Rodzaje tlenowych systemów oczyszczania ścieków i ich zalety

TL; DR: Nearly 80% of the world’s wastewater is still discharged untreated. Aerobic wastewater treatment uses oxygen-dependent microbes to break down organic pollutants, nitrogen and phosphorus during the secondary treatment stage, with blowers or compressors supplying air. The three main systems are conventional activated sludge, membrane bioreactors (MBR) and moving bed bioreactors (MBBR). Compared with anaerobic treatment, aerobic systems give less odour, convert ammonia to nitrate and cut methane emissions.

W roku 2024 zapotrzebowanie na wydajne i zrównoważone oczyszczanie ścieków osiągnęło rekordowo wysoki poziom. Jest to spowodowane rosnącą ilością ścieków przemysłowych, wyzwaniami związanymi ze ściekami miejskimi i bardziej rygorystycznymi przepisami ochrony środowiska.

Według Raportu Wodnego Organizacji Narodów Zjednoczonych , około 80% światowych ścieków jest odprowadzanych bez oczyszczenia , co prowadzi do poważnego zanieczyszczenia wody.

W związku z tym, że rządy i przemysł koncentrują się na zdecentralizowanych rozwiązaniach w zakresie oczyszczania ścieków, biologiczne metody oczyszczania – zwłaszcza tlenowe oczyszczanie ścieków – zyskują na znaczeniu ze względu na swoją skuteczność w rozkładaniu zanieczyszczeń, a jednocześnie ograniczają produkcję osadów i emisję gazów cieplarnianych.

Zazwyczaj w oczyszczalni ścieków przeprowadzane są trzy główne procesy: pierwotny, wtórny i trzeciorzędny, przy czym faza oczyszczania biologicznego zalicza się do etapu wtórnego.

Faza oczyszczania biologicznego dzieli się na dwa główne typy: oczyszczanie tlenowe i oczyszczanie beztlenowe.

Podczas tlenowego oczyszczania ścieków do rozkładu zanieczyszczeń organicznych i innych zanieczyszczeń, np. azotu i fosforu, wykorzystywany jest tlen.

Mechaniczne urządzenie napowietrzające, takie jak dmuchawa powietrza lub sprężarka, wytwarza pęcherzyki powietrza, które służą dwóm podstawowym celom: napowietrzaniu i mieszaniu.

Napowietrzanie polega na dostarczaniu tlenu do ścieków, który jest następnie wykorzystywany przez mikroorganizmy tlenowe, co przyspiesza degradację ścieków.

Ilość rozpuszczonego tlenu, jaką organizmy tlenowe potrzebują do rozłożenia materii organicznej na mniejsze cząsteczki, nazywana jest biologicznym zapotrzebowaniem na tlen, czyli BZT.

Jest ona często stosowana do ilościowego określania stopnia degradacji zanieczyszczeń organicznych przez te mikroorganizmy.

Wprowadzenie zanieczyszczeń pochodzących np. ze ścieków przemysłowych, domowych ścieków sanitarnych czy spływu nawozów może skutkować wysokim poziomem BZT, wskazującym na podwyższone stężenie materiałów biodegradowalnych w ściekach.

Ponieważ organizmy te potrzebują tlenu, systemy tlenowe muszą znaleźć sposób na dostarczenie go biomasie.

Można to zrobić poprzez zastosowanie stawów oczyszczających ścieki – które zapewniają dużą powierzchnię do wprowadzania powietrza do ścieków – lub poprzez zastosowanie urządzeń napowietrzających mechanicznie.

Po zapoznaniu się z celem działania oczyszczalni ścieków, przeanalizujmy działanie systemu oczyszczania.

Jak działają systemy tlenowego oczyszczania ścieków?

Biologiczny system oczyszczania ścieków może składać się z wielu procedur i wykorzystywać szeroką gamę mikroorganizmów, w zależności od składu chemicznego ścieków i potrzeb ściekowych.

Dodatkowo będą potrzebować specjalnych systemów operacyjnych, które będą się zmieniać w zależności od warunków środowiskowych, aby utrzymać tempo wzrostu biomasy idealne dla poszczególnych populacji mikroorganizmów.

Przykładowo, często konieczne jest monitorowanie i modyfikowanie napowietrzania w celu utrzymania stałego poziomu rozpuszczonego tlenu i zadbania o to, aby bakterie w systemie rozmnażały się w odpowiednim tempie, spełniając normy dotyczące odprowadzania ścieków.

Oprócz tlenu rozpuszczonego, układy biologiczne często muszą być zrównoważone pod względem przepływu, ładunku, pH, temperatury i składników odżywczych.

Teraz, gdy już wiemy, jak działają, poznajmy rodzaje tlenowych systemów oczyszczania ścieków.

Rodzaje systemów tlenowego oczyszczania ścieków

Osad czynny konwencjonalny

Wastewaters from the primary treatment phase enter an aeration tank, where activated sludge processes pojawić się.

