Дегазация воды — это процесс, направленный на удаление растворённых газов, таких как кислород (O₂), углекислый газ (CO₂), азот (N₂), метан (CH₄), сероводород (H₂S) и другие, которые могут присутствовать в воде из природных источников или технологических систем. Эти газы влияют на свойства воды, её пригодность для использования и состояние оборудования, с которым она контактирует. Дегазация становится необходимой процедурой в случаях, когда газы вызывают коррозию, портят вкус воды, нарушают производственные процессы или создают экологические риски. Этот процесс широко применяется в быту, промышленности и сельском хозяйстве, обеспечивая безопасность и эффективность использования водных ресурсов.

Почему газы растворяются в воде?

Растворённые газы появляются в воде по разным причинам, связанным с природными и антропогенными факторами. Во-первых, вода на поверхности водоёмов — рек, озёр, прудов — постоянно взаимодействует с атмосферой, поглощая кислород, азот и углекислый газ. Растворимость этих газов зависит от температуры, давления и состава воды, что описывается законом Генри: чем холоднее вода, тем больше газов она удерживает. Во-вторых, биологические процессы вносят значительный вклад: водоросли и растения в процессе фотосинтеза выделяют кислород, а микроорганизмы при разложении органики производят углекислый газ, метан или сероводород, особенно в стоячих или загрязнённых водоёмах. В-третьих, геохимические условия играют свою роль: подземные воды, проходя через горные породы, насыщаются углекислым газом в вулканических зонах или сероводородом вблизи серных источников, что часто встречается в термальных водах. Наконец, промышленная деятельность добавляет газы в воду: например, в системах охлаждения или при химических реакциях в производстве образуются дополнительные соединения. Температурные изменения тоже важны: нагрев воды снижает растворимость газов, что приводит к их частичному выделению, но до этого они уже растворены.

Цели и необходимость дегазации

Дегазация воды решает множество практических задач. Прежде всего, она защищает оборудование от коррозии: кислород и углекислый газ активно разрушают металлические трубы, котлы и резервуары, что особенно критично в энергетике, где питательная вода для паровых установок должна быть максимально очищена от газов. Кроме того, дегазация улучшает качество воды для питья: сероводород придаёт ей резкий запах тухлых яиц, делая непригодной для употребления, а избыток углекислого газа повышает кислотность, ухудшая вкус и влияя на здоровье. В промышленности присутствие газов может нарушать процессы: например, в производстве газированных напитков или электроники требуется вода с минимальным содержанием газов для точности и качества. Экологический аспект тоже важен: выделение метана из сточных вод или водоёмов может усиливать парниковый эффект, а сероводород представляет опасность для живых организмов. Таким образом, дегазация становится ключевым этапом подготовки воды к использованию.

Методы дегазации воды

Существует несколько подходов к дегазации, каждый из которых подходит для определённых условий и типов газов.

Физические методы: 

• Аэрация — вода распыляется в воздухе или продувается воздушным потоком, что помогает удалить летучие газы, такие как углекислый газ и сероводород. Этот метод прост и часто используется для обработки питьевой воды. 
• Вакуумная дегазация — снижение давления в специальных камерах выгоняет кислород и азот из воды, что эффективно для подготовки воды в котельных системах. 
• Термическая дегазация — нагрев воды уменьшает растворимость газов, и они выходят в атмосферу. Применяется в энергетике для защиты паровых установок.

Химические методы:

• Используются реагенты: сульфит натрия связывает кислород, превращая его в нерастворимые соединения, а щёлочи, такие как гидроксид натрия, нейтрализуют углекислый газ. 
• Окисление сероводорода хлором или озоном переводит его в безвредные вещества, что популярно в очистке сточных вод.

Мембранная дегазация: 

Специальные мембраны пропускают газы, но удерживают воду. Этот метод дорогой, но очень точный, поэтому используется в высокотехнологичных отраслях, например, при производстве полупроводников.

Биологические методы: 

Микроорганизмы перерабатывают газы, такие как метан, в менее вредные соединения. Этот подход экологичен и применяется в очистных сооружениях, хотя встречается реже.

Применение и особенности методов

Дегазация востребована в разных сферах. Для питьевой воды она убирает углекислый газ и сероводород, улучшая вкус и запах, что важно для водопроводных систем. В энергетике дегазация питательной воды предотвращает коррозию котлов и продлевает срок службы оборудования. В аквакультуре она регулирует уровень кислорода и углекислого газа, создавая комфортные условия для рыб и других водных организмов. Каждый метод имеет плюсы и минусы: аэрация дешёвая и простая, но не справляется с газами низкой летучести; вакуумная дегазация эффективна, но требует сложных установок; химические реагенты действуют быстро, но могут оставлять осадок; мембранная дегазация идеальна по чистоте, но затратна. Выбор метода зависит от целей условий эксплуатации.