Lihtne selgitus biokile töötlemise kohta: kodu pakkumine bakteritele vastupidavaks ja murelikuks-Tasuta reoveepuhastus

Aktiivmudaprotsess on enimkasutatav bioloogiline reoveepuhastustehnoloogia. Aktiivmudasüsteemis on reovett puhastavad mikroorganismid hõljuvas kasvu olekus-nad koonduvad väikestesse rühmadesse, moodustades helbeid ja hõljuvad aereerimisel segavees koos veevooluga. Mikroorganismid ja reovesi puutuvad täielikult kokku, eemaldades veest saasteained.

See süsteem töötab väga hästi, kuid sellel on üks puudus: see on õrn. Kui sissevoolava reovee maht järsult suureneb, selle kontsentratsioon järsult tõuseb või vee temperatuur järsult langeb või pH kõikub järsult, võivad mikroorganismid "käivitada"-puhastusefekt väheneb või tekib isegi muda kogunemine, mis mõjutab süsteemi normaalset tööd.

Seetõttu mõtlesid insenerid, kas nad saaksid oma lähenemisviisi muuta, võimaldades mikroorganismidel "paigal olla" kindlas kohas, selle asemel, et pidevalt vees hõljuda?

See on biokile protsess. Lihtsamalt öeldes kasutatakse biokile protsessis reovee puhastamiseks filterkandjal või kandjal kasvavaid mikroorganisme.

Biokile tehnoloogia põhiidee on lihtne: varustada mikroorganismid kindlate "majadega", kus nad saavad asuda, paljuneda ja moodustada "mikroobse kogukonna". Reovesi voolab läbi selle kogukonna ja sees olevad saasteained tarbivad ära "elanikud".

Neid "maju" nimetatakse professionaalselt pakkematerjalideks või kanduriteks. Erinevad biokile protsessid kasutavad täiesti erinevaid kandjaid. Kõige levinumad tüübid on:

Esimene tüüp: Bioloogilise kontakti oksüdatsiooniga pakkematerjal – paagis rippuvad "plastmassist filamentpallid"

Kontaktoksüdatsioonipaak on täidetud pakkematerjalide nööridega, mis meenutavad suuri plastharju. Reovesi õhustatakse paagi põhjast ja uhutakse ülespoole, mistõttu need pakkematerjalid hakkavad vees õrnalt kõikuma, kaetuna kollaka{1}}pruuni biokilega. Seda tüüpi pakkematerjalidel on suur eripind; 1 kuupmeeter võib pakkuda 800–900 ruutmeetrit "elupinda".

Teine tüüp: kettad bioloogilistes pöörlevates ketastes – "pöörlevad kettad"

Bioloogilised pöörlevad kettad ei kasuta pakkematerjale; nende "majad" on kettad ise – kümned suured, 2–3-meetrise läbimõõduga kettad, mis on kokku tõmmatud pöörlevale võllile ja mida aeglaselt pöörleb mootor koos kiiruse vähendamisega. Esimene tüüp hõlmab bioloogilist filtriketast, mis on pooleldi reovette sukeldatud ja pooleldi avatud õhuga. Mikroorganismid kasvavad ketta mõlemal küljel, adsorbeerides vee all saasteaineid ja pinnaga kokkupuutel õhust hapnikku. Sellel konstruktsioonil on suhteliselt madal energiatarve, see ei vaja täiendavat õhutamist ja on ökonoomne.

Kolmas tüüp: Bioloogiliselt aereeritud filtri (BAF) pakkematerjal – "väikestest keraamilistest kivikestest valmistatud filtrikiht"

BAF kasutab väikeseid keraamilisi veerisid läbimõõduga 3–6 millimeetrit, mis on paaki kuhjatud nagu väikesed kivikesed. Reovesi voolab alt üles, samal ajal kui aeratsioon toimub altpoolt. Sellel väikeste osakeste disainil on kaks eelist: esiteks suur eripind, mille tulemuseks on suur biomass mahuühiku kohta; teiseks püüavad osakeste vahelised vahed hõljuvaid tahkeid aineid kinni, muutes BAF-i heitvee erakordselt selgeks.

Neljas tüüp: Bioloogilise biofiltri (MBBR) pakkematerjal – "vees loksuvad väikesed plastlehed"

MBBR kasutab riputatud väikeseid plastlehti, mis on väikeste rataste või silindrite kujulised ja mille tihedus on veest veidi kergem. Aereerimisel need pakkematerjalid pidevalt trummeldavad ja voolavad paagis, võimaldades biokilel nende liikumisel reoveega kokku puutuda. Pakkematerjal on pidevas liikumises; vananev biokile hõõrutakse maha ja uus biokile kasvab pidevalt, mistõttu ei ole vaja käsitsi tagasipesu. Sellel on tugev isepuhastuv-võime ja see ei ummista paaki.

