Von: Kate
Email: kate@aquasust.com
Datum: 18. November 2024
Derzeit umfassen die repräsentativen Verfahren bei der Anwendung der biologischen Abwasserbehandlung hauptsächlich das Belebtschlammverfahren und das Biofilmverfahren. Anschließend werden die beiden Prozessmethoden auf der Grundlage jahrelanger Produktionspraxis und theoretischer Studien analysiert und verglichen.
Belebtschlammverfahren
Prozess und Prinzip
Ein typischer Belebtschlammprozess besteht aus einem Belebungsbecken, einem Sedimentationsbecken, einem Schlammrückführungssystem und einem Überschussschlammentfernungssystem.
Abwasser und zurückgeführter Belebtschlamm gelangen gemeinsam in das Belebungsbecken und bilden eine gemischte Flüssigkeit. Die von der Luftkompressorstation gesendete Druckluft gelangt in Form kleiner Bläschen durch die Luftdiffusionsvorrichtung am Boden des Belebungsbeckens in das Abwasser, mit dem Ziel, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Abwasser zu erhöhen und auch die gemischte Flüssigkeit im Abwasser zu halten ein Zustand heftiger Erregung und Schwebezustand. Gelöster Sauerstoff, Belebtschlamm und Abwasser werden vollständig vermischt und miteinander in Kontakt gebracht, sodass die Belebtschlammreaktion normal ablaufen kann.
In der ersten Stufe werden organische Schadstoffe im Abwasser von den Belebtschlammpartikeln aufgrund ihrer großen Oberfläche und polysaccharidischen viskosen Substanzen an der Oberfläche der Zoogloea adsorbiert. Gleichzeitig werden einige makromolekulare organische Substanzen unter der Wirkung extrazellulärer Enzyme von Bakterien in kleine molekulare organische Substanzen zerlegt.
In der zweiten Stufe nehmen Mikroorganismen diese organischen Substanzen auf und oxidieren und zersetzen sie unter ausreichenden Sauerstoffbedingungen zu Kohlendioxid und Wasser, von denen ein Teil für ihre eigene Vermehrung und Reproduktion verwendet wird. Das Ergebnis der Belebtschlammreaktion ist, dass organische Schadstoffe im Abwasser abgebaut und entfernt werden, der Belebtschlamm selbst vermehrt und wächst und das Abwasser gereinigt wird. Die gemischte Flüssigkeit gelangt nach der Reinigung durch den Belebtschlamm in das Nachklärbecken, wo der suspendierte Belebtschlamm und andere feste Substanzen in der gemischten Flüssigkeit ausgefällt und vom Wasser getrennt werden. Das geklärte Abwasser wird als aufbereitetes Wasser abgeleitet. Der durch Fällung konzentrierte Schlamm wird vom Boden des Sedimentationsbeckens abgelassen, der größte Teil davon wird als Impfschlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt, um die Schwebstoffkonzentration und die Mikrobenkonzentration im Belebungsbecken sicherzustellen; die vermehrten Mikroorganismen werden als „Überschussschlamm“ aus dem System ausgetragen. Tatsächlich werden Schadstoffe zu einem großen Teil aus dem Abwasser auf diesen Überschussschlamm übertragen.
Das Prinzip des Belebtschlammverfahrens lässt sich bildlich so beschreiben: Mikroorganismen „fressen“ die organische Substanz im Abwasser und verwandeln das Abwasser in sauberes Wasser. Im Wesentlichen ähnelt es dem natürlichen Prozess der Selbstreinigung von Gewässern, nur dass durch Künstliche Verbesserung, die Wirkung der Abwasserreinigung ist besser.
Biofilmprozess
Prozesstypen des Biofilmprozesses.
Nasstyp: biologischer Filter, biologischer Turm, biologischer Drehteller.
Untergetauchter Typ: Kontaktoxidation, Filtermaterial im Filtertank eingetaucht.
