Co je podstatou biologické léčby?

Condorchem Envitech nabízí širokou škálu biologického čištění odpadních vod reaktorů pro nalezení optimálního procesu pro každou aplikaci. Máme bohaté zkušenosti s projektováním, výrobou, instalací a uváděním do provozu různých typů biologických čistíren odpadních vod.

Naše bohaté zkušenosti se týkají následujících typů čištění:

Aerobní reaktory
Anaerobní reaktory

Máme membránové biologické reaktory (MBR), bioreaktory s pohyblivým ložem (MSBR) a sekvenční membránové reaktory (SMR), abychom navrhli naše biologické čistírny odpadních vod:

Reaktor s aktivovaným kalem: Kontinuální aerobní biologický proces; biologický proces čištění odpadních vod s biomasou v suspenzi. Je efektivní a životaschopný.
Sekvenční biologický reaktor (SBR): Intermitentní, aerobní biologický proces. Velmi univerzální a flexibilní.
Membránový biologický reaktor (MBR): Aerobní biologický proces. Vyžaduje malý prostor a produkuje vysoce kvalitní sekundární odpadní vodu.
Biologický reaktor s pohyblivým ložem (MBRR): Aerobní biologický proces s fixní biomasou. Větší účinnost.
BIOCARB®: Aerobní biologický proces s fixní biomasou. Velmi účinné a kompletní čištění. V mnoha případech skvělá volba.
UASB reaktor: Anaerobní proces, ideální pro odpadní vody s vysokým organickým zatížením. Velmi nízké provozní náklady.
Reaktor RAFAC ®: Anaerobní proces optimalizovaný pro zvládnutí vysokého organického zatížení. Velmi konkurenční proces.

Naše bioreaktory

Výhody

Biologické čištění je nejekonomičtější způsob odstraňování biologicky rozložitelných kontaminantů z odpadních vod
Jedná se o úpravu použitelnou pro širokou škálu typů odpadních vod
Obsluha je jednoduchá a většinou automatizovaná
Produkuje se odpadní voda, kterou lze znovu využít prostřednictvím terciárních procesů
Dochází k intenzivním procesům, které nevyžadují mnoho prostoru pro uspokojivé čištění velkých toků
V případě anaerobního čištění je minimalizována produkce kalu a lze produkovat hodnotný bioplyn, který představuje významný energetický zdroj

Aplikace

Komunální odpadní vody
Domovní a drobné komunální odpadní vody
Procesní voda pro potravinářský průmysl
Odpadní vody z textilního průmyslu
Odpadní voda z farem a jatek

Úvod do technologie

Pokud má odpadní voda vysokou koncentraci rozpuštěné organické hmoty, je biologické čištění nejkonkurenčnější možností díky své jednoduchosti a nízké ceně. Jediným požadavkem pro uspokojivou aplikaci této technologie je, aby kontaminant byl biologicky odbouratelný a aby v čištěné odpadní vodě nebyla přítomna žádná biocidní sloučenina.

Biologické čištění odpadních vod je založeno na schopnosti mikroorganismů rozkládat organické látky přítomné v odpadních vodách pro svůj vlastní růst. Kromě organické hmoty potřebují mikroorganismy ke svému růstu vodu obsahující živiny, především dusík a fosfor. Následně se separace těchto mikroorganismů z vody stává jednoduchou a ekonomickou. Mikroorganismy jsou tedy zodpovědné za odstraňování organické hmoty přítomné ve vodě, a to jak pevných, tak rozpustných částic.

Soubor mikroorganismů je velmi rozmanitý a druhově bohatý a jeho přesné složení závisí na vlastnostech čištěné odpadní vody a podmínkách procesu, protože jde o druh ekosystému, který se neustále přizpůsobuje měnícím se vnějším podmínkám.

ČTĚTE VÍCE

Jak správně pít meduňku?

