Biologinio valymo procesas

Biologinis nuotekų valymo metodas pagrįstas mikroorganizmų gebėjimu skaidyti skendinčias, koloidines ir ištirpusias organines medžiagas. Nuolatinė aeracija palaiko tolygų mikrobų dauginimąsi, pasiskirstymą ir aktyvumą. Koordinuotai veikiančios mikroorganizmų grupės skaido organinius teršalus, paversdamos juos į suspensijas ir koloidus, kurie vėliau oksiduojami iki mineralinių medžiagų, anglies dioksido (CO₂) ir vandens (H₂O).

Biocheminė reakcija:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

Šis procesas panašus į natūralius vandens telkinių savaiminio apsivalymo mechanizmus, kur organiniai teršalai skaidomi mikroorganizmų ir oksiduojami. Jei nuotekose yra pakankamai deguonies, teršalai skaidomi iki galutinių oksidacijos produktų, o šis procesas vadinamas biocheminiu oksidavimu aerobinėmis sąlygomis.

Deguonis, reikalingas teršalų oksidacijai, gali būti tiekiamas iš aplinkos oro natūraliu arba dirbtiniu būdu. Oksidacijos procesas vyksta dviem etapais:

Pirminė fazė: oksiduojamos organinės medžiagos, kurių sudėtyje yra anglies. Šiame procese dalyvauja ne tik bakterijos, bet ir fermentai.

Antrinė fazė: oksiduojami azoto junginiai, paverčiant juos nitritais ir nitratais.

Aerobinio proceso aprašymas

Pagal srauto ir proceso parametrus parenkamas optimalus BioCleaner įrenginių skaičius bei tinkamiausias mikroorganizmų konsorciumas, užtikrinantis geriausius valymo rezultatus. BioCleaner panardinamas į esamą veikliojo dumblo reaktorių ar kitą rezervuarą ir paleidžiamas.

Kad BioCleaner OS mikroorganizmai efektyviau veiktų ir pagerintų anaerobinių bakterijų aktyvumą, 5–10 % nuotekų srauto grąžinama į pagrindinės valyklos pradžią.

Azoto šalinimas: nitrifikacija ir denitrifikacija

Anaerobinis biologinio valymo etapas yra skirtas azoto ir fosforo šalinimui. Azotas šalinamas vykstant dviem pagrindiniams procesams: nitrifikacijai ir denitrifikacijai.

Nitrifikacija: šiame etape nuotekose esantis amonis (NH₃) oksiduojamas į nitritus (NO₂⁻), o vėliau į nitratus (NO₃⁻). Procesą atlieka dvi bakterijų grupės:

Amonį oksiduojančios bakterijos (AOB): NH₃ → NO₂⁻

Nitritus oksiduojančios bakterijos (NOB): NO₂⁻ → NO₃⁻

Denitrifikacija: vykstant anaerobinei reakcijai, denitrifikuojančios bakterijos nitratus (NO₃⁻) paverčia į molekulinį azotą (N₂), kuris išgaruoja į atmosferą. Kadangi anaerobinėje aplinkoje nėra laisvo deguonies, bakterijos kaip alternatyvų deguonies šaltinį naudoja nitratus.

Cheminė reakcija:
4NO₃⁻ + 5CH₂O + 4H⁺ → 2N₂ + 5CO₂ + 7H₂O
(CH₂O – bendras organinės medžiagos apibūdinimas)

Anaerobinio proceso aprašymas

Azoto šalinimas vyksta rezervuaro priedugniniame sluoksnyje, kuriame susidaro anaerobinė terpė, palanki denitrifikacijai.

Anaerobinėje aplinkoje kai kurie mikroorganizmai, skaidydami lengvai biologiškai skaidomas organines medžiagas, sugeba dalį fosforo junginių paversti į tirpius polifosfatus. Vėliau aeracinėje dalyje šie polifosfatai naudojami kaip energijos šaltinis, todėl sudaromos palankios sąlygos fosforą akumuliuojančių organizmų dauginimuisi.

Fosforo šalinimas anaerobinėmis sąlygomis

Dalis mikroorganizmų žūsta, o jų absorbuotas fosforas nusėda rezervuaro dugne, sudarydamas biosluoksnį.

Ftalatai gali būti suskaidyti tiek anaerobinėmis, tiek aerobinėmis sąlygomis, o „Chem5“ mikrobų koncorsiumas sustiprina šias reakcijas, didindamas mikrobų aktyvumą.