Wirbelschichttyp: biologische Aktivkohle, im Tank suspendiertes und fließendes Sandmedium.
Prinzip: Da häusliches Abwasser eine große Menge an organischen Bestandteilen enthält, beruht der Biofilmprozess darauf, dass der auf der Oberfläche des Trägers fixierte Mikrobenfilm die organische Substanz abbaut. Da mikrobielle Zellen nahezu fest auf jeder geeigneten Trägeroberfläche in der Wasserumgebung haften, wachsen und sich vermehren können, bewirken die von den Zellen ausgehenden extrazellulären Polymere, dass die mikrobiellen Zellen eine faserige Verflechtungsstruktur bilden. Daher weist der Biofilm normalerweise eine poröse Struktur und starke Adsorptionseigenschaften auf.
Der Biofilm haftet an der Oberfläche des Trägers und ist eine stark hydrophile Substanz. Unter der Bedingung eines kontinuierlichen Abwasserflusses befindet sich außen immer eine anhaftende Wasserschicht.
Der Biofilm ist ebenfalls eine hochdichte Substanz aus Mikroorganismen. Auf der Oberfläche und im Inneren der Membran wachsen und vermehren sich zahlreiche Mikroorganismen und Kleinsttiere und bilden eine Nahrungskette bestehend aus organischen Schadstoffen → Bakterien → Protozoen (Metazoen).
Der Biofilm besteht aus Bakterien, Pilzen, Algen, Protozoen, Metazoen und einigen anderen sichtbaren biologischen Gemeinschaften. Wenn Abwasser über die Oberfläche des Trägers fließt, werden organische Schadstoffe im Abwasser von den Mikroorganismen im Biofilm adsorbiert und Sauerstoff diffundiert in den Biofilm. In der Membran treten biologischer Abbau und andere Effekte auf, um den Abbau organischer Stoffe abzuschließen.
Die Oberflächenschicht des Biofilms besteht aus aeroben und fakultativ aeroben Mikroorganismen, während sich die innere Schicht des Biofilms häufig in einem anaeroben Zustand befindet. Wenn sich der Biofilm allmählich verdickt und die Dicke der anaeroben Schicht die der aeroben Schicht übersteigt, kommt es zur Ablösung des Biofilms und es bildet sich ein neuer Biofilm auf der Oberfläche des Trägers. Durch die periodische Erneuerung des Biofilms wird der normale Betrieb des Biofilmreaktors aufrechterhalten.
Erneuerung und Ablösung des Biofilms. Die Aufrechterhaltung des normalen Betriebs des Biofilmreaktors ist ein wichtiger Teil der Erneuerung und Ablösung des Biofilms. Die Oberflächenschicht des Biofilms besteht aus aeroben und fakultativ aeroben Mikroorganismen, während sich die innere Schicht des Biofilms häufig in einem anaeroben Zustand befindet. Wenn sich der Biofilm allmählich verdickt und die Dicke der anaeroben Schicht die der aeroben Schicht übersteigt, kommt es zur Ablösung des Biofilms und es bildet sich ein neuer Biofilm auf der Oberfläche des Trägers.
Der Prozess der Erneuerung und des Abwerfens ist wie folgt:
Erstens der Entstehungsprozess der anaeroben Membran:
Einer davon ist der Biofilm;
Zweitens nimmt die allgemeine Dicke des reifen Biofilms weiter zu und der innere Teil, in den kein Sauerstoff eindringen kann, wechselt in einen anaeroben Zustand. beide bestehen aus einer anaeroben Membran und einer aeroben Membran;
Drittens ist die aerobe Membran der Hauptort für den Abbau organischer Stoffe und die allgemeine Dicke beträgt 2 mm.
