Дегазация воды

Что же такое дегазация? Это процесс, направленный на удаление газовых пузырьков либо растворённых газов из разных сред. Такой термин применим к различным веществам, обычно жидким. Один из видов – дегазация воды. Но также удаление газов необходимо из оборудования – лабораторных устройств, вакуумных установок, буровой техники. В горном деле осуществляется дегазация шахт, в ходе которой устраняются высокие концентрации взрывоопасных, токсичных или горючих газовых веществ и смесей.

Важная информация! Часто дегазацию называют деаэрацией. Этот термин также означает удаление газов, включая кислород. Но это понятие актуально именно для жидкостей, например, для лёгких топлив и для воды, используемой в водогрейных установках, отопительных паровых котлах, в котельных контурах.

Растворённые газы могут присутствовать практически в любой воде, независимо от её источника. В водопроводную жидкость газообразные вещества проникают при прохождении по трубопроводу под давлением, нагнетаемым насосом. Кроме того, для централизованных систем водоснабжения обычно используются открытые природные или искусственные водоёмы, которые контактируют с атмосферным воздухом и насыщаются кислородом (то же самое происходит при хранении воды). В скважины газы проникают из пластов горных пород, подземных водоносных горизонтов.

Итак, какие газы могут входить в состав воды из подземных или наземных источников, систем водоснабжения?

• Кислород. Самый распространённый газ, который проникает в воду при её контакте с атмосферным воздухом.
  
  
• Углекислый газ. Это диоксид углерода, который в воду может попадать за счёт диффузии из атмосферы, в ходе биохимических процессов с реакциями окисления органики, например, во время дыхания обитающих в водоёмах живых организмов, при брожении. Ещё один путь проникновения – метаморфизация, структурные изменения, протекающие в осадочных породах.
• Сероводород. Он в природе может присутствовать в некоторых минеральных грязях, вулканических газах. Кроме того, вещество является результатом жизнедеятельности особых микроорганизмов – анаэробных серобактерий. Такие бактерии активно развиваются в средах без кислорода, питаются органикой и, перерабатывая её, выделяют сероводород. Также данный газ появляется при процессах распада органических соединений.
• Метан. Такое вещество, являющееся главным компонентом природного газа, обычно не содержится в воздухе. Но оно скапливается в некоторых шахтах, присутствует в летучих побочных продуктах нефтедобычи, образуется при длительном разложении останков животных или фрагментов гниющих растений, находится в болотистых водоёмах, а также выделяется из слоёв каменного угля. В воду метан может проникать из пластов осадочных пород, которые затрагиваются при бурении скважин, из наземных природных водных источников.

Зачем нужна дегазация воды? Если жидкость используется для питья или приготовления пищи, то при высокой концентрации газов подготовка обязательно должна включать удаление таких растворённых веществ.

Высокое содержание кислорода – явление нечастое, так как O₂ довольно быстро покидает жидкую среду, переходя в атмосферный воздух. И всё же при питье перенасыщенной им воды возможны проблемы с пищеварением: боли в желудке, дискомфорт, метеоризм, отрыжка.

Наличие сероводорода опасно отравлением. Этот газ может действовать подобно кислоте, обладает токсичными свойствами. Его частое или регулярное употребление вместе с водой чревато воспалительными процессами в человеческом организме, нарушениями работы внутренних органов.

Углекислый газ при значительных концентрациях также может причинять вред: разрушать эмаль зубов, уменьшать плотность костных тканей, раздражать и постепенно разъедать слизистые оболочки органов желудочно-кишечного тракта.

Обязательной очистке от растворённых газов подлежит не только питьевая вода, но и используемая в промышленности. Диоксид углерода, сероводород и кислород – все они обладают коррозионной активностью: при контактах с металлами вызывают коррозию. Из-за появления ржавчины часто ломается или выходит из строя сложное оборудование. Углекислота способна разрушать бетон, что нарушает целостность и снижает безопасность сооружений. Метан при высоких концентрациях может быть взрывоопасным, что чревато критическими или чрезвычайными ситуациями на производствах.

Таким образом, дегазация может применяться в бытовых фильтрующих установках, а также в промышленных водоочистных сооружениях. Она используется при питьевой подготовке, для обработки питательной или подпиточной жидкости в котельных, для очистки водных теплоносителей котлов.

Химическая дегазация не требует изменения давления жидкости, её температуры. Но в воду для удаления газовых примесей обычно нужно добавлять определённые реагенты. Это химические соединения или вещества. Они связывают молекулы газов в более крупные формирования, которые уже не способны провоцировать коррозию. Далее такие относительно большие пузырьки либо поднимаются вверх и удаляются из жидкости, переходя в атмосферу, либо задерживаются специальными фильтрами-уловителями.

Химическая дегазация может осуществляться разными способами:

• Деаэрационные сталестружечные фильтры. Стальная стружка находится в специальной ёмкости, в которую сверху подаётся вода. Для ускорения процесса обескислороживания производится нагрев примерно до 70 или 80 градусов: снизу поступает горячий пар. В итоге по времени весь процесс занимает от 3 до 5 минут.
• Соединения натрия – таннат, сульфит. Для восстановления одного грамма кислорода необходимо два грамма исходного материала – танната натрия. При температуре от 80℃ дегазация в растворе происходит эффективнее. Если значение ниже, нужно использовать в качестве катализаторов соли металлов.
• Гидразин-гидрат. Данный способ более совершенен и современен, но вещество стоит довольно дорого, поэтому технологию зачастую используют для удаления остаточных газов после проведения физической дегазации.

