Difusores de disco versus aeradores de superfície: por que a aeração submersa vence para sistemas MBR

No projeto de modernas estações de tratamento de águas residuais – especialmente aquelas que utilizam Biorreator de membrana (MBR) tecnologia – a escolha do sistema de aeração é uma das decisões mais críticas. Embora os aeradores de superfície sejam há muito tempo um elemento básico nas lagoas tradicionais, Difusores de disco de bolha fina (aeração submersa) tornaram-se o padrão ouro para aplicações MBR.

Aqui está uma comparação técnica de por que os difusores de disco submersos superam a aeração de superfície em ambientes de tratamento de alto desempenho.

Principais diferenças: aeração submersa vs. aeração de superfície

Onde o ar entra na água

• Aeração submersa (por exemplo, difusores de disco) libera ar de baixo ou de dentro o licor misturado para que o oxigênio seja distribuído por toda a coluna de água.
• Aeradores de superfície introduzir oxigênio no superfície da água por salpicos ou agitação.

Como os sistemas MBR normalmente operam em licores mistos profundos e densos, os métodos submersos permitem que as bolhas subam por toda a profundidade, aumentando o tempo de contato com o oxigênio e uma aeração mais uniforme.

1. Eficiência de transferência de oxigênio (OTE)

O objetivo principal da aeração é mover o oxigênio do ar para o líquido.

• Aeradores de superfície: Essas máquinas funcionam espirrando água no ar. O tempo de contato entre o ar e a água é extremamente curto, ocorrendo apenas na superfície.
• Difusores de disco: Ao liberar milhões de bolhas finas no fundo do tanque, os difusores de disco utilizam toda a coluna de água. À medida que as bolhas sobem, elas transferem oxigênio durante a viagem.
• O fator MBR: Os tanques MBR são normalmente profundos (até metros) para economizar espaço. Os difusores de disco ganham eficiência com a profundidade (maior SOTE por metro), enquanto os aeradores de superfície lutam para oxigenar o fundo dos tanques profundos.

2. Gerenciando altas concentrações de MLSS

Os sistemas MBR operam em níveis significativamente mais altos de sólidos suspensos em licor misto (MLSS) - geralmente entre e mg/L - em comparação com sistemas convencionais (mg/L).

• Desafios de viscosidade: Um MLSS alto torna as águas residuais mais viscosas (mais espessas). Os arejadores de superfície muitas vezes não conseguem fornecer energia localizada suficiente para penetrar nesta lama espessa, levando a “zonas mortas” onde os sólidos se sedimentam e se tornam anaeróbicos.
• Precisão Submersa: Os difusores de disco estão dispostos em uma grade no chão. Isso proporciona uma mistura uniforme e garante que cada litro de lodo de alta densidade receba oxigênio dissolvido (OD) adequado, independentemente da viscosidade.

3. Impacto na saúde da membrana e na formação de espuma

Num sistema MBR, o sistema de aeração não alimenta apenas bactérias; ele interage com os módulos de membrana sensíveis.

• Aerossóis e espuma: Os aeradores de superfície criam respingos e aerossóis significativos. Em águas residuais industriais ou farmacêuticas, isto pode levar à formação excessiva de espuma e à libertação de Compostos Orgânicos Voláteis (COV) na atmosfera.
• Interação suave: Os difusores de disco fornecem turbulência “subsuperficial”. As bolhas finas sobem suavemente, proporcionando o efeito de “limpeza” necessário se colocadas sob os módulos de membrana, o que ajuda a manter as membranas limpas sem a ação mecânica violenta de um impulsor de superfície.

4. Consumo de energia e perda de calor

A aeração normalmente é responsável por 45% a 75% dos custos de energia de uma estação de tratamento.

• Eficiência do soprador: Difusores de disco combinados com sopradores de alta eficiência podem ser regulados com precisão usando VFDs (unidades de frequência variável) baseados em sensores de OD em tempo real.
• Gerenciamento Térmico: Os aeradores de superfície expõem as águas residuais ao ar ambiente. No inverno, isso causa uma enorme perda de calor, o que retarda a atividade biológica. No verão, pode superaquecer a água. A aeração submersa mantém a temperatura do processo estável.

Resumo de comparação: difusores de disco vs. aeradores de superfície

Conclusão

Para um sistema MBR, a escolha é clara. Difusores de disco de bolha fina fornecem transferência superior de oxigênio, mistura em tanque profundo e eficiência energética necessárias para manter uma biomassa de alta densidade. Embora os aeradores de superfície possam ser mais simples de instalar em lagoas abertas, eles não possuem a precisão e a potência necessárias para o ambiente de alta intensidade de uma moderna planta farmacêutica ou química de MBR.