Λόγω της ποικιλόμορφης σύνθεσης των βιομηχανικών λυμάτων, τα συστήματα επεξεργασίας συχνά απαιτούν συνδυασμό πολλών μεθόδων για την επίτευξη των απαιτούμενων προτύπων απόρριψης. Οι μέθοδοι επεξεργασίας λυμάτων ταξινομούνται σε τέσσερις κατηγορίες με βάση τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται: φυσική, χημική, φυσικοχημική και βιολογική. Η βιολογική επεξεργασία χρησιμοποιεί τις μεταβολικές διεργασίες των μικροοργανισμών στα λύματα για την αποσύνθεση της βιοαποδομήσιμης οργανικής ύλης. Αναγνωρισμένο για τη μεγάλη του ικανότητα επεξεργασίας, την{3}}οικονομική του απόδοση και την οικονομική αξιοπιστία, είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος επεξεργασίας νερού παγκοσμίως.
Εφαρμογή Αεριστών στην Επεξεργασία Λυμάτων
Οι μέθοδοι βιολογικής επεξεργασίας χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες με βάση τις απαιτήσεις σε οξυγόνο των εμπλεκόμενων μικροοργανισμών: αερόβιες και αναερόβιες. Γενικά, οι αερόβιες μέθοδοι είναι πιο κατάλληλες για λύματα χαμηλότερης-συγκέντρωσης, όπως λύματα από εγκαταστάσεις αιθυλενίου, ενώ οι αναερόβιες μέθοδοι είναι πιο κατάλληλες για λάσπη και λύματα υψηλότερης-συγκέντρωσης. Η αερόβια βιολογική επεξεργασία μπορεί περαιτέρω να ταξινομηθεί σε διεργασίες ενεργοποιημένης ιλύος και διεργασίες βιοφίλμ.
Η διαδικασία ενεργού ιλύος είναι μια τεχνητή ενίσχυση του φυσικού καθαρισμού του νερού, βασιζόμενη στην ενεργό ιλύ ως τον κύριο παράγοντα για την απομάκρυνση οργανικών ρύπων. Οι αερόβιοι μικροοργανισμοί που υπάρχουν στην ενεργοποιημένη ιλύ απαιτούν την παρουσία οξυγόνου για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά. Μέσα στη δεξαμενή αερισμού ενός συστήματος βιολογικής επεξεργασίας λυμάτων, η απόδοση μεταφοράς οξυγόνου συσχετίζεται θετικά με τον ρυθμό ανάπτυξης των αερόβιων μικροοργανισμών. Η παροχή οξυγόνου πρέπει να προσδιορίζεται πλήρως με βάση την ποσότητα και τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά των αερόβιων μικροοργανισμών, καθώς και τη φύση και τη συγκέντρωση του υποστρώματος. Αυτό διασφαλίζει ότι η ενεργοποιημένη ιλύς λειτουργεί στη βέλτιστη κατάστασή της για την αποικοδόμηση της οργανικής ύλης. Τα πειραματικά αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι το διαλυμένο οξυγόνο (DO) στη δεξαμενή αερισμού πρέπει να διατηρείται στα 3-4 mg/L. Η ανεπαρκής παροχή οξυγόνου οδηγεί σε κακή απόδοση ενεργού ιλύος και μειωμένη απόδοση επεξεργασίας. Για να εξασφαλιστεί επαρκής παροχή οξυγόνου, είναι απαραίτητος ο εξειδικευμένος εξοπλισμός, όπως αεριστήρες.
Αρχή Αερισμού
Ο αερισμός είναι ένα μέσο για την επίτευξη έντονης επαφής μεταξύ αέρα και νερού. Ο στόχος του είναι να διαλύσει το οξυγόνο από τον αέρα στο νερό ή να απομακρύνει ανεπιθύμητα αέρια και πτητικές ουσίες από το νερό στον αέρα. Με άλλα λόγια, προωθεί τη μεταφορά μάζας μεταξύ αέριων και υγρών φάσεων. Ο αερισμός εξυπηρετεί επίσης άλλες κρίσιμες λειτουργίες, όπως η ανάμειξη και η ανάδευση.
Η μεταφορά οξυγόνου από τον αέρα στο νερό περιλαμβάνει μεταφορά μάζας από την αέρια φάση στην υγρή φάση. Μια ευρέως εφαρμοσμένη θεωρία που περιγράφει αυτή τη διαδικασία διάχυσης είναι η θεωρία των δύο ταινιών που προτείνουν οι Lewis και Whitman. Αυτή η θεωρία υποστηρίζει ότι ένα φιλμ αερίου και ένα υγρό φιλμ υπάρχουν στη διεπαφή αερίου-του νερού. Οι περιοχές εκτός αυτών των μεμβρανών βιώνουν ταραχώδη ροή αέρα και νερού, αντίστοιχα. Μεταξύ των μεμβρανών αερίου και υγρού βρίσκεται μια περιοχή στρωτής ροής όπου απουσιάζει η μεταφορά, δημιουργώντας βαθμίδες πίεσης και συγκέντρωσης υπό ορισμένες συνθήκες. Εάν η συγκέντρωση οξυγόνου στο υγρό φιλμ είναι κάτω από το επίπεδο κορεσμού στο νερό, το οξυγόνο από τον αέρα συνεχίζει να διαχέεται μέσω των μεμβρανών στο υδάτινο σώμα. Έτσι, οι μεμβράνες υγρού και αερίου αποτελούν την κύρια αντίσταση στη μεταφορά οξυγόνου. Σαφώς, ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να ξεπεραστεί η αντίσταση του υγρού φιλμ είναι η ταχεία ανανέωση της διεπαφής αερίου-υγρού.
Ο αερισμός το επιτυγχάνει αυτό ακριβώς με:
1.Μείωση του μεγέθους της φυσαλίδας
2. Αύξηση της ποσότητας φυσαλίδων
3.Ενίσχυση υγρών αναταράξεων
4. Αύξηση βάθους εγκατάστασης αεριστή
5. Παράταση χρόνου επαφής με φυσαλίδες-υγρού
Ο εξοπλισμός αερισμού υιοθετείται ευρέως στην επεξεργασία λυμάτων με βάση αυτές τις αρχές.