Af: Kate
Email: kate@aquasust.com
Dato: 18. november 2024
På nuværende tidspunkt omfatter de repræsentative processer i anvendelsen af biologisk behandling af spildevand hovedsagelig aktiveret slamproces og biofilmproces. Dernæst vil de to procesmetoder blive analyseret og sammenlignet på baggrund af mange års produktionspraksis og teoretiske undersøgelser.
Aktiveret slamproces
Proces og princip
En typisk aktiveret slamproces består af en beluftningstank, en sedimentationstank, et slamretursystem og et system til fjernelse af overskudsslam.
Spildevand og det returnerede aktiverede slam kommer sammen i beluftningstanken for at danne en blandet væske. Trykluft, der sendes fra luftkompressorstationen, kommer ind i spildevandet i form af små bobler gennem luftdiffusionsanordningen, der er lagt i bunden af beluftningstanken, med det formål at øge indholdet af opløst ilt i spildevandet og også holde den blandede væske i en tilstand af voldelig agitation og suspenderet tilstand. Opløst ilt, aktiveret slam og spildevand blandes fuldstændigt og bringes i kontakt med hinanden, hvilket tillader den aktiverede slam-reaktion at forløbe normalt.
I det første trin adsorberes organiske forurenende stoffer i spildevandet på overfladen af zoogloea af de aktiverede slampartikler på grund af deres enorme overfladeareal og polysaccharid-viskøse stoffer. Samtidig nedbrydes nogle makromolekylære organiske stoffer til små molekylære organiske stoffer under påvirkning af ekstracellulære enzymer fra bakterier.
I anden fase absorberer mikroorganismer disse organiske stoffer og oxiderer og nedbryder dem under tilstrækkelige iltforhold til at danne kuldioxid og vand, hvoraf en del bruges til deres egen spredning og reproduktion. Resultatet af aktivslamreaktionen er, at organiske forurenende stoffer i spildevandet nedbrydes og fjernes, selve det aktive slam opformeres og dyrkes, og spildevandet renses. Den blandede væske kommer efter at være blevet renset af det aktiverede slam ind i den sekundære sedimentationstank, hvor det suspenderede aktiverede slam og andre faste stoffer i den blandede væske udfældes og separeres fra vandet. Det klarede spildevand udledes som renset vand. Slammet, der er koncentreret gennem udfældning, udledes fra bunden af sedimentationstanken, hvoraf det meste returneres til beluftningstanken som inokuleringsslam for at sikre den suspenderede faststofkoncentration og mikrobielle koncentration i beluftningstanken; de prolifererede mikroorganismer udledes fra systemet som "overskudsslam". Faktisk overføres forurenende stoffer i vid udstrækning fra spildevandet til dette overskydende slam.
Princippet for den aktiverede slam-proces kan billedligt angives som: mikroorganismer "spiser" det organiske stof i spildevandet og omdanner spildevandet til rent vand. I bund og grund ligner det den naturlige proces med selvrensning af vandområder, bortset fra at gennem kunstig forbedring, effekten af spildevandsrensning er bedre.
Biofilm proces
Biofilmproces Procestyper.
Våd type: biologisk filter, biologisk tårn, biologisk drejeskive.
Nedsænket type: kontaktoxidation, filtermateriale nedsænket i filtertanken.
Fluid bed type: biologisk aktivt kul, sandmedium suspenderet og flydende i tanken.
Princip: Fordi husholdningsspildevand indeholder en stor mængde organiske komponenter, er biofilmprocessen afhængig af den mikrobielle film, der er fastgjort på overfladen af bæreren, for at nedbryde det organiske stof. Da mikrobielle celler næsten fast kan binde sig, vokse og formere sig på en hvilken som helst egnet bæreroverflade i vandmiljøet, får de ekstracellulære polymerer, der strækker sig fra cellerne, de mikrobielle celler til at danne en fibrøs sammenfiltringsstruktur. Derfor har biofilmen normalt en porøs struktur og stærke adsorptionsegenskaber.
Biofilmen klæber til overfladen af bæreren og er et yderst hydrofilt stof. Under betingelse af kontinuerlig strøm af spildevand er der altid et fastgjort vandlag på ydersiden af det.
Biofilmen er også et meget tæt stof af mikroorganismer. Et stort antal mikroorganismer og mikrodyr vokser og formerer sig på overfladen og indersiden af membranen og danner en fødekæde bestående af organiske forurenende stoffer → bakterier → protozoer (metazoer).
Biofilmen er sammensat af bakterier, svampe, alger, protozoer, metazoer og nogle andre synlige biologiske samfund. Når spildevand flyder over overfladen af bæreren, adsorberes organiske forurenende stoffer i spildevandet af mikroorganismerne i biofilmen, og ilt diffunderer ind i biofilmen. Biologisk nedbrydning og andre effekter forekommer i membranen for at fuldføre nedbrydningen af organisk stof.