Odstranění biologicky rozložitelných organických látek, jakož i dusíku a fosforu prostřednictvím biologického čištění odpadních vod je nejekonomičtější a nejjednodušší způsob čištění odpadních vod. Z tohoto důvodu se tento typ čištění používá především pro komunální i průmyslové odpadní vody.

Omezení tohoto typu čištění jsou spojena s biologickou rozložitelností znečišťujících látek a přítomností látek, které inhibují růst mikroorganismů (biocidů) v odpadních vodách.

Fungování/princip fungování technologie

Mikroorganismy mohou rozkládat organickou hmotu pomocí kyslíku (aerobní růst) nebo ne (anaerobní růst) a pomocí dvou velmi odlišných typů metabolických drah, které mají praktické důsledky. Kdykoli mají mikroorganismy kyslík, porostou pomocí aerobního metabolismu, protože ten jim poskytuje nejvíce energie. Anaerobní metabolismus se aktivuje pouze za podmínek, kdy mikroorganismy postrádají kyslík. Pokud mají živiny, buňkám to dává schopnost pokračovat v růstu, ale s velmi nízkým výdejem energie.

Výběr typu biologického procesu musí být analyzován případ od případu v souladu s vlastnostmi čištěných odpadních vod.

Aerobní čištění odpadních vod neboli biologické oxidační čištění odpadních vod je založeno na schopnosti mikroorganismů rozkládat organickou hmotu pomocí kyslíku jako akceptoru elektronů. To umožňuje článkům dosahovat vysokých energetických výstupů, což vede k produkci značného množství kalu.

Existují různé typy procesů aerobního biologického čištění, z nichž nejdůležitější jsou:

Tradiční proces (aktivovaný kal): Při tomto aerobním biologickém čištění odpadních vod roste biomasa volně nebo v suspenzi uvnitř biologického reaktoru a tvoří vločky. Je to široce používaný a snadno ovladatelný systém.
Sériové reaktory (SBR): Úprava PBR je dávková operace a všechny procesy se provádějí postupně v průběhu času ve stejné nádrži. To je dobrá volba pro průmyslová odvětví, která produkují malé odpadní vody, ale s vysokou variabilitou jejich charakteristik.
Biologické membránové reaktory (BMR): Proces čištění je podobný běžnému procesu, rozdíl je však v tom, že má uvnitř ultrafiltrační membránový modul. Tento modul umožňuje separaci kalu a kapaliny pomocí membrán, což poskytuje důležité výhody oproti tradičním sekundárním čističkám. Toto je možnost pro případy, kdy je málo místa.
BIOCARB®: Tento proces je patentován společností Condorchem Envitech a je založen na vývoji aerobního reaktoru s pevným ložem plněného granulovaným lignitem. Uhlík filtruje, adsorbuje a působí jako podpora biofilmu a také vyživuje mikroorganismy minerály a stopovými prvky. Na druhé straně adsorpční proces přispívá k tomuto procesu dvojím způsobem tím, že posouvá vrcholy zatížení kontaminanty a zvyšuje dobu zdržení kontaminantů ve vnitřku reaktoru, takže je umožněn rozklad persistentních organických sloučenin. Reaktor BioCarb® se ukázal jako zvláště účinný při čištění kontaminantů, které se obtížně biologicky rozkládají a zbarvují. Imobilizace biomasy na povrchu hnědého uhlí navíc umožňuje provádět biologické a fyzikálně chemické čištění odpadních vod v jednom stupni. Jinými slovy, jedná se o fyzikálně-chemický biologický proces pro čištění odpadních vod.
Biologické disky: Jedná se o proces, při kterém je biomasa imobilizována, jak se to děje v mnoha biologických reaktorech s pevným filmem. Konkrétně je připojen k sadě disků (nazývaných také rotační biologické stykače), které se otáčejí kolem vodorovné osy umístěné uvnitř reaktoru. Na tomto médiu se postupně vytváří film bakteriální biomasy, který využívá rozpustnou organickou hmotu přítomnou v odpadní vodě jako substrát pro svůj metabolismus. Když se povrch disku dostane do kontaktu se vzduchem, biomasa ulpělá na disku nasbírá kyslík potřebný k rozkladu organické hmoty přítomné v odpadní vodě během doby ponoření.
Bakteriální filtry: Po vypuštění kalu je vyčištěná odpadní voda rozváděna přes horní část filtru naplněného nosnou vrstvou, kterou může být např. písek nebo štěrk. Jak voda klesá intersticiálními dutinami filtru, organická hmota se rozkládá růstem biomasy připojené k částicím filtračního média.
Filtry s pohyblivým lůžkem (MSBR): Biomasa, která rozkládá organickou hmotu, je přichycena ve formě biofilmu na nosiče s vysokým specifickým povrchem (bakteriální filtr). Tyto podpěry jsou ponořeny do biologického reaktoru s pohyblivým ložem v nepřetržitém pohybu.

