Kvůli různorodému složení průmyslových odpadních vod vyžadují čistící systémy často kombinaci několika metod k dosažení požadovaných standardů vypouštění. Metody čištění odpadních vod jsou rozděleny do čtyř kategorií na základě použitých technik: fyzikální, chemické, fyzikálně-chemické a biologické. Biologické čištění využívá metabolické procesy mikroorganismů v odpadních vodách k rozkladu biologicky rozložitelných organických látek. Je známá pro svou velkou kapacitu úpravy, nákladovou-efektivitu a ekonomickou spolehlivost a je celosvětově nejrozšířenější metodou úpravy vody.
Aplikace provzdušňovačů při čištění odpadních vod
Metody biologického čištění jsou rozděleny do dvou hlavních kategorií na základě požadavků příslušných mikroorganismů na kyslík: aerobní a anaerobní. Obecně jsou aerobní metody vhodnější pro odpadní vody s nižší-koncentrací, jako je odpadní voda z etylenových závodů, zatímco anaerobní metody jsou vhodnější pro kaly a odpadní vody s vyšší-koncentrací. Aerobní biologické čištění lze dále rozdělit na procesy s aktivovaným kalem a procesy s biofilmem.
Proces aktivovaného kalu je umělým vylepšením přirozeného čištění vody, spoléhá na aktivovaný kal jako primární prostředek pro odstraňování organických znečišťujících látek. Aerobní mikroorganismy přítomné v aktivovaném kalu vyžadují k efektivnímu fungování přítomnost kyslíku. V provzdušňovací nádrži biologického systému čištění odpadních vod je účinnost přenosu kyslíku pozitivně korelována s rychlostí růstu aerobních mikroorganismů. Přísun kyslíku musí být komplexně stanoven na základě množství a fyziologických vlastností aerobních mikroorganismů, jakož i povahy a koncentrace substrátu. To zajišťuje, že aktivovaný kal pracuje v optimálním stavu pro degradaci organické hmoty. Experimentální výsledky ukazují, že rozpuštěný kyslík (DO) v provzdušňovací nádrži by měl být udržován na 3-4 mg/l. Nedostatečný přívod kyslíku vede ke špatnému výkonu aktivovaného kalu a snížení účinnosti čištění. K zajištění dostatečného přísunu kyslíku je nezbytné specializované vybavení, jako jsou provzdušňovače.
Princip provzdušňování
Provzdušňování je prostředek k dosažení intenzivního kontaktu mezi vzduchem a vodou. Jeho cílem je rozpustit kyslík ze vzduchu do vody nebo odstranit nežádoucí plyny a těkavé látky z vody do vzduchu. Jinými slovy, podporuje přenos hmoty mezi plynnou a kapalnou fází. Provzdušňování slouží také dalším kritickým funkcím, jako je míchání a míchání.
Přenos kyslíku ze vzduchu do vody zahrnuje přenos hmoty z plynné fáze do kapalné fáze. Široce aplikovanou teorií popisující tento proces šíření je teorie dvou{1}}filmů navržená Lewisem a Whitmanem. Tato teorie předpokládá, že na rozhraní plyn-voda existuje film plynu a film kapaliny. Oblasti mimo tyto filmy zažívají turbulentní proudění vzduchu a vody. Mezi filmem plynu a kapaliny leží oblast laminárního proudění, kde chybí konvekce, což za určitých podmínek vytváří tlakové a koncentrační gradienty. Pokud je koncentrace kyslíku v kapalném filmu pod úrovní nasycení ve vodě, kyslík ze vzduchu pokračuje v difundování přes filmy do vodního útvaru. Filmy kapaliny a plynu tedy tvoří primární odpor vůči přenosu kyslíku. Je zřejmé, že nejúčinnějším způsobem, jak překonat odpor kapalinového filmu, je rychle obnovit rozhraní plyn-kapalina.
Provzdušňováním se toho dosáhne přesně tím, že:
1. Snížení velikosti bublin
2. Zvyšování množství bublin
3. Zvýšení turbulence kapalin
4.Zvýšení hloubky instalace provzdušňovače
5. Prodloužení doby kontaktu-kapaliny s bublinou
Provzdušňovací zařízení je široce používáno při čištění odpadních vod na základě těchto principů.