Tratamiento biológico de aguas residuales con película
Los filtros biológicos se han desarrollado progresivamente a partir de los campos de la filtración y el riego. Los campos de filtración y los campos de riego son instalaciones de tratamiento biológico aeróbico en condiciones naturales. Después de que las aguas residuales fluyen hacia los campos de filtrado y los campos irrigados, la materia orgánica del agua permanece en la superficie del suelo y los microorganismos aeróbicos la oxidan y la descomponen en materia inorgánica. Este efecto sólo se produce en la superficie del suelo, y el suelo cubre una gran superficie y se ve muy afectado por el clima, por lo que sólo se puede utilizar en condiciones adecuadas. A finales de 2019 se llevó a cabo un experimento de filtración percoladora. A principios del siglo XX se reconoció el método de filtración percoladora y aparecieron varios tipos de filtros biológicos. El método de tratamiento de aguas residuales en filtros biológicos se denomina colectivamente método de biopelícula.
Proceso de tratamiento de aguas residuales
Los filtros biológicos son generalmente rectangulares o circulares. Hay material filtrante en el tanque. Hay un dispositivo de distribución de agua en la capa de material filtrante y un sistema de drenaje debajo. capa de material filtrante. Las aguas residuales se rocían uniformemente sobre la superficie del filtro biológico a través del dispositivo de distribución de agua y fluyen hacia abajo. Parte de las aguas residuales se absorbe alrededor del material del filtro en forma de película y se convierte en una capa de agua adherida al filtro. El material fluye en forma de flujo de membrana, desde el material del filtro superior. El material del filtro gotea a la capa inferior capa por capa y finalmente se descarga fuera de la piscina a través del sistema de drenaje.
Dado que el aire en los espacios entre los materiales filtrantes se disuelve constantemente en el agua, hay suficiente oxígeno disuelto en la capa de agua y la gran cantidad de materia orgánica contenida en las aguas residuales que fluyen puede servir como un; Fuente de nutrientes para los microorganismos, por lo que la capa de agua es buena. Los microorganismos pueden crecer y reproducirse en grandes cantidades. El metabolismo de los microorganismos oxida y descompone parte de la materia orgánica en materia inorgánica simple y libera energía. Los microorganismos necesitan parte de esta energía para sus propias actividades de crecimiento y la otra parte se convierte en nuevos materiales celulares. Además, cuando las aguas residuales pasan a través del filtro, el material filtrante intercepta la materia suspendida en las aguas residuales y absorbe las sustancias coloidales en las aguas residuales, permitiendo que una gran cantidad de microorganismos tengan un hábitat, de modo que la superficie del material filtrante gradualmente crece lleno de microorganismos y protozoos". Hay una capa de agua adherida en el exterior de la membrana y una capa de aguas residuales fluye continuamente hacia abajo a lo largo de la superficie superior de la biopelícula. Esta es una capa de agua que fluye. La capa de agua que fluye está en contacto con la capa de agua unida. La capa de agua unida contiene una baja concentración de materia orgánica debido a la purificación biológica. La capa de agua que fluye transfiere la materia orgánica contenida a la capa de agua unida mediante transferencia de masa, estando así continuamente. purificado. Al mismo tiempo, el espesor de la película también aumenta debido a la proliferación de microorganismos sobre la biopelícula. Cuando alcanza un cierto espesor, la capa de biopelícula cambia de descomposición aeróbica a descomposición anaeróbica debido a la falta de oxígeno. Los microorganismos disminuyen y envejecen gradualmente, lo que hace que la biopelícula se caiga de la superficie del material del filtro y fluya hacia el tanque de sedimentación con el agua. . Se forma una nueva biopelícula en el material filtrante del filtro biológico y se actualiza constantemente.
Para algunos materiales filtrantes, la eficiencia del tratamiento de aguas residuales cambia periódicamente. En la etapa inicial de la formación de la biopelícula, el metabolismo microbiano es fuerte y la función de purificación es la mejor; a medida que la biopelícula se espesa gradualmente, se produce una descomposición anaeróbica en el interior y la función de purificación disminuye gradualmente y es más baja cuando la biopelícula se cae; Pero en lo que respecta a todo el filtro, la caída de biopelícula sobre el material filtrante es escalonada. Por tanto, en circunstancias normales, el efecto de procesamiento de todo el filtro es básicamente estable.