ČTĚTE VÍCE

Jak vzít řízek z pokojové růže?

Anaerobní čištění umožňuje rozklad organické hmoty v nepřítomnosti kyslíku. Tato skutečnost znamená, že produkce kalů je velmi nízká ve srovnání s aerobním procesem a produkcí bioplynu, který může být velmi cenný. Na druhou stranu odstranění živin není možné pouze anaerobním procesem.

BIOCARB®: Aerobní biologický proces s fixní biomasou. Velmi účinné a kompletní čištění. V mnoha případech skvělá volba.
UASB reaktor: Anaerobní proces, ideální pro odpadní vody s vysokým organickým zatížením. Velmi nízké provozní náklady.
Reaktor RAFAC®: Anaerobní proces optimalizovaný pro zvládnutí vysokého organického zatížení. Velmi konkurenční proces.

Připomeňme, že plnohodnotné technologické schéma čištění odpadních vod by mělo zahrnovat 4 hlavní procesy: mechanické čištění, biologické čištění, dezinfekce vyčištěné vody a čištění kalů. V některých případech lze použít tzv. „odstřižená schémata“, ve kterých chybí nějaký proces – to je opodstatněné ve výjimečných podmínkách.

FAKT 1 BIOLOGICKÁ ÚPRAVA VODY – FÁZE ČISTÍCÍ VODY, NÁSLEDUJÍCÍ PO MECHANICKÉM ČIŠTĚNÍ

Biologické čištění vody je klíčovou a povinnou fází čištění FGP. Na zařízeních, kde se nepoužívají metody dočištění, určuje tato etapa technologické ukazatele znečišťujících látek pro celý proces čištění odpadních vod ve vztahu k vypouštění vyčištěných vod do vodních útvarů.
Úkolem biologického čištění odpadních vod je, podobně jako přirozené procesy samočištění probíhající v nádržích za pomoci mikroorganismů, biologicky přeměnit vícesložkové směsi organických rozložitelných složek, jejichž kvalitativní i kvantitativní složení podléhá silným výkyvům, na jednoduché produkty, zejména oxid uhličitý, jakož i další biomasu. Všechny přirozeně se vyskytující organické látky mohou být rozloženy mikroorganismy.
Účelem biologického čištění odpadních vod je především odbourávání organických sloučenin uhlíku, dále eliminace dusíkatých sloučenin a fosforečnanů. Rozlišuje se aerobní digesce – biologická oxidace substrátů a anaerobní digesce – biologická redukce složek.
Hlavní zařízení používané pro biologické čištění je uvedeno v tabulce 1

K čištění odpadních vod dochází v důsledku spotřeby organických polutantů biofilmem (v procesu aerobní oxidace a oxidace amoniakálního dusíku).

K oxidaci se používá atmosférický vzduch.

