Kvôli rôznorodému zloženiu priemyselných odpadových vôd vyžadujú čistiace systémy často kombináciu niekoľkých metód na dosiahnutie požadovaných štandardov vypúšťania. Metódy čistenia odpadových vôd sú rozdelené do štyroch kategórií na základe použitých techník: fyzikálne, chemické, fyzikálno-chemické a biologické. Biologické čistenie využíva metabolické procesy mikroorganizmov v odpadovej vode na rozklad biodegradovateľnej organickej hmoty. Je uznávaná pre svoju veľkú kapacitu úpravy, nákladovú-efektívnosť a ekonomickú spoľahlivosť a je celosvetovo najrozšírenejšou metódou úpravy vody.
Aplikácia prevzdušňovačov pri čistení odpadových vôd
Metódy biologického čistenia sú rozdelené do dvoch hlavných kategórií na základe požiadaviek príslušných mikroorganizmov na kyslík: aeróbne a anaeróbne. Vo všeobecnosti sú aeróbne metódy vhodnejšie pre odpadové vody s nižšou-koncentráciou, ako je odpad z etylénových závodov, zatiaľ čo anaeróbne metódy sú vhodnejšie pre kaly a odpadové vody s vyššou-koncentráciou. Aeróbne biologické čistenie možno ďalej rozdeliť na procesy s aktivovaným kalom a procesy s biofilmom.
Proces aktivovaného kalu je umelým vylepšením prirodzeného čistenia vody, pričom sa ako primárny prostriedok na odstraňovanie organických znečisťujúcich látok spolieha na aktivovaný kal. Aeróbne mikroorganizmy prítomné v aktivovanom kale vyžadujú na efektívne fungovanie prítomnosť kyslíka. V prevzdušňovacej nádrži biologického systému čistenia odpadových vôd účinnosť prenosu kyslíka pozitívne koreluje s rýchlosťou rastu aeróbnych mikroorganizmov. Prísun kyslíka musí byť komplexne stanovený na základe množstva a fyziologických vlastností aeróbnych mikroorganizmov, ako aj charakteru a koncentrácie substrátu. To zaisťuje, že aktivovaný kal pracuje v optimálnom stave pre degradáciu organickej hmoty. Experimentálne výsledky naznačujú, že rozpustený kyslík (DO) v prevzdušňovacej nádrži by sa mal udržiavať na 3-4 mg/l. Nedostatočný prísun kyslíka vedie k slabému výkonu aktivovaného kalu a zníženiu účinnosti čistenia. Na zabezpečenie dostatočného prísunu kyslíka je nevyhnutné špeciálne vybavenie, ako sú prevzdušňovače.
Princíp prevzdušňovania
Prevzdušňovanie je prostriedkom na dosiahnutie intenzívneho kontaktu medzi vzduchom a vodou. Jeho cieľom je rozpúšťať kyslík zo vzduchu do vody alebo odstraňovať nežiaduce plyny a prchavé látky z vody do ovzdušia. Inými slovami, podporuje prenos hmoty medzi plynnou a kvapalnou fázou. Prevzdušňovanie slúži aj ďalším kritickým funkciám, ako je miešanie a miešanie.
Prenos kyslíka zo vzduchu do vody zahŕňa prenos hmoty z plynnej fázy do kvapalnej fázy. Široko používaná teória opisujúca tento proces šírenia je teória dvoch-filmov, ktorú navrhli Lewis a Whitman. Táto teória predpokladá, že na rozhraní plyn-voda existuje plynový film a tekutý film. Oblasti mimo týchto filmov zažívajú turbulentné prúdenie vzduchu a vody. Medzi filmom plynu a kvapaliny leží oblasť laminárneho prúdenia, kde chýba konvekcia, čo za určitých podmienok vytvára tlakové a koncentračné gradienty. Ak je koncentrácia kyslíka v kvapalnom filme pod úrovňou nasýtenia vo vode, kyslík zo vzduchu pokračuje v difúzii cez filmy do vodného útvaru. Kvapalné a plynné filmy teda tvoria primárny odpor voči prenosu kyslíka. Je zrejmé, že najefektívnejším spôsobom, ako prekonať odpor tekutého filmu, je rýchlo obnoviť rozhranie plyn-kvapalina.
Prevzdušňovaním sa to dosiahne presne tým, že:
1. Zníženie veľkosti bublín
2. Zvýšenie množstva bublín
3. Zlepšenie turbulencie tekutín
4.Zväčšenie hĺbky inštalácie prevzdušňovača
5. Predĺženie času kontaktu-kvapaliny s bublinou
Prevzdušňovacie zariadenia sú široko používané pri čistení odpadových vôd na základe týchto princípov.