Аерація вод киснем
Аерації - природне або штучне насичення повітрям, киснем. Може бути проведена за допомогою технічних засобів (підведення повітря) або шляхом ліквідації перешкоди (льоду, маслянистої плівки і т.д.). А. води - збагачення води киснем. А. грунту - збагачення ґрунтового повітря киснем, а приземного надпочвенного - вуглекислотою. Відіграє важливу роль для зростання, розвитку рослин і родючості. [. ]
Аерації - природне або штучне надходження повітря в будь-яку середу (воду, грунт і т. Д.). Так, А. води -збагачення води киснем повітря. [. ]
Воду необхідно збагачувати киснем за допомогою стиснутого повітря або технічного кисню, що дозволяє позбутися від різких коливань в змісті кисню. Посилена аерація води сприяє окисленню заліза і його часткового випадання в осад ще в відстійниках. Для більш повного видалення з води важкорозчинних сполук окисного заліза необхідно застосовувати фільтри. Для завантаження водоочисних фільтрів рекомендується застосовувати гранули ренополістрола або ненополі-уретан. [. ]
Розчинність кисню у воді мала (залежить від температури і тиску), тому для насичення її киснем подають велику кількість повітря. [. ]
Аерація води. Вирощування риби проходить найбільш ефективно при концентрації кисню в рибоводних місткостях близько 100% насичення. Для створення рибам сприятливого кисневого режиму застосовується аерація води за допомогою різних технічних засобів. [. ]
Якщо води скидають у водойму, то для досягнення вмісту розчиненого в них кисню не менше 6 мг / л додатково здійснюють аерацію повітрям. [. ]
Системи аерації «air aqua» (рис. 5) представляють собою серію поліетиленових труб, забезпечених спеціальними клапанами, за якими розподіляється повітря, що подається компресором. Поліетиленові труби укладаються на дно ставка; щоб уникнути їх спливання вони забезпечені в нижній частині вантажем - свинцевим кабелем. Клапани для аерації рідини зазвичай розташовуються з розрахунку 800 шт. на 30 пог. м поліетиленової труби. По дну ставка в м.Нью-Джерсі укладено 5,26 км поліетиленових труб з 128 тис. Клапанів. Витрата повітря, що подається при тиску 0,6 кгс / см2 становить 8,6 м3 / хв, що забезпечує швидкість підйому повітряних бульбашок, що виходять з клапанів, порядку 0,3 м / сек. Зазначені поліетиленові труби укладені таким чином, що виходить з них потік повітря як би розділяє утворюються завісами весь обсяг ставка на 98 осередків. У межах кожного осередку створюються умови ламінарного руху рідини, що забезпечує досить повне осадження на дно зважених речовин. Утворений на дні осад піддається розпаду в результаті процесів, що відбуваються аеробного стабілізації. Система аерації «air aqua» забезпечує не тільки ефективне постачання води киснем повітря, але і створює сприятливі умови для перемішування води. [. ]
Способи аерації для збагачення води киснем повітря. Для збагачення води киснем можуть застосовуватися різні способи, наприклад виливши води з висоти 0,5 м в кишеню фільтра зі швидкістю 2,5-3 м / с (табл. 1.1, рис. 1.3). [. ]
Як води, призначеної для розведення, крім чистої водопровідної, іноді застосовується спеціально приготована дестіллірованной вода (з бікарбонатом натрію). У водопровідній воді кількість азотистих з'єднань (амонійних солей, нітритів і нітратів) не повинно перевищувати 0,01 мг / л. Вода повинна бути вільна також від солей заліза. Споживання кисню водою, призначеної для розведення, при температурі 20 ° не повинно бути вище за 5 діб 0,2 мг / л, що достілается аерацією води. Особливо ретельно повинні бути підготовлені склянки - ■ флакони для проб води. Їх ретельно очищають хромової сумішшю, промивають і висушують без доступу пилу. [. ]
Кількість кисню (%), що використовується на окислення органічних речовин стічних вод, не залежить від інтенсивності аерації. Воно пропорційно висоті аеріруемие шару рідини і дефіциту кисню. При найбільш сприятливих умовах подачі повітря через пористі пластинки ця величина досягає 8-10%. [. ]
