Los difusores de burbuja son elementos de difusión de aire, utilizados prevalentemente para oxigenación en los tratamientos aeróbicos de aguas.
Existen varios tipos de difusores de aire, aunque los principales y más comúnmente utilizados, son los de burbuja gruesa y de burbuja fina.
En los difusores de burbuja gruesa se genera meno presión y de consecuencia producen rápidamente grandes burbujas de aire, que ascienden desde el fondo del tanque, donde se encuentra instalado el difusor, hacía la superficie del líquido. Las burbujas gruesas tienen unos diámetros que van de 3 a 50 mm. Se suelen utilizar prevalentemente en desarenadores, trampas de grasas, tanques de ecualización, tanques de contacto, y tanques de mezclas.
Los difusores de burbuja fina producen una mayor cantidad de pequeñas burbujas de aire (microburbujas) que se desplazan lentamente desde el difusor, instalado en el fondo de los tanques, hacía la superficie del agua Las burbujas finas tienen unos diámetros que van desde pocas micras hasta los 3 mm, aproximadamente. Se suelen utilizar preferentemente en tanques de aireación, oxidación para prefiltración de agua potable, pretratamiento para eliminación de olores, digestores aeróbicos y piscifactorías.
Los difusores se encargan de disolver en el agua, el aire generado por los soplantes, consiguiendo una mezcla de agua-aire, que permite transferir oxígeno al agua. El oxígeno disuelto en el agua es necesario para que puedan generarse los microorganismos necesario a la transformación, digestión y eliminación de la materia orgánica y demás sustancias contaminantes, contenidas en las aguas residuales y especialmente en aguas residuales con alto contenido de sólidos.
Los difusores de burbujas gruesas suelen tener forma de tubo y su parte exterior está compuesta por material cerámico poroso, o por una membrana de goma perforada. También existen difusores de burbujas gruesas de otras formas y materiales diferentes (plásticos, acero inoxidable, etc..), aunque su uso es meno extendido.
Los difusores de burbuja fina, tienen normalmente forma circular y están formado por un disco de soporte de material plástico (PVC o ABS), con una membrana de silicona o EPDM, encajada en la parte superior del disco. La membrana de goma tiene miles de micro-perforaciones, las cuales generan burbujas finas en el agua, permitiendo obtener muy altos niveles de transferencia de oxígeno. También existen difusores tubulares y cerámicos de burbuja fina.
Difusores de aire para tratamiento de aguas residuales
En todas las plantas de tratamiento de aguas residuales de tipo aeróbico se necesita transferir oxígeno al agua, para permitir la formación de la biomasa encargada de la digestión y transformación de la materia orgánica y de las sustancias contaminantes, contenidas en las mismas aguas residuales. Para realizar la oxigenación del agua, se utilizan soplantes de aire (compresores) y difusores, que son los elementos encargados de transferir y disolver en el agua, el aire generado por los soplantes.
En el mercado existen varios tipos de difusores de aire para tratamiento de aguas residuales. Estos son los más comunes:
- Difusores de discos de membrana
- Difusores tubulares de membrana
- Difusores de disco cerámico
- Difusores tubulares cerámicos
También existen difusores de burbujas gruesas de acero inoxidable, para uso prevalentemente en piscifactorías.
Dentro de la familia de los difusores de aire podemos mencionar también los aireadores de superficie y sumergibles, por qué aún con técnicas muy diferentes, desarrollan la misma función de oxigenación de los difusores de aire. Estos son los principales modelos:
- Aireador Fijo de Superficie
- Aireador Flotante de Superficie
- Aireador de Superficie tipo Turbina
- Aireadores sumergibles
Los primeros tres tipos de aireadores, basan su funcionamiento en la aspiración de aire desde el ambiente y su distribución en el agua. Su utilización en oxigenación de agua, es cada vez menos extendido, debido a su elevado consumo eléctrico y poco rendimiento en difusión de oxígeno. Su función es más la de homogeneización y movimiento del agua Los aireadores sumergibles se utilizan cuando se necesita oxigenar solamente una parte del tanque y, al mismo tiempo, mantener en movimiento el agua. Su principal problema son las frecuentes averías, debido a que la parte electromecánica está sumergida en el agua.
