På grunn av den mangfoldige sammensetningen av industrielt avløpsvann krever rensesystemer ofte en kombinasjon av flere metoder for å oppnå de nødvendige utslippsstandardene. Metoder for behandling av avløpsvann er klassifisert i fire kategorier basert på teknikkene som brukes: fysiske, kjemiske, fysisk-kjemiske og biologiske. Biologisk behandling utnytter de metabolske prosessene til mikroorganismer i avløpsvannet for å bryte ned biologisk nedbrytbart organisk materiale. Anerkjent for sin store behandlingskapasitet, kostnads-effektivitet og økonomiske pålitelighet, er det den mest utbredte vannbehandlingsmetoden over hele verden.
Anvendelse av luftere i avløpsvannbehandling
Biologiske behandlingsmetoder er delt inn i to hovedkategorier basert på oksygenbehovet til de involverte mikroorganismene: aerob og anaerob. Generelt er aerobe metoder mer egnet for avløpsvann med lavere-konsentrasjon, for eksempel avløp fra etylenanlegg, mens anaerobe metoder er bedre egnet for slam og avløpsvann med høyere-konsentrasjon. Aerob biologisk behandling kan videre klassifiseres i aktivert slamprosesser og biofilmprosesser.
Den aktiverte slamprosessen er en kunstig forbedring av naturlig vannrensing, og er avhengig av aktivert slam som det primære middelet for å fjerne organiske forurensninger. De aerobe mikroorganismene som finnes i det aktiverte slammet krever tilstedeværelse av oksygen for å fungere effektivt. Innenfor luftetanken til et biologisk avløpsvannbehandlingssystem er oksygenoverføringseffektiviteten positivt korrelert med veksthastigheten til aerobe mikroorganismer. Oksygentilførselen må bestemmes omfattende basert på mengden og fysiologiske egenskaper til de aerobe mikroorganismene, samt substratets natur og konsentrasjon. Dette sikrer at det aktiverte slammet fungerer i sin optimale tilstand for nedbrytning av organisk materiale. Eksperimentelle resultater indikerer at oppløst oksygen (DO) i luftetanken bør holdes på 3-4 mg/L. Utilstrekkelig oksygentilførsel fører til dårlig aktivert slamytelse og redusert behandlingseffektivitet. For å sikre tilstrekkelig oksygentilførsel er spesialutstyr, som for eksempel luftere, avgjørende.
Prinsippet for lufting
Lufting er et middel for å oppnå intens kontakt mellom luft og vann. Målet er å løse opp oksygen fra luften i vannet eller å fjerne uønskede gasser og flyktige stoffer fra vannet til luften. Med andre ord fremmer det masseoverføring mellom gass- og væskefase. Lufting tjener også andre kritiske funksjoner, som blanding og omrøring.
Oksygenoverføring fra luft til vann innebærer masseoverføring fra gassfasen til væskefasen. En mye brukt teori som beskriver denne spredningsprosessen er to-filmteorien foreslått av Lewis og Whitman. Denne teorien antyder at en gassfilm og en væskefilm eksisterer ved gass-vanngrensesnittet. Regionene utenfor disse filmene opplever turbulent strøm av henholdsvis luft og vann. Mellom gass- og væskefilmene ligger et laminært strømningsområde hvor konveksjon er fraværende, noe som skaper trykk- og konsentrasjonsgradienter under visse forhold. Hvis oksygenkonsentrasjonen i væskefilmen er under metningsnivået i vannet, fortsetter oksygen fra luften å diffundere gjennom filmene inn i vannmassen. Væske- og gassfilmene utgjør således den primære motstanden mot oksygenoverføring. Det er klart at den mest effektive måten å overvinne motstanden til væskefilmen er å raskt fornye gass-væskegrensesnittet.
Lufting oppnår dette nøyaktig ved å:
1. Redusere boblestørrelsen
2. Økende boblemengde
3. Forbedring av væsketurbulens
4. Økende installasjonsdybde for lufteren
5.Forlenge boble-kontakttiden for væske
Lufteutstyr er mye brukt i avløpsvannbehandling basert på disse prinsippene.