Debido a que la biopelícula debe renovarse constantemente y la biopelícula del cobertizo fluirá con el agua, se debe instalar un tanque de sedimentación detrás del filtro biológico. Este tipo de estanque se denomina estanque de sedimentación secundario. Para garantizar el funcionamiento normal del filtro biológico, es necesario instalar un tanque de sedimentación primaria, un tanque de flotación por aire y una trampa de grasa para pretratar las aguas residuales que contienen una gran cantidad de sólidos en suspensión y grasa y bloquean fácilmente el material del filtro.
Una amplia variedad de microorganismos viven en biopelículas aeróbicas, incluyendo bacterias, hongos, algas, protozoos y metazoos, así como animales microscópicos visibles a simple vista. También existen diferencias en los tipos de microorganismos que forman biopelículas en las capas superior, media e inferior del biofiltro.
Los metabolitos de los microorganismos en las biopelículas aeróbicas son principalmente dióxido de carbono y agua, que se eliminan cuando entran en contacto con la capa de agua que fluye. Los productos de las biopelículas anaeróbicas son principalmente sulfuro de hidrógeno y amoníaco. La mayoría de estos productos bioquímicos anaeróbicos se oxidan al pasar a través de la biopelícula aeróbica, por lo que básicamente no hay olor cuando el filtro biológico funciona normalmente.
Los filtros biológicos comunes tienen baja carga hidráulica y carga orgánica y, a menudo, utilizan un funcionamiento intermitente. La materia orgánica de las aguas residuales está completamente oxidada y descompuesta, pero ocupa una gran superficie. Los biofiltros de alta carga tienen altas cargas hidráulicas y orgánicas. En el modo de funcionamiento continuo, el tiempo de residencia de las aguas residuales en el filtro es más corto, solo se descompone la materia orgánica que se oxida fácilmente y la materia orgánica que es más difícil de oxidar se descarga antes de la descomposición. Por lo tanto, el grado de purificación de este tipo de filtro no es tan completo como el de los filtros biológicos ordinarios, y la cantidad de lodo depositado en el tanque de sedimentación secundario es mayor.
Sin embargo, su carga hidráulica es alta, la fuerza de limpieza del agua es grande y el filtro no se obstruye fácilmente. Si la concentración de materia orgánica en las aguas residuales que ingresan al filtro es demasiado alta, se puede utilizar el método de operación de reflujo, es decir, una parte del efluente del filtro biológico se mezcla con el agua entrante y luego se devuelve al filtro. Esto puede reducir la concentración del agua entrante, asegurar el poder de limpieza del agua y aumentar los microorganismos beneficiosos en el filtro, asegurando así el funcionamiento normal del filtro biológico. Al mismo tiempo, puede ver más documentos técnicos de la Red de ingeniería de tratamiento de aguas residuales de China.
Es muy importante elegir el medio filtrante adecuado. El material del filtro debe tener buena resistencia mecánica y resistencia a la corrosión; la superficie es grande y ligeramente rugosa, pero no afecta el flujo uniforme de agua; debe haber un cierto espacio entre los materiales del filtro para evitar obstrucciones y permitir la circulación del aire; Se puede fabricar con materiales locales y precio bajo. Como materiales filtrantes se utilizan desde hace mucho tiempo guijarros, grava, escoria y coque. En los últimos años se han utilizado materiales filtrantes de plástico artificial, como placas onduladas y materiales filtrantes tubulares. Este material filtrante tiene las ventajas de peso ligero, alta resistencia, buena resistencia a la corrosión, gran superficie y porosidad.
