Jak probíhá biologická léčba?

Při provozu mnoha podniků vzniká odpad obsahující chemické a organické sloučeniny. Všechny znečišťují životní prostředí. Správné čištění pomůže snížit negativní dopad na půdu a vodní zdroje.

Jednou z možností je využití biologických metod: aerobní a anaerobní.

Jaké jsou tyto biologické metody čištění?

Aerobní a anaerobní metody označují biologické čištění. Všechny zahrnují mikroorganismy, které rozkládají organickou hmotu na jednotlivé složky. Výsledkem je, že bakterie dostává stavební materiál pro růst a vývoj.

Odpadní voda obsahuje velké množství organických sloučenin, které se stávají živnou půdou pro mikroorganismy.

Rozsah použití těchto metod je úprava struktur pro různé podniky:

• pro výrobu džusů, piva, alkoholických nápojů a jiných nápojů;
• zpracování syrovátky;
• Zemědělství;
• mlékárny;
• farmaceutické společnosti;
• závody na zpracování masa;
• výrobci kosmetiky;
• podniky chemického průmyslu.

Aerobní čištění vyžaduje nepřetržitý přísun kyslíku. To je hlavní faktor zajišťující činnost mikroorganismů.

Anaerobní metoda se používá k likvidaci kalů a jiných pevných usazenin. V tomto případě se oddělují nerozpustné prvky, které se rozkládají pomocí bakterií.

Varování! Výběr způsobu čištění je ovlivněn mnoha faktory: složením odpadních vod, specializací a umístěním podniku a klimatem v regionu.

Při analýze kontaminace se používá termín CHSK – chemická spotřeba kyslíku. Tento ukazatel odráží koncentraci organické hmoty ve vodě.

Klady a zápory procesu

Aerobní a anaerobní metody mají své výhody:

• účinné odstranění organických látek a dalších složek;
• jednoduchý princip fungování;
• nízké náklady na údržbu a provoz;
• spolehlivost zařízení;
• ekologická šetrnost čištěné vody;
• stupeň čištění až 99 %;
• Neuvolňují se žádné škodlivé látky.

Omezení aerobní a anaerobní systémy:

• velké investice do stavebních prací;
• je nutné přísné dodržování technologického postupu;
• některé toxické složky vedou ke smrti bakterie;
• Při práci s určitými produkty je nutný další krok čištění.

Aerobní metoda

Aerobní čištění odpadních vod probíhá za účasti bakterií a kyslíku. V důsledku této činnosti vynikají následující:

• voda;
• oxid uhličitý;
• Termální energie.

To vede ke zvýšení aktivovaného kalu, který se tvoří z kolonií mikroorganismů.

Aerobic Proces čištění zahrnuje několik fází:

1. Filtrace vody od pevných částic.
2. Oxidace organické hmoty. V důsledku toho vzniká aktivovaný kal – sediment skládající se z kolonií bakterií. Jde do samostatné přihrádky.
3. Zpracování a dezinfekce vzniklého kalu.

Proces čištění probíhá v bioreaktoru. Jedná se o nádobu vyrobenou z plastu, betonu nebo kovu. Na dně bioreaktoru jsou síta, ve kterých se nacházejí samotné mikroorganismy.

Přístup kyslíku zajišťují provzdušňovače – děrované trubky. Když jimi prochází vzduch, odpadní voda je nasycena kyslíkem.

Během života bakterií se uvolňuje tepelná energie. V důsledku toho se zvyšuje teplota celého systému. To může vést ke smrti mikroorganismů.

Pro řízení mikroklimatu je třeba nainstalovat senzory a řídicí systém. Značné náklady na energii jsou vynaloženy na zachování provozu dmychadel.

Vlastnosti aerobních zařízení:

• odstranění více než 99 % CHSK;
• 1 kg znečištění vyprodukuje 0,4 kg aktivovaného kalu;
• nevytváří se žádný bioplyn;
• Na odstranění 1 kg znečištění bude spotřeba elektřiny 5 kWh.

Účinnost aerobních metod se snižuje pod vlivem řady faktorů:

• přítomnost toxických látek a solí těžkých kovů;
• práce s kontaminanty, které dlouho oxidují;
• velké rozměry;
• vysoká koncentrace účinných látek, které zpomalují činnost mikroorganismů;
• teplota nad 20-30 stupňů;
• porušení acidobazické rovnováhy, která je stanovena pro každý typ bakterií.

Tyto faktory inhibují aktivitu mikroorganismů nebo vedou k jejich úplné smrti. Proto při výběru aerobní metody nezapomeňte vzít v úvahu, jaké složky jsou obsaženy v odpadní vodě.

Aerobní metoda poskytuje zlepšenou kvalitu zpracování. Po vyčištění je dovoleno vypouštět vodní hmotu do řek a nádrží.

Stavba aerobních struktur vyžaduje více volného prostoru a značné investice.

Anaerobní

Anaerobní rozklad nevyžaduje kyslík. V důsledku toho dochází k fermentačnímu procesu a uvolňuje se metan. V přírodních podmínkách jsou podobné procesy pozorovány v bažinatých oblastech. Při rozkladu organické hmoty se uvolňují tzv. bažinaté plyny.

Anaerobní léčba obsahuje 4 etapy:

1. Hydrolýza. Složité uhlovodíky se rozkládají na vodu a jednodušší složky.
2. Předoxidace. V důsledku toho se uvolňují alkoholy a kyseliny.
3. Finální oxidace produktů.
4. Zpracování látek bakteriemi a uvolňování metanu.

Všechny stupně anaerobního čištění jsou úzce propojeny. Pokud je jedna fáze porušena, čištění se zastaví.

Anaerobní zařízení mají formu uzavřených nádob. Obvykle jsou umístěny pod zemí.

Na dně nádoby se tvoří sediment. V horní části nádrží jsou uzávěry určené k odstranění plynu.

Aktivita anaerobních bakterií neprodukuje energii. Teplota uvnitř nádoby se tedy nemění. Taková zařízení pracují bez řídicího systému, takže jejich cena je poměrně nízká.

Hlavní nevýhodou anaerobní metody je uvolňování metanu. Proto systémy jsou postaveny na rovném terénu, který je neustále proháněn větry. Musí být nainstalovány senzory. Při zvýšení koncentrace metanu se aktivuje poplašný systém.

pracovní funkce anaerobní zařízení:

• odstranit více než 90 % kontaminantů;
• odstranění 1 kg CHSK umožňuje získat 40 g kalu;
• kompaktní velikost;
• tvorba bioplynu;
• K odstranění 1 kg znečištění je potřeba energie 0,5 kWh.

Anaerobní struktury jsou stavěny k čištění vody s vysokými koncentracemi CHSK. Jejich konstrukce vyžaduje méně místa a snižuje se také množství práce a peněz.

Účinnost výrazně snižují následující faktory:

• vysoká kyselost odpadních vod;
• pokles teploty pod nastavenou úroveň (20-30 stupňů);
• snížený obsah kontaminantů.

Závěr

Biologické metody čištění mají svá pro a proti. Při výběru vhodné metody se přihlíží ke složení vody a činnosti firmy.

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.