W jaki sposób wykorzystuje się biologiczne oczyszczanie ścieków i jakie są jego zalety
Biologiczne oczyszczanie ścieków to skuteczny sposób na usuwanie materii organicznej poprzez żywotną aktywność mikroorganizmów. Ta metoda może być stosowana zarówno w życiu codziennym, jak iw przedsiębiorstwach przemysłowych. Oczyszczanie przez bakterie z powodzeniem łączy się z wpływami mechanicznymi i chemicznymi, które mają większy wpływ na związki nieorganiczne. Oczyszczanie biologiczne opiera się na naturalnym procesie, jest sztucznie odtwarzane, aby bezpiecznie pozbyć się zanieczyszczeń.
Jak działa metoda biologicznego leczenia
Czyszczenie za pomocą mikroorganizmów odbywa się zwykle po mechanicznym usunięciu zanieczyszczeń. Wytrącają się nierozpuszczalne cząstki, a pozostałe substancje podlegają dalszej obróbce.
Istota pracy opiera się na zdolności niektórych bakterii do rozkładania związków organicznych. W efekcie powstają proste substancje, takie jak woda, dwutlenek węgla i metan. Mikroby i pierwotniaki wykorzystują powstałe produkty do utrzymania własnych funkcji życiowych.
Mikroorganizmy pozyskują również energię z azotu, który zawarty jest w ściekach w postaci związków amoniaku i azotanów. Skład soli mineralnych zawiera fosfor i potas, niezbędne do odżywiania bakterii. Bogata zawartość tych substancji w ściekach powoduje intensywne rozmnażanie się drobnoustrojów, dzięki czemu następuje naturalne czyszczenie zbiorników.
Z czego wykonane są ścieki domowe?
W nowoczesnych domach koniecznie obecne są systemy wodno-kanalizacyjne. Ludzie używają pierwszego do picia i potrzeb domowych, a przy pomocy drugiego usuwają skażoną ciecz. I choć poziom zanieczyszczeń w ściekach nie przekracza 1%, nie można ich ponownie wykorzystać, dopóki nie zostaną oczyszczone.
Skład ścieków różni się znacznie w zależności od miejsca i czasu pobierania próbek. Zazwyczaj ciecz zawiera zarówno elementy stałe, jak i rozpuszczalne. Substancje nieorganiczne można usunąć za pomocą prostego filtra, ale substancje organiczne wymagają bardziej wyrafinowanego podejścia. Jeśli nie zostaną podjęte odpowiednie środki, istnieje niebezpieczeństwo rozkładu związków biologicznych, co prowadzi do powstawania nieprzyjemnego zapachu i szkód wodnych.
Ścieki mogą zawierać pozostałości tłuszczów, detergentów, związków fosforanowych i chlorkowych, azotu, siarczanów i produktów petrochemicznych. Substancje te nie znikają samoistnie, dlatego do ich usuwania stosuje się biologiczne oczyszczanie ścieków.
Szczególną uwagę należy zwrócić na ten problem w domach wiejskich, które nie są podłączone do scentralizowanego zaopatrzenia w wodę. Ich witryny mają zwykle studnię i szambo. W niesprzyjających okolicznościach do kranu mogą dostać się nieoczyszczone ścieki, co grozi zatruciem wszystkich mieszkańców.
Metody oczyszczania ścieków
Istnieją dwie główne metody oczyszczania ścieków bytowych i przemysłowych - naturalna i sztuczna. Niewielkie ilości cieczy można oczyszczać w warunkach naturalnych, ale obecnie duża ilość zanieczyszczonej wody wymaga dodatkowego oczyszczania. Zwykle stosuje się cały kompleks sztucznych metod, a jako uzupełnienie stosuje się naturalne oczyszczanie. Popularne metody oczyszczania ścieków:
- Mechaniczny. Na tym etapie stosuje się filtry i osadniki wody. W tym celu stosuje się specjalne kraty, sita i pułapki. Po wstępnym oczyszczeniu ciecz trafia do studzienki, gdzie po chwili wytrącają się substancje nieorganiczne. We wszystkich nowoczesnych systemach woda przechodzi ten etap oczyszczania, ale nie wystarczy całkowicie usunąć wszystkie zanieczyszczenia. W ten sposób nie można wyeliminować składników chemicznych i biologicznych.
- Chemiczny. Polega na zastosowaniu specjalnych odczynników, które reagują z substancjami w składzie wody i prowadzą do powstania nierozpuszczalnego osadu. Dzięki temu możliwe jest prawie całkowite pozbycie się cząstek stałych, a zawartość organiczna nieznacznie spada.
- Fizyczna i chemiczna. Jest to połączenie dwóch poprzednich metod, które pozwala działać na wszystkie rodzaje zanieczyszczeń. Najczęściej stosowana koagulacja, ekstrakcja i elektroliza.
- Biologiczny. Ta metoda wymaga mikroorganizmów, które naturalnie oczyszczają wodę z zanieczyszczeń organicznych w trakcie swojego życia.
