A system biofiltracji to urządzenie techniczne do biologicznego oczyszczania wody i ścieków, w którym mikroorganizmy na specjalnych podłożach wzrostowych (materiałach filtracyjnych) są wykorzystywane do rozkładania związków organicznych i innych zanieczyszczeń. Instalacje do biofiltracji opierają się na procesach biochemicznych, w których mikroorganizmy wykorzystują zanieczyszczenia jako źródło pożywienia i przekształcają je w nieszkodliwe produkty końcowe, takie jak dwutlenek węgla (CO₂), azot (N₂) i woda. Instalacje te odgrywają kluczową rolę w uzdatnianiu wody przemysłowej i oczyszczaniu ścieków, zwłaszcza jeśli chodzi o usuwanie resztkowych zanieczyszczeń organicznych, związków azotu i innych rozpuszczalnych zanieczyszczeń z wody.
Spis treści
Zaplecze techniczne i funkcjonalność
Działanie systemu biofiltracji opiera się na kolonizacji materiałów filtracyjnych mikroorganizmami, które osadzają się w biofilmie. Uzdatniana woda jest kierowana przez medium filtracyjne, na którym znajdują się mikroorganizmy. Wykorzystują one substancje organiczne w wodzie jako substrat, rozkładają je i w ten sposób oczyszczają wodę. Biofilm zapewnia adsorpcję i degradację zanieczyszczeń. Proces ten może odbywać się zarówno w warunkach tlenowych (z tlenem), jak i beztlenowych (bez tlenu), w zależności od docelowych związków, które mają zostać usunięte.
Typowe procesy biologiczne w systemach biofiltracji obejmują
Eliminacja dwutlenku węgla: Substancje organiczne, takie jak węglowodory i cukry, są rozkładane przez mikroorganizmy i przekształcane w dwutlenek węgla i wodę.
Nitryfikacja i denitryfikacja: Procesy te są wykorzystywane do usuwania związków azotu ze ścieków. Podczas nitryfikacji amon (NH₄⁺) jest przekształcany w azotan (NO₃-), podczas gdy denitryfikacja redukuje azotan do azotu cząsteczkowego (N₂), który ulatnia się w postaci gazu.
Biofiltracja jest zwykle stosowana jako obróbka wstępna dla innych technologii, takich jak odwrócona osmoza lub jako końcowy etap uzdatniania wody w celu zminimalizowania zanieczyszczeń resztkowych przed odprowadzeniem do środowiska lub ponownym użyciem.
Budowa systemu biofiltracji
Typowy system biofiltracji składa się z kilku elementów, które współpracują ze sobą w celu zapewnienia skutecznego oczyszczania wody:
Zbiornik reaktora: Reaktor jest centralnym elementem systemu i zawiera materiał filtracyjny, który służy jako nośnik dla biofilmu. Te materiały nośne mogą składać się z syntetycznych mediów, takich jak plastikowe granulki, piasek, ziemia okrzemkowa lub specjalnie przygotowane kulki gliniane, które oferują wysoką powierzchnię właściwą.
System napowietrzania (dla systemów biofiltracji tlenowej): W instalacjach, które działają w warunkach tlenowych, wymagany jest system napowietrzania w celu dostarczenia mikroorganizmom potrzebnego im tlenu. Jest to często realizowane przez systemy pęcherzykowe lub wentylatory.
Dystrybucja wody: Równomierna dystrybucja wody na medium filtracyjne ma kluczowe znaczenie dla wydajności systemu. Dystrybucja ta często odbywa się za pomocą systemów dysz, które w sposób ciągły rozprowadzają ścieki po złożu filtracyjnym.
System sterowania i regulacji: Parametry robocze, takie jak natężenie przepływu, napowietrzanie i wartość pH są monitorowane i regulowane przez zautomatyzowany system sterowania w celu zapewnienia optymalnych warunków dla mikroorganizmów.
Zastosowania systemów biofiltracji w przemyśle
Systemy biofiltracji są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu do usuwania zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych z wody. Typowe obszary zastosowań to
Przemysł spożywczy: Systemy biofiltracji są wykorzystywane do redukcji ładunków organicznych w ściekach pochodzących z przetwórstwa żywności, w szczególności w kondensatach pary z mleczarni lub innych procesów produkcyjnych. Ścieki te zawierają duże ilości rozpuszczonych substancji organicznych, które mogą być skutecznie degradowane przez biofiltrację.
Recykling wody (Water ReUse): W produkcji wody procesowej systemy biofiltracji są wykorzystywane do oczyszczania strumieni ścieków, dzięki czemu mogą one zostać ponownie wprowadzone do obiegu jako woda procesowa lub woda chłodząca. W tym przypadku biofiltracja jest często stosowana jako obróbka wstępna w systemach odwróconej osmozy w celu zminimalizowania resztkowego zanieczyszczenia organicznego, a tym samym ochrony membran przed biofoulingiem.
