Метан

1.    Чем опасен метан в воде и какие проблемы вызывает

Метан – это газ, который встречается в природе или вырабатывается в процессе переработки органических элементов стоков сельского хозяйства. Он быстро воспламеняется, именно поэтому особо опасен, даже в воде. Не имеет запаха или вкуса. В естественной среде метан накапливается в районах, где много болот. Максимально допустимая концентрация составляет 10-28 мг/л. Газ легко выделяется из воды и растворяется в воздухе. Что вызывает удушье. Растворяется в воде плохо.

Метан используется в промышленности. Для электроэнергии, топлива, может быть источником тепла, для органического синтеза. То есть его сфера применения достаточно обширна. Но использование в бытовых целях, без предварительной подготовки недопустимо. Чаще всего метан обнаруживают в воздухе, так как идет повсеместный выброс его в атмосферу. В воде он оказывается из-за природных условий. Например, на болотах можно заметить высокое содержание метана. Это доказывает появляющиеся на поверхности пузырьки. Зажигать спички в таком месте не рекомендуется.

Метан образуется на дне озер и других наземных источников. Это происходит в том случае, если в воде обитает много рыб. Выделяется он как продукт разложения органики. Если моря, озера глубокие, то в них образуется гидрат метана, который находится на дне. Он кристаллизуется, находясь под давлением, и не выходит на поверхность. Но, например, на Байкале происходит разрушение кристаллической решетки и метан «освобождается». При этом на поверхности озера появляются небольшие пузыри. Зимой, когда вода замерзает, можно сделать лунку и поднести спичку, тогда будет вспышка.  Такие мероприятия иногда проводят для туристов.

Визуально невозможно определить, содержится ли в воде повышенная концентрация метана. Но существует небольшой тест. ВАЖНО! Проводить данный эксперимент можно только на открытом пространстве и очень аккуратно.

1. Берется пластиковая тара от молока, газировки и т д. Она должна быть чистой, без остатков напитка. 
2. Налить воды, до сужения горлышка. Закрыть горлышко рукой как можно плотнее. Немного подождать. Если в воде присутствует метан, он соберется в верхней части бутылки.
3. Поднести к горлышку зажжённую спичку и быстро убрать руку. При наличии метана произойдет короткая вспышка синеватого или желтого цвета.

Тара обязательно берется пластиковая, потому что стеклянная может разбиться. Такая вода редко встречается в многоквартирных домах. Чаще в скважинах и других подземных источниках. Использование её недопустимо ни дома, ни тем более в промышленном производстве. Любой тип воды должен соответствовать регламенту. При обнаружении метана в воде необходимо произвести анализ воды и установить фильтр.

2.    Проблемы, которые вызывает вода, насыщенная метаном

Так как метан очень взрывоопасный газ, то и проблемы он вызывает немалые. Проникая в организм, он заменяет кислород. Как результат – кислородное голодание, возникновение удушья и затрудненного дыхания. Также поражается нервная система. И чем выше концентрация газа, тем сильнее будут симптомы.

Кроме вреда для организма, скопление метана может вызвать взрыв из-за особенностей элемента. Так, например, в некоторых отелях США, строго запрещено курение в душе. Из-за возможности взрыва. То есть если воду с метаном использовать на промышленном производстве, то в результате наступит перенасыщение газами и будет вероятность взрыва. А это большой ущерб и возможные травмы.

На оборудование метан не оказывает негативного воздействия, в отличие от повышенного кислорода. Но несмотря на это требует устранения из воды. Как уже говорилось, газ очень легко воспламеняется.

3.    Способы очистки воды от метана

Устраняется метан, как и другие растворенные газы с помощью нескольких технологий. Подбирается она исходя из концентрации элемента. А также от необходимой производительности системы и использование воды. Так как метан чаще появляется в сточных водах, при их переработке, то как питьевую её не используют. Только для технических целей или доочистка для утилизации.

