Из-за разнообразного состава промышленных сточных вод системы очистки часто требуют сочетания нескольких методов для достижения требуемых норм сброса. Методы очистки сточных вод подразделяются на четыре категории в зависимости от используемых методов: физические, химические, физико-химические и биологические. Биологическая очистка использует метаболические процессы микроорганизмов в сточных водах для разложения биоразлагаемых органических веществ. Этот метод очистки воды, получивший признание за свою большую производительность, экономическую-эффективность и экономическую надежность, является наиболее распространенным методом очистки воды во всем мире.
Применение аэраторов при очистке сточных вод
Методы биологической очистки делятся на две основные категории в зависимости от потребности участвующих микроорганизмов в кислороде: аэробные и анаэробные. Как правило, аэробные методы больше подходят для сточных вод с более низкой-концентрацией, таких как сточные воды с заводов по производству этилена, тогда как анаэробные методы лучше подходят для сточных вод с более высокой-концентрацией. Аэробную биологическую очистку можно далее разделить на процессы с активным илом и процессы биопленки.
Процесс с активным илом представляет собой искусственное улучшение очистки природной воды, основанное на использовании активного ила в качестве основного агента для удаления органических загрязнителей. Аэробным микроорганизмам, присутствующим в активном иле, для эффективного функционирования требуется присутствие кислорода. В аэротенке системы биологической очистки сточных вод эффективность переноса кислорода положительно коррелирует со скоростью роста аэробных микроорганизмов. Обеспечение кислородом необходимо комплексно определять, исходя из количества и физиологических особенностей аэробных микроорганизмов, а также природы и концентрации субстрата. Это гарантирует, что активный ил работает в оптимальном состоянии для разложения органических веществ. Результаты экспериментов показывают, что содержание растворенного кислорода (РК) в аэротенке должно поддерживаться на уровне 3-4 мг/л. Недостаточная подача кислорода приводит к ухудшению работы активного ила и снижению эффективности очистки. Для обеспечения достаточного снабжения кислородом необходимо специальное оборудование, такое как аэраторы.
Принцип аэрации
Аэрация – это средство достижения интенсивного контакта воздуха и воды. Его цель — растворить кислород из воздуха в воде или удалить нежелательные газы и летучие вещества из воды в воздух. Другими словами, он способствует массопереносу между газовой и жидкой фазами. Аэрация также выполняет другие важные функции, такие как смешивание и перемешивание.
Перенос кислорода из воздуха в воду включает массоперенос из газовой фазы в жидкую фазу. Широко применяемой теорией, описывающей этот процесс диффузии, является теория двух-пленок, предложенная Льюисом и Уитменом. Эта теория утверждает, что на границе раздела газ-вода существуют газовая и жидкая пленки. В областях за пределами этих пленок наблюдаются турбулентные потоки воздуха и воды соответственно. Между пленками газа и жидкости лежит область ламинарного течения, где конвекция отсутствует, создавая при определенных условиях градиенты давления и концентрации. Если концентрация кислорода в пленке жидкости ниже уровня насыщения воды, кислород из воздуха продолжает диффундировать через пленки в водоем. Таким образом, пленки жидкости и газа представляют собой основное сопротивление переносу кислорода. Очевидно, что наиболее эффективным способом преодоления сопротивления пленки жидкости является быстрое обновление границы раздела газ-жидкость.
Аэрация достигает этого именно за счет:
1.Уменьшение размера пузырьков
2. Увеличение количества пузырьков
3.Усиление турбулентности жидкости
4. Увеличение глубины установки аэратора.
5. Увеличение времени контакта-жидкости с пузырьками.
Аэрационное оборудование широко применяется при очистке сточных вод, основанное на этих принципах.