En comparación con el método de lodos activados, el método de biopelícula tiene una gran adaptabilidad a los cambios en la carga de agua entrante, una gestión sencilla y una baja inversión en infraestructura y costes operativos. Sin embargo, la eficiencia del procesamiento y las condiciones sanitarias son deficientes y ocupa un área grande. Varias estructuras nuevas desarrolladas mediante el método de biopelícula en los últimos años son:
①Filtro biológico de torre, denominado filtro de torre. La torre tiene de 7 a 24 metros de altura, con buena ventilación interna, violenta turbulencia del flujo de agua y fuerte erosión hídrica. Por lo tanto, las aguas residuales están en pleno contacto con el aire y la biopelícula, la biopelícula se renueva rápidamente y en cada capa crece una biota diferente adaptada a la naturaleza de las aguas residuales, lo que favorece la biodegradación de la materia orgánica. La carga de filtración de la torre es relativamente alta, con una carga hidráulica que alcanza los 90 ~ 150 m3/m2/día y la carga orgánica que alcanza los 1100 ~ 2400 g/m3/día (DBO5). Ocupa menos espacio y tiene una gran adaptabilidad a cargas de impacto.
②Plato giratorio biológico. Consta de varios discos estrechamente espaciados fijados sobre un eje horizontal. Hay una capa de biopelícula en la superficie del disco, similar al material filtrante de un filtro biológico. El disco está hecho de materiales livianos, resistentes a la corrosión, fuertes y no flexibles, como cloruro de polivinilo espumado, poliestireno espumado, cloruro de polivinilo rígido, fibra de vidrio, etc. Aproximadamente la mitad del área del disco está sumergida en un tanque semicircular o rectangular. El disco gira lentamente a medida que el agua residual fluye hacia el tanque. Cuando parte del disco se sumerge en aguas residuales, la biopelícula absorbe materia orgánica del agua residual, permitiendo a los microorganismos obtener nutrientes. A medida que sale del agua, la biopelícula absorbe oxígeno directamente de la atmósfera. En este ciclo, la materia orgánica del agua residual es oxidada y descompuesta por microorganismos aeróbicos. La biopelícula del disco también se desprenderá debido al envejecimiento, fluirá con el agua y se depositará en el tanque de sedimentación secundario. El plato giratorio biológico puede manejar aguas residuales de alta concentración sin obstrucciones. Al igual que el plato giratorio biológico, también existe el tambor biológico. El dispositivo principal consta de varios cilindros fijados sobre un eje horizontal. Hay relleno dentro del cilindro y una biopelícula crece en la superficie del relleno.
③Tanque de oxidación biológica por contacto (ver método de oxidación biológica por contacto).
Para mejorar la eficiencia del tratamiento del método de biopelícula, es principalmente aumentar adecuadamente el área de contacto entre la biopelícula y las aguas residuales por unidad de tiempo para suministrar completamente el oxígeno requerido. Por ello, algunos países están experimentando con lechos fluidizados. Este tipo de instalaciones utilizan materiales con grandes superficies específicas, como arena o carbón activado, como portadores de biopelículas para descomponer y oxidar la materia orgánica de las aguas residuales en estado de ebullición.
Suplemento
El método del biofilm es un método de tratamiento de aguas residuales orgánicas mediante el uso de microorganismos (biofilms) adheridos a la superficie de determinados objetos sólidos. El biofilm es un ecosistema compuesto por bacterias aeróbicas, bacterias anaeróbicas, bacterias facultativas, hongos, protozoos y algas de alta densidad. El medio sólido adherido a él se denomina material filtrante o portador. Desde el material filtrante hacia afuera, la biopelícula se puede dividir en una capa productora de gas, una capa aeróbica, una capa de agua adherida y una capa de agua en movimiento. El principio del método de la biopelícula es que la biopelícula primero absorbe la materia orgánica adherida a la capa de agua, luego es descompuesta por bacterias aeróbicas en la capa aeróbica y luego ingresa a la capa anaeróbica para la descomposición anaeróbica. La capa de agua que fluye elimina el envejecimiento. biopelícula, que dura mucho tiempo. Crea nuevas biopelículas para purificar las aguas residuales. El método de biopelícula tiene las siguientes características: (1) gran adaptabilidad a los cambios en la cantidad de agua, la calidad del agua y la temperatura del agua (2) buen efecto de tratamiento y buena función de nitrificación (3) pequeña cantidad de lodo (aproximadamente 3/3 de; el método de lodos activados) 4), fácil separación sólido-líquido (4) ahorra costes de electricidad;