A causa de la diversa composició de les aigües residuals industrials, els sistemes de tractament sovint requereixen una combinació de diversos mètodes per aconseguir els estàndards de descàrrega requerits. Els mètodes de tractament d'aigües residuals es classifiquen en quatre categories segons les tècniques emprades: físics, químics, fisicoquímics i biològics. El tractament biològic utilitza els processos metabòlics dels microorganismes a les aigües residuals per descompondre la matèria orgànica biodegradable. Reconegut per la seva gran capacitat de tractament, la seva rendibilitat-cost i la seva fiabilitat econòmica, és el mètode de tractament d'aigua més freqüent a tot el món.
Aplicació d'airejadors en el tractament d'aigües residuals
Els mètodes de tractament biològic es divideixen en dues grans categories segons les necessitats d'oxigen dels microorganismes implicats: aeròbics i anaeròbics. En general, els mètodes aeròbics són més adequats per a aigües residuals de menor-concentració, com ara efluents de plantes d'etilè, mentre que els mètodes anaeròbics són més adequats per a llots i aigües residuals de-concentració més alta. El tractament biològic aeròbic es pot classificar en processos de fangs activats i processos de biofilm.
El procés de fangs activats és una millora artificial de la purificació natural de l'aigua, basant-se en els fangs activats com a agent primari per eliminar els contaminants orgànics. Els microorganismes aeròbics presents als fangs actius requereixen la presència d'oxigen per funcionar eficaçment. Dins del dipòsit d'aireació d'un sistema de tractament biològic d'aigües residuals, l'eficiència de transferència d'oxigen es correlaciona positivament amb la taxa de creixement dels microorganismes aeròbics. El subministrament d'oxigen s'ha de determinar exhaustivament en funció de la quantitat i les característiques fisiològiques dels microorganismes aeròbics, així com de la naturalesa i concentració del substrat. Això garanteix que el fang activat funcioni en el seu estat òptim per a la degradació de la matèria orgànica. Els resultats experimentals indiquen que l'oxigen dissolt (DO) al dipòsit d'aireació s'ha de mantenir a 3-4 mg/L. Un subministrament insuficient d'oxigen provoca un mal rendiment dels fangs activats i una eficiència de tractament reduïda. Per garantir un subministrament adequat d'oxigen, és essencial equips especialitzats, com ara airejadors.
Principi d'aireació
L'aireació és un mitjà per aconseguir un contacte intens entre l'aire i l'aigua. El seu objectiu és dissoldre l'oxigen de l'aire a l'aigua o eliminar els gasos no desitjats i les substàncies volàtils de l'aigua a l'aire. En altres paraules, afavoreix la transferència de massa entre les fases gasoses i líquides. L'aireació també compleix altres funcions crítiques, com ara la barreja i l'agitació.
La transferència d'oxigen de l'aire a l'aigua implica la transferència de massa de la fase gasosa a la fase líquida. Una teoria àmpliament aplicada que descriu aquest procés de difusió és la teoria dels dos-films proposada per Lewis i Whitman. Aquesta teoria planteja que una pel·lícula de gas i una pel·lícula líquida existeixen a la interfície de l'aigua-gas. Les regions fora d'aquestes pel·lícules experimenten un flux turbulent d'aire i aigua, respectivament. Entre les pel·lícules de gas i líquid es troba una regió de flux laminar on la convecció està absent, creant gradients de pressió i concentració en determinades condicions. Si la concentració d'oxigen a la pel·lícula líquida està per sota del nivell de saturació de l'aigua, l'oxigen de l'aire continua difonent-se a través de les pel·lícules cap al cos d'aigua. Així, les pel·lícules líquides i gasoses constitueixen la resistència primària a la transferència d'oxigen. Evidentment, la manera més eficaç de superar la resistència de la pel·lícula líquida és renovar ràpidament la interfície gas-líquida.
L'aireació ho aconsegueix precisament:
1.Reducció de la mida de la bombolla
2. Augment de la quantitat de bombolles
3. Potenciar la turbulència líquida
4. Augment de la profunditat d'instal·lació de l'aireador
5.Prolongació del temps de contacte líquid de la bombolla-
Els equips d'aireació s'adopten àmpliament en el tractament d'aigües residuals basats en aquests principis.