Viies tüüp: bioloogilise keevkihi kandja – "pisikesed osakesed, mis pudruvad nagu puder"

Bioloogilistes keevkihtides kasutatakse veelgi väiksemaid kandjaid, tavaliselt 0,3–1 mm liiva, aktiivsöe või koksi osakesi. Kiire vee- või õhuvooluga-ajendatud pisikesed osakesed loksuvad pidevalt ja vedelevad nagu puder. Kuna kandur on äärmiselt väike, võib iga kandja kuupmeeter pakkuda 2000–3000 ruutmeetrit elamispinda, mille tulemuseks on suurim mikroobide kontsentratsioon ja mahuline laadimismäär kõigi biokile protsesside seas. Sellel on äärmiselt kõrge ravitõhusus ja väga väike jalajälg, kuid selle disain ja töö on samuti suhteliselt keerukad.

Neil erinevat tüüpi "majadel" on igaühel oma kohaldatavad stsenaariumid. Kontaktoksüdatsioon sobib väikese ja keskmise suurusega reoveepuhastuseks, MBBR sobib ümberehitamiseks ja laiendamiseks, BAF sobib täiustatud puhastamiseks, bioloogilised pöörlevad kettad sobivad väikese -mahu,-energia säästmise stsenaariumide jaoks ning bioloogilised keevkihid sobivad suure{4}}tööstusliku reovee või piiratud kontsentratsiooniga reovee jaoks.

Kui pakkematerjal asetatakse reovette ja reovesi jätkab selle läbimist, algab see protsess.

1. samm: mikroorganismid lähevad mööda ja asuvad sisse

Reovesi sisaldab suurt hulka mikroorganisme. Kui need voolavad mööda pakkematerjali pinda, jäävad osad kinni. See esialgne kinnitus tugineb elektrostaatilistele interaktsioonidele ja van der Waalsi jõududele.

2. samm: ajutisest kokkuleppest pikaajalise-kokkuleppeni

Kinni jäänud mikroorganismid hakkavad eritama kleepuvat ainet, mida nimetatakse ekstratsellulaarseteks polümeerseteks aineteks (API). See aine toimib nagu liim, kinnitades mikroorganismid kindlalt pakkematerjali pinnale, moodustades biokile "arhitektuurse raamistiku".

3. samm: proliferatsiooni sisseelamine ja levitamine

Pärast sisseelamist hakkavad mikroorganismid kasvama ja paljunema. Ühest saab kaks, kahest neli... Peagi katab pakkematerjali pinda õhuke kiht mikroobset kilet. See on biofilm.

4. samm: küpse kogukonna moodustamine

Aja jooksul muutub biokile paksemaks ja selle sees olevad "elanikud" mitmekesisemaks. Ilmuvad mitte ainult bakterid, vaid ka seened, algloomad ja metaloomad. Nende hulgas moodustub toiduahel: bakterid söövad saasteaineid, algloomad baktereid ja metaloomad algloomi. Nii luuakse terviklik väike ökosüsteem.

Seda protsessi nimetatakse professionaalselt biokile moodustamiseks. Tüüpilise asulareovee puhul saab sobival temperatuuril biokile moodustumise lõpule viia ligikaudu 7–20 päevaga.

Kuigi biokile on vaid õhuke membraan, on selle sisemine struktuur üsna kihiline. Olenevalt reovee kvaliteedist ja hapnikuvarustuse tingimustest ei pruugi see alati moodustada kolme terviklikku kihti; mõne stsenaariumi korral võib tekkida ainult aeroobne ja anaeroobne kiht.

Pakkematerjalile lähim kiht on anaeroobne kiht. See kiht asub reoveest kõige kaugemal, mistõttu hapniku difundeerumine on raskendatud. Seda asustavad peamiselt anaeroobsed bakterid. Nad ei vaja hapnikku, saades energiat kompleksse orgaanilise aine lagundamisel, kuid nende lagunemise efektiivsus on suhteliselt madal.

Reoveele lähim kiht on aeroobne kiht. Selles kihis on suhteliselt palju hapnikku ja seda asustavad aeroobsed bakterid, kes on selle protsessi "peamine jõud"; siin toimub peamiselt orgaanilise aine lagunemine.

Kui reovesi vajab denitrifikatsiooni, moodustub keskele anoksiline kiht, kus fakultatiivsed bakterid saavad teostada denitrifikatsiooni, muutes nitraadid gaasiliseks lämmastiks. Just selle kihilise struktuuri tõttu võib biokile samaaegselt viia lõpule aeroobsed ja anaeroobsed reaktsioonid samas kihis,{1}}midagi on hõljuva kasvuga aktiivmuda protsessides raske saavutada.

