Einföld skýring á líffilmumeðferð: Að útvega heimili fyrir bakteríur fyrir öfluga og áhyggjufulla-ókeypis skólphreinsun

Virkja seyruferlið er mest notaða líffræðilega skólphreinsunartæknin. Í virku seyrukerfi eru örverurnar sem hreinsa frárennslisvatn í sviflausu vaxtarástandi -þær hópast saman í litlum hópum, mynda flokka, og eru sviflausnar í blönduðu vökvanum undir loftun og hrynja með vatnsflæðinu. Örverurnar og skólpsvatnið komast í fulla snertingu og eyðir mengunarefnum í vatninu.

Þetta kerfi virkar mjög vel, en það hefur einn galli: það er viðkvæmt. Ef magn afrennslisvatnsins eykst skyndilega, styrkur þess eykst skyndilega, eða vatnshitastigið lækkar skyndilega eða pH-gildið sveiflast verulega, geta örverurnar "virkað upp"-meðhöndlunaráhrifin minnka, eða jafnvel seyruþétting verður, sem hefur áhrif á eðlilega virkni kerfisins.

Þess vegna veltu verkfræðingar því fyrir sér hvort þeir gætu breytt nálgun sinni og leyft örverunum að "setjast" á föstum stað í stað þess að fljóta stöðugt í vatninu?

Þetta er líffilmuferlið. Einfaldlega sagt, líffilmuferlið notar örverur sem vaxa á síumiðli eða burðarefni til að meðhöndla skólp.

Kjarnahugmynd líffilmutækni er einföld: útvegaðu örverum föst „hús“ þar sem þær geta sest að, fjölgað sér og myndað „örverusamfélag“. Frárennsli rennur í gegnum þetta samfélag og mengunarefnin inni eru neytt af "íbúunum".

Þessi "hús" eru faglega kölluð pökkunarefni eða burðarefni. Mismunandi líffilmuferli nota algjörlega mismunandi burðarefni. Algengustu tegundirnar eru:

Fyrsta gerð: Pökkunarefni í líffræðilegri snertioxun – „plastþráðakúlur“ hangandi í tankinum

Snertioxunargeymirinn er fylltur með strengi af pökkunarefni, sem líkist stórum plastbursta. Frárennslisvatn er loftað frá botni tanksins og skolað upp, sem veldur því að þessi umbúðaefni sveiflast varlega í vatninu, þakið gulleitri-brúnu líffilmu. Þessi tegund af pökkunarefni hefur stórt tiltekið yfirborð; 1 rúmmetri getur veitt 800 til 900 fermetra "íbúðarrými".

Önnur gerð: Diskar í líffræðilegum snúningsdiskum – „snúningsdiskar“

Líffræðilegir snúningsdiskar nota ekki pökkunarefni; "húsin" þeirra eru diskarnir sjálfir – tugir stórra diska, 2 til 3 metrar í þvermál, strengdir saman á snúningsöxli og snúnir hægt með mótor með hraðalækkun. Fyrsta tegundin felur í sér líffræðilega síuskífu, hálf á kafi í skólpvatni og hálf í snertingu við loft. Örverur vaxa á báðum hliðum skífunnar og gleypa mengunarefni þegar þær eru í kafi og gleypa súrefni úr loftinu þegar þær verða fyrir yfirborðinu. Þessi hönnun hefur tiltölulega litla orkunotkun, krefst ekki frekari loftræstingar og er hagkvæm í notkun.

Þriðja gerð: Pökkunarefni fyrir líffræðilega loftblandaða síu (BAF) – "síubeð úr litlum keramiksteinum"

BAF notar litla keramiksteina með þvermál 3 til 6 millimetra, hlaðnir upp eins og smásteinar í tankinum. Frárennslisvatn rennur frá botni til topps en loftun á sér stað samtímis frá botni. Þessi litla agna hönnun hefur tvo kosti: Í fyrsta lagi, stórt tiltekið yfirborð, sem leiðir til mikils lífmassa á hverja rúmmálseiningu; í öðru lagi, bilið á milli agnanna fanga sviflausn, sem gerir BAF frárennsli einstaklega skýrt.

Fjórða gerð: Pökkunarefni fyrir líffræðilega lífsíu (MBBR) – „lítil plastplötur sem veltast í vatninu“

MBBR notar upphengdar litlar plastplötur, í laginu eins og lítil hjól eða strokkar, með þéttleika aðeins léttari en vatn. Við loftun falla þessi pökkunarefni stöðugt og flæða í tankinum, sem gerir líffilmunni kleift að komast í snertingu við frárennslisvatnið þegar þau hreyfast. Pökkunarefnið er stöðugt á hreyfingu; öldrun líffilma er nuddað af og ný líffilma vex stöðugt, sem útilokar þörfina á handvirkum bakþvotti. Það hefur sterka sjálfhreinsandi-getu og stíflar ekki tankinn.

