Через різноманітний склад промислових стічних вод системи очищення часто вимагають комбінації кількох методів для досягнення необхідних стандартів скиду. Методи очищення стічних вод класифікуються за чотирма категоріями на основі використовуваних методів: фізичні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні. Біологічне очищення використовує метаболічні процеси мікроорганізмів у стічних водах для розкладання біорозкладаної органіки. Визнаний своєю великою потужністю очищення, економічною-ефективністю та економічною надійністю, це найпоширеніший метод очищення води в усьому світі.
Застосування аераторів в очищенні стічних вод
Біологічні методи очищення поділяються на дві основні категорії залежно від потреб мікроорганізмів у кисні: аеробні та анаеробні. Загалом, аеробні методи більше підходять для стічних вод із нижчою-концентрацією, як-от стічні води з установок виробництва етилену, тоді як анаеробні методи краще підходять для мулу та стічних вод із вищою-концентрацією. Аеробне біологічне очищення можна далі класифікувати на процеси активного мулу та процеси біоплівки.
Процес з активним мулом є штучним покращенням природного очищення води, що використовує активний мул як основний агент для видалення органічних забруднювачів. Аеробні мікроорганізми, присутні в активному мулі, потребують наявності кисню для ефективного функціонування. В аеротенку системи біологічної очистки стічних вод ефективність перенесення кисню позитивно корелює зі швидкістю росту аеробних мікроорганізмів. Постачання кисню необхідно всебічно визначати, виходячи з кількості та фізіологічних особливостей аеробних мікроорганізмів, а також природи та концентрації субстрату. Це гарантує, що активний мул працює в оптимальному стані для розкладання органічних речовин. Експериментальні результати показують, що розчинений кисень (РО) в аеротенку повинен підтримуватися на рівні 3-4 мг/л. Недостатнє надходження кисню призводить до поганої роботи активного мулу та зниження ефективності очищення. Щоб забезпечити достатню кількість кисню, необхідне спеціальне обладнання, наприклад аератори.
Принцип аерації
Аерація є засобом досягнення інтенсивного контакту між повітрям і водою. Його метою є розчинення кисню з повітря у воді або видалення небажаних газів і летючих речовин з води в повітря. Іншими словами, він сприяє масообміну між газовою та рідкою фазами. Аерація також виконує інші важливі функції, такі як перемішування та перемішування.
Перенесення кисню з повітря у воду включає перенесення маси з газової фази в рідку. Широко застосовуваною теорією, яка описує цей процес дифузії, є теорія двох-плівок, запропонована Льюїсом і Вітменом. Ця теорія стверджує, що на межі розділу газ-вода існують плівка газу та плівка рідини. Регіони за межами цих плівок відчувають турбулентні потоки повітря та води відповідно. Між плівками газу та рідини лежить область ламінарного потоку, де конвекція відсутня, створюючи градієнти тиску та концентрації за певних умов. Якщо концентрація кисню в рідкій плівці нижче рівня насичення у воді, кисень з повітря продовжує дифундувати через плівки у водойму. Таким чином, плівки рідини та газу становлять основний опір переносу кисню. Очевидно, що найефективнішим способом подолання опору плівки рідини є швидке оновлення межі розділу газ-рідина.
Аерація досягає цього саме завдяки:
1. Зменшення розміру бульбашки
2. Збільшення кількості бульбашок
3. Посилення турбулентності рідини
4. Збільшення глибини установки аератора
5. Подовження часу контакту-з рідиною
Аераційне обладнання широко використовується для очищення стічних вод на основі цих принципів.