Biologické čištění odpadních vod je účinný způsob odstraňování organických látek s využitím aktivity mikroorganismů. Tuto metodu lze použít jak v každodenním životě, tak v průmyslových podnicích. Čištění bakteriemi se úspěšně kombinuje s mechanickými a chemickými vlivy, které mají větší vliv na anorganické sloučeniny. Biologické čištění je založeno na přirozeném procesu, je uměle vytvořeno, aby bezpečně odstranilo nečistoty.
Jak funguje metoda biologické léčby?
Čištění pomocí mikroorganismů se obvykle provádí po mechanickém odstranění kontaminantů. Nerozpustné částice se vysrážejí a zbývající látky podléhají dalšímu zpracování.
Podstata práce je založena na schopnosti určitých bakterií rozkládat organické sloučeniny. V důsledku toho vznikají jednoduché látky jako voda, oxid uhličitý a metan. Mikrobi a prvoci využívají výsledné produkty k udržení svých vlastních životních funkcí.
Mikroorganismy získávají energii také z dusíku, který je obsažen v odpadních vodách ve formě sloučenin amoniaku a dusičnanů. Složení minerálních solí zahrnuje fosfor a draslík, které jsou nezbytné pro výživu bakterií. Bohatý obsah těchto látek v odpadních vodách způsobuje intenzivní množení mikrobů, čímž dochází k přirozenému čištění v nádržích.
Z čeho se skládá domovní odpadní voda?
Moderní domy musí mít vodovodní a kanalizační systémy. První lidé používají k pití a domácím potřebám a pomocí druhé odstraňují kontaminovanou tekutinu. A přestože hladina nečistot v odpadní vodě nepřesahuje 1 %, nelze ji znovu použít, dokud nebude vyčištěna.
Složení odpadní vody se významně liší v závislosti na umístění a době odběru vzorků. Kapalina obvykle obsahuje pevné i rozpustné prvky. Anorganické látky mohou být eliminovány jednoduchým filtrem, ale organické látky vyžadují složitější přístup. Pokud nejsou přijata opatření, existuje riziko rozkladu biologických sloučenin, což vede k tvorbě hnusného zápachu a kazení vody.
Odpadní vody mohou obsahovat zbytky tuků, detergentů, fosfátových a chloridových sloučenin, dusíku, síranů a petrochemických produktů. Tyto látky samy nikam nezmizí, proto se k jejich odstranění používá biologické čištění odpadních vod.
Zvláštní pozornost by měla být věnována tomuto problému ve venkovských domech, které nejsou připojeny k centralizovanému zásobování vodou. Na jejich stránkách se obvykle nachází studna a žumpa. Za nepříznivých okolností mohou nevyčištěné odpadní vody skončit v kohoutku, což povede k riziku otravy všech obyvatel.
Metody čištění odpadních vod
Existují dva hlavní způsoby čištění domácích a průmyslových odpadních vod – přírodní a umělé. Malé objemy kapaliny lze čistit za přirozených podmínek, ale v současné době vyžaduje velká množství kontaminované vody další úpravu. Obvykle se používá celá řada umělých metod a jako doplněk se používá přírodní očista. Běžné způsoby čištění odpadních vod:
- Mechanické. V této fázi se používají filtry a usazování vody. K tomuto účelu se používají speciální mřížky, síta a lapače. Po prvotním čištění se kapalina posílá do usazovací nádrže, kde se po určité době vysrážejí anorganické látky. Ve všech moderních systémech prochází voda tímto stupněm čištění, ale nestačí k úplnému odstranění všech nečistot. Chemické a biologické složky nelze tímto způsobem eliminovat.
- Chemikálie. Jedná se o použití speciálních činidel, která reagují s látkami ve vodě a vedou k tvorbě nerozpustné sraženiny. V důsledku toho je možné téměř úplně zbavit pevných částic a organický obsah je snížen nevýznamně.
- Fyzikálně-chemické. Jedná se o kombinaci dvou předchozích metod, která umožňuje působit na všechny druhy kontaminantů. Nejčastěji používané metody jsou koagulace, extrakce a elektrolýza.
- Biologický. Для этого метода нужны микроорганизмы, которые естественным образом очищают воду от органических примесей в процессе своей жизнедеятельности.
