Autor: Kate
Email: kate@aquasust.com
Datum: 18. studenog 2024
Trenutno, reprezentativni procesi u primjeni biološke obrade otpadnih voda uglavnom uključuju proces s aktivnim muljem i proces s biofilmom. Zatim će se na temelju godina proizvodne prakse i teorijskog proučavanja analizirati i usporediti dvije procesne metode.
Proces s aktivnim muljem
Proces i princip
Tipičan proces s aktivnim muljem sastoji se od spremnika za prozračivanje, spremnika za taloženje, sustava povrata mulja i sustava za uklanjanje viška mulja.
Kanalizacija i vraćeni aktivni mulj zajedno ulaze u spremnik za prozračivanje i formiraju miješanu tekućinu. Komprimirani zrak poslan iz kompresorske stanice za zrak ulazi u kanalizaciju u obliku malih mjehurića kroz uređaj za difuziju zraka postavljen na dno spremnika za prozračivanje, s ciljem povećanja sadržaja otopljenog kisika u kanalizaciji i zadržavanja miješane tekućine u stanje nasilne uznemirenosti i suspendirano stanje. Otopljeni kisik, aktivni mulj i otpadna voda potpuno se miješaju i dolaze u kontakt jedni s drugima, omogućujući normalno odvijanje reakcije aktivnog mulja.
U prvoj fazi, organske zagađivače u kanalizaciji adsorbiraju na površini zooglee čestice aktivnog mulja zbog svoje velike površine i polisaharidne viskozne tvari. Istodobno se neke makromolekularne organske tvari razgrađuju u male molekularne organske tvari pod djelovanjem izvanstaničnih enzima bakterija.
U drugoj fazi mikroorganizmi apsorbiraju te organske tvari te ih oksidiraju i razgrađuju u uvjetima s dovoljno kisika da nastanu ugljični dioksid i vodu, od kojih dio koriste za vlastito razmnožavanje i razmnožavanje. Rezultat reakcije aktivnog mulja je da se organski zagađivači u kanalizaciji razgrađuju i uklanjaju, sam aktivni mulj se razmnožava i raste, a kanalizacija se pročišćava. Miješana tekućina nakon pročišćavanja aktivnim muljem ulazi u sekundarni taložnik, gdje se suspendirani aktivni mulj i druge krute tvari u miješanoj tekućini talože i odvajaju od vode. Pročišćena otpadna voda ispušta se kao pročišćena voda. Mulj koncentriran kroz taloženje ispušta se s dna taložnika, od čega se većina vraća u aeracijski spremnik kao inokulacijski mulj kako bi se osigurala koncentracija suspendirane krute tvari i mikrobna koncentracija u aeracijskom spremniku; proliferirani mikroorganizmi ispuštaju se iz sustava kao "višak mulja". Zapravo, zagađivači se velikim dijelom prenose iz kanalizacije u ovaj višak mulja.
Princip procesa aktivnog mulja može se slikovito izraziti kao: mikroorganizmi "jedu" organsku tvar u kanalizaciji, pretvarajući kanalizaciju u čistu vodu. U biti, sličan je prirodnom procesu samopročišćavanja vodenih tijela, osim što kroz umjetno poboljšanje, učinak pročišćavanja kanalizacije je bolji.
Biofilm proces
Biofilm proces Vrste procesa.
Mokri tip: biološki filter, biološki toranj, biološki gramofon.
Potopljeni tip: kontaktna oksidacija, filtarski materijal uronjen u filtarski spremnik.
Vrsta fluidiziranog sloja: biološki aktivni ugljen, pijesak medij suspendiran i teče u spremniku.
Princip: Budući da kućna kanalizacija sadrži veliku količinu organskih komponenti, proces biofilma oslanja se na mikrobni film fiksiran na površini nosača za razgradnju organske tvari. Budući da se mikrobne stanice mogu gotovo čvrsto pričvrstiti, rasti i razmnožavati na bilo kojoj prikladnoj površini nosača u vodenom okruženju, izvanstanični polimeri koji se protežu iz stanica uzrokuju mikrobne stanice da tvore strukturu vlaknastog zapleta. Stoga biofilm obično ima poroznu strukturu i jaka adsorpcijska svojstva.
Biofilm prianja uz površinu nosača i vrlo je hidrofilna tvar. Pod uvjetom kontinuiranog protoka kanalizacije, uvijek postoji pričvršćeni vodeni sloj s vanjske strane.
Biofilm je također vrlo gusta tvar mikroorganizama. Velik broj mikroorganizama i mikroživotinja raste i razmnožava se na površini i unutar membrane, tvoreći hranidbeni lanac sastavljen od organskih zagađivača → bakterije → protozoe (metazoe).
Biofilm se sastoji od bakterija, gljivica, algi, protozoa, metazoa i nekih drugih vidljivih bioloških zajednica. Kada otpadna voda teče preko površine nosača, mikroorganizmi u biofilmu adsorbiraju organske zagađivače u kanalizaciji, a kisik difundira u biofilm. Biorazgradnja i drugi učinci javljaju se u membrani kako bi se dovršila razgradnja organske tvari.
