Az ipari szennyvíz változatos összetétele miatt a tisztítórendszerek gyakran több módszer kombinációját igénylik a szükséges kibocsátási szabványok eléréséhez. A szennyvízkezelési módszereket az alkalmazott technikák alapján négy kategóriába sorolják: fizikai, kémiai, fizikai-kémiai és biológiai. A biológiai kezelés a szennyvízben lévő mikroorganizmusok anyagcsere-folyamatait hasznosítja a biológiailag lebomló szerves anyagok lebontására. A nagy tisztítási kapacitásáról, a költséghatékonyságáról és a gazdaságos megbízhatóságáról ismert, és világszerte ez a legelterjedtebb vízkezelési módszer.
Aerátorok alkalmazása a szennyvíztisztításban
A biológiai kezelési módszerek az érintett mikroorganizmusok oxigénigénye alapján két nagy kategóriába sorolhatók: aerob és anaerob. Általában az aerob módszerek alkalmasabbak az alacsonyabb-koncentrációjú szennyvizekhez, például az etiléngyárakból származó szennyvízhez, míg az anaerob módszerek az iszaphoz és a nagyobb-koncentrációjú szennyvizekhez. Az aerob biológiai kezelés tovább osztályozható eleveniszapos eljárásokra és biofilmes eljárásokra.
Az eleveniszapos eljárás a természetes víztisztítás mesterséges fokozása, amely az eleveniszapra, mint a szerves szennyeződések eltávolítására szolgáló elsődleges szerre támaszkodik. Az eleveniszapban jelenlévő aerob mikroorganizmusok hatékony működéséhez oxigén jelenlétére van szükség. A biológiai szennyvíztisztító rendszer levegőztető tartályán belül az oxigénszállítás hatékonysága pozitívan korrelál az aerob mikroorganizmusok növekedési sebességével. Az oxigénellátást átfogóan meg kell határozni az aerob mikroorganizmusok mennyisége és élettani jellemzői, valamint a szubsztrát jellege és koncentrációja alapján. Ez biztosítja, hogy az eleveniszap a szervesanyag-lebontás szempontjából optimális állapotban működjön. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az oldott oxigént (DO) a levegőztető tartályban 3-4 mg/l értéken kell tartani. Az elégtelen oxigénellátás az eleveniszap gyenge teljesítményéhez és a kezelés hatékonyságának csökkenéséhez vezet. A megfelelő oxigénellátás biztosításához speciális berendezések, például levegőztetők szükségesek.
A levegőztetés elve
A levegőztetés a levegő és a víz közötti intenzív érintkezés elérésének eszköze. Célja az oxigén feloldása a levegőből a vízbe, vagy a nem kívánt gázok és illékony anyagok eltávolítása a vízből a levegőbe. Más szavakkal, elősegíti a gáz- és folyadékfázisok közötti tömegátadást. A levegőztetés más kritikus funkciókat is ellát, mint például a keverést és a keverést.
Az oxigén átadása a levegőből a vízbe a gázfázisból a folyékony fázisba történő tömegátadást foglalja magában. A diffúziós folyamatot leíró széles körben alkalmazott elmélet a Lewis és Whitman által javasolt két{1}filmelmélet. Ez az elmélet azt feltételezi, hogy egy gázfilm és egy folyadékfilm létezik a gáz-víz határfelületén. A filmeken kívül eső területeken a levegő, illetve a víz turbulens áramlása tapasztalható. A gáz- és folyadékfilmek között lamináris áramlási tartomány található, ahol nincs konvekció, ami bizonyos körülmények között nyomás- és koncentrációgradienseket hoz létre. Ha a folyadékfilm oxigénkoncentrációja a víz telítettségi szintje alatt van, akkor a levegőből származó oxigén tovább diffundál a filmeken keresztül a víztestbe. Így a folyadék- és gázfilmek jelentik az elsődleges ellenállást az oxigénszállítással szemben. Nyilvánvaló, hogy a folyadékfilm ellenállásának leküzdésének leghatékonyabb módja a gáz-folyadék határfelületének gyors megújítása.
A levegőztetés ezt pontosan a következőképpen éri el:
1. A buborék méretének csökkentése
2. A buborékok mennyiségének növelése
3. Folyadék turbulencia fokozása
4. A levegőztető beépítési mélységének növelése
5. A buborékok{1}}folyadék érintkezési idejének meghosszabbítása
Ezen elvek alapján a levegőztető berendezéseket széles körben alkalmazzák a szennyvízkezelésben.