Biokiled ei kasva lõputult. Teatud paksuse saavutamisel need eralduvad ja uuenevad. Peamine põhjus on see, et sees olev anaeroobne kiht muutub järjest paksemaks. Kui anaeroobne kiht saavutab teatud paksuse, sisenevad kandepinna lähedal olevad mikroorganismid, millel puudub toitumiseks orgaaniline aine, endogeensesse hingamisfaasi, mis nõrgendab nende võimet kandjaga kinnituda. Välise veevoolu nihkejõu mõjul eraldub vananev biokile laikudena. Irdunud biokile voolab koos veevooluga välja ning eraldunud kohtadele kinnituvad kohe uued mikroorganismid. Nii eraldub vana biokile ja kasvab uus biokile, säilitades biokile aktiivsuse kõrge taseme.

Selle mehhanismi tulemuseks on märkimisväärselt madalam muda tootmiskiirus võrreldes aktiivmuda protsessiga. Kuigi muda perioodiline eemaldamine on endiselt vajalik, kaob vajadus sagedase ja täpse kontrolli järele, mida nõuab aktiivmuda protsess, mis lihtsustab oluliselt tööd ja haldamist.

Aktiivmudas suspendeeritakse mikroorganismid seguvedelikus, biokiles aga immobiliseeritakse mikroorganismid pakkematerjalile. Mis puudutab vastupidavust löökkoormustele, siis on aktiivmudaprotsessid üldiselt vähem tõhusad, kuna vee kvaliteedi ja koguse kõikumine põhjustab kergesti töötlemise efektiivsuse langust; biokile protsessid on palju tugevamad ja vastupidavamad.

Aktiivmuda mikroorganismide kohanemisvõime madala kontsentratsiooniga reoveega{0}} on altid alatoitmisele, mille tulemuseks on aktiivsuse vähenemine; biokile protsessid säilitavad kõrge aktiivsuse isegi väga madalate sissevoolu kontsentratsioonide korral.

Seoses muda pakkimisega on aktiivmuda protsessid altid muda täitumisele; biokile protsessid mitte, kuna mikroorganismid on immobiliseeritud.

Kui arvestada biomassi mahuühiku kohta, toodavad aktiivmudaprotsessid tavaliselt 2–4 grammi liitri kohta, samas kui biokile protsessid võivad ulatuda 10–20 grammi liitri kohta, mis on 3–5 korda suurem.

Samaaegsel nitrifikatsioonil ja denitrifikatsioonil nõuab aktiivmudaprotsess retsirkulatsiooni erinevate mahutite vahel; tänu oma kihilisele struktuurile suudab biokileprotsess seda saavutada samas mahutis.

Kuidas valida? Lihtsamalt öeldes: suurte stabiilse olmereovee koguste jaoks on aktiivmudaprotsess küps tehnoloogia; suurte mahu- ja kvaliteedikõikumiste, madala kontsentratsiooniga või samaaegset denitrifikatsiooni vajava reovee puhul on biokileprotsess soodsam.

Peamised protsessid hõlmavad järgmist: bioloogiline kontaktoksüdatsioon, MBBR, aereeritud bioloogiline filter (BAF), bioloogiline pöörlev ketas, bioloogiline keevkiht ja traditsioonilised bioloogilised filtrid (tavalised, suure{0}}koormusega, torni tüüpi). Kuigi need protsessid erinevad vormi poolest, on nende põhiprintsiip sama-, mis võimaldab mikroorganismidel kinnituda kandja külge, moodustades biokile, kasutades seda membraani reovee puhastamiseks.

Peamised erinevused on kahesugused: esiteks "maja"-fiksketaste tüüp, paaki täitev pakkematerjal, filtrikihti virnastatud väikesed keraamilised osakesed, trummeldavad väikesed plastlehed või keevkihiga mikroosakesed; teiseks, kuidas hapnikuga varustatakse-looduslikku ventilatsiooni, ketta pöörlemist või kunstlikku õhutamist.

Biokile protsess hõlmab mikroorganismide elupaikade rajamist, võimaldades neil settida ja aidata heitvett puhastada.

Kui mikroorganismid kolivad oma "kodudesse", eritavad nad kleepuvat ainet, et end ankurdada, kasvada ja paljuneda, moodustades struktureeritud biokile -välimise aeroobse kihi, mis vastutab orgaanilise aine lagunemise eest, ja sisemise anaeroobse kihi, mis vastutab edasise lagunemise eest (olenevalt vee kvaliteedist võib vahepeal tekkida anoksiline kiht). Reovesi voolab läbi ja saasteained imenduvad järk-järgult igasse kihti. Kui biokile kasvab teatud paksuseni, vanad kihid eralduvad ja uued kasvavad edasi. Pole vaja muretseda muda kogumise või sagedase muda väljajuhtimise reguleerimise pärast, muutes töö ja haldamise palju lihtsamaks!