Di: Kate
Email: kate@aquasust.com
Data: 18 novembre 2024
Allo stato attuale, i processi rappresentativi nell'applicazione del trattamento biologico delle acque reflue comprendono principalmente il processo a fanghi attivi e il processo a biofilm. Successivamente, sulla base di anni di pratica produttiva e di studio teorico, i due metodi di processo verranno analizzati e confrontati.
Processo a fanghi attivi
Processo e principio
Un tipico processo a fanghi attivi è costituito da una vasca di aerazione, una vasca di sedimentazione, un sistema di ritorno dei fanghi e un sistema di rimozione dei fanghi in eccesso.
Le acque reflue e i fanghi attivi restituiti entrano insieme nella vasca di aerazione per formare un liquido misto. L'aria compressa inviata dalla stazione di compressione dell'aria entra nei liquami sotto forma di piccole bolle attraverso il dispositivo di diffusione dell'aria posto sul fondo della vasca di aerazione, con l'obiettivo di aumentare il contenuto di ossigeno disciolto nei liquami e anche di mantenere il liquido miscelato in uno stato di agitazione violenta e uno stato sospeso. L'ossigeno disciolto, i fanghi attivi e i liquami sono completamente miscelati e messi in contatto tra loro, consentendo alla reazione dei fanghi attivi di procedere normalmente.
Nella prima fase, gli inquinanti organici presenti nei liquami vengono adsorbiti sulla superficie della zoogloia dalle particelle di fango attivo a causa della loro ampia superficie e dalle sostanze viscose polisaccaridiche. Allo stesso tempo, alcune sostanze organiche macromolecolari vengono decomposte in piccole sostanze organiche molecolari sotto l'azione di enzimi extracellulari di batteri.
Nella seconda fase, i microrganismi assorbono queste sostanze organiche, le ossidano e le decompongono in condizioni di ossigeno sufficiente per formare anidride carbonica e acqua, parte della quale viene utilizzata per la propria proliferazione e riproduzione. Il risultato della reazione dei fanghi attivi è che gli inquinanti organici presenti nei liquami vengono degradati e rimossi, i fanghi attivi stessi proliferano e crescono e i liquami vengono purificati. Il liquido miscelato dopo essere stato depurato dai fanghi attivi entra nella vasca di sedimentazione secondaria, dove i fanghi attivi sospesi e le altre sostanze solide presenti nel liquido miscelato vengono precipitati e separati dall'acqua. I liquami chiarificati vengono scaricati come acqua trattata. I fanghi concentrati attraverso la precipitazione vengono scaricati dal fondo della vasca di sedimentazione, la maggior parte del quale viene restituita alla vasca di aerazione come fanghi di inoculazione per garantire la concentrazione di solidi sospesi e la concentrazione microbica nella vasca di aerazione; i microorganismi proliferati vengono scaricati dall'impianto come “fanghi di supero”. Infatti, gli inquinanti vengono in gran parte trasferiti dalle acque reflue a questi fanghi in eccedenza.
Il principio del processo a fanghi attivi può essere simbolicamente affermato così: i microrganismi "mangiano" la materia organica nelle acque reflue, trasformando le acque reflue in acqua pulita. Essenzialmente, è simile al processo naturale di autodepurazione dei corpi idrici, tranne che attraverso miglioramento artificiale, l'effetto della depurazione delle acque reflue è migliore.
Processo del biofilm
Processo del biofilm Tipi di processo.
Tipo umido: filtro biologico, torre biologica, piattaforma girevole biologica.
Tipo sommerso: ossidazione da contatto, materiale filtrante immerso nel serbatoio del filtro.
Tipologia a letto fluido: carbone attivo biologico, mezzo sabbioso sospeso e scorrevole nel serbatoio.
Principio: poiché i liquami domestici contengono una grande quantità di componenti organici, il processo del biofilm si basa sulla pellicola microbica fissata sulla superficie del vettore per degradare la materia organica. Poiché le cellule microbiche possono attaccarsi, crescere e riprodursi quasi saldamente su qualsiasi superficie portante adatta nell'ambiente acquatico, i polimeri extracellulari che si estendono dalle cellule fanno sì che le cellule microbiche formino una struttura fibrosa di aggrovigliamento. Pertanto, il biofilm ha solitamente una struttura porosa e forti proprietà di adsorbimento.
Il biofilm aderisce alla superficie del carrier ed è una sostanza altamente idrofila. In condizioni di flusso continuo delle acque reflue, all'esterno è sempre presente uno strato d'acqua attaccato.
Il biofilm è anche una sostanza altamente densa di microrganismi. Un gran numero di microrganismi e microanimali crescono e si riproducono sulla superficie e all'interno della membrana, formando una catena alimentare composta da inquinanti organici → batteri → protozoi (metazoi).
Il biofilm è composto da batteri, funghi, alghe, protozoi, metazoi e alcune altre comunità biologiche visibili. Quando le acque reflue scorrono sulla superficie del vettore, gli inquinanti organici presenti nelle acque reflue vengono assorbiti dai microrganismi nel biofilm e l'ossigeno si diffonde nel biofilm. La biodegradazione e altri effetti si verificano nella membrana per completare la degradazione della materia organica.
