Аэрация – процесс насыщения различной среды кислородом. Для аэрации применяется специальное оборудование – аэраторы.
Аэрация
Слово «аэрация» с греческого переводится как «воздух». Аэрирование может проводиться воздухом, кислородом или другими газами. Наиболее применим этот процесс для проветривания зданий и помещений, для насыщения кислородом жидкости и почвы.
Аэрация воды необходима для нормальной жизнедеятельности водных обитателей. Она выполняется с помощью компрессора, который подает воздух под давлением в толщу воды. Пузырьки воздуха частично растворяются в жидкости и выходят в атмосферу. Так насыщается вода в аквариумах и водоемах.
Аэрация почвы – это рыхление земли. Она необходима для доступа кислорода к корням растений и деревьев. Аэрирование выводит из почвы вредные вещества и способствует газовому обмену в толще грунта. Поэтому основная область применения аэраторов почвы – сельское хозяйство.
Естественное проветривание больших производственных помещений с помощью аэрационных отверстий используется практически на всех промышленных предприятиях, особенно там, где присутствуют значительные выделения тепла. Широко используется аэрирование и в помещениях агрокомплексов.
Аэрация воздуха, в отличие от вытяжной вентиляции, эффективный и недорогой процесс. Но требует тщательных расчетов для правильной работы, особенно это касается многопролетных помещений.
Область применения аэрирования очень обширна. Насыщение кислородом широко используется в медицине, в пищевой промышленности, многие применяют его и в домашних условиях.
Аэрация воды
Аэрирование воды применяется не только для обогащения ее кислородом, но и для выведения из нее железа, марганца, сероводорода. Аэрация является предварительным этапом фильтрации, без которого невозможно качественно очистить воду от растворенных в ней вредных элементов. Таким образом обрабатывается вода в колодцах, скважинах, водопроводной системе и т.д.
Очищение канализационных стоков аэраторами также является основным, хотя и не единственным процессом фильтрации.
Аэрация воды бывает:
- Безнапорная.
- Напорная.
- Эжекторная.
Самым простым и дешевым способом является безнапорная аэрация, которая происходит в открытой емкости.
Система безнапорной аэрации состоит из следующих узлов:
- аэрационная колонна;
- душирующее устройство;
- фильтрующий узел;
- насос для второго подъема воды;
- компрессор (не всегда).
Принцип работы состоит в распылении воды из трубопровода в специальной емкости – аэрационной колонне, в процессе чего капли воды естественным образом контактируют с воздухом и обогащаются кислородом. Дополнительно в объем воды снизу может подаваться воздух с помощью компрессора. Образующиеся в результате этого соединения оседают на дно. Насос второго подъема откачивает насыщенную воду из емкости через фильтрующий элемент в виде каталитического фильтра или специального осадочного вещества.
Безнапорный способ не всегда бывает эффективным. Это может быть связано с чрезвычайно большим содержанием растворенного железа в воде или при наличии условий, которые не способствуют окислению. Поэтому иногда в контактную емкость добавляются более сильные окислители.
Напорная аэрация подразумевает использование компрессора. Насыщение воздухом происходит в закрытом объеме под давлением.
Напорная аэрационная система состоит из:
- аэрационной колонны;
- компрессора;
- насоса подачи воды;
- предохранительного клапана.
Воздух с помощью компрессора подается в трубопровод с водой, откуда смесь попадает в емкость для насыщения. Не растворившиеся пузырьки воздуха выходят через воздушный клапан. Вода с растворенным воздухом под давлением, создаваемое насосом подачи, направляется к специальному фильтру обезжелезивателю.
Высота воды в колонне ограничена длинной трубки для забора излишек воздуха, она обычно составляет 20-30 см. Предотвратить наполнение емкости выше этого уровня помогает «воздушная подушка» с постоянным давлением в верхней части колонны.
Эжекторная аэрация выполняется с помощью специального узла – эжектора, который легко монтируется в трубопровод. Вода, протекающая мимо эжектора, втягивает атмосферный воздух в водопроводную систему. В результате происходит разрыв струи в потоке, и кислород растворяется в воде.
Преимущество эжекторного способа в его простоте и компактности, нет необходимости в установке громоздкого оборудования. Но у него низкая эффективность и применять его целесообразно только при очень низкой концентрации железа (менее 2 мг/л).
Аэрация воздуха
Аэрирование воздуха – это организованный естественный обмен воздушными потоками в помещении. Не нужно путать с вентиляцией, которая удаляет небольшие объемы воздуха в пределах места загрязнения.
Аэрация применяется чаще всего в производственных помещениях, в которых присутствует значительное выделение тепла.
Ограничением для использования аэрации воздуха является:
- загрязнение воздуха в здании пылью и газами, опасными для здоровья и окружающей среды;
- необходимость в предварительной обработке воздуха, приходящего в помещение;
- есть возможность образования тумана или конденсата внутри здания;
- помещения, в которых работают кондиционеры.
Для перемещения воздушных масс внутрь зданий создают проемы на продольных стенах. В теплое время года нижняя часть проемов должна находится не более 1,5 м в высоту, в зимнее – не менее 3 м в здании высотой до 6 м. Это позволяет холодному потоку воздуха прогреться прежде, чем он дойдет до рабочей зоны.
Чтобы аэрация была эффективной, размеры и количество проемов для приточного и вытяжного воздуха должны быть точно рассчитаны. Для расчета необходимы данные о количестве воздуха, который должен выйти из здания, о силе воздушного напора (ветра) в данной местности в разное время года. Причем за основу берутся наименьшие данные напора ветра, а фрамуги проемов изготавливаются таким образом, чтобы можно было регулировать размер открытого полотна и угол наклона при других погодных условиях. Правильно просчитанные и выполненные отверстия для аэрации не создают сквозняков и резкого охлаждения воздуха в холодный период.
Основные задачи, которые необходимо учитывать при расчете аэрации воздуха:
- Внешние показатели аэродинамики. Учитывается расположение здания и естественные воздушные потоки вокруг.
- Краевая задача. Ведется расчет сопротивления воздушному проницанию, составляется баланс воздуха для определения необходимой площади проветривания.
- Внутренние показатели. Учитывая расположение и характеристики источников тепла, приточных и вытяжных проемов, определяются вектор и скорость внутренних воздушных потоков.
Эти задачи сложны для точного определения, а некоторые даже мало изучены, поэтому при расчетах используются рекомендации, полученные опытным путем.
Преимуществами воздушной аэрации является дешевизна, простота и широкая область применения.
Недостатки метода проветривания – ограничения по загрязненному воздуху, что обусловлено отсутствием возможности обработки входящих и выходящих потоков.