Avtor: Kate
Email: kate@aquasust.com
Datum: 18. november 2024
Trenutno sta reprezentativna procesa pri uporabi biološkega čiščenja odplak predvsem postopek z aktivnim blatom in postopek z biofilmom. Nato bosta na podlagi dolgoletne proizvodne prakse in teoretičnega študija obe procesni metodi analizirani in primerjani.
Postopek z aktivnim blatom
Postopek in princip
Tipičen proces z aktivnim blatom je sestavljen iz prezračevalne posode, usedalnika, sistema za vračanje blata in sistema za odstranjevanje odvečnega blata.
Odplake in vrnjeno aktivno blato skupaj vstopijo v prezračevalni rezervoar in tvorijo mešano tekočino. Stisnjen zrak, poslan iz zračne kompresorske postaje, vstopi v odplake v obliki majhnih mehurčkov skozi napravo za difuzijo zraka, položeno na dnu prezračevalne posode, s ciljem povečati vsebnost raztopljenega kisika v odplakah in tudi zadrževati mešano tekočino v stanje nasilne vznemirjenosti in suspendirano stanje. Raztopljeni kisik, aktivno blato in odplake se popolnoma premešajo in pridejo v stik drug z drugim, kar omogoča normalen potek reakcije aktivnega blata.
V prvi fazi se organska onesnaževala v odplakah adsorbirajo na površino zoogloee z delci aktivnega blata zaradi svoje ogromne površine in polisaharidnih viskoznih snovi. Hkrati se nekatere makromolekularne organske snovi pod delovanjem zunajceličnih encimov bakterij razgradijo v majhne molekularne organske snovi.
V drugi fazi mikroorganizmi absorbirajo te organske snovi in jih v pogojih zadostne količine kisika oksidirajo in razgradijo, da nastanejo ogljikov dioksid in voda, del katere porabijo za lastno širjenje in razmnoževanje. Rezultat reakcije aktivnega blata je, da se organska onesnaževala v odplakah razgradijo in odstranijo, aktivno blato samo proliferira in raste, odplake pa se prečistijo. Mešana tekočina po čiščenju z aktivnim blatom vstopi v sekundarni sedimentacijski rezervoar, kjer se suspendirano aktivno blato in druge trdne snovi v mešani tekočini oborijo in ločijo od vode. Očiščena odplaka se izpušča kot očiščena voda. Blato, koncentrirano zaradi padavin, se odvaja z dna sedimentacijske posode, večina se vrne v prezračevalno posodo kot inokulacijsko blato, da se zagotovi koncentracija suspendirane trdne snovi in koncentracija mikrobov v prezračevalni posodi; razmnoženi mikroorganizmi se izločijo iz sistema kot "odvečno blato". Pravzaprav se onesnaževala v veliki meri prenesejo iz odplak v to odvečno blato.
Princip procesa aktivnega blata lahko slikovito izrazimo kot: mikroorganizmi "pojedo" organske snovi v odplakah in odplake spremenijo v čisto vodo. V bistvu je podoben naravnemu procesu samočiščenja vodnih teles, le da preko z umetno izboljšavo je učinek čiščenja odplak boljši.
Postopek biofilma
Proces biofilma Vrste procesov.
Mokri tip: biološki filter, biološki stolp, biološki gramofon.
Potopljeni tip: kontaktna oksidacija, filtrirni material, potopljen v filtrski rezervoar.
Vrsta zvrtinčene postelje: biološko aktivno oglje, pesek, suspendiran in tekoč v rezervoarju.
Načelo: ker hišna odplaka vsebuje veliko količino organskih sestavin, se postopek biofilma opira na mikrobni film, fiksiran na površini nosilca, da razgradi organsko snov. Ker se mikrobne celice lahko skoraj trdno pritrdijo, rastejo in razmnožujejo na kateri koli ustrezni nosilni površini v vodnem okolju, zunajcelični polimeri, ki segajo iz celic, povzročijo, da mikrobne celice tvorijo vlaknasto prepleteno strukturo. Zato ima biofilm običajno porozno strukturo in močne adsorpcijske lastnosti.
Biofilm se prilepi na površino nosilca in je zelo hidrofilna snov. Pod pogojem neprekinjenega pretoka odplak je na zunanji strani vedno pritrjena vodna plast.
Biofilm je tudi zelo gosta snov mikroorganizmov. Na površini in v notranjosti membrane raste in se razmnožuje veliko število mikroorganizmov in mikroživali, ki tvorijo prehranjevalno verigo, sestavljeno iz organskih onesnaževal → bakterije → praživali (metazoe).
Biofilm sestavljajo bakterije, glive, alge, praživali, metazoe in nekatere druge vidne biološke skupnosti. Ko odplake tečejo po površini nosilca, mikroorganizmi v biofilmu adsorbirajo organska onesnaževala v odplakah, kisik pa difundira v biofilm. Biorazgradnja in drugi učinki se pojavijo v membrani za dokončanje razgradnje organske snovi.
