A causa della diversa composizione delle acque reflue industriali, i sistemi di trattamento spesso richiedono una combinazione di diversi metodi per raggiungere gli standard di scarico richiesti. I metodi di trattamento delle acque reflue sono classificati in quattro categorie in base alle tecniche impiegate: fisiche, chimiche, fisico-chimiche e biologiche. Il trattamento biologico utilizza i processi metabolici dei microrganismi presenti nelle acque reflue per decomporre la materia organica biodegradabile. Riconosciuto per la sua grande capacità di trattamento, il rapporto costi-e l'affidabilità economica, è il metodo di trattamento dell'acqua più diffuso a livello mondiale.
Applicazione degli aeratori nel trattamento delle acque reflue
I metodi di trattamento biologico si dividono in due grandi categorie in base al fabbisogno di ossigeno dei microrganismi coinvolti: aerobici e anaerobici. In generale, i metodi aerobici sono più adatti per le acque reflue a concentrazione più bassa, come gli effluenti degli impianti di etilene, mentre i metodi anaerobici sono più adatti per i fanghi e le acque reflue a concentrazione più elevata. Il trattamento biologico aerobico può essere ulteriormente classificato in processi a fanghi attivi e processi a biofilm.
Il processo a fanghi attivi è un miglioramento artificiale della depurazione naturale dell'acqua, che si basa sui fanghi attivi come agente primario per la rimozione degli inquinanti organici. I microrganismi aerobici presenti nei fanghi attivi necessitano della presenza di ossigeno per funzionare efficacemente. All'interno del serbatoio di aerazione di un sistema di trattamento biologico delle acque reflue, l'efficienza del trasferimento di ossigeno è correlata positivamente al tasso di crescita dei microrganismi aerobici. L'apporto di ossigeno deve essere determinato in modo completo in base alla quantità e alle caratteristiche fisiologiche dei microrganismi aerobici, nonché alla natura e alla concentrazione del substrato. Ciò garantisce che i fanghi attivi funzionino al loro stato ottimale per la degradazione della materia organica. I risultati sperimentali indicano che l'ossigeno disciolto (DO) nel serbatoio di aerazione deve essere mantenuto a 3-4 mg/L. Un apporto insufficiente di ossigeno porta a scarse prestazioni dei fanghi attivi e a una ridotta efficienza del trattamento. Per garantire un adeguato apporto di ossigeno, sono essenziali attrezzature specializzate, come gli aeratori.
Principio di aerazione
L'aerazione è un mezzo per ottenere un contatto intenso tra aria e acqua. Il suo obiettivo è quello di dissolvere l'ossigeno dell'aria nell'acqua o di eliminare i gas indesiderati e le sostanze volatili dall'acqua nell'aria. In altre parole, promuove il trasferimento di massa tra la fase gassosa e quella liquida. L'aerazione svolge anche altre funzioni critiche, come la miscelazione e l'agitazione.
Il trasferimento di ossigeno dall'aria all'acqua comporta il trasferimento di massa dalla fase gassosa alla fase liquida. Una teoria ampiamente applicata che descrive questo processo di diffusione è la teoria dei due-film proposta da Lewis e Whitman. Questa teoria presuppone che esistano un film di gas e un film di liquido all'interfaccia gas-acqua. Le regioni esterne a questi film sperimentano rispettivamente un flusso turbolento di aria e acqua. Tra il film di gas e quello di liquido si trova una regione di flusso laminare in cui la convezione è assente, creando gradienti di pressione e concentrazione in determinate condizioni. Se la concentrazione di ossigeno nel film liquido è inferiore al livello di saturazione dell'acqua, l'ossigeno dell'aria continua a diffondersi attraverso i film nel corpo idrico. Pertanto, i film di liquido e gas costituiscono la resistenza primaria al trasferimento di ossigeno. Chiaramente, il modo più efficace per superare la resistenza del film liquido è rinnovare rapidamente l'interfaccia gas-liquido.
L'aerazione raggiunge questo obiettivo precisamente:
1.Ridurre la dimensione delle bolle
2.Aumentare la quantità di bolle
3.Migliorare la turbolenza del liquido
4.Aumento della profondità di installazione dell'aeratore
5. Prolungamento del tempo di contatto con il liquido delle bolle-
Le apparecchiature di aerazione sono ampiamente adottate nel trattamento delle acque reflue sulla base di questi principi.