Metody biologicznego oczyszczania ścieków
Oczyszczanie wody przez mikroorganizmy odbywa się w następujących obiektach:
- Aeroczołgi;
- biofiltry;
- Stacje oczyszczania biologicznego;
- Bioreaktory membranowe;
- stawy biologiczne.
Aeroczołgi
Takie biologiczne oczyszczalnie ścieków są przeznaczone do cieczy oczyszczonej mechanicznie, która oddziałuje z osadem czynnym znajdującym się w zbiorniku. Proces odbywa się w specjalnych kontenerach, składających się z kilku wydziałów i wyposażonych w systemy napowietrzania. Osad czynny zawiera wiele bakterii, które żywią się odpadami organicznymi. Do ich życiowej aktywności potrzebne są odpowiednie warunki, które w zbiorniku są stale utrzymywane.
Przede wszystkim bakterie potrzebują tlenu, aby mogły się rozmnażać. Przy stałym dopływie powietrza mikroorganizmy zaczynają pobierać materię organiczną z wody, dzięki czemu następuje naturalne oczyszczenie zbiornika. Z biegiem czasu zmniejszają się rezerwy materii organicznej, a zużycie tlenu również zaczyna spadać. W tym momencie płyn przenosi się do kolejnych działów.
W dalszych odcinkach woda jest uzdatniana specjalnymi bakteriami nitryfikacyjnymi, które przekształcają azot zawarty w solach amonowych w azotyny. Istnieje również inny rodzaj drobnoustroju, który absorbuje azotyny w stawie. W wyniku tego procesu powstają azotany. Ostatecznie, po całkowitym przetworzeniu związków, ścieki trafiają do studzienki wtórnej. Tutaj osad czynny tworzy osad, a czysta ciecz przemieszcza się do zbiorników.
Bioreaktor membranowy
Metody biologicznego oczyszczania ścieków obejmują zastosowanie bioreaktora membranowego. Rolą membran jest stworzenie pewnego rodzaju bariery dla przenikających przez nie zanieczyszczeń. Te elementy to rurowe, puste włókna i płaska rama. Oprócz filtracji mechanicznej wykorzystuje się aktywność mikroorganizmów.
Reaktor membranowy może być stosowany zarówno na końcowym etapie oczyszczania cieczy, jak i do oczyszczania przygotowawczego przed nanofiltracją. W ten sposób można skutecznie usunąć nadmiar soli z kanalizacji.
Biofiltry
Biofiltry są często używane do biologicznego oczyszczania ścieków w domach wiejskich. To małe urządzenie zawiera pojemnik z materiałem załadowczym zawierającym mikroorganizmy. Aktywność bakterii przebiega na podobnej zasadzie jak w przypadku aerotank – materia organiczna z powodzeniem rozkłada się na proste elementy, które służą jako pokarm dla drobnoustrojów.
Urządzenia dzielą się na dwie grupy: dwustopniowe oraz z filtracją kroplową. Ten ostatni typ charakteryzuje się niską wydajnością, ale jednocześnie zapewnia najbardziej efektywne oczyszczanie ścieków. Urządzenia dwustopniowe działają szybciej, ale jakość będzie bardziej przeciętna. Oba urządzenia zawierają systemy obudowy, dystrybutora, odwodnienia i dystrybucji powietrza.
Biologiczna oczyszczalnia ścieków
Urządzenie to wykonane jest w formie konstrukcji z czterema komorami, w których następuje sekwencyjne oczyszczanie ścieków poprzez zastosowanie osadu czynnego i tlenu. Po przejściu przez wszystkie wydziały woda jest praktycznie czysta i może być ponownie wykorzystana na potrzeby domowe lub przemysłowe.
Duża ilość oddziałów nie zajmuje dużo miejsca, dzięki czemu sama stacja jest urządzeniem kompaktowym i łatwym w obsłudze. Jest łatwy do przenoszenia i instalacji. Ta biologiczna metoda oczyszczania ścieków wymaga regularnej konserwacji urządzenia, aby zapewnić jego wydajną pracę. Okresowo sekcje urządzenia należy przepłukiwać myjką wysokociśnieniową. Następnie urządzenie należy ponownie uruchomić.
stawy biologiczne
Dość prosty i opłacalny sposób usuwania zanieczyszczeń z cieczy polega na jej samooczyszczaniu w sztucznie utworzonych otwartych zbiornikach. Ważne jest, aby zapewnić tutaj dobrą cyrkulację powietrza, ponieważ bakterie potrzebują tlenu do życia. Z tego powodu głębokość zbiornika nie powinna przekraczać 1 metra.
Znaczna wielkość zbiornika pozwala na dobre nagrzanie wody, dzięki czemu mikroorganizmy stają się aktywne i szybciej wchłaniają związki organiczne. Takie biologiczne oczyszczanie ścieków przebiega sprawniej latem, a wraz ze spadkiem temperatury proces utleniania staje się wolniejszy. Gdy nadchodzi mróz, mikroorganizmy zasypiają i nie mogą już wykonywać swojej pracy. Dlatego nie ma sensu korzystać ze stawów biologicznych zimą i późną jesienią.
