Por: Kate
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Data: 18 de novembro de 2024
Atualmente, os processos representativos na aplicação do tratamento biológico de esgoto incluem principalmente o processo de lodo ativado e o processo de biofilme. A seguir, com base em anos de prática de produção e estudo teórico, os dois métodos de processo serão analisados e comparados.
Processo de lodo ativado
Processo e Princípio
Um processo típico de lodo ativado consiste em um tanque de aeração, um tanque de sedimentação, um sistema de retorno de lodo e um sistema de remoção de lodo excedente.
O esgoto e o lodo ativado retornado entram juntos no tanque de aeração para formar um líquido misto. O ar comprimido enviado da estação compressora de ar entra no esgoto na forma de pequenas bolhas através do dispositivo de difusão de ar colocado no fundo do tanque de aeração, com o objetivo de aumentar o teor de oxigênio dissolvido no esgoto e também manter o líquido misturado em um estado de agitação violenta e estado de suspensão. O oxigênio dissolvido, o lodo ativado e o esgoto são totalmente misturados e colocados em contato entre si, permitindo que a reação do lodo ativado prossiga normalmente.
Na primeira etapa, os poluentes orgânicos do esgoto são adsorvidos na superfície da zoogloea pelas partículas de lodo ativado devido à sua enorme área superficial e às substâncias viscosas polissacarídicas. Ao mesmo tempo, algumas substâncias orgânicas macromoleculares são decompostas em pequenas substâncias orgânicas moleculares sob a ação de enzimas extracelulares de bactérias.
Na segunda fase, os microrganismos absorvem estas substâncias orgânicas e oxidam-nas e decompõem-nas em condições de oxigénio suficientes para formar dióxido de carbono e água, parte da qual é utilizada para a sua própria proliferação e reprodução. O resultado da reação do lodo ativado é que os poluentes orgânicos no esgoto são degradados e removidos, o próprio lodo ativado é proliferado e cultivado e o esgoto é purificado. O líquido misturado após ser purificado pelo lodo ativado entra no tanque de sedimentação secundário, onde o lodo ativado suspenso e outras substâncias sólidas no líquido misturado são precipitados e separados da água. O esgoto clarificado é descartado como água tratada. O lodo concentrado por precipitação é descarregado do fundo do tanque de sedimentação, sendo a maior parte devolvida ao tanque de aeração como lodo de inoculação para garantir a concentração de sólidos em suspensão e a concentração microbiana no tanque de aeração; os microrganismos proliferados são descarregados do sistema como "lodo excedente". Na verdade, os poluentes são em grande parte transferidos dos esgotos para estas lamas excedentárias.
O princípio do processo de lodo ativado pode ser expresso da seguinte forma: os microrganismos "comem" a matéria orgânica do esgoto, transformando o esgoto em água limpa. Essencialmente, é semelhante ao processo natural de autopurificação dos corpos d'água, exceto que por meio de aprimoramento artificial, o efeito da purificação de esgoto é melhor.
Processo de biofilme
Processo de biofilme Tipos de processos.
Tipo úmido: filtro biológico, torre biológica, plataforma giratória biológica.
Tipo submerso: oxidação de contato, material filtrante submerso no tanque do filtro.
Tipo de leito fluidizado: carvão ativado biológico, meio areia suspenso e fluindo no tanque.
Princípio: Como o esgoto doméstico contém uma grande quantidade de componentes orgânicos, o processo de biofilme depende do filme microbiano fixado na superfície do transportador para degradar a matéria orgânica. Como as células microbianas podem fixar-se, crescer e reproduzir-se quase firmemente em qualquer superfície transportadora adequada no ambiente aquático, os polímeros extracelulares que se estendem das células fazem com que as células microbianas formem uma estrutura de emaranhamento fibroso. Portanto, o biofilme geralmente possui uma estrutura porosa e fortes propriedades de adsorção.
O biofilme adere à superfície do transportador e é uma substância altamente hidrofílica. Na condição de fluxo contínuo de esgoto, sempre há uma camada de água aderida na parte externa dele.