Lo strato superficiale del biofilm è costituito da microrganismi aerobici e aerobici facoltativi, mentre lo strato interno del biofilm è spesso in uno stato anaerobico. Quando il biofilm si ispessisce gradualmente e lo spessore dello strato anaerobico supera quello dello strato aerobico, ciò porterà alla perdita del biofilm e un nuovo biofilm verrà rigenerato sulla superficie del carrier. Attraverso il rinnovo periodico del biofilm, viene mantenuto il normale funzionamento del reattore a biofilm.
Rinnovo e perdita del biofilm. Il mantenimento del normale funzionamento del reattore a biofilm è una parte importante del rinnovamento e della perdita del biofilm. Lo strato superficiale del biofilm è costituito da microrganismi aerobici e aerobici facoltativi, mentre lo strato interno del biofilm è spesso in uno stato anaerobico. Quando il biofilm si ispessisce gradualmente e lo spessore dello strato anaerobico supera quello dello strato aerobico, ciò porterà alla perdita del biofilm e un nuovo biofilm verrà rigenerato sulla superficie del carrier.
Il processo di rinnovamento e di eliminazione è il seguente:
Innanzitutto, il processo di comparsa della membrana anaerobica:
Uno è il biofilm;
Il secondo è che lo spessore generale del biofilm maturo continua ad aumentare, e la parte interna dove l'ossigeno non può penetrare passerà allo stato anaerobico; entrambi sono composti da una membrana anaerobica e da una membrana aerobica;
Il terzo è che la membrana aerobica è il luogo principale della degradazione della materia organica e lo spessore generale è di 2 mm.
In secondo luogo, il processo di ispessimento della membrana anaerobica:
Uno è l’aumento dei metaboliti anaerobici, che porta allo squilibrio tra la membrana anaerobica e quella aerobica;
Il secondo è la continua fuoriuscita di prodotti gassosi, che indebolisce la capacità di adesione del biofilm sul riempitivo;
Il terzo è quello di diventare un biofilm che invecchia, che ha una scarsa funzione di purificazione ed è facile da staccare.
In terzo luogo, l’aggiornamento del biofilm:
Il primo è la perdita della membrana che invecchia e il nuovo biofilm ricrescerà;
La seconda è che la funzione depurativa del nuovo biofilm è più forte.
Confronto tra il processo a fanghi attivi e il processo a biofilm
Vantaggi e svantaggi del processo a fanghi attivi.
Da tempo il trattamento biologico secondario dei liquami domestici urbani ha adottato prevalentemente il processo a fanghi attivi, che attualmente rappresenta il processo di trattamento biologico secondario più utilizzato al mondo. Ha le seguenti caratteristiche:
In primo luogo, utilizzando il tradizionale processo a fanghi attivi, i costi di costruzione, i costi operativi e il consumo di energia sono spesso elevati, la gestione è più complessa ed è probabile che si verifichi la formazione di massa dei fanghi; le apparecchiature di processo non possono soddisfare i requisiti di alta efficienza e basso consumo.
In secondo luogo, con il continuo inasprimento degli standard sullo scarico delle acque reflue, vengono imposti requisiti più elevati sullo scarico di sostanze nutritive come l’azoto e il fosforo nelle acque reflue. I tradizionali processi di trattamento delle acque reflue con funzioni di rimozione di azoto e fosforo utilizzano principalmente il processo a fanghi attivi, spesso richiedendo il collegamento in serie di più serbatoi di reazione anaerobica e aerobica per formare un serbatoio di reazione a più stadi e aumentando la circolazione interna per raggiungere lo scopo dell'azoto e la rimozione del fosforo, che è destinata ad aumentare l'investimento di capitale e il consumo di energia e renderà le operazioni e la gestione più complesse.
In terzo luogo, il processo a fanghi attivi genera una grande quantità di fanghi in eccesso, che richiedono un trattamento di disintossicazione dei fanghi, aumentando l’investimento.
Vantaggi e svantaggi del processo del biofilm.
Il processo del biofilm è anche un metodo comunemente utilizzato per il trattamento biologico secondario dei liquami urbani. Rispetto al processo a fanghi attivi presenta le seguenti caratteristiche:
In primo luogo, il biofilm ha una forte adattabilità ai cambiamenti nella qualità e quantità dei liquami, è facile da gestire e non si verifica alcun rigonfiamento dei fanghi.
In secondo luogo, i microrganismi si fissano sulla superficie del supporto e possono proliferare anche i microrganismi con un tempo di generazione più lungo. La fase biologica è più abbondante, stabile e genera meno fanghi in eccedenza.
In terzo luogo, può trattare liquami a bassa concentrazione. Inoltre, gli svantaggi del processo del biofilm consistono nel fatto che il vettore del biofilm aumenta l’investimento del sistema; l'area superficiale specifica del materiale di supporto è piccola, il dispositivo di reazione ha un volume limitato e una bassa efficienza in termini di spazio e l'efficienza del trattamento è inferiore a quella del processo a fanghi attivi quando si trattano i liquami urbani; la quantità di microrganismi attaccati alla superficie solida è difficile da controllare e la flessibilità operativa è scarsa; per l'apporto di ossigeno viene utilizzata la ventilazione naturale, che non è sufficiente quanto quella dei fanghi attivi, ed è probabile che si verifichino condizioni anaerobiche.