„Neviditeľný hrdina“ v čistení odpadových vôd – biologická výplň

Premýšľali ste niekedy nad tým, akoČistiarne odpadových vôdPremeniť kalnú odpadovú vodu na čistú? Okrem príspevkov mikroorganizmov existuje aj materiál, ktorý k tomu potichu prispieva – biologická výplň. Je to ako „ekologický byt“ vo vode, ktorý poskytuje prostredie pre mikroorganizmy a zdvojnásobuje účinnosť čistenia odpadových vôd. Dnes sa pozrime na tohto „neviditeľného hrdinu“!

I. Čo je biologická výplň?

Definícia:Bioplnivo je hlavný nosný materiál v procese čistenia odpadových vôd biofilmom, zvyčajne ide o poréznu pevnú látku s vysokým povrchom. Dokáže adsorbovať mikroorganizmy za vzniku biofilmov a odstraňovať znečisťujúce látky prostredníctvom biodegradácie a fyzikálnej adsorpcie.
Základné funkcie:
Poskytnite miesto pre prichytenie mikroorganizmov a zvýšte biomasu na jednotku objemu.
Predĺžte dobu zotrvania mikroorganizmov a zlepšite účinnosť odstraňovania komplexných znečisťujúcich látok (ako je amoniakálny dusík a organické látky).

Obr. 1 Proces tvorby biofilmu biologického výplňového materiálu

II. Charakteristika biologických plnív

1. Návrh optimalizácie hydraulického výkonu
Vlastnosti biologických plnív z hľadiska mechaniky tekutín sa odrážajú najmä v štyroch dimenziách: špecifický povrch, štruktúra pórov, geometrická morfológia a hustota balenia. Vysoký špecifický povrch je základnou podmienkou pre udržanie vysokej koncentrácie biomasy v reaktore a hladina biomasy priamo určuje účinnosť odbúravania znečisťujúcich látok v systéme. Zvýšenie špecifického povrchu však súčasne zvýši odpor kvapaliny, čo vedie k zvýšeniu spotreby energie pri prevzdušňovaní.

Veľkosť pórovitosti priamo ovplyvňuje efektívne využitie objemu reaktora. Vyššia pórovitosť môže predĺžiť skutočný čas zotrvania odpadovej vody, znížiť odpor prúdenia, znížiť riziko upchatia a skrátenia prietoku a znížiť množstvo biologického plniva a náklady na infraštruktúru.

2. Požiadavky na chemickú stabilitu
Bioplnivo musí byť odolné voči korózii a schopné odolávať erózii zložiek odpadovej vody a mikrobiálnych metabolitov. Samotný materiál by mal byť inertný, aby sa zabránilo rozpúšťaniu škodlivých látok spôsobujúcich sekundárne znečistenie, a nesmie obsahovať chemikálie, ktoré inhibujú mikrobiálnu aktivitu. Fyzikálna úroveň musí spĺňať požiadavky na mechanickú pevnosť a zároveň si zachovať nízku hmotnosť, aby sa znížilo zaťaženie systému.

3. Mechanizmy podporujúce prichytenie biofilmu
Účinnosť tvorby biofilmu závisí od fyzikálno-chemických vlastností bioplniva:

Fyzikálne vlastnosti:Drsnosť povrchu a mikroporézna štruktúra sú kľúčovými faktormi. Drsné povrchy môžu urýchliť proces tvorby biofilmu, zatiaľ čo mikroporézne štruktúry zvyšujú zadržiavanie mikróbov prostredníctvom kapilárneho pôsobenia.

Chemické vlastnosti:Charakteristiky povrchového náboja a hydrofilné a hydrofóbne vlastnosti zohrávajú vedúcu úlohu. Povrch baktérií je zvyčajne negatívne nabitý a kladný potenciál na povrchu bioplniva môže podporiť priľnavosť buniek prostredníctvom elektrostatickej adsorpcie. Hydrofilné povrchy môžu výrazne skrátiť cyklus tvorby biofilmu.

4. Mechanické vlastnosti materiálu
Je potrebné nájsť rovnováhu medzi ľahkosťou a vysokou pevnosťou. Ideálne bioplnivo by malo mať dostatočnú pevnosť v tlaku, aby odolalo nárazom prúdenia vody, a zároveň by si malo zachovať nízku hustotu, aby sa znížila spotreba energie systému.

5. Ekonomické aspekty
Náklady na bioplnivá zvyčajne predstavujú 30 % – 40 % celkovej investície do procesu výroby biofilmu, preto je nevyhnutné vybrať si nákladovo efektívne materiály. Na dosiahnutie optimalizácie nákladov a zároveň zabezpečenia výkonu by sa mali uprednostňovať suroviny zo širokej škály zdrojov a s pohodlným spracovaním.

III. Technológia „najlepšieho partnera“ pre bioplnivá

1.MBBR(Reaktor s biofilmom s pohyblivým lôžkom)
Vlastnosti:Biologická výplň voľne prúdi v bazéne a nie je potrebné ju spätne preplachovať.
Použiteľné:Vysoko koncentrované odpadové vody, modernizácia starých čistiarní odpadových vôd.

Obr. 2. Praktické využitie biologického plniva získaného procesom MBBR

2. Biologický kontaktný oxidačný rybník
Vlastnosti:Biologické výplne sú fixované v jazierku a je potrebné ich pravidelne čistiť.
Použiteľné:domová odpadová voda, priemyselná odpadová voda s nízkou koncentráciou.

Obr. 3 Praktické využitie biologických plnív v procese biologickej kontaktnej oxidácie

IV. Zhrnutie: Vyberte si správnu biologickú plnivovú látku pre zefektívnenie čistenia odpadových vôd

Biologické plnivo je „ekologickým základom“ čistenia odpadových vôd. Výber správneho materiálu a procesu môže výrazne zlepšiť účinok čistenia. V budúcnosti sa so zvyšujúcimi sa požiadavkami na ochranu životného prostredia stanú nové biologické plnivá, ako je grafén a zeolit, hlavným výskumným bodom.

Technická hodnota biologických plnív sa neodráža len v samotnom čistení vody, ale aj prostredníctvom prepojenia materiálových inovácií a procesov podporuje čistenie odpadových vôd smerom k nízkouhlíkovému rozvoju založenému na zdrojoch a stáva sa nevyhnutnou technickou podporou v modernom systéme riadenia vodného prostredia.