Зменшення аерації води при одночасному споживанні кисню на окислення нафтопродуктів і інших забруднень, що надійшли у водойму, може викликати неприпустиме зниження вмісту кисню в останньому. Це призводить до погіршення умов проживання риб і планктону в воді водойми. Однак, як показують дослідження ВНДІ озерного і річкового рибного господарства, вплив нафтових забруднень на газовий режим річки і ВПК її води невелике і спостерігається в основному в безпосередній близькості від джерела забруднення. Це пояснюється тим, що окислення нафтопродуктів у воді водойми відбувається повільно, а тому вони поширюються вниз по річці на великі відстані, іноді на сотні кілометрів. [. ]
Застосування кисню замість повітря для аерації стічних вод має ряд переваг; 1) ефективність використання кисню підвищується з 8-9 до 90-95%; 2) окислювальна потужність в порівнянні з аеротенках зростає в 5-6 разів; 3) для забезпечення такої ж концентрації кисню в стічній воді потрібна менша швидкість перемішування. В цьому випадку поліпшуються седімеітаціонние характеристики активного мулу, він складається 'з великих і щільних пластівців, які легко осідають і "фільтруються, що дозволяє підвищити концентрацію його до 10 г / л без збільшення габаритних розмірів вторпчйих отстойні-. Ков; 4) поліпшується бактеріальний склад активного мулу. При великій концентрації 02 не розвиваються ниткові бактерії; 5) в очищеній воді залишається більше розчинного кисню, що сприяє подальшій доочищення її; 6) не виникає проблеми боротьби з запахом, так як процес-проводь ся в герметично закритих агрегатах; 7) капітальні витрати нижче. [.]
Механічна аерація - найбільш простий і швидкий спосіб насичення води киснем. При цьому не виникає побічних негативних наслідків, які можливі при хімічної аерації. До найпростішим аератори, що приводиться в дію потоком води, відносяться розбризкують пристрою - вертушки, драбинки, столики-аератори, барабани (рис. 83). Більш продуктивними є такі аератори, як дощувальні установки, що обертаються розпилювачі та інші (рис. 84). [. ]
При насиченні води киснем в процесі аерації права частина буде характеризувати кількість кисню, що міститься в повітрі, що подається в воду (у вхідному перетині), перший член лівої частини - кількість кисню, який перейшов в воду; другий член-то ж в повітрі, що виходить з води (у вихідному перерізі). [. ]
Ефективність аерації повітрям обмежується практично досяжною низькою концентрацією кисню в аеріруемой суміші (1-2 мг / л). Щоб досягти необхідного контакту газу і рідини, потрібно сильніше перемішувати стічні води; таке активний рух розбиває пластівці мулу, який потім погано осідає [153]. [. ]
Застосування для аерації стічних вод кисню. При пневматичної аерації замість повітря починають використовувати технічний кисень. Іноді цей процес називають «біоосажденіем». Він проводиться в закритих апаратах, які називають ок-Ситенка. [. ]
При нестачі кисню риби скупчуються біля поверхні води і «заковтують» повітря, що вимагає термінової аерації, підміни води або очищення акваріума. Пересичення киснем відбувається при попаданні в воду водно-повітряної суміші під тиском, додаванні великих кількостей свіжої, особливо підігрітої води, а також сильному розростанні водоростей. В результаті у риб розвивається газопузирьковая хвороба, що виявляється в скупченні пухирців газу під шкірою плавників, тулуба і в очних западинах. Для її усунення слід посилити аерацію води. Різкі коливання pH води призводять до кислотної або лужної хвороби. Для їх профілактики необхідно вносити нейтралізуючі речовини: вапняк, дигидрофосфат. [. ]
Додаткова аерація більш корисна тому, що при ній відбувається не тільки насичення води киснем, а й провітрити-вання водойми - звільнення його від шкідливих продуктів життєдіяльності риб (надлишку діоксиду вуглецю, аміаку, сірководню та ін.). Для цього на дно укладають перфоровані трубки діаметром 15 мм з отворами близько 2 мм, а краще встановлювати розпилювачі повітря, з'єднані шлангами з компресором. Потужність компресора вибирають, виходячи з площі ставка і необхідної витрати повітря. Частоту включення компресора можна встановити за допомогою автоматики, або досить проводити аерацію навіть 1 раз на тиждень протягом 0,5-1,0 год. [. ]
Крім насичення води киснем, необхідним для окислення заліза (II), ■ аерації-ційні установки забезпечують видалення з води вуглекислоти (див. П. 11.2.4). [. ]