Fimmta tegundin: burðarefni líffræðilegs vökvabeðs – „smáar agnir falla eins og grautur“

Líffræðileg vökvabeð nota enn smærri burðarefni, venjulega 0,3 til 1 mm sand, virkt kolefni eða kókagnir. Knúnar áfram af-hraða vatns- eða loftflæði, þessar örsmáu agnir steypast stöðugt og vökva eins og grautur. Vegna þess að burðarefnið er mjög lítið, getur hver rúmmetri af burðarefni veitt 2000 til 3000 fermetra af íbúðarrými, sem leiðir til hæsta örverustyrks og rúmmálshleðsluhraða meðal allra líffilmuferla. Það státar af afar mikilli meðferðarskilvirkni og mjög litlu fótspori, en hönnun hans og rekstur er einnig tiltölulega flókinn.

Þessar mismunandi gerðir af „húsum“ hafa hver sína eigin viðeigandi aðstæður. Snertioxun hentar fyrir litla til meðalstóra-hreinsun frárennslis, MBBR hentar til endurbóta og stækkunar, BAF er hentugur fyrir háþróaða meðhöndlun, líffræðilegir snúningsdiskar henta fyrir lítið-rúmmál, orku-sparnaðar aðstæður og líffræðileg vökvalög henta fyrir há-þéttni iðnaðarafrennslisrýmis eða aðstæður.

Þegar pökkunarefnið er komið fyrir í frárennsli og frárennslið heldur áfram að flæða í gegnum það hefst þetta ferli.

Skref 1: Örverur fara framhjá og setjast að

Afrennsli inniheldur mikinn fjölda örvera. Þegar þau flæða yfir yfirborð pökkunarefnisins festast sumir. Þetta upphaflega viðhengi byggir á rafstöðueiginleikum og van der Waals kraftum.

Skref 2: Frá tímabundnu uppgjöri til langtímauppgjörs.-

Föstu örverurnar byrja að seyta klístruðu efni sem kallast utanfrumufjölliðaefni (API). Þetta efni virkar eins og lím, festir örverurnar þétt við yfirborð pökkunarefnisins og myndar "arkitektúrinn" líffilmunnar.

Skref 3: Að koma sér fyrir og dreifa fjölgun

Eftir að hafa komið sér fyrir byrja örverurnar að vaxa og fjölga sér. Einn verður tveir, tveir verða fjórir... Fljótlega þekur þunnt lag af örverufilmu yfirborð umbúðaefnisins. Þetta er líffilman.

Skref 4: Myndun þroskaðs samfélags

Með tímanum verður líffilman þykkari og „íbúarnir“ innan hennar verða fjölbreyttari. Ekki aðeins bakteríur, heldur einnig sveppir, frumdýr og metazóar. Fæðukeðja myndast meðal þeirra: bakteríur éta mengunarefni, frumdýr éta bakteríur og metazóar éta frumdýr. Fullkomið lítið vistkerfi er þannig komið á fót.

Þetta ferli er faglega kallað líffilmumyndun. Fyrir dæmigerð frárennsli í þéttbýli, við hæfilegt hitastig, er hægt að ljúka myndun líffilmu á um það bil 7 til 20 dögum.

Þó að líffilma sé aðeins þunn himna er innri uppbygging hennar nokkuð lagskipt. Það fer eftir gæðum frárennslisvatns og súrefnisframboðsaðstæðum, það getur ekki alltaf myndað þrjú heil lög; í sumum tilfellum getur aðeins myndast loftháð og loftfirrt lag.

Lagið sem er næst pökkunarefninu er loftfirrta lagið. Þetta lag er fjærst frárennslisvatninu, sem gerir það að verkum að súrefni er erfitt að dreifa sér til. Þar búa aðallega loftfirrtar bakteríur. Þeir þurfa ekki súrefni, fá orku með því að brjóta niður flókin lífræn efni, en niðurbrotsvirkni þeirra er tiltölulega lítil.

Lagið sem er næst frárennslisvatninu er loftháða lagið. Þetta lag hefur tiltölulega mikið súrefni og þar búa loftháðar bakteríur, sem eru „aðalkrafturinn“ í ferlinu; niðurbrot lífrænna efna á sér aðallega stað hér.

Ef frárennslisvatn þarfnast denitrification, myndast anoxískt lag í miðjunni, þar sem geðrænar bakteríur geta framkvæmt denitrification, umbreytt nítrötum í köfnunarefnisgas. Það er einmitt vegna þessarar lagskiptu uppbyggingar sem líffilman getur samtímis framkvæmt loftháð og loftfirrð viðbrögð innan sama lags-eitthvað sem erfitt er að ná í svifvaxtarvirkjaðri seyru.

