Debido a la composición diversa de las aguas residuales industriales, los sistemas de tratamiento a menudo requieren una combinación de varios métodos para lograr los estándares de descarga requeridos. Los métodos de tratamiento de aguas residuales se clasifican en cuatro categorías según las técnicas empleadas: físicas, químicas, fisicoquímicas y biológicas. El tratamiento biológico utiliza los procesos metabólicos de los microorganismos en las aguas residuales para descomponer la materia orgánica biodegradable. Reconocido por su gran capacidad de tratamiento, rentabilidad-y confiabilidad económica, es el método de tratamiento de agua más frecuente en todo el mundo.
Aplicación de aireadores en el tratamiento de aguas residuales.
Los métodos de tratamiento biológico se dividen en dos categorías principales según las necesidades de oxígeno de los microorganismos involucrados: aeróbicos y anaeróbicos. Generalmente, los métodos aeróbicos son más adecuados para aguas residuales de menor-concentración, como los efluentes de plantas de etileno, mientras que los métodos anaeróbicos son más adecuados para lodos y aguas residuales de mayor-concentración. El tratamiento biológico aeróbico se puede clasificar además en procesos de lodos activados y procesos de biopelículas.
El proceso de lodos activados es una mejora artificial de la purificación natural del agua, que se basa en los lodos activados como agente principal para eliminar contaminantes orgánicos. Los microorganismos aeróbicos presentes en los lodos activados requieren la presencia de oxígeno para funcionar eficazmente. Dentro del tanque de aireación de un sistema de tratamiento biológico de aguas residuales, la eficiencia de la transferencia de oxígeno se correlaciona positivamente con la tasa de crecimiento de microorganismos aeróbicos. El suministro de oxígeno debe determinarse de forma integral en función de la cantidad y características fisiológicas de los microorganismos aeróbicos, así como de la naturaleza y concentración del sustrato. Esto asegura que el lodo activado funcione en su estado óptimo para la degradación de la materia orgánica. Los resultados experimentales indican que el oxígeno disuelto (OD) en el tanque de aireación debe mantenerse entre 3 y 4 mg/L. Un suministro insuficiente de oxígeno conduce a un rendimiento deficiente del lodo activado y a una reducción de la eficiencia del tratamiento. Para garantizar un suministro adecuado de oxígeno, es esencial contar con equipos especializados, como aireadores.
Principio de aireación
La aireación es un medio para lograr un contacto intenso entre el aire y el agua. Su objetivo es disolver el oxígeno del aire en el agua o eliminar gases no deseados y sustancias volátiles del agua al aire. En otras palabras, promueve la transferencia de masa entre las fases gaseosa y líquida. La aireación también cumple otras funciones críticas, como la mezcla y la agitación.
La transferencia de oxígeno del aire al agua implica una transferencia de masa de la fase gaseosa a la fase líquida. Una teoría ampliamente aplicada que describe este proceso de difusión es la teoría de las dos-películas propuesta por Lewis y Whitman. Esta teoría postula que existe una película de gas y una película de líquido en la interfaz gas-agua. Las regiones fuera de estas películas experimentan flujos turbulentos de aire y agua, respectivamente. Entre las películas de gas y líquido se encuentra una región de flujo laminar donde la convección está ausente, lo que crea gradientes de presión y concentración bajo ciertas condiciones. Si la concentración de oxígeno en la película líquida está por debajo del nivel de saturación en el agua, el oxígeno del aire continúa difundiéndose a través de las películas hacia el cuerpo de agua. Por tanto, las películas de líquido y gas constituyen la principal resistencia a la transferencia de oxígeno. Claramente, la forma más eficaz de superar la resistencia de la película líquida es renovar rápidamente la interfaz gas-líquido.
La aireación logra esto precisamente mediante:
1.Reducir el tamaño de la burbuja
2.Aumentar la cantidad de burbujas
3.Mejora de la turbulencia líquida
4.Aumento de la profundidad de instalación del aireador
5. Prolongar el tiempo de contacto líquido de la burbuja-
Los equipos de aireación se adoptan ampliamente en el tratamiento de aguas residuales basándose en estos principios.