Autor: Kate
Email: kate@aquasust.com
Datum: 18. listopadu 2024
Mezi reprezentativní procesy v aplikaci biologického čištění odpadních vod v současnosti patří především proces aktivovaného kalu a proces biofilmu. Dále budou na základě let výrobní praxe a teoretického studia analyzovány a porovnány obě procesní metody.
Proces aktivovaného kalu
Proces a princip
Typický proces aktivovaného kalu se skládá z provzdušňovací nádrže, sedimentační nádrže, systému vracení kalu a systému odstraňování přebytečného kalu.
Odpadní vody a vrácený aktivovaný kal vstupují do provzdušňovací nádrže společně a tvoří směsnou kapalinu. Stlačený vzduch odeslaný ze vzduchové kompresorové stanice vstupuje do odpadních vod ve formě malých bublinek přes zařízení pro difúzi vzduchu umístěné na dně provzdušňovací nádrže, s cílem zvýšit obsah rozpuštěného kyslíku v odpadních vodách a také udržet smíchanou kapalinu v stav násilné agitace a pozastavený stav. Rozpuštěný kyslík, aktivovaný kal a odpadní vody jsou plně promíchány a uvedeny do vzájemného kontaktu, což umožňuje, aby reakce aktivovaného kalu probíhala normálně.
V první fázi jsou organické polutanty v odpadních vodách adsorbovány na povrchu zoogloea částicemi aktivovaného kalu díky jejich velkému povrchu a polysacharidovým viskózním látkám. Některé makromolekulární organické látky se přitom působením extracelulárních enzymů bakterií rozkládají na malomolekulární organické látky.
Ve druhé fázi mikroorganismy absorbují tyto organické látky a za dostatečných kyslíkových podmínek je oxidují a rozkládají za vzniku oxidu uhličitého a vody, jejíž část je využita k vlastnímu množení a rozmnožování. Výsledkem reakce aktivovaného kalu je degradace a odstranění organických znečišťujících látek v odpadních vodách, samotný aktivovaný kal se množí a roste a odpadní vody se čistí. Směsná kapalina po vyčištění aktivovaným kalem vstupuje do sekundární sedimentační nádrže, kde se vysráží suspendovaný aktivovaný kal a další pevné látky ve směsné kapalině a oddělí se od vody. Vyčištěná odpadní voda je vypouštěna jako vyčištěná voda. Kal zahuštěný srážením je vypouštěn ze dna sedimentační nádrže, většina se vrací do provzdušňovací nádrže jako očkovací kal pro zajištění koncentrace suspendovaných pevných látek a mikrobiální koncentrace v provzdušňovací nádrži; proliferované mikroorganismy jsou vypouštěny ze systému jako "přebytečný kal". Ve skutečnosti jsou znečišťující látky z velké části přenášeny z odpadních vod do těchto přebytečných kalů.
Princip procesu aktivovaného kalu lze výstižně popsat jako: mikroorganismy „požírají“ organickou hmotu v odpadních vodách a přeměňují odpadní vodu na čistou vodu. V podstatě je podobný přirozenému procesu samočištění vodních útvarů, až na to, že prostřednictvím umělé vylepšení, efekt čištění odpadních vod je lepší.
Biofilmový proces
Biofilmový proces Typy procesů.
Mokrý typ: biologický filtr, biologická věž, biologický gramofon.
Ponořený typ: kontaktní oxidace, filtrační materiál ponořený ve filtrační nádrži.
Typ fluidního lože: biologické aktivní uhlí, pískové médium zavěšené a proudící v nádrži.
Princip: Protože domovní odpadní voda obsahuje velké množství organických složek, proces biofilmu spoléhá na mikrobiální film fixovaný na povrchu nosiče, který degraduje organickou hmotu. Protože mikrobiální buňky se mohou téměř pevně uchytit, růst a reprodukovat na jakémkoli vhodném povrchu nosiče ve vodním prostředí, extracelulární polymery vystupující z buněk způsobí, že mikrobiální buňky vytvoří vláknitou spletenou strukturu. Proto má biofilm obvykle porézní strukturu a silné adsorpční vlastnosti.
Biofilm přilne k povrchu nosiče a je vysoce hydrofilní látkou. Za podmínky nepřetržitého proudění odpadních vod je na jejich vnější straně vždy přichycena vodní vrstva.
Biofilm je také vysoce hustá látka mikroorganismů. Na povrchu a uvnitř membrány roste a rozmnožuje se velké množství mikroorganismů a mikroživočichů, které tvoří potravní řetězec složený z organických polutantů → bakterie → prvoci (metazoa).
Biofilm se skládá z bakterií, hub, řas, prvoků, metazoí a některých dalších viditelných biologických společenství. Když odpadní voda proudí po povrchu nosiče, organické znečišťující látky v odpadních vodách jsou adsorbovány mikroorganismy v biofilmu a kyslík difunduje do biofilmu. V membráně dochází k biodegradaci a dalším účinkům, které dokončují degradaci organické hmoty.
