هوادهی به فاضلاب

هوادهی به فاضلاب به منظور انتقال اکسیژن به فرآیند های بیولوژیکی تصفیه، عریان سازی مواد حلال از فاضلاب و زدایش گاز های محلول نظیر هیدروزن سولفید و آمونیاک بکار گرفته می شود. هوادهی یک فرآیند انتقال جرم دیفیوژنی بین فازی (مایع-گاز) است که نیروی محرکه آن میزان دوری از حالت تعادل است. نیروی محرکه به وسیله به هم خوردن تعادل به وجود می آید. نیروی محرک در فاز گازی گرادیان فشار جزئی و در فاز مایع گرادیان غلظت می باشد.

مقدار دیفیوژن مولکولی گاز محلول در مایع بستگی به ویژگی های گاز و مایع ، دما ، گرادیان غلظت و نرخ نفوذ در سطح مقطعی که نفوذ در آن رخ می دهد، دارد. فرآیند نفوذبه صورت زیر با قانون FICK تعریف می شود.

هوادهی به فاضلاب

N = میزان انتقال جرم در واحد زمان

A= مساحت سطح مقطعی که نفوذ در آن رخ می دهد

dc/dy = گرادیان غلظت عمود بر سطح مقطع

DL = ضریب نفوذ از داخل در لایه نازک مایع

از آنجا که در هوادهی به فاضلاب درج بالایی از آشفتگی (توربولانس) وجود دارد، قابلیت نفوذ تصادفی به مراتب مهم تر از ضریب نفوذ مولکولی است و لذا این عامل کنترل کننده فرایند در نظر گرفته نمی شود.

معادله بالا را می توان به صورت زیر بازنویسی کرد.

N = جرم اکسیژن انتقال یافته در واحد زمان

A=مساحت سطح مشترک

Cs= غلظت اشباع اکسیژن

Cl= غلظت اکسیژن در مایع

Kl=ضریب لایه نازک مایع

Kg= ضریب لایه نازک گاز

Yl=ضخامت لایه نازک مایع

Yg=ضخامت لایه نازک گاز

مفهوم دو لایه نازک را که در آن وقوع انتقال جرم در لایه های راکد سطح مشترک گاز و مایع فرض شده. برای گاز های کم محلول ، نظیر اکسیزن و کربن دی اکسید ، سرعت انتقال جرم بوسیله مقاومت لایه نازک گاز کنترل می شود. اکثر کاربرد های انتقال جرم در هوادهی به فاضلاب بوسیله لایه نازک سیال کنترل می شود. افزایش میزان اغتشاش در مایع موجب افزایش ضخامت لایه نازک و در نتیجه افزایش KL می شود. در نتیجه داریم:

رابطه Kl در هوادهی به فاضلاب

معادله فوق را می توان بر حسب غلظت ها بازنویسی کرد.

V حجم سیال در هوادهی به فاضلاب

Kla ضریب کلی لایه است و معمولا برای محاسبه سرعت انتقال جرم استفاده می شود. مهم ترین کاربرد هوادهی به فاضلاب انتقال اکسیزن به فرایند های بیولوژیکی تصفیه و هوادهی طبیعی رودخانه ها و سایر مجاری آب است.