Biologické metody čištění odpadních vod
Čištění vody mikroorganismy probíhá v následujících zařízeních:
- Aero nádrže;
- Biofiltry;
- Stanice biologického čištění;
- Membránové bioreaktory;
- Biologické rybníky.
Aerotanky
Taková zařízení na čištění biologických odpadních vod jsou navržena pro mechanicky ošetřenou kapalinu, která interaguje s aktivovaným kalem umístěným v nádrži. Proces se odehrává ve speciálních kontejnerech sestávajících z několika oddělení a vybaven provzdušňovacími systémy. Aktivovaný kal obsahuje mnoho bakterií, které se živí organickým odpadem. Aby jejich život fungoval, vyžadují vhodné podmínky, které jsou neustále udržovány v nádrži.
Bakterie potřebují především kyslík, aby se mohly množit. Při stálém přísunu vzduchu začnou mikroorganismy nasávat organické látky z vody, čímž nádrž přirozeně čistí. Časem se organické zásoby snižují a začíná se snižovat i spotřeba kyslíku. V tomto okamžiku se kapalina přesune do následujících sekcí.
V dalších úsecích je voda upravována pomocí speciálních nitrifikačních bakterií, které přeměňují dusík obsažený v amonných solích na dusitany. V jezírku je také jiný druh mikroba, který absorbuje dusitany. V důsledku tohoto procesu se tvoří dusičnany. Nakonec, po úplném zpracování sloučenin, odpadní voda vstupuje do sekundární usazovací nádrže. Zde aktivovaný kal tvoří sediment a čistá kapalina se pohybuje do nádrží.
Membránový bioreaktor
K biologickým metodám čištění odpadních vod patří využití membránového bioreaktoru. Úlohou membrán je vytvořit jakousi bariéru pro kontaminanty, které jimi procházejí. Tyto prvky jsou trubkové, duté vlákno a plochý rám. Kromě mechanické filtrace se využívá činnost mikroorganismů.
Membránový reaktor lze použít jak v konečné fázi čištění kapaliny, tak pro přípravné čištění před nanofiltrací. Tímto způsobem je možné účinně odstranit přebytečné soli z odpadních vod.
Biofiltry
Biofiltry se často používají pro biologické čištění odpadních vod ve venkovských domech. Toto malé zařízení obsahuje nádobu s nakládacím materiálem obsahujícím mikroorganismy. Činnost bakterií probíhá na podobném principu jako provzdušňovací nádrže – organická hmota se úspěšně rozkládá na jednoduché prvky, které slouží jako potrava pro mikroby.
Zařízení se dělí do dvou skupin: dvoustupňová a s kapkovou filtrací. Druhý typ se vyznačuje nízkou produktivitou, ale zároveň produkuje nejúčinnější čištění odpadních vod. Dvoustupňová zařízení jsou rychlejší, ale kvalita bude průměrnější. Obě zařízení obsahují pouzdro, rozdělovač, drenáž a rozvody vzduchu.
Biologická čistírna odpadních vod
Toto zařízení je vyrobeno ve formě konstrukce se čtyřmi komorami, ve kterých dochází k postupnému čištění odpadních vod pomocí aktivovaného kalu a kyslíku. Po průchodu všemi odděleními je voda prakticky čistá a lze ji znovu použít pro domácí nebo průmyslové potřeby.
Velké množství oddělení nezabere příliš místa, takže samotná stanice je kompaktní a snadno ovladatelné zařízení. Snadno se přenáší a instaluje. Tato metoda biologického čištění odpadních vod vyžaduje pravidelnou údržbu zařízení, aby bylo zajištěno, že bude nadále efektivně fungovat. Části jednotky by měly být pravidelně omyty pomocí vysokotlaké myčky. Poté je nutné zařízení restartovat.
biologických jezírek
Poměrně jednoduchý a ziskový způsob odstranění kontaminantů v kapalině zahrnuje její samočištění v otevřených nádržích vytvořených uměle. Zde je důležité zajistit dobrou cirkulaci vzduchu, protože bakterie potřebují k přežití kyslík. Z tohoto důvodu by hloubka nádrže neměla být větší než 1 metr.
Značná velikost rezervoáru umožňuje, aby se voda dobře ohřívala, takže mikroorganismy se aktivují a rychleji absorbují organické sloučeniny. Toto biologické čištění odpadních vod je účinnější v létě a s klesající teplotou se oxidační proces zpomaluje. Když nastanou mrazy, mikroorganismy usnou a již nemohou vykonávat svou práci. V zimě a pozdním podzimu proto nemá smysl využívat biologická jezírka.
