På grund av den varierande sammansättningen av industriellt avloppsvatten kräver reningssystem ofta en kombination av flera metoder för att uppnå de erforderliga utsläppsstandarderna. Reningsmetoder för avloppsvatten klassificeras i fyra kategorier baserat på de använda teknikerna: fysikalisk, kemisk, fysikalisk-kemisk och biologisk. Biologisk rening utnyttjar mikroorganismernas metaboliska processer i avloppsvattnet för att bryta ned biologiskt nedbrytbart organiskt material. Det är känt för sin stora reningskapacitet, kostnads-effektivitet och ekonomiska tillförlitlighet, och det är den vanligaste vattenreningsmetoden i världen.
Användning av luftare i avloppsvattenrening
Biologiska behandlingsmetoder är indelade i två huvudkategorier baserat på syrebehovet hos de inblandade mikroorganismerna: aerob och anaerob. Generellt är aeroba metoder mer lämpade för lägre-koncentration av avloppsvatten, såsom avloppsvatten från etenanläggningar, medan anaeroba metoder är bättre lämpade för slam och högre-koncentration av avloppsvatten. Aerob biologisk rening kan vidare klassificeras i aktiverade slamprocesser och biofilmprocesser.
Den aktiverade slamprocessen är en artificiell förbättring av naturlig vattenrening, som förlitar sig på aktivt slam som det primära medlet för att avlägsna organiska föroreningar. De aeroba mikroorganismer som finns i det aktiverade slammet kräver närvaro av syre för att fungera effektivt. Inuti luftningstanken i ett biologiskt avloppsvattenreningssystem är effektiviteten i syreöverföringen positivt korrelerad med tillväxthastigheten för aeroba mikroorganismer. Syretillförseln måste bestämmas heltäckande baserat på mängden och fysiologiska egenskaper hos de aeroba mikroorganismerna, såväl som substratets natur och koncentration. Detta säkerställer att det aktiverade slammet fungerar i sitt optimala tillstånd för nedbrytning av organiskt material. Experimentella resultat tyder på att löst syre (DO) i luftningstanken bör hållas vid 3-4 mg/L. Otillräcklig syretillförsel leder till dålig aktivslamprestanda och minskad reningseffektivitet. För att säkerställa tillräcklig syretillförsel är specialiserad utrustning, såsom luftare, avgörande.
Luftningsprincipen
Luftning är ett sätt att uppnå intensiv kontakt mellan luft och vatten. Dess syfte är att lösa upp syre från luften i vattnet eller att avlägsna oönskade gaser och flyktiga ämnen från vattnet till luften. Med andra ord främjar det massöverföring mellan gas- och vätskefas. Luftning fyller även andra kritiska funktioner, såsom blandning och omrörning.
Syreöverföring från luft till vatten innebär massöverföring från gasfas till flytande fas. En allmänt tillämpad teori som beskriver denna spridningsprocess är teorin om två-filmer som föreslagits av Lewis och Whitman. Denna teori hävdar att en gasfilm och en vätskefilm finns vid gas-vattengränsytan. Regionerna utanför dessa filmer upplever turbulent flöde av luft respektive vatten. Mellan gas- och vätskefilmerna ligger ett laminärt flödesområde där konvektion är frånvarande, vilket skapar tryck- och koncentrationsgradienter under vissa förhållanden. Om syrekoncentrationen i vätskefilmen är under mättnadsnivån i vattnet fortsätter syre från luften att diffundera genom filmerna in i vattenkroppen. Sålunda utgör vätske- och gasfilmerna det primära motståndet mot syreöverföring. Det mest effektiva sättet att övervinna vätskefilmens motstånd är helt klart att snabbt förnya gas-vätskegränssnittet.
Luftning uppnår detta exakt genom att:
1. Minska bubbelstorleken
2.Ökande bubbla kvantitet
3. Förbättra vätsketurbulens
4. Öka luftarens installationsdjup
5. Förlänga bubblan-kontakttiden för vätska
Luftningsutrustning används i stor utsträckning vid rening av avloppsvatten baserat på dessa principer.