Površinski sloj biofilma so aerobni in fakultativno aerobni mikroorganizmi, medtem ko je notranji sloj biofilma pogosto v anaerobnem stanju. Ko se biofilm postopoma zgosti in debelina anaerobne plasti preseže debelino aerobne plasti, bo to povzročilo odpadanje biofilma in na površini nosilca se bo regeneriral nov biofilm. Z občasnim obnavljanjem biofilma se ohranja normalno delovanje reaktorja biofilma.
Obnova in odpadanje biofilma. Vzdrževanje normalnega delovanja reaktorja biofilma je pomemben del obnove in odvajanja biofilma. Površinski sloj biofilma so aerobni in fakultativno aerobni mikroorganizmi, medtem ko je notranji sloj biofilma pogosto v anaerobnem stanju. Ko se biofilm postopoma zgosti in debelina anaerobne plasti preseže debelino aerobne plasti, bo to povzročilo odpadanje biofilma in na površini nosilca se bo regeneriral nov biofilm.
Postopek obnove in izločanja je naslednji:
Prvič, postopek videza anaerobne membrane:
Eden je biofilm;
Drugi je, da se splošna debelina zrelega biofilma še naprej povečuje, notranji del, kamor kisik ne more prodreti, pa se spremeni v anaerobno stanje; oba sta sestavljena iz anaerobne membrane in aerobne membrane;
Tretja je, da je aerobna membrana glavno mesto za razgradnjo organske snovi, splošna debelina pa je 2 mm.
Drugič, proces zgostitve anaerobne membrane:
Ena je povečanje anaerobnih metabolitov, kar vodi do neravnovesja med anaerobno membrano in aerobno membrano;
Drugi je neprekinjeno uhajanje plinastih produktov, ki oslabi sposobnost oprijema biofilma na polnilo;
Tretji je, da postane starajoči se biofilm, ki ima slabo čistilno funkcijo in zlahka odpade.
Tretjič, posodobitev biofilma:
Ena je odpadanje starajoče se membrane in nov biofilm bo ponovno zrasel;
Drugi je, da je čistilna funkcija novega biofilma močnejša.
Primerjava procesa z aktivnim blatom in procesa z biofilmom
Prednosti in slabosti postopka z aktivnim blatom.
Sekundarno biološko čiščenje mestnih gospodinjskih odplak že dolgo časa večinoma uporablja postopek aktivnega blata, ki je trenutno najpogosteje uporabljen sekundarni biološki postopek čiščenja na svetu. Ima naslednje značilnosti:
Prvič, z uporabo tradicionalnega postopka z aktivnim blatom so stroški kapitalske gradnje, stroški delovanja, poraba energije pogosto visoki, upravljanje je bolj zapleteno in nagnjenost k nabiranju blata; procesna oprema ne more izpolniti zahtev visoke učinkovitosti in nizke porabe.
Drugič, z nenehnim zaostrovanjem standardov za izpuste v odplake se postavljajo višje zahteve glede izpusta hranil, kot sta dušik in fosfor v odplake. Tradicionalni postopki čiščenja odplak s funkcijami odstranjevanja dušika in fosforja večinoma uporabljajo postopek z aktivnim blatom, pri čemer je pogosto treba zaporedno povezati več anaerobnih in aerobnih reakcijskih rezervoarjev, da se tvori večstopenjski reakcijski rezervoar, in povečati notranjo cirkulacijo, da se doseže namen dušika in odstranjevanje fosforja, kar bo zagotovo povečalo kapitalske naložbe in porabo energije ter naredilo delovanje in upravljanje bolj zapleteno.
Tretjič, postopek z aktivnim blatom ustvarja veliko količino odvečnega blata, ki zahteva obdelavo z razstrupljanjem blata, kar poveča naložbo.
Prednosti in slabosti postopka biofilma.
Postopek z biofilmom je tudi pogosto uporabljena metoda za sekundarno biološko čiščenje mestnih odplak. V primerjavi s postopkom z aktivnim blatom ima naslednje značilnosti:
Prvič, biofilm se močno prilagaja spremembam kakovosti in količine odplak in je enostaven za upravljanje, blato pa ne bo nastajalo.
Drugič, mikroorganizmi so fiksirani na površini nosilca in mikroorganizmi z daljšim generacijskim časom se lahko tudi razmnožujejo. Biološka faza je izdatnejša, stabilnejša in ustvarja manj odvečnega blata.
Tretjič, lahko čisti odplake z nizko koncentracijo. Poleg tega so pomanjkljivosti postopka biofilma v tem, da nosilec biofilma poveča investicijo sistema; specifična površina nosilnega materiala je majhna, reakcijska naprava ima omejeno prostornino in nizko prostorsko učinkovitost, učinkovitost čiščenja pa je nižja od učinkovitosti procesa aktivnega blata pri čiščenju mestnih odplak; količino mikroorganizmov, pritrjenih na trdno površino, je težko nadzorovati, fleksibilnost delovanja pa je slaba; za dovod kisika se uporablja naravno prezračevanje, ki pa ni tako zadostno kot dovod aktivnega blata, zato se lahko pojavijo anaerobne razmere.