Úroveň moderního průmyslu určuje maximální intenzifikaci všech technologických procesů a s tím spojené úspory nákladů.
Schéma biologického čištění domovních odpadních vod.
Aby se snížily výrobní náklady, většina progresivních podniků provozuje bezodpadovou výrobu, která zajišťuje nejracionálnější využití všech zdrojů. Jedním z hlavních rysů této technologie, který určuje její podstatu, je recyklace odpadních vod. Aby bylo možné odpadní vodu znovu využít, vyžaduje kvalitní čištění a dezinfekci.
1 K čemu slouží biologické metody čištění vody?
- Farmaceutický průmysl;
- potravinářský průmysl;
- Chemický průmysl;
- Výroba celulózy a papíru;
- Oblast sanitárních a hygienických služeb;
- Zemědělský sektor;
- Průmysl zpracování ropy.
Velké čistírny pro biochemické čištění odpadních vod.
Biologická flóra shodná s přírodní, kterou moderní biofiltry obsahují, umožňuje získat kvalitní čištění domácích i průmyslových odpadních vod.
A následně je lze znovu použít v technologických procesech nebo bezpečně zlikvidovat, aniž by to mělo negativní dopad na životní prostředí.
zpět do menu ↑
2 Výhody a nevýhody
Metoda biologického čištění spočívá v tom, že oxidace, rozklad a následná destrukce organických nečistot v odpadní kapalině je výsledkem životně důležité činnosti jednoduchých mikroorganismů.
Tyto mikroorganismy jsou uměle kultivovány ve speciálních zařízeních (biofiltry, provzdušňovací nádrže atd.), kterými prochází upravená voda.
Celý soubor biologických metod zpracování je podmíněně rozdělen do dvou skupin, které závisí na typu použitých mikroorganismů:
- Aerobní metoda – k čištění vody se používají bakterie, jejichž životnost je možná pouze s neomezeným přístupem kyslíku;
- Anaerobní metoda je použití mikroorganismů, které nepotřebují kyslík.
Prázdná nádrž pro biologické čištění odpadních vod v domácích podmínkách.
Někdy je také izolována další skupina – skupina dusíku; to jsou bakterie, které k životu vyžadují prostředí bohaté na dusík.
2.1 Aerobní biologické čištění
Aerobní způsob čištění užitkových a průmyslových vod se dále dělí do kategorií, které jsou určeny typem použitých nádrží, kde se čištění odpadních vod provádí.
Mohou to být: biofiltry, biologické jezírka, filtrační pole nebo provzdušňovací nádrže. Obecně nemá typ nádrže přímý vliv na samotnou podstatu způsobu čištění – všechny mají identický způsob mineralizace škodlivin.
Hlavní biologickou látkou pro aerobní čištění je „aktivovaný kal“, který se někdy nazývá biofilm. V každém podniku bude v závislosti na složení odpadních vod struktura aktivovaného kalu odlišná.
Samotný aktivovaný kal existuje ve formě tmavě hnědých vloček, jejichž velikost nepřesahuje několik set mikrometrů. Průměrný kal se skládá z 30 % pevných anorganických částic a 70 % živých mikroorganismů, které během svého života využívají pevné částice jako stanoviště.
Převážnou část bakterií v aktivovaném kalu tvoří organismy z čeledi Pseudomonas, rozdílné složení odpadních vod však určí převažující skupinu mikroorganismů.
Hlavní charakteristikou aktivovaného kalu, která určuje jeho čisticí schopnosti, je schopnost bakterií využívat organické polutanty jako prostředek výživy. Takové bakterie absorbují znečišťující látky do svých buněk, kde dochází ke změně jejich biochemické struktury.
Obecně lze říci, že kompletní aerobní biologické čištění domovních a průmyslových odpadních vod může při splnění všech technologických požadavků zajistit odstranění asi 90 procent všech oxidovatelných nečistot obsažených ve vodě.
Technologie aerobního čištění dnes vyžaduje umělé urychlení procesu, protože jeho přirozený průběh vyžaduje mnoho času. Přírodní aerobní biologické čištění se provádí na speciálních filtračních polích, tato metoda se kromě dlouhé doby výskytu vyznačuje také nízkou účinností, která u většiny nejčastějších škodlivin nepřesahuje 50 %.
Pro urychlení aerobní metody v průmyslových podmínkách se používají speciální nádoby, ve kterých je odpadní voda uměle sycena kyslíkem. Takové nádrže mají na dně porézní nádoby vyrobené z polymerního materiálu, ve kterých se kultivují kolonie mikroorganismů.
Pod nádobami jsou provzdušňovače – trubky s malými otvory, které plní vodu kyslíkem. Katalyzátorem je také teplota kapaliny, která musí být udržována na požadované úrovni.
