Dnes je zřejmé, že ohrožení existence života nespočívá ani tak v atomovém nebezpečí, jako v ohrožující environmentální situaci. Vážné obavy vyvolává nedostatek pitné vody, změny její kvality, nedodržování hygienických a hygienických požadavků a nepříznivé důsledky pití nekvalitní vody pro veřejné zdraví.
Příprava vody pro zásobování pitnou a průmyslovou vodou se od ostatních oblastí chemické technologie liší tím, že procesy čištění vody probíhají ve velkých objemech s nízkými koncentracemi rozpuštěných látek. Velké objemy vyžadují použití velkých zařízení a malé množství extrahovaných nečistot vyžaduje použití selektivních metod pro úpravu vodného roztoku. V souladu s tím je cílem úpravy vody zajistit fyzikální a biochemické parametry vody definované v GOST pro zásobování pitnou vodou nebo odpovídající danému technologickému cyklu v podniku a splňující provozní podmínky pro zařízení.
Jaké způsoby odstraňování znečištění existují?
Přírodní voda je komplexní disperzní systém obsahující obrovské množství rozpuštěných a suspendovaných nečistot různého fázového složení, minerální a organické povahy. Je nemožné použít univerzální metodu k odstranění takové rozmanitosti látek. Procesy úpravy vody zahrnují celou řadu metod a biologických technologií čištění vody, z nichž každá je zaměřena na eliminaci specifické skupiny látek.
V závislosti na směru expozice a použitých nástrojích existují čtyři hlavní typy metod čištění vody:
- Fyzikální metody přípravy vody.
- Odstraňování rozpuštěných škodlivin pomocí činidel – chemické metody.
- Kombinované působení na znečišťující látky fyzikálními a chemickými procesy.
- Biologická úprava vody.
Fyzikální metody systémy úpravy vody jsou žádané především v přípravné fázi úpravy vody. To je filtrace, pasírování, usazování. Jsou zaměřeny na eliminaci velkých inkluzí z vodních objemů, které mohou narušit provoz zařízení a rychle zničit selektivní filtrační materiály při dalším zpracování a selektivním čištění vody.
Chemické metody založené na schopnosti sloučenin vstupovat do chemických reakcí mezi sebou. Zavedením speciálních činidel ke spuštění určitých interakcí je možné přeměnit toxické kontaminanty na zdravotně nezávadné sloučeniny, vázat je na špatně rozpustné komplexy nebo nerozpustné sraženiny, které lze snadno odstranit filtrací nebo jinými separačními metodami.
Fyzikálně-chemické procesy kombinují kombinovaný účinek na vodu dodávanou k čištění fyzikálními jevy a chemickými činidly. Tyto metody jsou založeny na vlastnostech odstraňovaných nečistot, které jsou aktivovány speciálně zavedenými látkami, které iniciují chemické a fyzikální procesy. Pomocí fyzikálně-chemického čištění jsou odstraněny jak minerální znečišťující látky, tak organické látky, kovové ionty a rozpuštěné plyny.
Biologické metody čištění – jedná se o relativně mladé, ale perspektivní metody odstraňování nežádoucích prvků a sloučenin z vody za účasti živé mikroflóry, speciálních bakterií a hub. Podstatou je selektivní vstřebávání škodlivin z vody živými organismy jako živný materiál pro jejich životní činnost.
Co je součástí biologických metod čištění vody?
Biologická úprava vody se nejčastěji využívá v uzavřeném vodovodním systému adsorpcí a oxidací škodlivin v předem připravené vrstvě aktivovaného kalu. Jeho kalová složka je umístěna ve spodní části zařízení a část je v plovoucí pevné trysce. Schopnost mikroorganismů selektivně konzumovat určité organické a minerální sloučeniny z čištěné vody pro výživu umožňuje vybrat typy živých bakterií pro biologické čištění vody určitého chemického složení. Nitrosomonas nitrobakterie během svých životních procesů oxidují sloučeniny dusíku a sirné bakterie neutralizují sirovodík.
Mikroorganismy podílející se na biologickém čištění vody jsou obsaženy ve formě kolonií v šedohnědé kašovité látce zemitého zápachu – aktivovaném kalu. Snadno se usadí a usadí se na dně, což umožňuje rychle oddělit čistou vodu od odpadního kalu. Všechny mikroorganismy pro biologické čištění vody jsou rozděleny do dvou tříd v závislosti na podmínkách, za kterých projevují svou aktivitu. Aerobní mikroflóra potřebuje ke svému fungování a nastartování oxidačních procesů kyslík. Naopak ke krmení a aktivní spotřebě živin anaerobními bakteriemi dochází pouze v prostoru bez kyslíku. V závislosti na zvoleném druhu mikroorganismů se upravují provozní podmínky zařízení pro biologickou úpravu vody.