Los difusores de aire más utilizados actualmente, son los de burbujas fina y gruesa
Los difusores de burbujas gruesas se utilizan preferentemente para mezclar y agitar el agua, más que para oxigenarla. Tienes la importante ventaja de que no flotan en el agua y consecuentemente es más fácil su instalación. Las burbujas gruesas formadas por estos tipos de difusores, producen una fuerte corriente ascendente, que elimina así los lodos del fondo del tanque de aireación. Por este motivo, pueden ser una buena alternativa respecto a los sistemas de aireación mecánica.
Los difusores de aire de burbuja fina son los que se aplican preferentemente en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
El principal motivo es que consiguen alcanzar rendimientos espectaculares en transferencia de oxígeno, además de ahorros muy relevantes en el consumo de energía eléctrica. Pueden reducir el consumo de energía eléctrica de hasta un 70%, respecto a los sistemas de aireación sumergida o a los difusores de burbuja gruesa.
Las burbujas finas aumentan de forma muy crucial la superficie de contacto entre el aire y el agua residual que vamos a tratar, incrementando la eficiencia de transferencia de oxígeno y disminuyendo considerablemente la potencia eléctrica que la planta de tratamiento requiere para proporcionar el mismo rendimiento.
Por eso, los difusores de burbuja fina, son sin dudas el mejor sistema de aireación para las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales.
Además, con estos tipos de difusores, podemos trabajar con oxigenación de forma intermitente, consiguiendo un efecto autolimpiable de la membrana. Cuando entra aire, los microporos se abren; y cuando el flujo de aire se interrumpe, los orificios se cierran, evitando que entren agua y lodos dentro del difusor y en las tuberías de distribución del aire.
Los difusores de aire de microburbujas pueden ser instalados de forma fija o con parrillas modulares extraíbles. El sistema con parrillas extraíbles, facilita enormemente el mantenimiento o la sustitución de los difusores ya que no es necesario que el tanque de oxigenación esté vacío, como ocurre con los difusores instalados de forma fija.
Las ventajas principales de los difusores de burbujas finas, frente a los sistemas de aireación superficial, consisten en que los difusores de microburbujas permiten la regulación manual o automática del aporte de oxígeno y si están bien distribuidos, permiten también, que no haya zonas sin aireación, evitando así, la formación de malos olores. Los difusores membranas de burbujas fina, respecto a los aireadores mecánicos, permiten aumentar la vida útil de los soplantes, ya que los locales de alojamiento de los mismos soplantes, pueden ser ubicados fuera de la zona de mayor corrosión de la planta de tratamiento.
¿Para qué se emplean los difusores de burbuja fina?
Los difusores de aire de burbuja fina se emplean para los procesos de oxigenación, en todas las plantas de tratamiento de aguas residuales de lodos activados. Su función es generar microburbujas de aire que pueda ser fácilmente disuelta en el agua y permita su oxigenación. De forma menos importante, se suelen utilizar también para oxidar hierro, manganeso y otras sustancias, en los tratamientos de aguas para consumo humano. En menos ocasiones, se utilizan para oxigenar y desodorizar aguas de balsas, fuentes, depósitos de agua y estanques.
La función de los difusores de microburbujas es la de transferir un porcentaje importante de oxígeno al agua, para favorecer la formación y reproducción de la biomasa y de las películas biológicas. Gracias a eso y al alimento de la misma biomasa, formado por la materia orgánica y demás compuestos contaminantes que contienen las aguas residuales, se crea el ciclo de asimilación y descomposición de la materia orgánica, que permite el tratamiento de las aguas residuales
El empleo de los difusores de burbuja fina depende principalmente del material de fabricación de su membrana:
- Los difusores con membrana en EPDM, se utilizan principalmente para oxigenar aguas residuales domesticas e industriales que no contengan hidrocarburos halogenados, aromáticos y alifáticos.
- Los difusores con membranas de silicona tienen aplicaciones en aguas residuales con fuerte presencia de grasas animales y vegetales, o con demanda de mayor estabilidad térmica.
- Los difusores cerámicos se utilizan principalmente para aguas domesticas e industriales que no contengan porcentajes importantes de cloro, ácido fluorhídrico y agua desmineralizada. Son perfectos para aplicaciones de ozono, dióxido de carbono y oxígeno puro.