Po napowietrzeniu materiał organiczny ulega rozkładowi i jest pochłaniany przez zawieszone (swobodnie unoszące się) mikroorganizmy tlenowe, w wyniku czego powstają osady biologiczne, które zbierają się w większe grudki lub kłaczki.

Po wpłynięciu do osadnika lub klarownika ścieki oddzielane są od zawieszonych kłaczków poprzez sedymentację.

Uzyskaną biomasę kontroluje się poprzez recykling osadu czynnego do zbiornika napowietrzającego, natomiast nadmiar substancji stałych usuwa się w postaci osadu.

Systemy oczyszczania ścieków z wykorzystaniem osadu czynnego często wymagają większej powierzchni i produkują ogromne ilości osadu, co wiąże się z kosztami jego utylizacji.

Mimo to koszty kapitałowe i koszty utrzymania są stosunkowo skromne w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami.

Bioreaktor membranowy (MBR)

MBR to najnowocześniejsza technologia biologicznego oczyszczania ścieków, która łączy konwencjonalny osad zawieszony z filtracją membranową zamiast sedymentacji w celu oddzielenia i recyklingu zawiesiny.

Typowy system MBR może składać się ze zbiorników do oczyszczania tlenowego (lub beztlenowego w systemie beztlenowym), systemu napowietrzania, mieszalników, zbiornika membranowego, systemu czyszczenia na miejscu oraz membrany ultrafiltracyjnej z włókien kanalikowych lub płaskiej folii.

Ze względu na dużą liczbę części i procesów czyszczenia, maszyny te charakteryzują się wysokimi kosztami kapitałowymi, operacyjnymi i konserwacyjnymi.

Bioreaktory z ruchomym złożem (MBBR)

Reaktory MBBR zwykle składają się ze zbiorników napowietrzających wypełnionych drobnymi, ruchomymi nośnikami biofilmu z polietylenu, utrzymywanymi w zbiorniku przez sita zatrzymujące media.

Dzięki zawieszonym, ruchomym nośnikom biofilmu, reaktor MBBR umożliwia oczyszczanie ścieków o wysokim BZT na mniejszym obszarze bez tworzenia zatorów.

Po MBBR powszechnie stosuje się osadniki wtórne, ale w procesie tym nie zawraca się osadu.

Nadmiar osadu opada, a następnie jest zbierany w postaci szlamu i wywożony jako odpad stały lub szlam jest usuwany za pomocą wozu asenizacyjnego.

Czy znasz zalety zainstalowania tego systemu w swojej oczyszczalni ścieków, skoro znasz trzy procesy zachodzące w systemach tlenowego oczyszczania ścieków?

Zalety systemów tlenowego oczyszczania ścieków

W przypadku oczyszczania tlenowego konieczne jest dostarczanie tlenu w celu utrzymania mikroorganizmów tlenowych.

W porównaniu z oczyszczaniem beztlenowym, napowietrzanie ma zalety w postaci redukcji zapachu, nitryfikacji amoniaku do azotanów (potencjalnie redukując emisję amoniaku), łatwo dostępnej formy azotu dla upraw, ale jednocześnie większej podatności na wymywanie, a także redukcji gazów cieplarnianych, głównie metanu.

Jest to niezawodny, prosty i wydajny proces, który pomaga w poprawie jakości ścieków, czyniąc je przydatnymi do dalszego użytku.

Powstały osad jest bezwonny i może być ponownie wykorzystany jako nawóz organiczny w przemyśle rolniczym.

Czasami jednak systemy te mogą nie działać prawidłowo, jeśli mikroorganizmy nie są w stanie oczyścić ścieków.

Aby przezwyciężyć te problemy, przeprowadziliśmy wieloletnie badania i opracowaliśmy rozwiązania mogące poprawić ogólne funkcjonowanie oczyszczalni ścieków bez konieczności wprowadzania większych zmian w istniejącym systemie.

microbial strain helps reduce high COD/BOD levels, reduce sludge volumes, reduce high TSS levels and improve the plant’s efficiency.

Dzięki tej technologii oczyszczono ponad 10 miliardów litrów ścieków na całym świecie.

We continue to help industries like chemical,  dairy, pharma, dye, textile, and others treat their effluent with the right technology.

Chcesz dowiedzieć się więcej o technologii tlenowej i beztlenowej oraz jej znaczeniu w przemyśle ściekowym?

Skontaktuj się z naszymi ekspertami już dziś pod numerem +91 86920 61199.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

What is aerobic treatment?

Aerobic treatment is a biological wastewater treatment process that uses oxygen-dependent microbes to break down organic pollutants, nitrogen and phosphorus. Air blowers or compressors supply oxygen and keep the effluent mixed. It forms part of the secondary treatment stage, produces less odour than anaerobic treatment and leaves sludge that can be reused as fertiliser.