Proces biologického čištění vody probíhá ve speciálních zařízeních:
- biojezírka a filtrační pole;
- biologické filtry;
- provzdušňovací nádrže a metanádrže.
Specifické mikroorganismy, produkující v aktivovaném kalu, fungují jako biocenóza mineralizující mikroflóry, schopné adsorbovat organické a minerální sloučeniny na povrchu a oxidovat je. Ve všech strukturách kromě metatanků probíhají oxidační procesy za účasti kyslíku.
Biologická jezírka jako metoda čištění
Biologické rybníky jsou uměle vytvořené nebo přirozeně se vyskytující nádrže s volným provzdušňováním, na jejichž dně žijí mikroorganismy v aktivovaném kalu. Jezírkové rostliny, zejména okřehek, rákos, jezírko plovoucí, rákos, orobinec a rohovec, příznivě ovlivňují procesy biologického čištění vody.
Filtrační pole jsou organizována na hlinitých, jílovitých, rašelinových a písčitých půdních plochách. Voda prochází půdou jako filtrační materiál. Mikroorganismy žijící v půdě současně čistí vodu od rozpuštěných a suspendovaných nečistot. Jedná se o nejjednodušší metody aerobního biologického čištění vody, které nejsou účinné při vysokých koncentracích nečistot a velkých průtocích vody, ale jsou absolutně levné a nevyžadují neustálou lidskou kontrolu.
Biologické čištění na filtrech
Biofiltr pracuje na principu fyzikální filtrace. Vodný roztok prochází plnící vrstvou předem potaženou biofilmem aerobní mikroflóry. Aby živé organismy aktivně odbourávaly kontaminanty, je voda v biofiltrech násilně provzdušňována. Je však možná i přirozená cirkulace vzduchu.
Aerotanky a metatanky
Aero nádrže mají složitější konstrukci než biofiltry. Zde se biologické čištění vody provádí povinným nuceným provzdušňováním. Před vstupem do provzdušňovací nádrže se vodný roztok smíchá s aktivovaným kalem a poté se suspenzí vede proud vzduchu. Vzduch nasycuje vodu kyslíkem, aktivuje procesy oxidace a rozkladu škodlivin a podporuje neustálé promíchávání roztoku. Pokud se provzdušňování provádí kyslíkem místo vzduchu, účinnost biologické úpravy vody se výrazně zvyšuje a taková zařízení se nazývají oxytanky.
Bezkyslíkaté biologické čištění odpadních vod anaerobními mikroorganismy probíhá nejčastěji ve fermentorech. Hlavním rysem procesu je, že není potřeba provzdušňování. A jako vedlejší produkt vzniká bioplyn v důsledku chemických oxidačních procesů a výživy anaerobních organismů. Do vyhnívací nádrže je přiváděn koncentrovaný kal z usazovacích nádrží. Tam prochází fermentací. Pro urychlení procesu použijte zvýšení teploty na 35 °C pro mezofilní fermentaci a na 55 °C pro termofilní fermentaci. Proces čištění vody bez kyslíku je poměrně složitý, probíhá v několika fázích a končí výrobou čisté vody a metanu, ekologického paliva.
Po mechanickém a biologickém čištění vody se na výstupu tvoří různé sedimenty organických sloučenin. Jedná se o velké částice usazující se na filtrech, sediment z primárních usazovacích nádrží, aktivovaný kal nebo biologický film vytvořený v aerobních biologických zařízeních na úpravu vody. Po rozemletí je takový odpad odváděn do speciálního kanálu před primárními usazovacími nádržemi, jimi zachycován a převáděn do surového kalu. Celkové množství srážek se pohybuje do 1 % objemu upravované vody, z toho 50 – 75 % tvoří aktivovaný kal.
Existují metody, které využívají aktivní uhlí ke zvýšení účinnosti biologické úpravy vody. Přidává se do vody na vstupu do aeračních nádrží v množství 150 – 250 mg/l nebo do adsorbéru s nuceným provzdušňováním. Tato metoda je poměrně perspektivní, protože zlepšuje kvalitu čištění vody a umožňuje zmenšit velikost čistíren o 20 – 30 %.
Integrovaný přístup
V moderních systémech úpravy vody se metody čištění využívají komplexně a vzájemně se doplňují pro zvýšení účinnosti. Univerzální způsob, jak zbavit vodu všech nečistot jednou technologickou operací, neexistuje. V bytech a domech vidíme komplexní filtrační systémy skládající se z předfiltrace, iontoměničových a reverzních osmóz, provzdušňovacích kolon a UV sterilizátorů. V podnicích, kde je cirkulace vody mnohem větší, se používá výkonná zařízení, která využívají fyzikální, chemické, elektrické vlastnosti nečistot, biologické čištění vody za aerobních a anaerobních podmínek. Je důležité zvolit správná čistírna pro složení kontaminantů a zajistit jejich nepřetržitý provoz za daných podmínek.
Aplikace pro výběr zařízení
