Proces proces osadu czynnego jest szeroko stosowanym biologicznym procesem oczyszczania ścieków. Opiera się on na wykorzystaniu mikroorganizmów tlenowych, które rozkładają związki organiczne w ściekach. Jest to proces zawieszonego wzrostu, w którym mikroorganizmy unoszą się w ściekach w postaci kłaczków - tak zwanego osadu czyn nego - i wykorzystują zawarte w nich substancje organiczne jako składniki odżywcze. Proces ten jest stosowany na całym świecie w oczyszczalniach ścieków komunalnych i przemysłowych, szczególnie w sektorach o wysokim poziomie zanieczyszczenia organicznego, takich jak przemysł spożywczy, chemiczny i papierniczy.
Spis treści
Zaplecze techniczne
W procesie osadu czynnego mikroorganizmy przechodzą kilka procesów biologicznych w celu rozbicia zanieczyszczeń zawartych w ściekach. Najważniejsze parametry techniczne i procesy to
Napowietrzanie: Aerobowy charakter procesu wymaga ciągłego dostarczania tlenu w celu utrzymania aktywności biologicznej mikroorganizmów. Jest to zwykle osiągane za pomocą mechanicznych urządzeń napowietrzających, takich jak aeratory zanurzeniowe lub lance napowietrzające. Tlen wspomaga wzrost mikroorganizmów, które przekształcają substancje organiczne w dwutlenek węgla (CO₂) i wodę.
Degradacja składników odżywczych: Mikroorganizmy wykorzystują związki węgla w ściekach jako źródło pożywienia. Związki te są rozkładane i przekształcane w energię i masę komórkową. Oprócz węgla, proces osadu czynnego eliminuje również azot (poprzez nitryfikację i denitryfikację) i fosfor, co jest szczególnie ważne przy oczyszczaniu ścieków o wysokim stężeniu składników odżywczych.
Recyrkulacja osadu: Kluczowym elementem procesu jest recyrkulacja osadu. Po oddzieleniu w osadniku wtórnym część osadu czynnego jest zawracana do zbiornika napowietrzania w celu utrzymania stabilnej populacji mikroorganizmów. Część, która nie jest zawracana, nazywana jest osadem nadmiernym i zwykle musi zostać odwodniona i usunięta lub poddana dalszej obróbce.
Wiek osadu czynnego: Ważnym parametrem jest wiek osadu, który opisuje stosunek biomasy w systemie do dziennej produkcji biomasy. Wiek osadu wpływa na rodzaj mikroorganizmów, które rosną w systemie, a tym samym na wydajność oczyszczania. Wyższy wiek osadu sprzyja degradacji związków, które są trudne do rozłożenia, na przykład.
Hydrauliczny czas retencji: Hydrauliczny czas retencji opisuje czas, przez jaki ścieki pozostają w zbiorniku napowietrzającym. Różni się on w zależności od obciążenia i konfiguracji systemu i zazwyczaj wynosi od 6 do 12 godzin. Zbyt krótki czas retencji może prowadzić do niepełnej degradacji, podczas gdy zbyt długi czas retencji prowadzi do zwiększonej produkcji biomasy i potencjalnego wzrostu kosztów operacyjnych.
Zastosowanie w praktyce
Proces osadu czynnego jest elastyczny i może być dostosowany do różnych składów i obciążeń ścieków. Istnieją różne warianty procesu, które różnią się pod względem modyfikacji kontroli procesu:
Konwencjonalny proces osadu czynnego: Standardowy proces, w którym ładunek ścieków jest względnie stały, a całe oczyszczanie biologiczne odbywa się w pojedynczym zbiorniku z osadem czynnym.
Zdjęcie: Klasyczny zbiornik napowietrzający (proces: ALMA BHU BIO)
SBR (sekwencyjny reaktor porcjowy): Dalsze rozwinięcie, w którym cały proces odbywa się w jednym reaktorze, ale jest przeprowadzany w różnych okresach czasu (cyklach). SBR jest szczególnie odpowiedni dla systemów, w których objętość ścieków ulega wahaniom lub przestrzeń jest ograniczona.
