Endüstriyel atık suyun farklı bileşimi nedeniyle, arıtma sistemleri genellikle gerekli deşarj standartlarına ulaşmak için çeşitli yöntemlerin bir kombinasyonunu gerektirir. Atık su arıtma yöntemleri, kullanılan tekniklere göre dört kategoriye ayrılır: fiziksel, kimyasal, fizikokimyasal ve biyolojik. Biyolojik arıtma, biyolojik olarak parçalanabilen organik maddeleri ayrıştırmak için atık sudaki mikroorganizmaların metabolik süreçlerini kullanır. Büyük arıtma kapasitesi, maliyet-etkinliği ve ekonomik güvenilirliğiyle tanınan bu yöntem, dünya çapında en yaygın su arıtma yöntemidir.
Atıksu Arıtımında Havalandırıcıların Uygulanması
Biyolojik arıtma yöntemleri, ilgili mikroorganizmaların oksijen gereksinimlerine göre iki ana kategoriye ayrılır: aerobik ve anaerobik. Genel olarak aerobik yöntemler, etilen tesislerinden çıkan atık sular gibi düşük-konsantrasyonlu atık sular için daha uygundur; anaerobik yöntemler ise çamur ve daha yüksek-konsantrasyonlu atık sular için daha uygundur. Aerobik biyolojik arıtma ayrıca aktif çamur prosesleri ve biyofilm prosesleri olarak da sınıflandırılabilir.
Aktif çamur prosesi, organik kirleticilerin giderilmesinde birincil ajan olarak aktif çamura dayanan, doğal su arıtmanın yapay bir iyileştirmesidir. Aktif çamurda bulunan aerobik mikroorganizmaların etkili bir şekilde çalışabilmesi için oksijenin varlığı gerekir. Biyolojik atık su arıtma sisteminin havalandırma tankı içinde oksijen transfer verimliliği, aerobik mikroorganizmaların büyüme hızıyla pozitif olarak ilişkilidir. Oksijen kaynağı, aerobik mikroorganizmaların miktarı ve fizyolojik özelliklerinin yanı sıra substratın doğası ve konsantrasyonuna dayalı olarak kapsamlı bir şekilde belirlenmelidir. Bu, aktif çamurun organik madde bozulması için en uygun durumda çalışmasını sağlar. Deneysel sonuçlar, havalandırma tankındaki çözünmüş oksijenin (DO) 3-4 mg/L'de tutulması gerektiğini göstermektedir. Yetersiz oksijen beslemesi, aktif çamur performansının zayıf olmasına ve arıtma verimliliğinin azalmasına neden olur. Yeterli oksijen tedarikini sağlamak için havalandırıcılar gibi özel ekipmanlar gereklidir.
Havalandırma Prensibi
Havalandırma, hava ve su arasında yoğun temas sağlamanın bir yoludur. Amacı, havadaki oksijeni suya eritmek veya sudaki istenmeyen gazları ve uçucu maddeleri havaya çıkarmaktır. Başka bir deyişle gaz ve sıvı fazlar arasında kütle transferini teşvik eder. Havalandırma ayrıca karıştırma ve çalkalama gibi diğer kritik işlevlere de hizmet eder.
Havadan suya oksijen transferi, gaz fazından sıvı faza kütle transferini içerir. Bu yayılma sürecini açıklayan yaygın olarak uygulanan bir teori, Lewis ve Whitman tarafından önerilen iki-film teorisidir. Bu teori, gaz-su arayüzünde bir gaz filmi ve bir sıvı filminin bulunduğunu öne sürer. Bu filmlerin dışındaki bölgeler sırasıyla hava ve suyun türbülanslı akışına maruz kalır. Gaz ve sıvı filmler arasında, konveksiyonun olmadığı, belirli koşullar altında basınç ve konsantrasyon gradyanları oluşturan laminer bir akış bölgesi bulunur. Sıvı filmdeki oksijen konsantrasyonu sudaki doyma seviyesinin altındaysa havadaki oksijen, filmler aracılığıyla su kütlesine yayılmaya devam eder. Böylece sıvı ve gaz filmleri oksijen transferine karşı birincil direnci oluşturur. Açıkçası, sıvı filmin direncini aşmanın en etkili yolu gaz-sıvı arayüzünü hızla yenilemektir.
Havalandırma bunu tam olarak şu şekilde başarır:
1. Kabarcık boyutunun küçültülmesi
2.Kabarcık miktarının arttırılması
3. Sıvı türbülansının arttırılması
4. Havalandırıcı kurulum derinliğinin arttırılması
5.Kabarcık-sıvı temas süresinin uzatılması
Havalandırma ekipmanları, bu prensiplere dayalı olarak atık su arıtımında yaygın olarak kullanılmaktadır.