Гиполимнетическая аэрация - Hypolimnetic aeration

Через глубокий аэрация воды или же гиполимнетический аэрация, то кислород потребность в глубоководных водах обеспечивается кислородом из атмосферы, не разрушая естественные природные условия озера. стратификация. Таким образом, глубокая вода становится аэробной, фосфат растворение значительно снижается, а минерализация отложения Научные данные показывают, что с помощью технических средств вентиляции можно поддерживать глубоководную аэробику круглый год и тем самым эффективно восстанавливать естественный баланс озер.^[1]

Эвтрофикация

В стратифицированном, эвтрофные озера дефицит кислорода на глубокой воде создается во время летнего застоя. В результате повышенного поступления питательных веществ трофический уровень многих озер непрерывно увеличивается. Повышенные концентрации фосфора могут привести к более сильному росту водорослей и соответствующему увеличению потребления кислорода в глубоких зонах. В анаэробной среде глубоководных ил накапливается, при этом концентрации аммоний, утюг, марганец и токсичный сероводород увеличение водоем. гиполимнион теперь не только враждебно, но анаэробные условия также вызывают повышенное растворение фосфатов из донных отложений в глубокую воду. Эти дополнительные питательные вещества создают дополнительные проблемы после следующей полной циркуляции. В частности, в отношении производства питьевой воды из водохранилищ и плотин в соответствии с действующими правилами Постановление о питьевой воде,^[2] эти ухудшения состояния воды представляют собой серьезную проблему. Помешать этому процессу может глубокая аэрация воды.

Технические меры при гиполимнетической аэрации

TIBEAN или TWBA означает немецкий Tiefenwasserbelüftungsanlage что означает «система глубоководной аэрации».

Серия TIBEAN - это плавучие или погружные установки. Они состоят из одной или нескольких входных труб, в которых вода аэрируется при подъеме вверх, камеры дегазации, в которой аэрированная вода освобождается от газов, и одной или нескольких выходных труб, где происходит вентиляция, дегазированная вода перекачивается обратно в гиполимнион. В камере дегазации могут быть реализованы дополнительные поглотители питательных веществ и / или устройства для осаждения питательных веществ.

TIBEAN: технические компоненты и принцип действия

Технологии

В нижнем конце установки атмосферный воздух вводится в воду с помощью выталкиватель. Смесь воды и кислорода нагнетается вверх во входной трубе. В конце входной трубы смесь поступает в камеру дегазации. Остаточные газы отделяются от насыщенной кислородом воды. Газ уходит в атмосферу, насыщенная кислородом вода течет обратно по нисходящей трубе. Выход обеспечивает ламинарный поток и горизонтальный выход в гиполимнион.^[3]^[4]Благодаря расчетам расхода и массопереноса, которые выполняются в контексте технической конфигурации, можно определить оптимальную настройку.

Отдельные части

Плавучие танки
Верхняя труба (телескоп)
Камера дегазации
Смесительное устройство
Всасывающий забор
Покрытие забором
Нижняя труба
Вход кислорода
Погружной насос с эжектором
Главные балластные цистерны

Материал

TIBEAN может быть изготовлен из полиэтилен, полипропилен, нержавеющая сталь и алюминиево-марганцевый сплав.

Приложения

Системы TIBEAN очень разнообразны и охватывают очень широкий диапазон применений с подачей кислорода от 1,5 до 60 кг / ч, глубиной нанесения от 5 до 50 м и расходом от 600 до 7500 м.³/час.

Цели для восстановление водоема или же водная терапия может меняться в зависимости от приоритета. Поэтому возможности систем глубоководной аэрации TIBEAN разнообразны:

Сохранение глубинных зон как аэробной среды обитания для рыб и других высших организмов.^[5]^[6]
Снижение концентрации биогенных веществ в поверхностных водах.^[1]
Предотвращение образования осадка, увеличения производства аммония и образования токсичного сероводорода.^[1]
Снижение затрат на производство питьевой воды.^[1]
Целенаправленная обработка глубоководных вод коагулянтами.

Производство питьевой воды на плотинах водохранилищ

Глубоководная аэрация позволяет значительно снизить производственные затраты и облегчает дальнейшую техническую обработку гиполимнетической воды, особенно в отношении производства питьевой воды.^[1] Поскольку вода для производства питьевой воды берется снизу термоклин в большинстве водохранилищ улучшение качества гиполимнетической воды имеет прямое влияние на производство питьевой воды. Что касается применимых предельных значений нормативов питьевой воды, за счет глубоководной аэрации можно достичь следующих эффектов:

pH и коррозия

Для pH питьевой воды пороговое значение составляет 6,5–9,5. Значения pH за пределами нейтрального диапазона (pH 6,5–7,5) принципиально важны, так как они указывают на коррозия поведение воды. Слабокислая вода (pH 4–6,5) обычно вызывает коррозию оцинкованных железных труб, но также медь и асбоцементные трубы.^[7] Этот процесс известен как кислотная коррозия. Практический опыт показал, что использование незащищенных стальных труб возможно только при нейтральных значениях pH. Более низкие значения pH способствуют удалению слоя чистого цинка.^[8] В результате растворенных солей и газов природные холодные воды обычно слегка щелочной реакция. Эти свойства создаются путем задания равновесных концентраций растворенных углекислый газ в виде бикарбонат-ионов и карбонат-ионов. Более высокие значения щелочного pH (pH 9–14) в присутствии кислорода в качестве окислителя приводят к так называемой кислородной коррозии. Чтобы избежать описанной кислотной или кислородной коррозии, буферные растворы добавляются в сырую воду для производства питьевой воды. За счет стабилизирующего pH эффекта гиполимнетической аэрации применение этих буферных растворов может быть сокращено, что снижает эксплуатационные расходы.^[1]