Zweitens der Verdickungsprozess der anaeroben Membran:
Einer davon ist die Zunahme anaerober Metaboliten, die zu einem Ungleichgewicht zwischen der anaeroben Membran und der aeroben Membran führt;
Der zweite Grund ist das kontinuierliche Entweichen gasförmiger Produkte, was die Adhäsionsfähigkeit des Biofilms auf dem Füllstoff schwächt;
Drittens entsteht ein alternder Biofilm, der eine schlechte Reinigungsfunktion hat und leicht abfällt.
Drittens die Aktualisierung des Biofilms:
Zum einen löst sich die alternde Membran ab und der neue Biofilm wächst wieder;
Zweitens ist die Reinigungsfunktion des neuen Biofilms stärker.
Vergleich Belebtschlammverfahren und Biofilmverfahren
Vor- und Nachteile des Belebtschlammverfahrens.
Lange Zeit wurde bei der sekundären biologischen Behandlung städtischer häuslicher Abwässer hauptsächlich das Belebtschlammverfahren angewendet, das derzeit weltweit am weitesten verbreitete sekundäre biologische Behandlungsverfahren ist. Es weist folgende Eigenschaften auf:
Erstens sind bei der Verwendung des traditionellen Belebtschlammverfahrens die Kapitalbaukosten, die Betriebskosten und der Energieverbrauch oft hoch, die Verwaltung ist komplexer und es kann leicht zu Schlammblähungen kommen; Die Prozessausrüstung kann die Anforderungen an hohe Effizienz und geringen Verbrauch nicht erfüllen.
Zweitens werden mit der kontinuierlichen Verschärfung der Abwassereinleitungsnormen höhere Anforderungen an die Einleitung von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor in das Abwasser gestellt. Herkömmliche Abwasserbehandlungsverfahren mit Stickstoff- und Phosphorentfernungsfunktionen nutzen meist das Belebtschlammverfahren, wobei häufig mehrere anaerobe und aerobe Reaktionstanks in Reihe geschaltet werden müssen, um einen mehrstufigen Reaktionstank zu bilden, und die interne Zirkulation erhöht wird, um den Stickstoffzweck zu erreichen und Phosphorentfernung, was zwangsläufig die Kapitalinvestition und den Energieverbrauch erhöht und den Betrieb und die Verwaltung komplexer macht.
Drittens entsteht beim Belebtschlammverfahren eine große Menge Überschussschlamm, der eine Schlammentgiftungsbehandlung erfordert, was die Investition erhöht.
Vor- und Nachteile des Biofilmprozesses.
Das Biofilmverfahren ist auch eine häufig verwendete Methode zur biologischen Sekundärbehandlung städtischer Abwässer. Im Vergleich zum Belebtschlammverfahren weist es folgende Merkmale auf:
Erstens verfügt der Biofilm über eine starke Anpassungsfähigkeit an Veränderungen in der Qualität und Quantität des Abwassers und ist einfach zu handhaben, sodass es nicht zu einer Schlammaufblähung kommt.
Zweitens werden Mikroorganismen auf der Oberfläche des Trägers fixiert, und auch Mikroorganismen mit einer längeren Generationszeit können sich vermehren. Die biologische Phase ist reichlicher, stabiler und erzeugt weniger Überschussschlamm.
Drittens kann es Abwasser mit geringer Konzentration behandeln. Darüber hinaus bestehen die Nachteile des Biofilmverfahrens darin, dass der Biofilmträger die Investition des Systems erhöht; die spezifische Oberfläche des Trägermaterials ist klein, das Reaktionsgerät hat ein begrenztes Volumen und eine geringe Raumeffizienz, und die Behandlungseffizienz ist geringer als die des Belebtschlammverfahrens bei der Behandlung von städtischem Abwasser; die Menge der an der festen Oberfläche haftenden Mikroorganismen ist schwer zu kontrollieren und die Betriebsflexibilität ist schlecht; Für die Sauerstoffversorgung wird eine natürliche Belüftung genutzt, die jedoch nicht so ausreicht wie die Belebtschlammversorgung, und es kann zu anaeroben Bedingungen kommen.