Mimochodem, samotné mikroorganismy provádějí určitou regulaci svého stanoviště – v procesu oxidace a rozkladu organických kontaminantů se uvolňuje značné množství energie, což výrazně zvyšuje teplotu kapaliny.
Taková zařízení pro biologickou úpravu vody se kromě průmyslových čistících zařízení rozšířila v domácích podmínkách – biofiltry se často používají při návrhu septiků. Nebo malé léčebné struktury pro individuální použití ve venkovských chatách a chatách.
zpět do menu ↑
2.2 Anaerobní biologické čištění
Metoda anaerobního čištění spočívá v přeměně organických polutantů po proběhnutí všech reakcí na bioplyn – metan, který se využívá v dalších technologických procesech ke spalování.
Mikroorganismy potřebují provést 4 stupně rozkladu, aby přeměnily znečišťující látku na metan:
- Transformace organických látek na monomerní sloučeniny.
- Monomery se během enzymatické degradace přeměňují na kyseliny s krátkým řetězcem.
- Kyseliny se oxidují na kyselinu octovou.
- Dále se tvoří metan, spolu s ním se uvolňuje oxid uhličitý.
Složení bioplynu, který se bude uvolňovat, a koncentrace metanu v něm závisí na složení kontaminantů odpadních vod.
Metoda anaerobního čištění je hlavní metodou biologického čištění vody v chemickém a potravinářském průmyslu a také v systémech filtrace odpadních vod v domácnostech.
Takové biofiltry neztrácejí svou účinnost, když se zvyšuje koncentrace škodlivin v kapalině, navíc ztrácí na významu otázka recyklace přebytečného množství aktivovaného kalu.
Důležitou výhodou anaerobní metody je snížení nákladů na zařízení a souvisejících provozních nákladů, protože anaerobní čištění nevyžaduje umělé provzdušňování vody.
Obecně platí, že účinnost biologického čištění odpadních vod z domácích a průmyslových podniků závisí na následujících faktorech:
- Odpadní voda by neměla obsahovat žádné agresivní toxické látky (mohou způsobit smrt mikroorganismů);
- Udržování optimálních teplotních podmínek;
- Dodržení nejvyšší přípustné koncentrace znečištění odpadních vod je důležité zohlednit zatížení kalu z hlediska množství škodlivin;
- Reakční čas;
- Požadovaná úroveň provzdušnění;
- Konstrukční prvky čistírny.
Stojí za to pochopit, že jakýkoli způsob biologického čištění je pouze jednou z fází nezbytných pro úplné čištění průmyslových a domácích odpadních vod.
Aby mohla být odpadní voda znovu zapojena do technologických procesů nebo bezpečně zneškodněna, potřebuje projít minimálně 3 stupni čištění: mechanickou, biologickou a dezinfekcí.
zpět do menu ↑
3 Požadované vybavení
Biologicky vyčištěná kapalina prochází konečnou fází zpracování.
Biologické metody čištění odpadních vod vyžadují použití zařízení, které je klasifikováno do následujících skupin.
Zařízení pro přírodní čištění odpadních vod:
- Filtrační pole (rozdělená na vnější a podzemní filtrační pole);
- Filtrační jímky (používané hlavně v domácím prostředí);
- Pískové a štěrkové filtry;
- Oběhové oxidační kanály;
- Biologické nádrže s přirozeným provzdušňováním.
Zařízení pro umělé biologické čištění vody:
- Biofiltry naplněné pěnovým sklem;
- Diskové biofiltry;
- Biofiltry;
- Bioreaktor pro čištění odpadních vod;
- Biofiltry se zaplaveným kartáčovým zatížením;
- Rozšířená aerační zařízení – provzdušňovací nádrže (metoda kompletní oxidace);
- Zařízení pro aeraci se stabilizací přebytečného aktivovaného kalu.
Nejběžnějším zařízením, jak v průmyslovém sektoru, tak pro čištění domovních odpadních vod, jsou provzdušňovací nádrže. Takové biofiltry se vyrábějí hlavně ve formě obdélníkových nádrží s hloubkou 1-2 metry a jsou vybaveny umělými systémy pro plnění vody kyslíkem.
Jedná se o poměrně kompaktní biofiltry vyznačující se vysokou účinností úpravy vody, které provádějí třífázovou oxidaci organických polutantů.
V první fázi dochází k kontinuálnímu nárůstu množství aktivovaného kalu vlivem organických látek přítomných v odpadních vodách, ve druhé fázi je většina organických polutantů kalem „sežrána“ a rychlost jeho růstu snížil se.
Ve třetí fázi mikroorganismy pociťují nedostatek živin, což je nutí jíst mrtvé bakterie, což vede k samoregulaci celého systému.
zpět do menu ↑