При проведении химической дегазации важно точно рассчитывать необходимые количества используемых реагентов. Они зависят от концентрации газов, подвергаемых удалению. Некоторые химикаты после применения требуют утилизации особым способом. Кроме того, дегазированная вода после добавления реагентов обычно становится непригодной для питья, поэтому подходит только для технических, промышленных целей.

Дегазация физическим методом обычно не требует больших расходов, демонстрирует эффективность, имеет высокую скорость удаления газов. Рассмотрим все существующие технологии.

Аэрация

При аэрации удаляются лишь некоторые растворённые в воде газы – диоксид углерода, сероводород. В основе метода – насыщение жидкости кислородом, например, в процессе разбрызгивания или распыления с помощью компрессорных колонн либо установок со специальными форсунками или насадками. Ещё один вариант данного способа – плёночная технология: по особой поверхности тонкой плёнкой сверху вниз стекает вода, а снизу под давлением навстречу подаётся воздушный поток.

Десорбция

Такой метод позволяет высвобождать из воды летучие соединения и вещества типа сероводорода, аммиака, сероуглерода. Через воду пропускается поток любого плохо растворимого, инертного газа, например, азота, кислорода. Удаляемые летучие компоненты при такой обработке диффундируют, переходят в газовую среду.

Термическое воздействие

Термическое воздействие – это кипячение либо нагрев до достаточно высоких температур, составляющих до 87 градусов. При нагревании кислород начинает улетучиваться. При кипении в воде появляются мелкие пузырьки, которые со дна резервуара устремляются вверх и выводятся из жидкой среды.

Важно! После нагревания вода продолжает контактировать с воздухом и может повторно насыщаться кислородом. Чтобы этого не допустить, нужно герметично закрыть ёмкость с прогретой или кипячёной жидкостью.

Дегазаторы

Дегазатор жидкости – это специальная установка, которая выводит растворённые газы. Такие устройства работают по разным принципам, поэтому делятся на отдельные типы. Вообще, дегазатором правильнее называть устройство, которое применяют в бурении. А установки, используемые для водоподготовки, именуют деаэраторами. И по принципам работы они делятся на следующие виды:

• Вакуумные. Жидкость в таких установках буквально закипает из-за пониженного давления, которое возникает при разрежении, создаваемом в рабочей камере оборудования. При этом температура воды может быть невысокой.
• Атмосферные. Такие системы работают при атмосферном, стандартном давлении. Но дегазация требует нагревания до высоких температурных показателей – от 102 градусов до 107.
• Повышенного давления. Деаэраторы данного вида функционируют при повышенном давлении и интенсивном нагреве до 160 градусов или выше.

Также дегазаторы классифицируются по особенностям конструкции и процессов дегазации:

• Тарельчатые. Имеют специальную мембрану, по форме напоминающую тарелку и дополненную отверстиями. Вода пропускается через такую мембранную деталь, а навстречу ей снизу подаётся горячий пар пониженного давления.
• Распылительные. Горизонтальный бак делится на две зоны: для нагревания и для выведения газов. В первом участке вода доходит до нужного состояния и достигает заданных температур, потом поступает во второй отсек, где подвергается обработке паром.
• Барботажные. Процесс барботажа – направление в нижний пласт воды насыщенного пара. Крупные образующиеся пузыри устремляются вверх, захватывая с собой частицы кислорода.
• Струйные. Через дырчатые сита вода стекает тонкими струйками в нижнюю часть установки, откуда подаётся нагретый пар, вступающий в реакцию с водными потоками и удаляющий газы.
• Плёночные. Вода из сопла попадает на отдельную розетку. Ударяясь об неё, поток разбрызгивается, поступает на вертикальные листы. С них вода перемещается тонкими плёнками по листовым деталям, между которыми проходит горячий пар.
• Капельные. В этих системах вода разделяется на мелкие капли форсунками либо соплами
• Щелевые. Через небольшую щель водяной поток подаётся на закручивающуюся пластинку. Затем вода отправляется в зону с пониженным давлением и там закипает, подвергается дегазации.
• Вихревые. Перемещаясь по горизонтальной трубе, поток закручивается. Центробежный возникающий эффект создаёт в середине трубы заполненную газом зону.
• Насадочные. В верхней зоне колонны вода разделяется не мелкие потоки, которые направляются на насадку: она дробит струи на более мелкие струйки или тонкие плёнки.

Дегазированная вода, получаемая описанными выше методами, обычно применяется в котельных. Для бытового использования столь сложное, крупногабаритное оборудование не подходит. В домашних условиях лучше применять системы обратного осмоса. Они эффективны, имеют оптимальные размеры, могут устанавливаться даже под раковинами или мойками.

Дегазация воды иногда является обязательной процедурой, важным этапом обработки. Очистка от газов делает жидкость безопасной для здоровья, а также для оборудования. Полезная информация из этой статьи должна помочь понять суть процесса и подобрать оптимальный вариант дегазации.