Очищення стічної води в аеротенках здійснюється наступним чином. Вода після механічного очищення змішується з циркулюючим активним мулом і, пройшовши через аеротенк, надходить у вторинний відстійник. За цей час основна маса органічних забруднень переробляється (окислюється) активним мулом. Найважливішим конструктивним елементом кожного аеротенках є система аерації, що насичує оброблювану воду киснем, що підтримує активний мул в підвішеному стані і забезпечує постійне перемішування стічної води з мулом. [. ]
Очищення стічних вод синтетичного аміаку. Очищення стічних вод після промивки газів проводиться з метою відділення великої кількості частинок вугілля і золи, а також для видалення сірководню. Інші забруднення, як наприклад, вуглекислий амоній, речовини, що зумовлюють жорсткість води, і феноли зважаючи на низькі концентрацій не є перешкодою для скидання стічних вод у водойму. Тому цілком достатньо, якщо очищення вод включає аерацію (для окислення сірководню) і освітлення (для осадження нерозчинних речовин). При значних кількостях охолоджуючих вод, як це буває іноді на заводах з додатковими виробництвами, можна іноді відмовитися від аерації, так як в більшості випадків кількість розчиненого в охолоджуючої воді кисню достатньо для окислення сірководню. Щоб уникнути забруднення атмосфери окислення сірководню потрібно проводити в герметичній установці. [. ]
В даний час аерація киснем успішно випробувана при очищенні побутових стічних вод, стічних вод целюлозно-паперової промисловості, штучних сумішей органічних речовин та ін. Цей спосіб аерації, звичайно, здорожує процес очищення. Однак в деяких виробництвах утворюється кисень як побічний продукт, відсутня в виробничих цілях, наприклад в азотної промисловості. Тоді аерація стічних вод киснем стає рентабельною. При пневматичної аерації кисень повинен подаватися в герметично закритий аеротенк, інакше він швидко змішується з повітрям і концентрація його в аеріруемой суміші знижується. [. ]
Видалення марганцю аерацією з подщелачіваніем води застосовують при одночасному присутності в ній марганцю і заліза. При аерації води видаляється частина діоксиду вуглецю і відбувається її насичення киснем повітря. При видаленні С02 зростає pH стічної води, що сприяє прискоренню процесів окислення і гідролізу заліза і частково марганцю з утворенням гідроксидів. [. ]
Аррениуса рівняння 157 Аерація вод киснем 352 сл. [. ]
У нейтральній або лужній воді корозія може початися в результаті руйнування захисної окисної плівки на поверхні металу і різниці потенціалу між чистим металом і плівкою. В результаті відбудеться електрохімічне руйнування, металу. Присутність кисню прискорює цей процес, і корозійний вплив посилюється за рахунок аерації води на градирнях. Біологічні обростання в системах оборотного водопостачання також можуть бути причиною усілеіія корозії. [. ]
Механічне перемішування води з активним мулом в аеротенках веде до вспениванию вільної верхньої поверхні води і сприяє аерації її киснем повітря. [. ]
Крім насичення оброблюваної води киснем аерірованіе сприяє видаленню з неї С02. Оскільки процес окислення двовалентного заліза в тривалентне, значно сповільнюється при pH нижче 7, може взагалі не закінчитися на очисних спорудах, видалення С02 (остання утворюється в наведеній вище реакції гідролізу в значній кількості і призводить до зниження pH) є в ряді випадків необхідним етапом знезалізнення. Якщо pH води після гідролізу не падає нижче 7, повітря вводять в воду в такій кількості, яка необхідна лише для окислення. Це здійснюється введенням його в усмоктувальний патрубок насоса або ежектування в трубопровід перед фільтрами. У тих випадках, коли потрібно підвищити pH, застосовують розбризкування води в бризкальних басейнах, аерацію на контактних (при продуктивності установок до 100 м3 / ч) і вентиляційних градирнях (при більшій продуктивності установок). [. ]
Відхилення дійсної концентрації кисню від рівноважної викликаються: а) фізичними впливами, наприклад різкою зміною барометричного тиску, зміною температури води, аерацією води в греблях; б) фізико-хімічними та хімічними впливами, наприклад, поглинанням кисню при електрокорозії металів і споживанням його на хімічне окислення речовин, що містяться у воді або дотичних з нею; в) біохімічними впливами, які в природних умовах переважають, як, наприклад, споживанням кисню при аеробному мікробіальних розкладанні органічних речовин або, навпаки, виділенням кисню при поглинанні СОГ організмами. [. ]
