Системи за дифузна аерация

Въздушният (мембранният) дифузор е устройство за аериране, обикновено с формата на диск, тръба или пластина, което се използва за пренос на въздух, а с това и на кислород, в битови или производствени отпадъчни води. Кислородът е необходим за разграждането на замърсителите от съдържащите се във водата микроорганизми/бактерии.

В миналото различните видове дифузорни устройства са класифицирани като такива за фини или едри мехурчета. Тъй като е трудно ясно да се дефинират или диференцират фините и едрите мехурчета обаче, системите за дифузна аерация се класифицират въз основа на физическите характеристики на оборудването. Те могат да бъдат групирани в три категории: порьозни (за фини мехурчета), непорьозни (за едри мехурчета) и други дифузорни устройства.

Дифузорите с фина пореста структура се монтират към основния въздушен тръбопровод, който е разположен по дължината или ширината на басейна, или върху по-къса подвижна тръба. Тези дифузори се произвеждат в различни размери и форми, например дискове, тръби, куполи и пластини.
Най-често срещаните непорьозни дифузори са фиксирани отвори, клапани и неподвижни тръби. Размерът на мехурчетата от този тип дифузори е по-голям в сравнение с този на мехурчетата от порьозните дифузори.

Други видове дифузорни устройства са джет аераторите (които изпускат смес от въздух и течност през дюза, поставена близо до дъното на басейна), аспираторите (които се монтират на повърхността на басейна, за да подават смес от въздух и вода) и U-тръбите (при които сгъстен въздух се подава в долната част на дълбока вертикална шахта).

Фино порьозните дифузори (дискове, тръби, куполи и пластини) обикновено се изработват от керамика, пластмаса или гъвкави перфорирани мембрани. И въпреки че за изработката на дифузори с фини пори могат да се използват различни материали, само тези няколко намират масово приложение. Това се дължи на ценови съображения, специфичните им характеристики, размера на пазара и други фактори.

Керамичните дифузори се използват от много години и са се превърнали в еталон за сравнение, тъй като в миналото именно те са били основният продукт на пазара за системи за дифузна аерация.

Дискови дифузори
Дисковите дифузори са сравнително плоски, а размерите им варират приблизително в следните граници – диаметър между 18 и 24 cm и дебелина от 13 до 19 mm. Материалите, използвани за изработка на дисковете, включват керамика, порьозни пластмаси и перфорирани мембрани. Дебелината им варира, а оттам и другите им конструктивни особености.

Дискът се монтира на пластмасова седловидна основа, като за прикрепване на носителя и държача се използва или централен болт, или периферен захващащ пръстен. По-често дискът е прикрепен към държача със затягащ се пръстен. Дисковите дифузори са проектирани така, че да имат диапазон на дебита на въздушния поток от 0,25 до 1,5 l/s.

Тръбни дифузори
Типичният тръбен дифузор представлява твърд керамичен или пластмасов кух цилиндър, или гъвкава мембрана, чиито краища са захванати с пластини във формата на тръба. Тръбният дифузор има средна част с дължина до 200 cm. Дебелината на дифузора варира, но външният диаметър е приблизително между 6,4 и 7,6 cm. Когато цилиндърът е изработен от керамика или порьозна пластмаса, за монтирането на дифузора се използват винтове с резба. Въздушният дебит при тръбните дифузори е от порядъка на 1 до 5 l/s.

Куполни дифузори
Изработени от керамика или порьозна пластмаса, куполните дифузори са със заоблена форма, с диаметър 18 cm и височина 3,8 cm. Дебелината им по ръбовете е около 15 mm, а на хоризонталната или равна повърхност - 19 mm. Куполният дифузор се монтира върху основна седловидна пластина от поливинилхлорид или стомана. Дебитът на въздушния поток за куполните дифузори обикновено е в диапазона от 0,25 до 1 l/s, но най-често е около 0,5 l/s.

Пластинчати дифузори
Пластинчатите дифузори са плоски, с правоъгълна форма, с площ около 30 cm2 и дебелина от 2,5 до 3,8 cm. Обикновено се изработват от керамични или мембранни материали. Монтажът им може да включва циментиране на пластините във вдлъбнатини на дъното на басейна или в предварително изработени държачи, или захващане чрез метални държачи. Под пластините са разположени нагнетателни тръби, по които въздухът се доставя от въздушния тръбопровод. В по-съвременните инсталации вместо пластинчати дифузори обикновено се използват порьозни дискове, куполи и тръби.

Производителност
Работните характеристики на системите за дифузна аерация при нормални експлоатационни условия са пряко свързани със следните параметри: замърсяване, свойства на отпадъчните води, тип на процеса и режим на потока, натоварване, геометрия на басейна, тип, размер и форма на дифузора, плътност и дебит на въздуха, количество разтворен кислород и гъвкавост при подаването на въздух.

Те също така зависят от механичната цялост на системата, опита на операторите, качеството на програмата за профилактика и поддръжка. Характеристиките на отпадъчните води, които обуславят нуждите от кислород при една система за аерация с фини пори, са дебитът на входящия поток, биохимичната потребност от кислород и наличието на амонячен-азот (NH3-N).