Nádrže tohoto typu jsou rozděleny do tří typů:
- S ředěním – odpadní voda se mísí s říčními vodami;
- Nádrže s několika stupni bez ředění – kapalina vstupuje do nádrže po určité době usazování, často se používá kaskádový způsob jejich umístění;
- Rybníky na čištění odpadních vod.
Metody se liší v době, kterou trvá úplné vyčištění vody. Ředicí jezírka dokážou vypustit kapalinu za dva týdny, zatímco vícestupňovým nádržím trvá odstranění kontaminantů asi měsíc.
Doléčování
Po biologických metodách čištění vody může být okamžitě přenesena do půdy nebo znovu použita pro technické potřeby. Někdy se kapalina uvolňuje do vodních útvarů, ale nejčastěji prvky, které obsahuje, mohou poškodit ekosystém. Z tohoto důvodu průmyslové odpadní vody vyžadují další čištění, než mohou být znovu použity. Během dodatečného čištění probíhají následující procesy:
- Snížení množství suspendovaných látek;
- Snížení obsahu dusíku, fosforu a dalších chemických sloučenin;
- Dezinfekce;
- Přidávání kyslíku do vody, která bude použita pro rybářská zařízení.
Nástroj pro hloubkové čištění je obvykle bioreaktor se zaplavenou zátěží. Někdy se tato oblast používá jako nitrifikátor.
Konkrétní typ zařízení se volí na základě místních podmínek a požadované kvality čištění kapaliny. Ve většině případů je nutné částečně přebudovat provedení hloubkového čištění.
Jak fungují bakterie
Odpadní voda se čistí pomocí aerobních a anaerobních mikroorganismů. Rozdíl je v použití kyslíku k čištění kapaliny. Každá metoda zahrnuje použití speciálního mechanismu.
Aerobní čištění
Vyrábí se pomocí biofilmu nebo aktivovaného kalu. Odpadní voda vstupuje do jímky nebo nádrže obsahující bakterie a poté je do systému přiváděn kyslík, což způsobuje oxidaci organické hmoty. Paralelně probíhá nitrifikace sloučenin. Proces se několikrát opakuje, než se kapalina začne usazovat. Přebytečný kal se posílá ke zpracování a část se vrací zpět do systému. Čistá voda prochází dodatečným čištěním nebo vstupuje do nádrže.
Anaerobní léčba
Pokud odpadní voda obsahuje mnoho organických látek, pevných látek a aktivovaného kalu, lze ji čistit pomocí metanogeneze, ke které dochází za účasti anaerobních bakterií. Při této metodě se kapalina zpracovává v nádrži s mikroorganismy, což vede k produkci metanu a oxidu uhličitého. Plyny jsou poté odstraněny a sediment prochází do odstředivky, kde se odděluje kal. Poté se čistá voda vrací do nádrže a kal se suší, dezinfikuje a používá ke kompostování.
Výhody a nevýhody metody
Biologické čištění odpadních vod má významné výhody:
- Malé množství odpadních látek. V důsledku zpracování vznikají jednoduché sloučeniny, které lze z kapaliny snadno odstranit. Vznikající metan se využívá k vytápění budov a půda se hnojí kalem.
- Autonomní provoz zařízení. Nevyžadují přidávání činidel a procesy může ovládat 1 osoba.
- Dostupné náklady na metodu ve srovnání s jinými metodami čištění kapalin.
- Ekologický a přirozený proces. Toto čištění nepoškozuje přírodní zdroje ani ekosystémy.
Metoda má také nevýhody:
- Je obtížné udržet stálý počet mikroorganismů. Snížení jejich počtu povede k nedostatečně účinnému čištění odpadních vod.
- Výstavba léčebných zařízení může vyžadovat velké množství finančních prostředků. Časem se investice vrátí.
- Důležitost přísného dodržování technologie čištění kapalin. Odchylka od pravidel povede ke snížení účinnosti metody.
- Ne všechny druhy organické hmoty lze recyklovat. Toxické látky mohou zničit bakterie, proto je důležité pečlivě otestovat vodu na jejich přítomnost a toxiny rychle odstranit.