Površinski sloj biofilma čine aerobni i fakultativno aerobni mikroorganizmi, dok je unutarnji sloj biofilma često u anaerobnom stanju. Kada se biofilm postupno zgušnjava i debljina anaerobnog sloja premašuje debljinu aerobnog sloja, to će dovesti do odvajanja biofilma, a novi biofilm će se regenerirati na površini nosača. Periodičnom obnovom biofilma održava se normalan rad reaktora biofilma.
Obnavljanje i skidanje biofilma. Održavanje normalnog rada reaktora biofilma važan je dio obnove i uklanjanja biofilma. Površinski sloj biofilma čine aerobni i fakultativno aerobni mikroorganizmi, dok je unutarnji sloj biofilma često u anaerobnom stanju. Kada se biofilm postupno zgušnjava i debljina anaerobnog sloja premašuje debljinu aerobnog sloja, to će dovesti do odvajanja biofilma, a novi biofilm će se regenerirati na površini nosača.
Proces obnove i odlijevanja je sljedeći:
Prvo, proces pojavljivanja anaerobne membrane:
Jedan je biofilm;
Drugi je da se opća debljina zrelog biofilma nastavlja povećavati, a unutarnji dio u koji kisik ne može prodrijeti će se promijeniti u anaerobno stanje; obje se sastoje od anaerobne membrane i aerobne membrane;
Treće je da je aerobna membrana glavno mjesto razgradnje organske tvari, a opća debljina je 2 mm.
Drugo, proces zadebljanja anaerobne membrane:
Jedan je povećanje anaerobnih metabolita, što dovodi do neravnoteže između anaerobne membrane i aerobne membrane;
Drugi je kontinuirani izlazak plinovitih proizvoda, koji slabi sposobnost prianjanja biofilma na punilo;
Treći je postati biofilm koji stari, koji ima lošu funkciju pročišćavanja i lako otpada.
Treće, ažuriranje biofilma:
Jedan je odbacivanje membrane koja stari, a novi biofilm ponovno će rasti;
Drugo je da je funkcija pročišćavanja novog biofilma jača.
Usporedba procesa s aktivnim muljem i procesa biofilma
Prednosti i nedostaci postupka s aktivnim muljem.
Dugo vremena sekundarna biološka obrada urbane kućne kanalizacije uglavnom je usvojila proces aktivnog mulja, koji je trenutno najrašireniji proces sekundarne biološke obrade u svijetu. Ima sljedeće karakteristike:
Prvo, korištenjem tradicionalnog procesa s aktivnim muljem, troškovi kapitalne izgradnje, operativni troškovi, potrošnja energije često su visoki, upravljanje je složenije i sklona je pojava nakupljanja mulja; procesna oprema ne može zadovoljiti zahtjeve visoke učinkovitosti i niske potrošnje.
Drugo, sa stalnim pooštravanjem standarda ispuštanja u kanalizaciju, postavljaju se veći zahtjevi za ispuštanje hranjivih tvari kao što su dušik i fosfor u kanalizaciju. Tradicionalni procesi pročišćavanja otpadnih voda s funkcijama uklanjanja dušika i fosfora uglavnom koriste postupak s aktivnim muljem, često zahtijevajući da se više spremnika za anaerobnu i aerobnu reakciju spoji u seriju kako bi se formirao višestupanjski reakcijski spremnik, te povećava unutarnju cirkulaciju kako bi se postigla svrha dušika i uklanjanje fosfora, što će sigurno povećati kapitalna ulaganja i potrošnju energije, te učiniti rad i upravljanje složenijim.
Treće, proces aktivnog mulja stvara veliku količinu viška mulja, što zahtijeva tretman detoksikacije mulja, povećavajući investiciju.
Prednosti i nedostaci biofilm procesa.
Proces biofilma također je često korištena metoda za sekundarno biološko pročišćavanje gradske kanalizacije. U usporedbi s postupkom s aktivnim muljem, ima sljedeće karakteristike:
Prvo, biofilm ima snažnu prilagodljivost promjenama u kvaliteti i količini otpadne vode, njime je lako upravljati i neće doći do nakupljanja mulja.
Drugo, mikroorganizmi su fiksirani na površini nosača, a mikroorganizmi s dužim vremenom stvaranja također mogu proliferirati. Biološka faza je obilnija, stabilnija i stvara manje viška mulja.
Treće, može tretirati otpadne vode niske koncentracije. Osim toga, nedostaci procesa biofilma su da nosač biofilma povećava ulaganje u sustav; specifična površina nosećeg materijala je mala, reakcijski uređaj ima ograničeni volumen i nisku prostornu učinkovitost, a učinkovitost obrade niža je od one kod postupka s aktivnim muljem pri obradi gradske kanalizacije; količinu mikroorganizama pričvršćenih na čvrstu površinu teško je kontrolirati, a fleksibilnost rada je slaba; za opskrbu kisikom koristi se prirodna ventilacija, koja nije dovoljna kao opskrba aktivnim muljem, te su skloni nastanku anaerobnih uvjeta.