В самом широком смысле, аэрация это процесс, при котором увеличивается площадь контакта между водой и воздухом, осуществляемый или естественными методами, или с помощью механических устройств.
В настоящее время этот термин чаще используется в более узком смысле, ограничиваясь определением, отсылающим к использованию механических устройств или процедур.
В процессе движения воды от источника к потребителю аэрация является одним из простейших методов наиболее часто используемых для улучшения физико-химических характеристик воды.
С древних времен отмечалась, что вкус воды, протекающей через песчаные или галечные слои или горные высоты, был четкий, яркий, блестящий, без запаха. В восемнадцатом веке, искусственная аэрация была направлена на то, чтобы избавить от недостатка кислорода дистиллированную воду и дождевую воду, которые хранились в бытовых цистернах.
К концу восемнадцатого века и в начале следующего столетия, аэрация была применена к нескольким общественным системам водоснабжения, содержащим разлагающиеся остатки растительного и животного происхождения. Но до второй половины девятнадцатого века аэрация не имела широкого применения в общественном водоснабжении, даже когда вопрос касался очистки небольшого количества поверхностных вод от привкусов и запахов водорослей.
В этот период аэрация применялась главным образом для очистки грунтовых вод от железа, а затем и марганца, а также для устранения зловонных газов из серосодержащих источников.
За последние полвека века возможности аэрации детально исследованы и определены, и разработаны различные способы адаптации аппаратов для этих целей, в первую очередь, конечно, удаление органических веществ. Емкости, наполненные углем, используются в ряде установок для аэрации, главным образом в связи с обезжелезиванием, когда желательна компактная установка системы аэрации контактного действия.
Аэрация в настоящее время эффективно используется для удаления летучих органических соединений из загрязненных источников подземных вод. Успех удаления этих соединений заключается в их свойствах. Легко растворяясь в воздухе, они меняют свою природу. Данные полевых испытаний и лабораторных экспериментов показывают, что аэрация – чрезвычайно эффективный метод для удаления хлорсодержащих органических соединений из воды.
В настоящее время существует множество моделей механического оборудования для аэрации. Но все они могут быть классифицированы на две основные категории, диффузионного типа (или инжекторная система) и турбинного (или механическая система). В диффузионной системе, воздух вводится диффузорами (инжекторами) или другими аналогичными устройствами.
Механическая система перемешивает воду с помощью различных средств (например, пропеллеры, лезвия, или щетки), используя воздух из атмосферы. В выборе между этими типами аэрационных систем, теория решительно выступает за устройства диффузионного типа. Диффузионный блок вводит тонкодисперсные воздушные пузырьки на дно бака, через который течет вода, обеспечивая достижение наилучших показателей.
Некоторые специалисты считают, что основное преимущество диффузионного типа в том, что скорость восходящих пузырьков в воде значительно ниже, чем скорость свободного падения капли воды, этим достигается более длительный период контакта воздуха с водой при равных затратах энергии.
Системы аэрации диффузионного типа имеет свои преимущества и недостатки.
Преимущества:
- Обладают высокой эффективностью переноса кислорода.
- Проявляют высокую эффективность аэрации (масса кислорода, переносимая на единицу мощности за единицу времени).
- Могут удовлетворить самые высокие требования к содержанию кислорода.
- При модернизации легко адаптируются к существующим системам.
- Результат по очистке от летучих органических соединений лучше, чем у механических аэрационных устройств.
Недостатки:
- Поры диффузоров подвержены химическим или биологическим загрязнениям, которые могут уменьшить эффективность передачи воздуха и вызвать высокие потери давления. Поэтому они требуют процедуры очистки, но обычно этот процесс не длительный и не дорогой.
- Поры диффузоров могут быть восприимчивы к химическим воздействиям (особенно перфорированные мембраны). Поэтому перед установкой необходимо исследовать состав сточных вод.
- Поскольку низкие скорости воздушного потока определяют эффективность диффузоров, выбор правильного распределения и управление воздушным потоком имеет решающее значение для их работы.