Zbog raznolikog sastava industrijskih otpadnih voda, sustavi za pročišćavanje često zahtijevaju kombinaciju nekoliko metoda kako bi se postigli potrebni standardi ispuštanja. Metode pročišćavanja otpadnih voda klasificiraju se u četiri kategorije na temelju korištenih tehnika: fizikalne, kemijske, fizikalno-kemijske i biološke. Biološka obrada koristi metaboličke procese mikroorganizama u otpadnoj vodi za razgradnju biorazgradive organske tvari. Prepoznat po svom velikom kapacitetu pročišćavanja, troškovno-učinkovitosti i ekonomskoj pouzdanosti, to je najrasprostranjenija metoda pročišćavanja vode u cijelom svijetu.
Primjena aeratora u pročišćavanju otpadnih voda
Biološke metode obrade dijele se u dvije glavne kategorije na temelju potreba za kisikom uključenih mikroorganizama: aerobne i anaerobne. Općenito, aerobne metode su prikladnije za otpadnu vodu niže-koncentracije, kao što je efluent iz postrojenja za proizvodnju etilena, dok su anaerobne metode prikladnije za mulj i otpadnu vodu veće-koncentracije. Aerobna biološka obrada može se dalje klasificirati u procese s aktivnim muljem i procese s biofilmom.
Proces s aktivnim muljem je umjetno poboljšanje prirodnog pročišćavanja vode, oslanjajući se na aktivni mulj kao primarni agens za uklanjanje organskih zagađivača. Aerobni mikroorganizmi prisutni u aktivnom mulju zahtijevaju prisutnost kisika za učinkovito funkcioniranje. Unutar spremnika za prozračivanje biološkog sustava za pročišćavanje otpadnih voda, učinkovitost prijenosa kisika u pozitivnoj je korelaciji s brzinom rasta aerobnih mikroorganizama. Opskrba kisikom mora biti sveobuhvatno određena na temelju količine i fizioloških karakteristika aerobnih mikroorganizama, kao i prirode i koncentracije supstrata. To osigurava da aktivni mulj radi u svom optimalnom stanju za razgradnju organske tvari. Eksperimentalni rezultati pokazuju da otopljeni kisik (DO) u spremniku za prozračivanje treba održavati na 3-4 mg/L. Nedovoljna opskrba kisikom dovodi do lošeg učinka aktivnog mulja i smanjene učinkovitosti obrade. Kako bi se osigurala odgovarajuća opskrba kisikom, neophodna je specijalizirana oprema, poput perlatora.
Princip aeracije
Prozračivanje je sredstvo za postizanje intenzivnog kontakta između zraka i vode. Njegov cilj je otopiti kisik iz zraka u vodi ili ukloniti neželjene plinove i hlapljive tvari iz vode u zrak. Drugim riječima, potiče prijenos mase između plinovite i tekuće faze. Prozračivanje također služi drugim kritičnim funkcijama, kao što su miješanje i miješanje.
Prijenos kisika iz zraka u vodu uključuje prijenos mase iz plinovite faze u tekuću fazu. Široko primjenjivana teorija koja opisuje ovaj proces difuzije je teorija dva-filma koju su predložili Lewis i Whitman. Ova teorija pretpostavlja da film plina i film tekućine postoje na sučelju plin-voda. Područja izvan ovih filmova doživljavaju turbulentno strujanje zraka odnosno vode. Između slojeva plina i tekućine nalazi se područje laminarnog strujanja u kojem nema konvekcije, stvarajući gradijente tlaka i koncentracije pod određenim uvjetima. Ako je koncentracija kisika u tekućem filmu ispod razine zasićenja u vodi, kisik iz zraka nastavlja difundirati kroz filmove u vodeno tijelo. Stoga filmovi tekućine i plina čine primarni otpor prijenosu kisika. Jasno je da je najučinkovitiji način za prevladavanje otpora tekućeg filma brzo obnavljanje sučelja plin-tekućina.
Prozračivanjem se to postiže upravo na sljedeći način:
1. Smanjenje veličine mjehurića
2. Povećanje količine mjehurića
3.Pojačavanje turbulencije tekućine
4. Povećanje dubine ugradnje perlatora
5. Produljenje vremena kontakta-tekućine s mjehurićima
Oprema za prozračivanje naširoko je prihvaćena u pročišćavanju otpadnih voda na temelju ovih načela.