A biofiltr to system techniczny wykorzystywany do biologicznego oczyszczania wody lub powietrza. Opiera się on na aktywności mikroorganizmów, które rozkładają zanieczyszczenia lub przekształcają je w nieszkodliwe związki. Biofiltry są szeroko stosowane w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków, gdzie rozkładają zanieczyszczenia organiczne i związki azotu, a także w oczyszczaniu powietrza wywiewanego, na przykład w celu usunięcia zapachów i lotnych związków organicznych (LZO).
Spis treści
Techniczne podstawy biofiltracji
W procesie biofiltracji woda lub ścieki przepływają przez medium wypełnione pożywką (materiałem filtracyjnym), która zapewnia dużą powierzchnię do wzrostu mikroorganizmów. Mikroorganizmy te kolonizują podłoże i tworzą biofilm, który rozkłada substancje organiczne w wodzie. Proces ten odbywa się w warunkach tlenowych lub beztlenowych, w zależności od tego, czy tlen jest dostępny, czy nie. Typowe procesy biofiltracji obejmują
Eliminacja węgla: Związki organiczne, takie jak węglowodory i białka, są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako źródło pożywienia i przekształcane w dwutlenek węgla (CO₂) i wodę.
Denitryfikacja i nitryfikacja: Biofiltracja jest również w stanie usuwać związki azotu. Podczas nitryfikacji jony amonowe (NH₄⁺) są utleniane do azotynów (NO₂-), a następnie do azotanów (NO₃-). W kolejnym etapie denitryfikacji azotan jest redukowany do azotu gazowego (N₂) w warunkach beztlenowych przez wyspecjalizowane bakterie, a tym samym usuwany z obiegu wody.
Zastosowanie w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków
W praktyce przemysłowej biofiltracja jest stosowana w szczególności do oczyszczania ścieków o wysokim ładunku organicznym oraz do uzdatniania wody. Odgrywa ona decydującą rolę jako obróbka wstępna dla systemów odwróconej osmozyaby skutecznie usuwać resztkowe zanieczyszczenia organiczne i związki azotu. Jest to szczególnie ważne w kontekście recyklingu wody (Water ReUse) i produkcji wody procesowej ze ścieków.
Typowym przykładem zastosowania biofiltracji są kondensaty oparów z przemysłu spożywczego (zwłaszcza mleczarni), które muszą być oczyszczane przed dalszym przetwarzaniem ze względu na ich wysoką resztkową zawartość organiczną. Biofiltracja zapewnia usunięcie związków organicznych przed filtracją membranową (np. odwróconą osmozą), co zmniejsza biofouling membran i wydłuża żywotność systemów membranowych.
Zdjęcie: System odwróconej osmozy ALMA BHU BiosS-Treat do odzyskiwania wody procesowej ze ścieków
Produkty do biofiltracji ALMAWATECH: ALMA BHU BAF i ALMA BioFil Compact
ALMAWATECH oferuje dwa specyficzne rozwiązania biofiltracji, które mogą być stosowane w zależności od przepływu wody lub ścieków i zastosowania:
1. ALMA BHU BAF
Filtr ALMA BHU BAF (Biologically Activated Filtration) jest przeznaczony do przepływu wody do 1000 m³/h i jest wykonany w konstrukcji betonowej. Ta wielkoskalowa technologia biofiltracji jest idealna do procesów przemysłowych o dużym przepływie wody, w których wymagane jest ciągłe i skuteczne usuwanie substancji organicznych. Typowe obszary zastosowań to duże zakłady produkcyjne lub łańcuchy procesowe, w których woda ma być uzdatniana do ponownego użycia.
Zdjęcie: Biofiltracja ALMA BHU BAF, schemat procesu
2 ALMA BioFil Compact
Filtr ALMA BioFil Compact to kompaktowe rozwiązanie dla ścieków o przepływie do 100 m³/h. System ten jest szczególnie odpowiedni do zastosowań, w których wymagane jest oczyszczanie mniejszych ilości wody, np. w mniejszych zakładach przemysłowych lub w przypadku specyficznych przepływów ścieków procesowych. Dzięki kompaktowej konstrukcji można go łatwo zintegrować z istniejącymi systemami i oferuje ekonomiczne rozwiązanie do wstępnego oczyszczania ścieków dla instalacji odwróconej osmozy.