Аэрация. Достаточно простой и безреагентный способ фильтрации. Не требует расходов на обслуживание. Применяется при низких концентрациях метана в воде. Метод аэрации подразумевает насыщение воды кислородом и тем самым окисляя среду. Наблюдается быстрое снижение растворимости метана и его выделение из воды. Но при этом газ из системы выходит через специальный клапан. И в помещении происходит повышение концентрации метана в воздухе. Что создает взрывоопасную ситуацию. Поэтому помещения с установками аэрации обязательно проветриваются. Длительность очистки зависит от температуры воды, продолжительностью поступления кислорода. С помощью аэрации можно очищать воду, используемую для питья. Если потребуется доочистка, то добавляется сорбционный фильтр. В случае с удалением газов из воды, в частности метана, не всегда эффективен. Установка состоит из колонны, компрессора, комплектующих и насоса. Комплектация может отличаться.

Внимание!!! Для удаления метана из воды должна обязательно предусматриваться вытяжка газов на открытый воздух (см. Рис. 1).

Рис.1 – Схема вытяжки метана из воды

Вакуумная дегазация. Метод позволяет устранить не только метан, но и кислород и угольную кислоту. Для этого понижают давление до кипения воды. Растворимость всех находящихся в воде газов падает до нуля. Процесс проводится в специальных камерах – дегазаторах. Эжектор помогает создать вакуум. Весь газ, который выделяется из воды, в том числе метан, утилизируется. Используются установки в промышленности, для очистки сточных вод.

Рис. 2 Схема напорной аэрации

Комплексный подход. Используется деаэратор и реагент. Поток воды поступает в деаэратор, где происходит удаление газов с помощью вакуума. Обязательна обработка в замкнутом цикле. Устраняется кислород, метан и другие растворенные газы. Для устранения остаточного газа добавляется реагент. Он необходим для того чтобы связать метан, кислород и другие углеводороды. Из расчета концентрации кислорода в воде (на 1 мг 8 мг реагента). Реагент добавляется не сразу всей дозой. Порцию химического вещества разделяют на несколько раз, от четырёх до десяти. Подача происходит в добавочную воду. При этом исключается контакт с уже очищенной водой. При попадании реагента в чистую воду потребуется дополнительная обработка или её утилизация.

Оптимальным реагентом для очистки является Jurbysoft или аналоги, которые связывают кислород и углекислоту. Такой подход оптимален для любой сферы производства. Для правильной дозации реагента используется дозирующий насос, расходомер и, собственно, емкость для химического вещества. Важна точная и равномерная подача реагента в воду. Расход зависит от концентрации метана и других растворенных газов. Способ очистки является достаточно эффективным и востребованным.

Биохимическая дегазация. Такой метод тоже существует, но редко применяется на практике, ввиду сложности в реализации. Фильтрацию осуществляют бактерии, которые потребляют углеводороды, в том числе метан. Элементы, которые содержат калий, фосфор и азот, совместно с кислородом направляют в воду. Далее происходит снижение углеводородов. Чистая вода отбирается через другую скважину. Но глубокой фильтрации таким методом не добиться. К тому же метод достаточно затратный.

4.    Выводы

Дегазация воды — это важный процесс, особенно для промышленности. Метан является одним из элементов, которые требуют обязательного удаления, ввиду своей взрывоопасности. Чаще появляется при обработке сточных вод. Что касается метода фильтрации, то более оптимальным считается применение комплексного подхода.

Любой тип примесей из воды должен удаляться при высокой концентрации, так как оказывает негативное воздействие на здоровье человека и оборудование. Повышенное содержание газов недопустимо для технической воды, используемой в теплоцентралях и других отраслях.

В небольших концентрациях метан не опасен. Этот газ широко применяется во многих сферах производства. Но при увеличенном содержании может оказывать неблагоприятное воздействие. При выборе метода обработки следует провести анализ воды, подобрать оборудование. Все элементы, которые взаимодействуют с водой должны быть защищены от коррозии. Установка таких систем фильтрации производится специалистами.