Odpadní voda proudí shora dolů přes zatěžovací vrstvu. Vzduch samovolně proniká do kapkových biofiltrů s naložením drceného kamene, do aerofiltrů je přiváděn zespodu ventilátory. Biofiltry s plastovou náplní obecně nevyžadují přívod vzduchu

ČTĚTE VÍCE

V jakém ročním období sněženky rostou?

Samotná metoda má dobré technologické možnosti (kompletní biologické čištění a hloubková oxidace amoniakálního dusíku). V Ruské federaci však používají pouze archaickou verzi této metody – použití drceného kamene jako zatížení na konstrukce postavené nejpozději v 60.

Odpadní voda se musí nejprve usadit.

V současné době používané technologie neumožňují denitrifikaci a tedy ani odstraňování dusíku

Efektivní a spolehlivý proces pro kompletní biologické čištění a nitrifikaci při použití adekvátního krmiva. Při použití zátěže, která není dostatečně vhodná pro dané podmínky, se může hromadit a odumírat nadbytečné množství biofilmu, což má za následek sekundární kontaminaci vody.

V řadě možností jej lze použít pro efektivní odstraňování dusíku, protože proces denitrifikace lze provádět v neprovzdušňovaných zónách biofiltru

Rotační biofiltry (bio-bubny)

Odpadní voda je zpracovávána v kontaktu s aktivovaným kalem, poté je kalová směs po průchodu potřebnými zónami provzdušňovací nádrže (s různými technologickými podmínkami) přiváděna k separaci kalu. Hlavní množství separovaného kalu je recirkulováno do provzdušňovací nádrže. Vzduch je přiváděn do potřebných zón provzdušňovací nádrže pomocí provzdušňovacích systémů. Neprovzdušňované zóny jsou smíšené.

Efektivní a spolehlivý proces při udržování zátěže v přijatelném rozsahu a dodávání dostatečného množství vzduchu. Technologické charakteristiky se liší v širokém rozmezí, na rozdíl od typu a rozmanitosti procesu implementovaného v provzdušňovací nádrži

Biologické čištění jakéhokoli typu je výrazně účinné proti těžkým kovům i specifickým organickým kontaminantům. Aktivovaný kal biologického OS obsahuje tři složky – biologickou, organickou (mimo biomasu) a anorganickou, z nichž každá je schopna vázat ionty těžkých kovů z vodného prostředí. Mikroorganismy absorbují kovy především na povrchu buněk prostřednictvím fyzikální a chemické interakce s povrchem polysacharidového biopolymerního gelu obklopujícího buňky bakterií aktivovaného kalu. K zadržování těžkých kovů aktivovaným kalem tedy dochází především v důsledku sorpčního procesu. V podmínkách velké nevyčerpatelné zásoby biologicko-chemického sorpčního systému aktivovaného kalu je zbytková nesorbovaná koncentrace látek určena jeho fyzikálně-chemickými parametry.

FAKT 2 PRO ZAJIŠTĚNÍ BIOLOGICKÉ LÉČBY S POŽADOVANÝM MNOŽSTVÍM KYSLÍKU JE DODÁVÁN STLAČENÝ VZDUCH

Aby v provzdušňovacích nádržích a zaplavených biofiltrech probíhaly biochemické procesy, stejně jako některé procesy následného čištění, koncentrace rozpuštěného kyslíku by neměla být nižší než stanovené hodnoty. Pro zásobování bioreaktorů biologického čištění (aerační nádrže, zaplavené biofiltry) kyslíkem pro provádění procesů oxidace škodlivin se používají různé metody: pneumatické, mechanické, tryskové provzdušňování atd.
Naprostá většina zařízení existujících v Ruské federaci však využívá pneumatické provzdušňování, které zahrnuje dodávku stlačeného vzduchu. Pro přívod vzduchu na dno konstrukcí je nutné stlačit velké objemy vzduchu na přetlak 0,5–0,8 atm.
Vzhledem k tomu, že přívod vzduchu do provzdušňovacích nádrží je hlavní položkou spotřeby energie v procesu čištění odpadních vod, je důležitým úkolem tohoto podprocesu dodávat do bioreaktorů optimálně požadované objemy vzduchu za účelem úspory spotřebované energie.