Zdjęcie: System biofiltracji ALMA BioFil Compact, projekt 3D
Oba systemy opierają się na wykorzystaniu specjalnie przygotowanych kulek glinianych lub innych podłoży o dużej powierzchni, które są siedliskiem zarówno mikroorganizmów tlenowych, jak i beztlenowych. Pozwala to na skuteczne oczyszczanie biologiczne i jednoczesne wdrożenie nitryfikacji i denitryfikacji.
Biofiltracja jako obróbka wstępna dla systemów odwróconej osmozy
Kluczowym obszarem zastosowania biofiltracji, w szczególności rozwiązań ALMAWATECH, jest wstępne oczyszczanie w systemach odwróconej osmozy w ramach procesów recyklingu wody. Systemy odwróconej osmozy zależą od tego, czy uzdatniana woda zawiera jak najmniej pozostałości organicznych, aby uniknąć biofoulingu i zatykania membran. Biofiltracja odgrywa tutaj decydującą rolę poprzez redukcję substancji organicznych i składników odżywczych w wodzie.
Zalety biofiltracji jako oczyszczania wstępnego:
Skuteczna redukcja substancji organicznych: Biofiltracja zapewnia znaczną redukcję biodegradowalnych substancji organicznych, a tym samym zmniejsza biofouling w dalszych procesach membranowych.
Ekonomiczne rozwiązanie: Dzięki zastosowaniu biofiltracji jako obróbki wstępnej, koszty operacyjne systemów odwróconej osmozy są niższe. systemów odwróconej osmozy można znacznie obniżyć, ponieważ zmniejsza się zużycie chemikaliów do czyszczenia membran i częstotliwość ich wymiany.
Wydłużenie żywotności membran: Rozkładając pozostałości organiczne i związki azotu na wczesnym etapie, biofiltracja wydłuża żywotność membran i minimalizuje potrzebę kosztownych działań konserwacyjnych.
Optymalizacja recyklingu wody: Wstępne oczyszczanie ścieków, takich jak kondensaty pary, umożliwia wydajne odzyskiwanie wody i pomaga spełnić wymagania dotyczące jakości wody w obiegu wody procesowej.
Zdjęcie: System biofiltracji ALMA BHU BAF
Denitryfikacja i nitryfikacja w biofiltracji
W wielu zastosowaniach przemysłowych, szczególnie w dziedzinie oczyszczania ścieków, konieczne jest usuwanie związków azotu. Osiąga się to poprzez połączenie nitryfikacji (konwersja amonu do azotanu) i denitryfikacji (redukcja azotanu do azotu gazowego) opisanych powyżej. Procesy te mogą być specjalnie kontrolowane w biofiltracji poprzez tworzenie określonych stref tlenowych i beztlenowych w biofiltrze, które są siedliskiem odpowiednich mikroorganizmów.
Zalety denitryfikacji i nitryfikacji:
Skuteczne usuwanie azotu: Azot jest skutecznie usuwany poprzez ukierunkowaną denitryfikację i nitryfikację, co jest szczególnie ważne w przypadku ścieków zanieczyszczonych substancjami odżywczymi.
Ochrona środowiska: Usuwanie azotu zmniejsza ryzyko eutrofizacji zbiorników wodnych, ponieważ nadmiar składników odżywczych w wodzie może prowadzić do nadmiernego wzrostu glonów.
Wnioski
Biofiltracja biofiltracja to wysoce wydajna i zrównoważona metoda biologicznego oczyszczania wody i ścieków. Dzięki produktom takim jak ALMA BHU BAF dla dużych przepływów wody i ALMA BioFil Compact dla mniejszych ilości ścieków, ALMAWATECH oferuje elastyczne rozwiązania, które można zintegrować z różnymi zastosowaniami przemysłowymi. Biofiltracja odgrywa kluczową rolę, szczególnie jako wstępne oczyszczanie w systemach odwróconej osmozy do recyklingu wody, ponieważ umożliwia ekonomiczną redukcję substancji organicznych i związków azotu oraz znacznie wydłuża żywotność membran.
