Biologiczne złoża fluidalne

Nowe rozwiązania technologiczne: zbiornik a wypełnieniem w stanie fluidalnym- drobne, często mikroskopijne  cząstki stałe są równomiernie rozprowadzone w płynie (jakkolwiek ciecz lub gaz –aerozol).Procesy są połączeniem procesów konwencjonalnych złóż z osadem czynnym. Błona biologiczna pokrywa drobne cząstki stałe tworzące zawiesinę. Mechanicznie oczyszczone ścieki przepuszcza się od dołu przez zbiornik zawierający np. ziarenka piasku, (zawiesinę cząstek stałych)

Na powierzchni każdego ziarenka tworzy się bardzo cienka bardzo aktywna błona biologiczna (grubośc:50 – 200um), średnica ziaren piasku= 0,3-0,9 mm, łączna powierzchnia błony biologicznej jest bardzo duża:3000-4000 m2 na każdy m3 objętości zbiornika, przeciętnego stężenia: 10-40 g suchej biomasy /dm3. Biodegradacja zanieczyszczeń organicznych zawartych w ściekach  składników komórkowych. Przyrost biomas prowadzi do zwiększenia objętości złoża- niebezpieczeństwo przedostania się ziarenek do oczyszczonego odpływu. Dlatego drobne cząstki części górnej są co jakiś czas odprowadzane do separatora i zawracane do zbiornika.

Separator- odrywanie się błony biologicznej ziarenek piasku i kierowanie ziarenek do zbiornika, nadmiar błony do komórek fermentacyjnych.

ZALETY:

·          Wysokie stężenie biomasy jest korzystne, całkowity czas przetrzymywania ścieków w zbiorniku :60-100 minut.

·          Możliwość oczyszczania ścieków o dużym ładunku zanieczyszczeń

·          Osad nadmierny 4- 7% suchej masy(jest mało xxx) transport i przeróbka są łatwiejsze niż przy oczyszczaniu osadem czynnym.

·          Zmniejszenie objętości zbiorników i powierzchni terenu, który zajmuje oczyszczalnie.

·          Ostatnio zamiast ziarenek- ulaki

BSP-2,5 na 2,5 na 1 cm, piankowata masa plastyczna- 97% stanowią puste przestrzenie między masą , uroszczenie procesu usuwania biomasy w separatorach, większa wydajność i efektywność.

Wada:

Konieczność wstępnego napowietrzania w oksygenatorze (natlenianie ścieków stężonym tlenem), odnosi to koszty eksploatacji, stężenie O2 : 30-50 mg.

Warunki tlenowe

System AAFEB- złoża rozprężne

·          Anaerobic Attached Film Expanded Bed- beztlenowe złoże rozprężone o przytwierdzonej do elementów wypełnienia błonie biologicznej. Przypominają złoża fluidalne, ale nie ma oksygenatora oraz musi być dokładnie dopasowana błona do reaktora (metan i CO2 – uwolniony przy biodegradacji.

Złoża pracują w warunkach absolutnie beztlenowych

·           Cylindryczny zbiornik wypełniony ziarenkami piasku, na którym cienka błona biologiczna z bakteriami beztlenowymi: kwasorodne oraz matanogenne. Zamiast ziarenek np. drobne cząstki antracytu, ziemi okrzemkowej, klocki z PVC

·           Ścieki doprowadzone są od dołu zbiornika, szybkość przepływu dobierana tak, żeby ziarenka unosiły się w postaci jednorodnej zawiesiny

Stan fluidalny, objętość elementów wypełnienia 2x większa od objętości wypełnienia w stanie stacjonarnym. Złoże rozprężone (ekspondowane) : Velementów wypełnienia 10-20% większa V reaktora w stanie stacjonarnym (częściowa fluidyzacja)

W następstwie biodegradacji dochodzi do przyrostu biomasy-wzrost grubości błony biologicznej (zmniejsza się gęstość cząsteczek fluidalnych).Bakterie rozmnażają się Jeśli biodegradacja w warunkach beztlenowych, to grubość jest mniejsza niż w warunkach tlenowych V cząsteczek wypełnienia jest mniejsza niż we fluidalnym.

Stężenie biomasy: 10-40 g suchej masy/dm3, jak przy fluidalnych. Nadmiar biomasy, gdy błona biologiczna jest zbyt gruba( potrzebne są separatory). Budowa podobna jak przy fluidalnych.

Złoża (reaktory) AAFEB -głównie w zakładach przemysłowych, oczyszczalnie ścieków przemysłowych i wód nadosadowych, ścieki komunalne.

Zakres wartości ChZT( chemicznego zapotrzebowania na tlen) ścieków to 0,3-55g/dm3 i obciążenia stosowane: 5-35 (do 60) kg ChZT/m3 na dobę. Zastosowanie ewentualnie recyrkulacji ( ponownego oczyszczania ścieków już oczyszczonego) Czas zatrzymania ścieków : kilkanaście minut do kilkunastu godzin. Wydajność: 50 – 85%. Najlepszy efekt, gdy temperatura procesu biodegradacji wynosi 30-35oC, nawet w 20oC dobrze pracują.

Warunki: zapewnienie  równomierności  przepływu ścieków przez reaktor (precyzyjne pompy i system rozprowadzania ścieków w dolnej części zbiornika).

System  UASB

Upflow Anaerobic Sludgge Blanket-przepływ wznośny przez warstwę beztlenowego osadu.