ČTĚTE VÍCE

Jaké jsou výhody čerstvého hlohu?

FAKT 3 PO DOKONČENÍ PROCESŮ BIOCHEMICKÉHO ČIŠTĚNÍ JE NUTNÉ ODDĚLIT VYČIŠTĚNOU VODU OD AKTIVOVANÉHO KALU

Po dokončení čištění v biofiltru obsahuje vyčištěná voda částice odstraněného odumřelého biofilmu, které je nutné oddělit a odeslat k úpravě. Pro oba tyto účely se využívá gravitační separace kalu. Seznam nejběžnějších zařízení na separaci kalů je uveden v tabulce 2.

V podmínkách pomalého pohybu proudění od vstupu k výstupu dochází k čiření odpadních vod (dochází k samovolné sedimentaci suspendovaných látek). Vyčištěná voda protéká přelivem. Vzniklý sediment je na dně a v jámách zhutněn a následně odvezen ke zpracování

Maximální účinnost sedimentace nerozpuštěných látek je 65 % – 70 % (čím vyšší počáteční obsah, tím vyšší účinnost). Snížení BSK5 může dosáhnout 50 %

Minimální účinnost díky nedokonalé hydraulice.

Snadné ovládání: není potřeba žádný hardware.

Je možné, že se na kuželovitých stěnách dna může hromadit sediment.

Vysoké náklady na stavbu díky velké hloubce.

Použitelné pouze na OS s PP od malých a pod

Maximální efektivita procesu díky vylepšené hydraulice.

Je povinné používat zařízení pro shrabování sedimentu do jam. Složitější a méně spolehlivé zařízení než u radiálního provedení.

Použitelné v široké škále od malých až po ultra velké operační systémy

Čtvercová konstrukce, kterou se voda pohybuje od stěny ke stěně (jako v horizontálních usazovacích nádržích). Sediment se usadí na kónickém dně a samovolně sklouzne do jímek (jako ve vertikálních usazovacích nádržích)

Relativně nízká účinnost. Snadná obsluha: není potřeba žádný hardware. Je možné, že se na kuželovitých stěnách dna může hromadit sediment.

Vysoké stavební náklady díky velké hloubce a spotřebě materiálu. Širší rozsah použití ve srovnání s vertikálními – od malých po střední operační systémy

Kruhová struktura, ve které voda opouští centrální distribuční komoru a pohybuje se směrem ke kruhu. Sediment je shrabován do centrální jámy nebo do několika jímek na koaxiálním kruhu pomocí škrabek, obvykle namontovaných na povrchově rotujícím vazníku.

Farma spočívá na válcích pohybujících se po nosné ploše boku konstrukce

Velmi vysoká účinnost.

Jednoduché a poměrně spolehlivé zařízení (škrabky na bahno).

Použitelné od středního až po ultra velký OS

ČTĚTE VÍCE

Jaké zelí je nejlepší zasadit?

Poznámka: Separace kalu v samostatně umístěných sekundárních usazovacích nádržích je volitelná. Stejný proces probíhá v usazovacích zónách zabudovaných do jediné provzdušňovací nádrže-usazovací nádrže, což umožňuje upustit od používání systémů pro sběr usazeného kalu a v některých případech i od jeho recirkulace. Tento princip se používá v různých provedeních kompaktních instalací. V moderních technických řešeních je separace kalu zintenzivněna použitím zavěšené vrstvy usazovacího kalu.

Zkratky použité v článku:
GSW – komunální odpadní vody
OS – léčebná zařízení

Při psaní článku byly použity materiály z příruček: „Čištění odpadních vod pomocí centralizovaných odvodňovacích systémů sídel a městských částí“, „Čištění průmyslových odpadních vod“, St. Petersburg: New Journal