Механічні поверхневі аератори, розбризкують воду в повітряному просторі, також використовують для інтенсифікації процесів самоочищення вод. Достатню ефективність дає водозлив через греблі, що представляє собою вільно падаючий потік зі сполученням бьефов по типу затопленого стрибка. Ефективність аерації в цьому випадку становить 1,48 кг кисню на 1 кВт-год. На греблі Яузи (Москва) висотою 4 м і питому витрату 250 л / с приріст вмісту кисню в літні дні доходив до 0,57 кг кисню на 1 кВт-год. При збільшенні висоти греблі ефективність насичення води киснем підвищується, але в розрахунку на одиницю висоти греблі (на 1 кВт) ■ падає. Тому для штучної аерації доцільно будівництво водозливних гребель заввишки до 1 м. [. ]
До другого прийому зазвичай вдаються при знекиснення води. В цьому випадку зважаючи на значний парціального тиску кисню в атмосферному повітрі аерацією води кисень видалити не можна. Тому воду доводять до кипіння, тоді розчинність всіх газів в ній падає до нуля. Для цього застосовують або нагрівання води (в термічних деаераторах), або зниження тиску до величини, при якій вода кипить без додаткового підігріву. Останній процес здійснюється в вакуумних дегазатором. [. ]
Інтенсифікацію процесів біологічної очистки можна проводити шляхом аерації суспензії активного мулу чистим киснем, так як експериментально було показано, що при проведенні більшості аеробних процесів саме цей компонент харчування є лімітуючим. Застосування це дозволяє збільшити ефективність процесу біологічної очистки та знизити час перебування стічної води в системі. Однак реалізація такої схеми ставить питання повноти використання кисню. Для його вирішення були розроблені апарати закритого типу - оксітенкі з примусовою аерацією стічної води. Відзначено, що одночасно з підвищенням ефективності застосування кисню відбувається надмірне накопичення в середовищі культивування СО. який необхідно періодично віддуватися. Схема оксітенка представлена на рис. 44. [. ]
Ілюстрацією взаємодії цих явищ може служити рис. 32, на якому схематично показані хід процесу споживання кисню і аерації води водойми, а також результативна крива фактичного вмісту кисню в воді протягом відомого періоду часу. [. ]
Другий режим настає при зменшенні глибини занурення до повного оголення диска. Споживання електроенергії при цьому значно знижується, а обсяг переданого в воду кисню різко зростає. В цьому випадку аерація відбувається під впливом трьох чинників: 1) залучення повітря струменем води, що зривається з лопаті; 2) защемлення повітря внаслідок нестійкості утворюється воронки; 3) обурення вільної поверхні води. [. ]
Очищення в аеротенках. Аеротенками називають залізобетонні аеріруемие резервуари. Процес очищення в аеротенках йде в міру протікання через нього аерірованной суміші стічної води та активного мулу (рис. Аерація необхідна для насичення води киснем і підтримування мулу в підвішеному стані. [.]
Біофільтри є циліндричні залізобетонні резервуари (діаметр 6-30 м, продуктивність відповідно від 1000 до 40000 т / добу стоків), з дірчастим днищем, заповнені пористою насадкою (шлаки, керамзит, кокс, галька, блоки з пластмас). У біофільтрах мікроорганізми заселені на поверхні насадки і утворюють біоплевку товщиною 1-3 мм. Надійна робота біофільтра може бути досягнута тільки при рівномірному зрошенні водою поверхні фільтруючого матеріалу (наоадкі). Зрошення стічними водами) здійснюється розподільними пристроями рухомого і нерухомого типу. Очищуваний стік фільтрується через насадку, контактуючи з біоплівки. Біофільтри відкриті, і аерація води відбувається за рахунок контакту крапель води з повітрям, може застосовуватися штучна аерація про допомогою вентилятора. Іноді для повноти очищення очищається вода багаторазово циркулює через реактор. Така рециркуляція необхідна також для більш інтенсивного вимивання плювки (продуктів розкладання) з поверхні насадки. Зазвичай залишкове НШ після біофільтрів становить 10-25 г / м3 при ШК перед очищенням 150-1500 г / м3. Окислювальна потужність біофільтрів досягає 500-580 г / (м3 на добу), гідравлічне навантаження - Ю-30 м3 (м2.сут). Ступінь використання кисню гоздуха (при штучній аерації) - 7-8%. [. ]