Cylindryczne zbiorniki za stożkowym dnem (objętość do 10m3), w górnej części zbiornika separator  (kolektor gazowy) zbierają się gazy (CH4 i CO2) oraz cząstki osadu i następuje oddzielenie ich od płynu. Dolna część to gęsty osad. Ziarna osadu mają wielkość, twardość i strukturę taką jak ziarna pieprzu czarnego. Są to cząstki o średnicy: 0,5- 2,5 mm, strukturze ziarnistej , dobrych właściwościach sedymentacyjnych i aktywności w biodegradacji..

Podczas przepływu ścieków przez reaktor

·          Gęstość przy dnie reaktora: 50-100 g/dm3

·          Gęstość w górnej części reaktora: 5-40 g/dm3- spadek biomasy.

Procesy biodegradacji zachodzą w osadzie, produkty końcowe to metan i CO2. Podczas pracy reaktora część uwolnionego gazu przylepia się do cząsteczek stałych osadów (tworzą się pęcherzyki) i unoszą je do góry. Zadanie separatora: rozdzielić pęcherzyki gazu od cząsteczek osadu, które opadają na dno reaktora , Gaz zbiera się w kolektorze i opuszcza go. To separator, gaz- ciało stałe.Czas przetrzymywania cząstek stałych- do kilku tygodni (bardzo długie). Czas przetrzymywania ścieków: 4 –24 godzin( najczęściej 12h) Szybkość przepływu 2m3/dobę.

Zależy:

1.            Niski koszt eksploatacji

·              Nie potrzeba innego wypełnienia niż osad, który tworzy się samorzutnie

·              Pracują w warunkach beztlenowych, brak urządzeń napowietrzających

·              Brak urządzeń mieszających –mieszanie pod wpływem uwalniania się pęcherzyków gazu.

·              Brak recyrkulacji ścieków-charakter grawitacyjny, a więc i pomp

·          Zastosowanie bardzo wysokich obciążeń (5-30kg ChZT/dobę) i wysokich xxx

2.wysoka wydajność oczyszczania: 65-85% (do 95%)

3uzyskanie dużych możliwości cennego źródła energii (metan)

4. funkcjonuje sprawnie w temperaturze otoczenia, nawet: 6-12 oC.

2 wersja

Biologiczne złoża fluidalne.                                      

Błona biologiczna pokrywa powierzchnię cząstek stałych. Wymagany stan osiąga się ... mechanicznie oczyszczone ścieki wpuszcza się od dołu zbiornika :

Zbiornik zawiera drobne cząstki stałe utrzymujące się w postaci zawiesiny.Po takim przepływie na ziarenkach powstaje błona biologiczna. Średnica ziarenek wynosi 0,3 – 0,9 mm. 3000-4000 na m zbiornika.Przeciętne stężenie suchej biomasy= 10-40 kg/dm3. Łączna powierzchnia  wszystkich kłaczków wynosi 20-100 w kocu z osadem czynnym. W czasie biodegradacji liczba żywych komórek  na ziarenkach piasku szybko wzrasta. Przyrost biomasy powoduje zmniejszenie biomasy i zwiększenie objętości. Drobne cząstki wypełnienia są zagarniane doreaktora. Pod odpowiednim ciśnieniem odrywana jest błona od piasku, a fragmenty błony idą do fermentacji. Wysoka szybkość i efektywność procesu oczyszczania: 60-100min,  a łącznie z nitryfikacją 90-100min. Możliwość oczyszczania mocno zniszczonych ścieków zawierających: 4-7% suchej masy (osadu). Pozwala to na zmniejszenie terenu, na którym występuje oczyszczalnia. Zamiast ziarenek piasku można stosować kostki BSP wykonane z piankowatej masy plastycznej.

WADA: konieczność wstępnego natleniania ścieków intensywnie musi wynosić30-50 mg/dm3tlenu, ciśnienie –2 atmosfery.

ZŁOŻA AAFEB (beztlenowe złoże rozprężone o przytwierdzonej błonie biologicznej) Konstrukcje tych zbiorników różnią się mało od złóż fluidalnych, nie ma oksygenatora – do natleniania ścieków. Do zbiornika głównego dopasowana jest głowica (kolektor) do gazów. Warunki oczyszczania są w warunkach beztlenowych. Cylindryczny zbiornik wypełniony jest drobnoziarnistym materiałem na których błonka zbudowana jest z drobin. Kwasotwórczy schemat anogennych. Poddawane oczyszczaniu ścieki dochodzą od dołu zbiornika , piasek tworzy jednorodną zawiesinę. Stan fluidalny jest wtedy, gdy objętość ścieków i ziaren jest 2 razy większa niż samych ziaren. Stan częściowej fluidyzacji zależy od typu reakcji biochemicznych na błonie biologicznej. Przyrost biomasy powoduje wzrost błony, a zmniejsza się ogólna gęstość cząstek fluidalnych. Ogólna objętość błony w warunkach tlenowych jest większa niż błona AAFEB.

Czas utrzymywania się błony na cząsteczkach jest duży.

W separatorze- oddzielanie błony biologicznej od piasku. Na tych złożach oczyszczać można bardzo zanieczyszczone wody nadosadowe.ChZt-chemiczne zapotrzebowanie na tlen: 0,3-55 g/dm3 Stosowane obciążenia 5-60 kg ChZT/m3 / dobę. Czas przetrzymywania ścieków od kilkunastu godzin. Osiągalna wydajność: 50-85% (ok.80% z  recyrkulacją ), najlepsze efekty oczyszczania przy 30-35o C.