Oczyszczalnie ścieków komunalnych: W oczyszczalniach ścieków komunalnych biofiltracja jest wykorzystywana do dalszego usuwania azotu. Dzięki ukierunkowanej kontroli stref tlenowych i beztlenowych, zarówno nitryfikacja, jak i denitryfikacja mogą być przeprowadzane w jednej oczyszczalni.
Przemysł chemiczny: Systemy biofiltracji są tutaj wykorzystywane do usuwania rozpuszczalników organicznych i innych słabo degradowalnych związków organicznych ze ścieków. Biofiltracja może pomóc zminimalizować obciążenie resztkowe po chemiczno-fizycznym oczyszczaniu końcowym po oczyszczaniu chemiczno-fizycznym.
Zdjęcie: System odwróconej osmozy ALMA BHU BiosS-Treat do odzyskiwania wody procesowej ze ścieków
Rozwiązania biofiltracyjne ALMAWATECH
ALMAWATECH oferuje systemy biofiltracji dostosowane do różnych wymagań przemysłowych. Na szczególną uwagę zasługują dwa produkty z portfolio ALMAWATECH:
1. ALMA BHU BAF
ALMA BHU BAF (Biologically Activated Filtration) to rozwiązanie dla przepływów wody do 1000 m³/h w budownictwie betonowym. Ten wielkoskalowy system biofiltracji jest idealny do zastosowań przemysłowych o wysokim zapotrzebowaniu na wodę, gdzie potrzebny jest solidny i wydajny system. Może być stosowany do oczyszczania wody procesowej i ścieków w dużych zakładach produkcyjnych w celu skutecznej redukcji związków azotu i węgla.
Zdjęcie: Biofiltracja ALMA BHU BAF, schemat procesu
2 ALMA BioFil Compact
Filtr ALMA BioFil Compact jest przeznaczony do ścieków o przepływie do 100 m³/h i oferuje kompaktowe i elastyczne rozwiązanie dla mniejszych ilości ścieków. System ten jest szczególnie odpowiedni jako wstępne oczyszczanie dla systemów odwróconej osmozygdzie wymagane są niskie pozostałości substancji organicznych. Redukcja substancji organicznych minimalizuje ryzyko zanieczyszczenia membrany (biofouling), co wydłuża żywotność membran i zmniejsza koszty operacyjne.
Zdjęcie: System biofiltracji ALMA BioFil Compact, projekt 3D
Oba systemy wykorzystują specjalnie przygotowane kulki gliniane lub inne media filtracyjne, które zapewniają wysoką powierzchnię właściwą i są siedliskiem zarówno mikroorganizmów tlenowych, jak i beztlenowych, aby zapewnić maksymalną wydajność nitryfikacji i denitryfikacji.
Zalety systemu biofiltracji
Skuteczne usuwanie substancji organicznych: Systemy biofiltracji są szczególnie skuteczne w redukcji biodegradowalnych substancji organicznych, co pomaga poprawić jakość wody.
Usuwanie azotu: Dzięki zintegrowanym procesom nitryfikacji i denitryfikacji systemy biofiltracji są w stanie skutecznie usuwać związki azotu, co ma ogromne znaczenie dla zgodności z limitami prawnymi.
Niskie koszty operacyjne: Systemy biofiltracji działają biologicznie, co minimalizuje zużycie chemikaliów. Skutkuje to niższymi kosztami operacyjnymi w porównaniu z czysto chemicznymi procesami oczyszczania.
Elastyczność i skalowalność: systemy takie jak ALMA BHU BAF i ALMA BioFil Compact oferują elastyczne rozwiązania dla różnych strumieni ścieków i mogą być skalowane zgodnie z wymaganiami.
Wydłużenie żywotności systemów membranowych: Szczególnie jako obróbka wstępna dla systemówsystemy odwróconej osmozySystemy biofiltracji pomagają zmniejszyć ryzyko zablokowania membrany i biofoulingu, co znacznie wydłuża żywotność membran.
Zdjęcie: System biofiltracji ALMA BHU BAF
Wnioski
A system biofiltracji jest niezbędnym elementem w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków, zwłaszcza jeśli chodzi o usuwanie pozostałości organicznych i redukcję związków azotu. Dzięki rozwiązaniom ALMAWATECH, takim jak ALMA BHU BAF dla dużych przepływów wody i ALMA BioFil Compact do mniejszych zastosowań, systemy te oferują elastyczne i opłacalne opcje, które są idealne do wstępnego oczyszczania w procesach membranowych lub do uzdatniania wody procesowej.
