Difusores de disco versus aireadores de superficie: por qué la aireación sumergida gana para los sistemas MBR

En el diseño de plantas modernas de tratamiento de aguas residuales, especialmente aquellas que utilizan Biorreactor de membrana (MBR) tecnología: la elección del sistema de aireación es una de las decisiones más críticas. Si bien los aireadores de superficie han sido durante mucho tiempo un elemento básico en las lagunas tradicionales, Difusores de disco de burbuja fina (aireación sumergida) se han convertido en el estándar de oro para aplicaciones MBR.

A continuación se ofrece una comparación técnica de por qué los difusores de disco sumergidos superan a la aireación superficial en entornos de tratamiento de alto rendimiento.

Diferencias clave: aireación sumergida versus superficial

Donde el aire entra al agua

• Aireación sumergida (por ejemplo, difusores de disco) libera aire desde abajo o dentro el licor mezclado para que el oxígeno se distribuya por toda la columna de agua.
• Aireadores de superficie introducir oxígeno en el la superficie del agua por salpicaduras o agitación.

Debido a que los sistemas MBR generalmente operan en licores mezclados densos y profundos, los métodos sumergidos permiten que las burbujas se eleven a toda la profundidad, lo que aumenta el tiempo de contacto con el oxígeno y una aireación más uniforme.

1. Eficiencia de transferencia de oxígeno (OTE)

El objetivo principal de la aireación es trasladar el oxígeno del aire al líquido.

• Aireadores de superficie: Estas máquinas funcionan lanzando agua al aire. El tiempo de contacto entre el aire y el agua es extremadamente corto y se produce sólo en la superficie.
• Difusores de disco: Al liberar millones de finas burbujas en el fondo del tanque, los difusores de disco utilizan toda la columna de agua. A medida que las burbujas suben, transfieren oxígeno durante todo el viaje.
• El factor MBR: Los tanques MBR suelen ser profundos (a metros) para ahorrar espacio. Los difusores de disco ganan eficiencia con la profundidad (mayor SOTE por metro), mientras que los aireadores de superficie luchan por oxigenar el fondo de los tanques profundos.

2. Gestión de altas concentraciones de MLSS

Los sistemas MBR operan a niveles significativamente más altos de sólidos suspendidos en licores mixtos (MLSS), generalmente entre y mg/L, en comparación con los sistemas convencionales (mg/L).

• Desafíos de viscosidad: Un alto MLSS hace que las aguas residuales sean más viscosas (más espesas). Los aireadores de superficie a menudo no logran proporcionar suficiente energía localizada para penetrar este lodo espeso, lo que genera "zonas muertas" donde los sólidos se asientan y se vuelven anaeróbicos.
• Precisión sumergida: Los difusores de disco están dispuestos en forma de rejilla a lo largo del suelo. Esto proporciona una mezcla uniforme y garantiza que cada litro de lodo de alta densidad reciba oxígeno disuelto (OD) adecuado, independientemente de la viscosidad.

3. Impacto en la salud de las membranas y la formación de espuma

En un sistema MBR, el sistema de aireación no sólo alimenta a las bacterias; interactúa con los módulos de membrana sensibles.

• Aerosoles y Espumas: Los aireadores de superficie generan importantes salpicaduras y aerosoles. En aguas residuales industriales o farmacéuticas, esto puede provocar una formación excesiva de espuma y la liberación de compuestos orgánicos volátiles (COV) a la atmósfera.
• Interacción gentil: Los difusores de disco proporcionan turbulencia "subsuperficial". Las finas burbujas se elevan suavemente, proporcionando el efecto de "fregado" necesario si se colocan debajo de los módulos de membrana, lo que ayuda a mantener las membranas limpias sin la acción mecánica violenta de un impulsor de superficie.

4. Consumo de energía y pérdida de calor

La aireación normalmente representa 45% a 75% de los costes energéticos de una planta de tratamiento.

• Eficiencia del soplador: Los difusores de disco combinados con sopladores de alta eficiencia se pueden regular con precisión mediante VFD (variadores de frecuencia) basados en sensores de OD en tiempo real.
• Gestión Térmica: Los aireadores de superficie exponen las aguas residuales al aire ambiente. En invierno, esto provoca una pérdida masiva de calor, lo que ralentiza la actividad biológica. En verano, puede sobrecalentar el agua. La aireación sumergida mantiene estable la temperatura del proceso.

Resumen comparativo: difusores de disco versus aireadores de superficie

Conclusión

Para un sistema MBR, la elección es clara. Difusores de disco de burbuja fina Proporcionan la transferencia superior de oxígeno, la mezcla en tanques profundos y la eficiencia energética necesarias para mantener una biomasa de alta densidad. Si bien los aireadores de superficie pueden ser más sencillos de instalar en lagunas abiertas, carecen de la precisión y la potencia necesarias para el entorno de alta intensidad de una moderna planta MBR farmacéutica o química.