Datorită compoziției diverse a apelor uzate industriale, sistemele de tratare necesită adesea o combinație de mai multe metode pentru a atinge standardele de deversare necesare. Metodele de tratare a apelor uzate sunt clasificate în patru categorii în funcție de tehnicile utilizate: fizice, chimice, fizico-chimice și biologice. Tratamentul biologic utilizează procesele metabolice ale microorganismelor din apele uzate pentru a descompune materia organică biodegradabilă. Recunoscută pentru capacitatea sa mare de tratare, rentabilitatea-și fiabilitatea economică, este cea mai răspândită metodă de tratare a apei la nivel mondial.
Aplicarea aeratoarelor în tratarea apelor uzate
Metodele de tratare biologică sunt împărțite în două mari categorii în funcție de cerințele de oxigen ale microorganismelor implicate: aerobe și anaerobe. În general, metodele aerobe sunt mai potrivite pentru apele uzate cu-concentrație mai mică, cum ar fi efluenții de la instalațiile de etilenă, în timp ce metodele anaerobe sunt mai potrivite pentru nămol și apele uzate cu-concentrație mai mare. Tratamentul biologic aerob poate fi clasificat în continuare în procese cu nămol activ și procese cu biofilm.
Procesul cu nămol activ este o îmbunătățire artificială a epurării naturale a apei, bazându-se pe nămolul activat ca agent principal pentru îndepărtarea poluanților organici. Microorganismele aerobe prezente în nămolul activat necesită prezența oxigenului pentru a funcționa eficient. În rezervorul de aerare al unui sistem de tratare biologică a apelor uzate, eficiența transferului de oxigen este corelată pozitiv cu rata de creștere a microorganismelor aerobe. Aportul de oxigen trebuie determinat în mod cuprinzător pe baza cantității și a caracteristicilor fiziologice ale microorganismelor aerobe, precum și a naturii și concentrației substratului. Acest lucru asigură că nămolul activ funcționează în starea sa optimă pentru degradarea materiei organice. Rezultatele experimentale indică faptul că oxigenul dizolvat (DO) în rezervorul de aerare trebuie menținut la 3-4 mg/L. Alimentarea insuficientă cu oxigen duce la o performanță slabă a nămolului activat și la o eficiență redusă de tratare. Pentru a asigura o alimentare adecvată cu oxigen, echipamentele specializate, cum ar fi aeratoarele, sunt esențiale.
Principiul aerării
Aerarea este un mijloc de a obține un contact intens între aer și apă. Obiectivul său este de a dizolva oxigenul din aer în apă sau de a îndepărta gazele nedorite și substanțele volatile din apă în aer. Cu alte cuvinte, promovează transferul de masă între fazele gazoase și lichide. Aerarea servește și altor funcții critice, cum ar fi amestecarea și agitarea.
Transferul de oxigen din aer în apă implică transferul de masă din faza gazoasă în faza lichidă. O teorie aplicată pe scară largă care descrie acest proces de difuzie este teoria celor două-filme propusă de Lewis și Whitman. Această teorie presupune că o peliculă de gaz și o peliculă lichidă există la interfața gaz-apă. Regiunile din afara acestor filme experimentează un flux turbulent de aer și respectiv apă. Între peliculele de gaz și lichid se află o regiune de curgere laminară în care convecția este absentă, creând gradienți de presiune și concentrație în anumite condiții. Dacă concentrația de oxigen din filmul lichid este sub nivelul de saturație din apă, oxigenul din aer continuă să difuzeze prin pelicule în corpul de apă. Astfel, peliculele lichide și gazoase constituie rezistența primară la transferul de oxigen. În mod clar, cel mai eficient mod de a depăși rezistența peliculei lichide este reînnoirea rapidă a interfeței gaz-lichid.
Aerarea realizează acest lucru tocmai prin:
1. Reducerea dimensiunii bulelor
2. Creșterea cantității de bule
3. Creșterea turbulenței lichide
4. Creșterea adâncimii de instalare a aeratorului
5.Prelungirea timpului de contact cu bule-lichid
Echipamentele de aerare sunt adoptate pe scară largă în tratarea apelor uzate pe baza acestor principii.