заливается вода при помощи разбрызгивающих форсунок. Далее компрессор насыщает жидкость кислородом, а дополнительный насос перекачивает обработанную воду в резервуар с фильтром.
  4. Упрощенный. Используется, если вода содержит в себе малое количество сероводорода, низкий уровень железа и имеет нейтральную кислотность. Работа агрегата заключается в сливе воды в специальный карман или отвод магистрали. Окислительный бак в данной конструкции не предусмотрен и это значительно снижает стоимость всей аэрационной системы, но сильно ограничивает диапазон использования и снижает сам функционал оборудования.

Несмотря на способ проведения аэрации среди всех вышеописанных, в конструкциях ее методика остается неизменной. Сам процесс насыщения и очистки воды включают в себя такие этапы как:

  • Жидкость наполняется молекулами кислорода и бактерии окисляются до состояния 2-х или 3-х валентного железа;
  • Расщепленные примеси переходят в состояние осадка и отделяются, оседая на фильтре;
  • Заключительный этап производит отдувание токсичных газов и сероводорода.

При использовании как напорной, так и безнапорной методики очистки, в конечном результате получится чистая питьевая вода, которая пригодна для употребления и приготовления пищи. При этом, в составе жидкости будут полностью исключены вредные химические включения.

Вариант устройства для насыщения кислородом водоема