Zbiorniki tego typu dzielą się na trzy typy:
- Z rozcieńczeniem - ścieki są mieszane z wodami rzecznymi;
- Zbiorniki wielostopniowe bez rozcieńczania - ciecz wchodzi do zbiornika po pewnym czasie osiadania, często stosuje się kaskadową metodę ich umieszczania;
- Stawy do oczyszczania ścieków.
Metody różnią się czasem potrzebnym do całkowitego oczyszczenia wody. Stawy do rozcieńczania są w stanie oczyścić ciecz w ciągu dwóch tygodni, podczas gdy w stawach wielostopniowych zanieczyszczenia są usuwane po około miesiącu.
Sprzątanie końcowe
Po biologicznych metodach oczyszczania wody może być od razu przeniesiona do gleby lub ponownie wykorzystana na potrzeby techniczne. Czasami ciecz jest uwalniana do zbiorników wodnych, ale najczęściej zawarte w niej elementy mogą zaszkodzić ekosystemowi. Z tego powodu ścieki przemysłowe wymagają późniejszego oczyszczenia przed ponownym użyciem. Podczas dodatkowego oczyszczania zachodzą następujące procesy:
- Zmniejszenie ilości zawieszeń;
- Zmniejszenie zawartości azotu, fosforu i innych związków chemicznych;
- Dezynfekcja;
- Dodanie tlenu do wody, która będzie wykorzystywana do łowisk.
Narzędzie do głębokiego czyszczenia to zwykle bioreaktor z zalanym złożem. Czasami ta strona jest używana jako nitryfikator.
Konkretny typ urządzenia dobierany jest na podstawie lokalnych warunków i wymaganej jakości oczyszczania płynów. W większości przypadków konieczne jest częściowe przebudowanie projektu głębokiego czyszczenia.
Jak działają bakterie
Ścieki są oczyszczane za pomocą mikroorganizmów tlenowych i beztlenowych. Różnica polega na wykorzystaniu tlenu do oczyszczania cieczy. Każda metoda wiąże się z użyciem określonego mechanizmu.
Oczyszczanie aerobowe
Jest produkowany przy użyciu biofilmu lub osadu czynnego. Ścieki dostają się do studzienki lub zbiornika z bakteriami, a następnie do systemu dostarczany jest tlen, dzięki czemu materia organiczna jest utleniana. Równolegle zachodzi nitryfikacja związków. Proces jest powtarzany kilka razy przed rozpoczęciem osiadania cieczy. Nadmiar szlamu trafia do przeróbki, a część wraca z powrotem do systemu. Czysta woda jest dodatkowo oczyszczana lub dostaje się do zbiornika.
Leczenie beztlenowe
Jeśli w ściekach jest dużo substancji organicznych, stałych i osadu czynnego, można je oczyszczać metodą metanogenezy, która zachodzi przy udziale bakterii beztlenowych. W tej metodzie ciecz jest oczyszczana w zbiorniku mikroorganizmów, w wyniku czego powstaje metan i dwutlenek węgla. Następnie gazy są usuwane, a osad przechodzi do wirówki, w której oddzielany jest osad. Następnie czysta woda wraca do zbiornika, a osad jest suszony, dezynfekowany i wykorzystywany do kompostowania.
Zalety i wady metody
Biologiczne oczyszczanie ścieków ma wymierne zalety:
- Mała ilość odpadów. W wyniku przetwarzania powstają proste związki, które można łatwo usunąć z cieczy. Powstały metan służy do ogrzewania budynków, a za pomocą mułu nawozi glebę.
- Autonomiczna praca urządzeń. Nie wymagają dodawania odczynników, a 1 osoba może kontrolować procesy.
- Przystępny koszt metody w porównaniu do innych metod oczyszczania cieczy.
- Przyjazność dla środowiska i naturalność procesu. Takie czyszczenie nie szkodzi zasobom naturalnym i ekosystemom.
Metoda ma również wady:
- Trudno jest utrzymać stałą liczbę mikroorganizmów. Zmniejszenie ich liczby doprowadzi do niewystarczająco skutecznego oczyszczania ścieków.
- Budowa obiektów do leczenia może wymagać dużej ilości środków finansowych. Z czasem inwestycja się zwraca.
- Znaczenie ścisłego przestrzegania technologii oczyszczania płynów. Odstępstwo od zasad doprowadzi do zmniejszenia skuteczności metody.
- Nie wszystkie rodzaje materii organicznej można poddać recyklingowi. Trujące substancje mogą niszczyć bakterie, dlatego ważne jest, aby dokładnie sprawdzać wodę pod kątem ich obecności i usuwać toksyny w odpowiednim czasie.
Wniosek
Zastosowanie oczyszczania biologicznego pozwala skutecznie usuwać zanieczyszczenia ze ścieków bez szkody dla środowiska. Jest to niedroga i popularna metoda zarówno dla potrzeb domowych, jak i przemysłowych.
