Поради разнообразния състав на промишлените отпадъчни води, системите за пречистване често изискват комбинация от няколко метода за постигане на необходимите стандарти за заустване. Методите за пречистване на отпадъчни води се класифицират в четири категории въз основа на използваните техники: физични, химични, физикохимични и биологични. Биологичното пречистване използва метаболитните процеси на микроорганизмите в отпадъчните води за разграждане на биоразградими органични вещества. Признат с големия си капацитет за пречистване, ценова-ефективност и икономическа надеждност, той е най-разпространеният метод за пречистване на вода в световен мащаб.
Приложение на аератори при пречистване на отпадъчни води
Методите за биологично третиране се разделят на две основни категории въз основа на нуждите от кислород на участващите микроорганизми: аеробни и анаеробни. Като цяло аеробните методи са по-подходящи за отпадъчни води с по-ниска-концентрация, като отпадъчни води от заводи за етилен, докато анаеробните методи са по-подходящи за утайки и отпадъчни води с по-висока-концентрация. Аеробното биологично третиране може допълнително да се класифицира на процеси с активна утайка и процеси с биофилм.
Процесът с активна утайка е изкуствено подобряване на естественото пречистване на водата, разчитайки на активната утайка като основен агент за отстраняване на органични замърсители. Аеробните микроорганизми, присъстващи в активната утайка, изискват наличието на кислород, за да функционират ефективно. В рамките на аерационния резервоар на система за биологично третиране на отпадъчни води ефективността на преноса на кислород е в положителна корелация със скоростта на растеж на аеробните микроорганизми. Снабдяването с кислород трябва да бъде изчерпателно определено въз основа на количеството и физиологичните характеристики на аеробните микроорганизми, както и естеството и концентрацията на субстрата. Това гарантира, че активната утайка работи в оптималното си състояние за разграждане на органичната материя. Експерименталните резултати показват, че разтвореният кислород (DO) в аерационния резервоар трябва да се поддържа на 3-4 mg/L. Недостатъчното снабдяване с кислород води до лоша производителност на активната утайка и намалена ефективност на обработката. За да се осигури адекватно снабдяване с кислород, е от съществено значение специализирано оборудване, като аератори.
Принцип на аерация
Аерирането е средство за постигане на интензивен контакт между въздух и вода. Целта му е да разтвори кислорода от въздуха във водата или да отдели нежеланите газове и летливи вещества от водата във въздуха. С други думи, той насърчава преноса на маса между газовата и течната фази. Аерирането изпълнява и други критични функции, като смесване и разбъркване.
Преносът на кислород от въздух към вода включва пренос на маса от газовата фаза към течната фаза. Широко прилагана теория, описваща този процес на дифузия, е теорията за два-филма, предложена от Луис и Уитман. Тази теория постулира, че на границата газ-вода съществуват газов филм и течен филм. Регионите извън тези филми изпитват съответно турбулентен поток от въздух и вода. Между газовия и течния филм лежи област на ламинарен поток, където липсва конвекция, създавайки градиенти на налягане и концентрация при определени условия. Ако концентрацията на кислород в течния филм е под нивото на насищане във водата, кислородът от въздуха продължава да дифундира през филмите във водното тяло. По този начин течните и газовите филми представляват основното съпротивление срещу преноса на кислород. Ясно е, че най-ефективният начин за преодоляване на съпротивлението на течния филм е бързото подновяване на интерфейса газ-течност.
Аерацията постига това именно чрез:
1. Намаляване на размера на балона
2. Увеличаване на количеството на мехурчетата
3.Подобряване на турбуленцията на течността
4. Увеличаване на дълбочината на монтаж на аератора
5. Удължаване на времето за контакт с мехурчета-течност
Оборудването за аериране е широко разпространено при пречистването на отпадъчни води въз основа на тези принципи.