Biofilmens overfladelag er aerobe og fakultative aerobe mikroorganismer, mens det inderste lag af biofilmen ofte er i en anaerob tilstand. Når biofilmen tykner gradvist, og tykkelsen af det anaerobe lag overstiger det aerobe lag, vil det føre til udskillelse af biofilmen, og en ny biofilm vil blive regenereret på overfladen af bæreren. Gennem den periodiske fornyelse af biofilmen opretholdes biofilmreaktorens normale drift.
Fornyelse og udskillelse af biofilmen. Opretholdelse af den normale drift af biofilmreaktoren er en vigtig del af fornyelsen og udskillelsen af biofilmen. Biofilmens overfladelag er aerobe og fakultative aerobe mikroorganismer, mens det inderste lag af biofilmen ofte er i en anaerob tilstand. Når biofilmen tykner gradvist, og tykkelsen af det anaerobe lag overstiger det aerobe lag, vil det føre til udskillelse af biofilmen, og en ny biofilm vil blive regenereret på overfladen af bæreren.
Processen med fornyelse og afskaffelse er som følger:
For det første udseendeprocessen af den anaerobe membran:
Den ene er biofilmen;
Den anden er, at den generelle tykkelse af den modne biofilm fortsætter med at stige, og den indre del, hvor ilt ikke kan trænge ind, vil ændre sig til en anaerob tilstand; begge er sammensat af en anaerob membran og en aerob membran;
Den tredje er, at den aerobe membran er hovedstedet for nedbrydning af organisk stof, og den generelle tykkelse er 2 mm.
For det andet, fortykkelsesprocessen af den anaerobe membran:
Den ene er stigningen af anaerobe metabolitter, som fører til ubalancen mellem den anaerobe membran og den aerobe membran;
Den anden er den kontinuerlige udslip af gasformige produkter, som svækker biofilmens vedhæftningsevne på fyldstoffet;
Den tredje skal blive til en aldrende biofilm, som har dårlig rensefunktion og er let at falde af.
For det tredje, opdateringen af biofilmen:
Den ene er afgivelsen af den aldrende membran, og den nye biofilm vil vokse igen;
Den anden er, at rensefunktionen af den nye biofilm er stærkere.
Sammenligning af aktiveret slamproces og biofilmproces
Fordele og ulemper ved aktiveret slamproces.
I lang tid har den sekundære biologiske rensning af byspildevand for det meste vedtaget den aktiverede slamproces, som i øjeblikket er den mest udbredte sekundære biologiske rensningsproces i verden. Det har følgende egenskaber:
For det første, ved brug af den traditionelle aktiverede slamproces, er kapitalkonstruktionsomkostningerne, driftsomkostningerne, energiforbruget ofte høje, styringen er mere kompleks, og slammasse er tilbøjelig til at forekomme; procesudstyret kan ikke opfylde kravene til høj effektivitet og lavt forbrug.
For det andet stilles der med den løbende stramning af udledningsstandarderne for spildevand højere krav til udledningen af næringsstoffer som nitrogen og fosfor i spildevand. Traditionelle spildevandsbehandlingsprocesser med funktioner til fjernelse af nitrogen og fosfor bruger for det meste den aktiverede slamproces, hvilket ofte kræver, at flere anaerobe og aerobe reaktionstanke forbindes i serie for at danne en flertrinsreaktionstank og øger den interne cirkulation for at opnå formålet med nitrogen. og fosforfjernelse, hvilket er bundet til at øge kapitalinvesteringen og energiforbruget og gøre driften og styringen mere kompleks.
For det tredje genererer den aktiverede slamproces en stor mængde overskudsslam, som kræver rensning af slam, hvilket øger investeringen.
Fordele og ulemper ved biofilmproces.
Biofilmprocessen er også en almindeligt anvendt metode til sekundær biologisk rensning af byspildevand. Sammenlignet med den aktiverede slamproces har den følgende egenskaber:
For det første har biofilmen en stærk tilpasningsevne til ændringerne i spildevandskvalitet og -mængde, og den er nem at håndtere, og slammasse vil ikke forekomme.
For det andet er mikroorganismer fikseret på overfladen af bæreren, og mikroorganismer med en længere generationstid kan også formere sig. Den biologiske fase er mere rigelig, stabil og genererer mindre overskudsslam.
For det tredje kan det behandle lavkoncentreret spildevand. Derudover er manglerne ved biofilmprocessen, at biofilmbæreren øger investeringen i systemet; det specifikke overfladeareal af bærematerialet er lille, reaktionsanordningen har begrænset volumen og lav pladseffektivitet, og behandlingseffektiviteten er lavere end den for den aktiverede slamproces ved behandling af byspildevand; mængden af mikroorganismer knyttet til den faste overflade er vanskelig at kontrollere, og operationsfleksibiliteten er dårlig; naturlig ventilation anvendes til ilttilførsel, hvilket ikke er lige så tilstrækkeligt som aktivslamforsyningen, og anaerobe forhold er tilbøjelige til at opstå.