Аэрация – процесс насыщения жидкости воздухом через аэраторы, посредством принудительной его подачи с помощью воздуходувок-компрессоров. Аэрация очень широко применяется во многих отраслях народного хозяйства. Но наиболее активно, она используется в водоподготовке и очистке сточных вод.
Насыщение воды кислородом воздуха является основой для биологического процесса очистки хозяйственно-бытовых стоков в очистных сооружениях. Резервуары, в которых происходит аэрация, носят название аэротенки. В них создаются комфортные условия для жизнедеятельности микроорганизмов и бактерий, а именно поддерживаются оптимальные концентрация растворённого кислорода и температура стока.
Благодаря аэрации, при поступлении стоков происходит постепенное образование из субстрата хлопьев активного ила. В дальнейшем, на нём развиваются колонии аэробных бактерий и микроорганизмов, которые его поглощают, то есть осуществляют переработку как сложных жиров, мочевины, так и других сложных загрязняющих веществ в более простые (например, аммонийные соединения – до молекулярного газообразного азота).
Но всё это невозможно без аэрации, без растворенного кислорода. Если в установке не будет принудительной, активной подачи воздуха, очистка будет проводиться только за счёт осаждения и процессов гниения, что означает присутствие запаха, а это в большинстве случаев недопустимо.
Для процесса аэрации, а в конечном итоге для эффективной глубокой биологической очистки стоков, очень важно понимать, что именно кислород в подаваемом воздухе играет ключевую роль. То есть компрессор-воздуходувка должен быть обеспечен возможностью забора свежего воздуха извне. Для чего во всех системах автономной канализации имеются либо специальные отверстия в корпусе, либо, так называемый, «грибок», расположенный на крышке станций автономной канализации.
Важность аэрации объясняет стремление исследователей, как можно глубже изучить этот процесс, рассчитать оптимальную конструкцию аэраторов и подобрать наиболее подходящие материалы для данных устройств.
В настоящее время в промышленных масштабах используются полимерные аэраторы, эжекторные аэраторы и аэраторы на базе плоских пластин из пористых материалов. Для более быстрого и равномерного (по объёму резервуара) насыщения сточной воды кислородом необходимо уменьшать исходящий из аэратора пузырёк воздуха и оптимально распределять аэрирующую поверхность по резервуару.
Кроме того, очень важно так подбирать материал и конструкцию, чтобы при аэрации, взвешенные вещества не проникали в воздуховоды и не осаждались на поверхность аэратора, т.е. не забивали поры.
Как показывает опыт, оптимальным условиям соответствуют аэрационные устройства на основе пористых полимерных плёнок, натянутых на перфорированные трубы или кольцевые конструкции. Применяемый полимерный материал эластичен, стоек к гидролизу и воздействию микроорганизмов. Перфорация, как правило, наносится лазером или химическими методами.
Лазерная перфорация позволяет получить микроскопические отверстия одинакового размера, что в свою очередь позволяет добиться мелкопузырчатой аэрации, а это существенно ускоряет процесс насыщения стока воздухом в аэротенках. Растворимость кислорода приблизительно в два раза выше в режиме мелких пузырьков.