1. Anaerobinis ftalatų skaidymas

Nesant deguonies, anaerobiniai mikroorganizmai veikia ftalatų anglies pagrindą.
Biocleaner OS mikrobų grįžtamasis srautas padeda recirkuliuoti iš dalies suskaidytus junginius, sustiprindamas jų poveikį anaerobinėms bakterijoms.
Ftalatų esteriai pirmiausia hidrolizuojami – jie suskyla į ftalato rūgštį ir alkoholius, kurie toliau skaidomi į paprastesnes organines rūgštis, metaną (CH₄) ir anglies dioksidą (CO₂).

2. Aerobinis ftalatų skaidymas

Po anaerobinio skaidymo likusios anglies molekulės gali būti toliau oksiduojamos aerobinių mikroorganizmų.
Esant deguoniui, aerobinės bakterijos galutinai suskaido tarpinės stadijos junginius į vandenį (H₂O) ir anglies dioksidą (CO₂), užbaigdamos biologinio skaidymo procesą.

Ftalatų skaidymo etapai:

1. Pradinė hidrolizė:
Ftalatai, kaip esteriai, turi esterines jungtis (-COO-). Mikroorganizmai (bakterijos ir grybai) gamina fermentus (esterazes), kurie hidrolizuoja (nutraukia) šias jungtis. Pirmasis žingsnis – ftalatai (pvz., DEHP) paverčiami monoesteriais (pvz., MEHP – mono-2-etilheksilftalatas) ir alkoholių molekulėmis.

2. Tolesnė hidrolizė:
Monoesteriai (pvz., MEHP) vėl hidrolizuojami į ftalio rūgštį ir kitus alkoholio produktus. Ftalio rūgštis geriau tirpsta vandenyje, todėl lengviau toliau skaidoma.

3. Aromatinio žiedo skilimas:
Specializuotos bakterijos gali veikti ftalio rūgštį, pirmiausia pridėdamos hidroksilo grupes (hidroksilinimas). Po to, naudojant fermentus, tokius kaip dioksigenazės, žiedas skilsta, sukuriant stabilų benzeno žiedą.

4. Visiška mineralizacija:
Po aromatinio žiedo skilimo, produktai (pvz., mažos organinės rūgštys) patenka į centrinius medžiagų apykaitos kelius (pvz., TCA ciklą – Krebso ciklą). Galiausiai galutiniai skilimo produktai yra CO₂ ir H₂O.

Ftalatų skaidymas biologinio valymo metu

„Chem5“ mikrobų koncorsiumas didina mikrobų tankį ir pagerina deguonies perdavimą, pagreitindamas ftalatų ir kitų sudėtingų organinių molekulių skaidymą.

Kvapus sukelia organinių medžiagų skilimo procesai anaerobinėje aplinkoje, kuriuose susidaro vandenilio sulfidas (H₂S), amoniakas (NH₃) ir kiti lakūs junginiai.

BioCleaner OS užtikrina subalansuotą aerobinių ir anaerobinių procesų veikimą, todėl organiniai junginiai skaidomi greičiau, o kvapiųjų medžiagų koncentracija mažėja.

Kvapų šalinimas

Palaikant anaerobinio-aerobinio skaidymo ciklą, „Chem5“ užtikrina efektyvesnį taršalų skaidymą ir sumažina toksiškų šalutinių produktų kiekį ir tarpinių, kvapiųjų junginių kiekį.

Tradicinėse valymo sistemose aktyvusis dumblas kaupiasi dėl neišskaidytų organinių medžiagų pertekliaus.

Anaerobinio proceso metu susidarančios organinės rūgštys, metanas ir CO₂ leidžia dalį dumblo paversti į dujas, o aerobinis procesas užbaigia skaidymo ciklą.

Dumblo tūrio mažinimas

BioCleaner OS skatina biomasės savaiminį skaidymąsi, todėl mažėja perteklinio dumblo tūris, o sistema tampa efektyvesnė ir ekonomiškesnė.

Pagerėjęs nuotekų valymo procesas

Efektyvesnis organinių teršalų skaidymas lemia aukštesnius išvalyto vandens parametrus ir mažesnę antrinę taršą.

Dėl optimizuoto nitrifikacijos ir denitrifikacijos proceso geriau pašalinamas azotas, mažinant eutrofikacijos riziką.

Fosforo šalinimas tampa efektyvesnis dėl mikroorganizmų, gebančių jį akumuliuoti ir nusodinti.

Galutinis rezultatas – aukštesnės kokybės išvalytos nuotekos, atitinkančios griežtus aplinkosauginius reikalavimus