Aeração por ar difuso: difusores e soprador

Descrição

Grelha de difusores e soprador de um tanque de aeração, a partir do requisito padrão de oxigênio $SOR$ (água limpa, 20 °C, oxigênio dissolvido nulo). A correção de campo para padrão (alfa, beta, temperatura, oxigênio dissolvido) vem antes deste bloco, como no bloco de demanda de oxigênio de lodos ativados.

Submergência e eficiência padrão de transferência de oxigênio, salvo quando a SOTE é informada:

$h = H - h_d \qquad SOTE = SOTE_m \cdot h$

Ar para oxigênio ($SOR$ em kg/h), com 0,2791 kg O₂ por m³ padrão de ar (20 °C, 1 atm), e ar para mistura do fundo:

$Q_{O_2} = \frac{SOR}{SOTE \cdot 0{,}2791} \qquad Q_{mix} = q_{mix} \cdot A$

A vazão de ar de projeto é a maior das duas. O fluxo de mistura padrão, 2,2 m³/(m².h), é o mínimo para uma grelha de bolha fina (US EPA); arranjos de bolha grossa costumam precisar de mais.

Difusores, arredondados para um número inteiro por tanque, e seu espaçamento em malha quadrada:

$n = N \left\lceil \frac{Q_{ar}}{q_d \, N} \right\rceil \qquad s = \sqrt{\frac{A}{n}}$

O ar por difusor é verificado na vazão de ar mínima (mistura, ou a demanda mínima de oxigênio quando informada), na qual a grelha ainda deve distribuir o ar uniformemente, e o espaçamento é comparado com o menor que o arranjo permite.

Pressão de descarga, vazão na entrada e potência adiabática do soprador:

$\Delta p = \rho g (h + h_{dif} + h_{tub})$

$P = \frac{w \cdot c_p \cdot T_1}{\eta} \left[ \left( \frac{p_1 + \Delta p}{p_1} \right)^{0{,}2857} - 1 \right]$

$p_1$ é a pressão atmosférica na altitude do local e $w$ a vazão mássica de ar.

Valores típicos por tipo de difusor, todos substituíveis pelos do fabricante:

Referências

METCALF & EDDY. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery. 5. ed. McGraw-Hill, 2014. Capítulo 5 (sistemas de aeração).

U.S. EPA. Design Manual: Fine Pore Aeration Systems. EPA/625/1-89/023, 1989.