Napowietrzanie kaskadowe: W tym przypadku ścieki są doprowadzane przez kilka zbiorników napowietrzających połączonych szeregowo, co prowadzi do bardziej wydajnego wykorzystania tlenu i lepszego stopnia degradacji.
- Proces denitryfikacji: W tym procesie azot w ściekach jest usuwany w dwóch etapach: najpierw amon jest przekształcany w azotan przez mikroorganizmy (nitryfikacja), a następnie azotan jest przekształcany w gazowy azot (N₂) w obszarze beztlenowym w procesie denitryfikacji, który jest uwalniany do atmosfery.
Zdjęcie: Zbiornik napowietrzający z denitryfikacją i nitryfikacją ścieków z przemysłu spożywczego (proces: ALMA BHU BIO)
Zalety procesu osadu czynnego
Wysoka wydajność oczyszczania: Proces osadu czynnego zapewnia bardzo skuteczną redukcję związków organicznych, a także azotu i fosforu w ściekach. Dzięki temu idealnie nadaje się do ścieków o wysokim obciążeniu organicznym.
Możliwość dostosowania: Proces można elastycznie dostosować do różnych składów ścieków i obciążeń poprzez zmianę parametrów, takich jak wiek osadu, intensywność napowietrzania i czas retencji.
Powszechnie stosowana technologia: Proces osadu czynnego jest ugruntowany i dobrze zbadany na całym świecie w zakresie oczyszczania ścieków. Istnieje bogate doświadczenie i wiele instalacji referencyjnych, co oznacza, że obsługa i konserwacja są zoptymalizowane.
Opłacalność: W porównaniu z innymi zaawansowanymi technologiami, proces osadu czynnego jest stosunkowo niedrogi w zakupie i eksploatacji, zwłaszcza w przypadku dużych ilości ścieków.
Wyzwania związane z procesem osadu czynnego
Wrażliwość na substancje toksyczne: Proces osadu czynnego może zostać zakłócony przez substancje toksyczne lub metale ciężkie w ściekach, które uszkadzają mikroorganizmy. Oczyszczanie wstępne lub zarządzanie wprowadzaniem substancji jest zatem konieczne w przypadku silnie zanieczyszczonych ścieków.
Wskaźnik objętości osadu(SVI): Powszechnym parametrem operacyjnym jest wskaźnik objętości osadu, który opisuje zdolność osadu do osadzania się po napowietrzaniu. Wysoka wartość SVI wskazuje na unoszenie się osadu lub rozwój bakterii nitkowatych, co utrudnia oddzielenie osadu od oczyszczonej wody.
Wysoka podaż tlenu: Zapotrzebowanie na tlen w procesie osadu czynnego jest wysokie, co prowadzi do znacznego zapotrzebowania na energię. Energooszczędne napowietrzanie ma zatem kluczowe znaczenie dla kosztów operacyjnych.
- Usuwanie osadu: Regularne usuwanie osadu nadmiernego jest konieczne i może wiązać się z dodatkowymi kosztami i wyzwaniami logistycznymi.
Zdjęcie: System napowietrzania w zbiorniku osadu czynnego systemu ALMA BHU BIO
Wnioski
Proces Proces osadu czynnego jest jedną z najważniejszych technologii oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych. Oferuje on wydajne i elastyczne rozwiązanie w zakresie degradacji substancji organicznych i składników odżywczych w ściekach. Dzięki zastosowaniu mikroorganizmów w osadzie czynnym, nawet silnie zanieczyszczone ścieki mogą zostać oczyszczone przed ich dalszym oczyszczaniem lub odprowadzeniem do środowiska. Pomimo pewnych wyzwań, takich jak wrażliwość na substancje toksyczne i potrzeba niezawodnego dostarczania tlenu, proces osadu czynnego pozostaje ekonomiczną i sprawdzoną technologią stosowaną w wielu branżach na całym świecie.