Povrchovou vrstvou biofilmu jsou aerobní a fakultativně aerobní mikroorganismy, zatímco vnitřní vrstva biofilmu je často v anaerobním stavu. Když biofilm postupně houstne a tloušťka anaerobní vrstvy převyšuje tloušťku aerobní vrstvy, povede to k odlupování biofilmu a na povrchu nosiče se regeneruje nový biofilm. Prostřednictvím periodického obnovování biofilmu je udržován normální provoz biofilmového reaktoru.
Obnova a odlupování biofilmu. Udržování normálního provozu biofilmového reaktoru je důležitou součástí obnovy a odlupování biofilmu. Povrchovou vrstvou biofilmu jsou aerobní a fakultativně aerobní mikroorganismy, zatímco vnitřní vrstva biofilmu je často v anaerobním stavu. Když biofilm postupně houstne a tloušťka anaerobní vrstvy převyšuje tloušťku aerobní vrstvy, povede to k odlupování biofilmu a na povrchu nosiče se regeneruje nový biofilm.
Proces obnovy a vyřazení je následující:
Za prvé, proces vzhledu anaerobní membrány:
Jedním z nich je biofilm;
Druhým je, že obecná tloušťka zralého biofilmu se stále zvětšuje a vnitřní část, kam nemůže proniknout kyslík, se změní na anaerobní; oba se skládají z anaerobní membrány a aerobní membrány;
Třetí je, že aerobní membrána je hlavním místem pro degradaci organické hmoty a obecná tloušťka je 2 mm.
Za druhé, proces zahušťování anaerobní membrány:
Jedním z nich je nárůst anaerobních metabolitů, který vede k nerovnováze mezi anaerobní membránou a aerobní membránou;
Druhým je kontinuální únik plynných produktů, který oslabuje adhezní schopnost biofilmu na plnivu;
Třetím je stát se stárnoucím biofilmem, který má špatnou čistící funkci a snadno spadne.
Za třetí, aktualizace biofilmu:
Jedním z nich je odlupování stárnoucí membrány a nový biofilm znovu poroste;
Druhým je, že čistící funkce nového biofilmu je silnější.
Srovnání procesu aktivovaného kalu a procesu biofilmu
Výhody a nevýhody procesu s aktivovaným kalem.
Sekundární biologické čištění městských domovních odpadních vod již dlouhou dobu většinou přejímá proces s aktivovaným kalem, který je v současnosti nejrozšířenějším procesem sekundárního biologického čištění na světě. Má následující vlastnosti:
Za prvé, při použití tradičního procesu aktivovaného kalu jsou náklady na investiční výstavbu, provozní náklady, spotřeba energie často vysoké, řízení je složitější a je náchylné k nahromadění kalu; procesní zařízení nemůže splňovat požadavky na vysokou účinnost a nízkou spotřebu.
Za druhé, s neustálým zpřísňováním norem pro vypouštění odpadních vod jsou kladeny vyšší požadavky na vypouštění živin, jako je dusík a fosfor, do odpadních vod. Tradiční procesy čištění odpadních vod s funkcemi odstraňování dusíku a fosforu většinou využívají proces aktivovaného kalu, často vyžadující více anaerobních a aerobních reakčních nádrží zapojených do série za účelem vytvoření vícestupňové reakční nádrže a zvýšení vnitřní cirkulace pro dosažení účelu dusíku a odstraňování fosforu, což nutně zvýší kapitálové investice a spotřebu energie a zkomplikuje provoz a řízení.
Za třetí, proces aktivovaného kalu generuje velké množství přebytečného kalu, což vyžaduje detoxikační úpravu kalu, což zvyšuje investice.
Výhody a nevýhody biofilmového procesu.
Biofilmový proces je také běžně používanou metodou pro sekundární biologické čištění městských odpadních vod. Ve srovnání s procesem aktivovaného kalu má následující vlastnosti:
Za prvé, biofilm má silnou adaptabilitu na změny kvality a kvantity odpadních vod a je snadno ovladatelný a nedochází k hromadění kalu.
Za druhé, mikroorganismy jsou fixovány na povrchu nosiče a mohou se také množit mikroorganismy s delší dobou generování. Biologická fáze je hojnější, stabilnější a vytváří méně přebytečného kalu.
Za třetí, dokáže čistit odpadní vody s nízkou koncentrací. Kromě toho jsou nedostatky biofilmového procesu v tom, že nosič biofilmu zvyšuje investici systému; měrný povrch nosného materiálu je malý, reakční zařízení má omezený objem a nízkou prostorovou účinnost a účinnost čištění je nižší než u procesu s aktivovaným kalem při čištění městských odpadních vod; množství mikroorganismů připojených k pevnému povrchu je obtížné kontrolovat a provozní flexibilita je špatná; Pro přívod kyslíku se využívá přirozené větrání, které není tak dostatečné jako přívod aktivovaného kalu, a jsou náchylné k výskytu anaerobních podmínek.