På grund af industrispildevandets forskelligartede sammensætning kræver rensesystemer ofte en kombination af flere metoder for at opnå de nødvendige udledningsstandarder. Spildevandsbehandlingsmetoder er klassificeret i fire kategorier baseret på de anvendte teknikker: fysiske, kemiske, fysisk-kemiske og biologiske. Biologisk rensning udnytter mikroorganismernes metaboliske processer i spildevandet til at nedbryde biologisk nedbrydeligt organisk stof. Anerkendt for sin store behandlingskapacitet, omkostnings-effektivitet og økonomiske pålidelighed er det den mest udbredte vandbehandlingsmetode på verdensplan.
Anvendelse af beluftere i spildevandsbehandling
Biologiske behandlingsmetoder er opdelt i to hovedkategorier baseret på iltbehovet for de involverede mikroorganismer: aerobe og anaerobe. Generelt er aerobe metoder mere velegnede til spildevand med lavere-koncentration, såsom spildevand fra ethylenanlæg, mens anaerobe metoder er bedre egnede til slam og spildevand med højere-koncentration. Aerob biologisk behandling kan yderligere klassificeres i aktiverede slamprocesser og biofilmprocesser.
Den aktiverede slamproces er en kunstig forbedring af naturlig vandrensning, der er afhængig af aktiveret slam som det primære middel til fjernelse af organiske forurenende stoffer. De aerobe mikroorganismer, der er til stede i det aktiverede slam, kræver tilstedeværelsen af ilt for at fungere effektivt. Inden i beluftningstanken i et biologisk spildevandsbehandlingssystem er iltoverførselseffektiviteten positivt korreleret med væksthastigheden af aerobe mikroorganismer. Ilttilførslen skal være omfattende bestemt ud fra mængden og fysiologiske karakteristika af de aerobe mikroorganismer, samt substratets beskaffenhed og koncentration. Dette sikrer, at det aktiverede slam fungerer i sin optimale tilstand til nedbrydning af organisk stof. Eksperimentelle resultater indikerer, at opløst oxygen (DO) i beluftningstanken skal holdes på 3-4 mg/L. Utilstrækkelig ilttilførsel fører til dårlig ydelse af aktiveret slam og reduceret behandlingseffektivitet. For at sikre tilstrækkelig iltforsyning er specialiseret udstyr, såsom beluftere, afgørende.
Princip for beluftning
Beluftning er et middel til at opnå intens kontakt mellem luft og vand. Dens formål er at opløse ilt fra luften i vandet eller at fjerne uønskede gasser og flygtige stoffer fra vandet til luften. Med andre ord fremmer det masseoverførsel mellem gas- og væskefaser. Beluftning tjener også andre kritiske funktioner, såsom blanding og omrøring.
Iltoverførsel fra luft til vand involverer masseoverførsel fra gasfasen til væskefasen. En udbredt anvendt teori, der beskriver denne spredningsproces, er teorien om to-film foreslået af Lewis og Whitman. Denne teori hævder, at der findes en gasfilm og en væskefilm ved gas-vandgrænsefladen. Regionerne uden for disse film oplever turbulent strømning af henholdsvis luft og vand. Mellem gas- og væskefilmene ligger et laminært flowområde, hvor konvektion er fraværende, hvilket skaber tryk- og koncentrationsgradienter under visse forhold. Hvis iltkoncentrationen i væskefilmen er under mætningsniveauet i vandet, fortsætter ilt fra luften med at diffundere gennem filmene ind i vandmassen. Væske- og gasfilmene udgør således den primære modstand mod iltoverførsel. Det er klart, at den mest effektive måde at overvinde modstanden af væskefilmen er at forny gas-væskegrænsefladen hurtigt.
Beluftning opnår dette præcist ved:
1.Reduktion af boblestørrelsen
2. Stigende boblemængde
3.Forbedring af væsketurbulens
4.Forøgelse af belufterens installationsdybde
5. Forlænger boble-væskekontakttiden
Beluftningsudstyr er udbredt i spildevandsbehandling baseret på disse principper.