Líffilmur stækka ekki endalaust. Þegar þeir ná ákveðinni þykkt losna þeir og endurnýjast. Aðalástæðan er sú að loftfirrta lagið inni í því verður sífellt þykkara. Þegar loftfirrta lagið nær ákveðinni þykkt fara örverur nálægt yfirborði burðarins, sem skortir lífræn efni til næringar, inn í innrænan öndunarfasa, sem veikir getu þeirra til að festast við burðarefnið. Undir skurðkrafti ytra vatnsflæðisins mun öldrun líffilman losna í blettum. Losna líffilman rennur út með vatnsflæðinu og nýjar örverur festast strax á losuðu staðina. Þannig losnar gömul líffilma og ný líffilma vex og viðheldur mikilli líffilmuvirkni.

Þetta fyrirkomulag leiðir til marktækt lægra seyruframleiðsluhraða samanborið við virkjaða seyruferlið. Þó að reglubundin fjarlæging seyru sé enn nauðsynleg, útilokar það þörfina fyrir þá tíðu og nákvæmu stjórn sem krafist er af virkjaðri seyruferlinu, sem einfaldar rekstur og stjórnun verulega.

Í virkjaðri seyru eru örverur sviflausnar í blönduðu vökvanum en í líffilmu eru örverur óhreyfðar á umbúðaefninu. Varðandi viðnám gegn höggálagi, þá eru virkjaðar seyruferli almennt minna árangursríkar, þar sem sveiflur í gæðum og magni vatns leiða auðveldlega til lækkunar á skilvirkni meðhöndlunar; líffilmuferli eru miklu sterkari og öflugri.

Hvað varðar aðlögunarhæfni að litlu-þéttni frárennslisvatns, þá eru virkjaðar seyruörverur viðkvæmar fyrir vanfóðrun, sem leiðir til minni virkni; líffilmuferli viðhalda mikilli virkni jafnvel með mjög lágum styrkleika innstreymis.

Varðandi seyrufyllingu, þá eru virkjaðar seyruferli hætt við seyrufyllingu; líffilmuferli gera það ekki, þar sem örverurnar eru óhreyfðar.

Hvað varðar lífmassa á rúmmálseiningu, framleiða virk seyruferli venjulega 2 til 4 grömm á lítra, en líffilmuferli geta náð 10 til 20 grömm á lítra, 3 til 5 sinnum hærri.

Í samtímis nitrification og denitrification krefst virkjaða seyruferlið endurrás á milli mismunandi geyma; líffilmuferlið, vegna lagskiptrar uppbyggingar, getur náð þessu í sama tanki.

Hvernig á að velja? Einfaldlega sagt: fyrir mikið magn af stöðugu frárennsli sveitarfélaga er virkjaða seyruferlið þroskað tækni; fyrir frárennslisvatn með miklar sveiflur í rúmmáli og gæðum, lágan styrk eða sem þarfnast samtímis denitrification, er líffilmuferlið hagstæðara.

Helstu ferlar eru: líffræðileg snertioxun, MBBR, loftblandað líffræðileg sía (BAF), líffræðileg snúningsskífa, líffræðilegt vökvarúm og hefðbundnar líffræðilegar síur (venjulegar, mikið-álag, turngerð). Þrátt fyrir að þessi ferli séu mismunandi að formi er meginreglan þeirra sú sama-sem gerir örverum kleift að festast við burðarefni til að mynda líffilmu og nota þessa himnu til að hreinsa frárennslisvatn.

Helsti munurinn er tvíþættur: Í fyrsta lagi gerð „húss“-fastra diska, pökkunarefni sem fyllir tankinn, litlar keramikagnir staflað í síulag, veltandi litlar plastplötur eða vökvaformaðar öragnir; í öðru lagi hvernig súrefni er veitt-náttúruleg loftræsting, snúningur skífunnar eða gerviloftun.

Líffilmuferlið felur í sér að byggja upp búsvæði fyrir örverur, sem gerir þeim kleift að setjast og hjálpa til við að hreinsa frárennslisvatn.

Þegar örverurnar flytja inn á „heimilin“ þeirra seyta þær klístruðu efni til að festa sig, vaxa og fjölga sér, mynda uppbyggða líffilmu-ytra loftháð lag sem ber ábyrgð á niðurbroti lífrænna efna og innra loftfirrt lag sem ber ábyrgð á frekara niðurbroti (anoxískt lag getur myndast á milli, allt eftir gæðum vatns). Afrennsli rennur í gegn og mengunarefni frásogast smám saman í hvert lag. Þegar líffilman vex að ákveðinni þykkt losna gömlu lögin og ný halda áfram að vaxa. Það er engin þörf á að hafa áhyggjur af seyrufyllingu eða tíðum breytingum á seyrulosun, sem gerir rekstur og stjórnun mun auðveldari!