Железо и марганец

Для концентраций железа и марганца в питьевой воде пороговые значения составляют 200 мкг / л и 50 мкг / л соответственно. Хотя они играют важную роль микроэлементы в питьевой воде слегка повышенные концентрации железа и марганца нежелательны с технической и гигиенической точки зрения.^[7] При низких концентрациях кислорода железо и марганец растворяются в виде ионов. Встречающиеся в природе железо и марганец в основном присутствуют в виде двухвалентных растворимых соединений железа или марганца. При очень высоких концентрациях заметен желтый цвет воды. Когда эта вода аэрируется, в результате окисления образуется трехвалентное железо / марганец, причем железо образует красно-коричневые осадки, а марганец - черные осадки. Эти осадки вызывают появление пятен и помутнение воды, а также появление пятен на белье. Осадки также могут сужать трубы и осаждаться на креплениях. Уровень железа выше 0,3 мг / л и уровень марганца выше 0,5 мг / л становятся заметными как неприятный металлический привкус.^[7] Обеспечивая аэробную гиполимнетическую среду, глубоководная аэрация окисляет и осаждает растворенные соединения железа и марганца до того, как вода будет обработана в подходящем для производства питьевой воде помещении. Таким образом могут быть реализованы дополнительные эксплуатационные расходы на удаление растворенных соединений железа и марганца.

Количество и подвижность видов железа также влияет на содержание фосфора в доме с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом.^[9] Соединения двухвалентного железа, последовательно диффундирующие из слоев анаэробных отложений, окисляются в пограничной зоне между аэробной водой и анаэробными отложениями и накапливаются в верхнем слое отложений. Чем сильнее это накопление, тем эффективнее аэробная граница между осадком и водой может действовать как распространение барьер для фосфата.^[1]

Концентрация питательных веществ и образование осадка

Как уже упоминалось, глубокая аэрация может значительно снизить концентрацию питательных веществ. Аэробные условия способствуют нитрификация и последующие денитрификация таким образом способствуя сбросу азота из системы.^[1] Химическое и микробное окисление восстановленных веществ, таких как сероводород и метан, а также усиленная деградация органических веществ могут уменьшить образование осадка. Аэробные условия на глубоководье также являются важным фактором для уменьшения контролируемого окислительно-восстановительным процессом повторного растворения фосфора из донных отложений и для повторного осаждения высвободившегося фосфора. Таким образом, глубоководная аэрация дополнительно снижает затраты на производство питьевой воды за счет отказа от стадий денитрификации или сокращения использования дорогостоящих флокулянтов.^[1]

Планировка и дизайн

Окончательное проектирование заводов выполняется в разные фазы. Первым шагом всегда должно быть морфометрическое измерение водного объекта, чтобы оценить глубинный профиль и связанные с ним требования к техническому проекту, а затем определить оптимальное расположение завода. Точный технический проект требует оценки различных измерений параметров, таких как концентрации питательных веществ, температура стратификация, pH, временные изменения концентрации кислорода, а также расчеты скорости потока, количества переноса массы и распределения взвешенные вещества в гиполимнионе.

Примеры

Система глубоководной аэрации типа «Шенбрунн» на водохранилище Блейлох, 1978 г.^[4]

Озеро Ходжес (Сан-Диего, Калифорния)
Озеро Марстон (Литтлтон, Колорадо)
Талсперре Шенбрунн (Крайс Хильдбургхаузен, Тюрингия)
Озеро Муггесфельд (Зегеберг, Шлезвиг-Гольштейн)
Озеро Крупунд (Пиннеберг, Земля Шлезвиг-Гольштейн)
Фленсбург Порт (Фленсбург, Земля Шлезвиг-Гольштейн)
Лодочная гавань Киль (Киль, Земля Шлезвиг-Гольштейн)
Eichbaumsee (Гамбург, Гамбург)
Озеро Зоденматт (Бремен, Бремен)
Озеро Гламбек (Нойштрелиц, Мекленбург-Передняя Померания)
Schlesersee (Карпин, Мекленбург-Передняя Померания)
Шмалер Лузин (Фельдберг, Мекленбург-Передняя Померания)
Озеро Ахим (Винзен, Нижняя Саксония)
Озеро Сакроу (Потсдам, Бранденбург)
Озеро Повиест (Варте, Бранденбург)
Плотина Обах (Падерборн, Северный Рейн-Вестфалия)
Плотина Хейленбек (Эннепеталь, Земля Северный Рейн-Вестфалия)
Озеро Фюлинг (Кёльн, Земля Северный Рейн-Вестфалия)
Плотина Ванбах (Зигбург, Земля Северный Рейн-Вестфалия)
Озеро для купания Бенсхайм (Бенсхайм, Гессен)
Озеро для купания Гернсхайм (Гернсхайм, Гессен)
Auensee (Лейпциг, Саксония)
Lake Runstedt (Браунсбедра, Саксония)
Bleilochtalsperre (Заале-Орла-Крайс, Тюрингия)
Озеро Хайде (Форст, Баден-Вюртемберг)
Lake Wald (Форст, Баден-Вюртемберг)
Открытый бассейн Вальдорф (Walldorf, Baden-Württemberg)
Озеро Штайнбрунн (Штайнбрунн, Австрия)
Brennsee (Филлах, Австрия)
Kahrteich (Вена, Австрия)
Тильгтайх (Вена, Австрия)
Озеро Эстерхази (Айзенштадт, Австрия)
Озеро Ватцельсдорф (Ватцельсдорф, Австрия)
Лаго ди Терлаго (Триент, Италия)
Плотина Лазберк (Банхорвати, Венгрия)
Лагоа-дас-Фурнаш (Фурнаш, Португалия)