Závěr
Použití biologického čištění umožňuje efektivně odstraňovat nečistoty z odpadních vod bez poškození životního prostředí. Jedná se o dostupnou a oblíbenou metodu pro domácí i průmyslové potřeby.
Voda je cenným zdrojem, k jejímu čištění se používají různé metody, včetně biologických. Spolu s nimi lze v závislosti na stupni znečištění provádět mechanickou filtraci a chemické ošetření. Návrhy jsou vybírány s ohledem na vlastnosti vody a požadavky na produkt.
Mezi výhody biologické léčby patří bezpečnost a ničení patogenů. Stejného výsledku lze dosáhnout při chemické expozici, ale v kapalině budou přítomny určité nečistoty, což není vždy přijatelné. Ve většině případů se nejprve provádí mechanická filtrace odpadní vody, která zajišťuje její kvalitní přípravu.
Mechanická metoda
Téměř všechny systémy čištění odpadních vod obsahují konstrukce pro mechanickou filtraci, která zajišťuje vysoce kvalitní čištění. Jedná se o jednoduchou a cenově dostupnou technologii, která umožňuje oddělovat hrubé směsi, jejichž přítomnost je na výstupu nepřijatelná. Poté se provádí jemnější čištění včetně anaerobního čištění.
V takových systémech se provádějí následující procesy:
- udržování;
- napínání;
- dodatečná filtrace.
Za hlavní se považuje usazování, se kterým odstraníte téměř 70 % nečistot. Ve speciálních zařízeních se ukládají hrubé látky, po kterých se provádí následné zpracování.
Toto čištění se používá v myčkách aut, ropných rafinériích a dešťových kanalizacích. Při odtoku dešťové vody tvoří velké množství z celkového objemu hrubé suspendované látky, včetně oblázků, listí nebo větví. Největší nečistoty se odstraňují pomocí lapačů písku, které jsou přítomny v čisticích systémech. Kvalita se kontroluje na odtoku, v závislosti na tom lze vodu použít pro přemytí, instalace, pro zavlažování nebo jednoduše pro vypouštění do přírodních nádrží.
Metody biologické léčby
Účelem takového čištění je odstranit organické složky přítomné v odpadních vodách. K tomuto účelu se využívají aerobní a anaerobní mikroorganismy, které tyto látky zužitkují do stavu vody a plynu.
Vlastnosti každé metody:
- Aerobní – život takových bakterií vyžaduje kyslík, proto se v instalacích používají provzdušňovací systémy. Vytvářejí optimální podmínky pro normální život a fungování mikroorganismů.
- Anaerobní – nevyžadují kyslík, ale instalace také vytvářejí podmínky pro jejich fungování. Speciální ventilační systémy odvádějí metan, který vzniká po likvidaci organických látek.
Odrůdy místních struktur čištění vody
Použití místních čistírenských struktur je povinné, čistí odpadní vody tak, aby vyčistily látku, která je prakticky bezpečná. Lze jej vypouštět do nádrží nebo použít k zavlažování ploch.
Odrůdy takových struktur:
- Septiky jsou uzavřené nádoby, které obsahují hrubý materiál s filmem anaerobních bakterií. Tento prvek funguje jako filtr a zadržuje různé suspendované látky, zatímco mikroorganismy rozkládají organické látky. Navíc mohou být k dispozici speciální filtrační jímky pro bezpečné vypouštění obsahu.
- Aeronádrže jsou speciální zařízení, ve kterých se provádí nucené provzdušňování. Pro urychlení zpracování navíc používají speciální kal.
- Biojezírka – obsahují biologické čištění vody, která byla předtím filtrována. Jedná se o umělé nádrže s průměrnou hloubkou 1 metr, ale vzhledem k charakteristice životní aktivity bakterií v nich žijících se používají pouze v oblastech s teplým klimatem. – zahrnuje několik fází pomocí filtrů a různých nastavení. Po nich je voda vyčištěna téměř z 98 %, což výrazně rozšiřuje rozsah její aplikace.
Proces biologického čištění je doplněn membránovým reaktorem, který je instalován jak na velkých zařízeních, tak v domovních kanalizacích. V něm se voda dostává do kontaktu s kalem a následně vstupuje do membránového filtru. Takové systémy jsou nejúčinnější pouze v kombinaci s mechanickým čištěním, které je navrženo v souladu s požadavky projektové dokumentace.
