Aerob biologisk reningsteknik

Syretransportshastigheten från luftbubblorna till avloppsvattnet påverkas negativt av närvaron av ytaktiva ämnen, vilket är en vanligt förekommande förorening både i kommunala och industriella avloppsvatten. I det här examensarbetet utvecklades en numerisk modell för att simulera syresättningsprocessen i en labbskalereaktor, med målet att kunna förutsäga syretransporten i rent vatten och att identifiera hur modellen behöver utvecklas för att även kunna hantera vatten innehållande ytaktiva ämnen.

Bubbelströmningen som uppstår vid bottenluftning och tillhörande syretransport är mycket komplexa fenomen, och faktorer som bubbelstorleksfördelningen, bubbelformer, bubbelinteraktion och -dynamik och turbulens påverkar strömningen och syretransportshastigheten. Vidare kompliceras situationen av närvaron av ytaktiva ämnen som adsorberar på gränsytorna mellan luft- och vatten, vilket bland annat kan öka motståndskraften mot bubblornas rörelse och hindra syretransporten över ytan.

Masstransportsteorierna två-filmsteorin och Higbies penetrationsteori, där bubbeldiametern är en viktig parameter, användes för att modellera syretransporten. För att uppskatta en representativ genomsnittlig diameter för bubbelstorleksfördelningen beräknades Sautergenomsnittsdiametern baserat på experimentella data.

Resultaten av simuleringen angående syretransportshastigheten i rent vatten visades stämma väl överens med experimentella data vid låga luftflöden, men vid högre luftflöden blir strömningen mer kaotisk och svårförutsägbar vilket medförde en större avvikelse från experimentella data. I vatten innehållande ytaktiva ämnen överskattade modellen syretransportshastigheten, och antingen behöver korrektionsfaktorer för syretransportsmodellen tillämpas eller så behöver transporten och adsorptionen av ytaktiva ämnen på gränsytorna modelleras.