O biofilme também é uma substância altamente densa de microrganismos. Um grande número de microrganismos e microanimais crescem e se reproduzem na superfície e no interior da membrana, formando uma cadeia alimentar composta por poluentes orgânicos → bactérias → protozoários (metazoários).
O biofilme é composto por bactérias, fungos, algas, protozoários, metazoários e algumas outras comunidades biológicas visíveis. Quando o esgoto flui sobre a superfície do transportador, os poluentes orgânicos do esgoto são adsorvidos pelos microrganismos do biofilme e o oxigênio se difunde no biofilme. A biodegradação e outros efeitos ocorrem na membrana para completar a degradação da matéria orgânica.
A camada superficial do biofilme é composta por microrganismos aeróbios e aeróbios facultativos, enquanto a camada interna do biofilme está frequentemente em estado anaeróbico. Quando o biofilme engrossa gradualmente e a espessura da camada anaeróbica excede a da camada aeróbia, isso levará à eliminação do biofilme e um novo biofilme será regenerado na superfície do transportador. Através da renovação periódica do biofilme, o funcionamento normal do reator de biofilme é mantido.
Renovação e eliminação do biofilme. Manter o funcionamento normal do reator de biofilme é uma parte importante da renovação e eliminação do biofilme. A camada superficial do biofilme é composta por microrganismos aeróbios e aeróbios facultativos, enquanto a camada interna do biofilme está frequentemente em estado anaeróbico. Quando o biofilme engrossa gradualmente e a espessura da camada anaeróbica excede a da camada aeróbia, isso levará à eliminação do biofilme e um novo biofilme será regenerado na superfície do transportador.
O processo de renovação e eliminação é o seguinte:
Primeiro, o processo de aparecimento da membrana anaeróbica:
Um é o biofilme;
A segunda é que a espessura geral do biofilme maduro continua a aumentar, e a parte interna onde o oxigênio não consegue penetrar mudará para um estado anaeróbico; ambos são compostos por uma membrana anaeróbica e uma membrana aeróbica;
A terceira é que a membrana aeróbica é o principal local de degradação da matéria orgânica e a espessura geral é de 2 mm.
Em segundo lugar, o processo de espessamento da membrana anaeróbica:
Um deles é o aumento dos metabólitos anaeróbicos, que leva ao desequilíbrio entre a membrana anaeróbica e a membrana aeróbia;
A segunda é o escape contínuo de produtos gasosos, o que enfraquece a capacidade de adesão do biofilme ao filler;
A terceira é tornar-se um biofilme envelhecido, que tem uma função de purificação deficiente e é fácil de cair.
Terceiro, a atualização do biofilme:
Uma é a eliminação da membrana envelhecida e o novo biofilme crescerá novamente;
A segunda é que a função de purificação do novo biofilme é mais forte.
Comparação do processo de lodo ativado e processo de biofilme
Vantagens e desvantagens do processo de lodo ativado.
Durante muito tempo, o tratamento biológico secundário de esgoto doméstico urbano adotou principalmente o processo de lodo ativado, que é atualmente o processo de tratamento biológico secundário mais utilizado no mundo. Possui as seguintes características:
Primeiro, usando o processo tradicional de lodo ativado, o custo de construção de capital, o custo de operação e o consumo de energia são frequentemente altos, o gerenciamento é mais complexo e é provável que ocorra acúmulo de lodo; o equipamento de processo não consegue atender aos requisitos de alta eficiência e baixo consumo.
Em segundo lugar, com o contínuo reforço das normas de descarga de esgotos, são impostas exigências mais elevadas à descarga de nutrientes como o azoto e o fósforo nos esgotos. Os processos tradicionais de tratamento de esgoto com funções de remoção de nitrogênio e fósforo usam principalmente o processo de lodo ativado, muitas vezes exigindo que vários tanques de reação anaeróbica e aeróbica sejam conectados em série para formar um tanque de reação de vários estágios e aumentando a circulação interna para atingir a finalidade do nitrogênio. e remoção de fósforo, o que certamente aumentará o investimento de capital e o consumo de energia, além de tornar a operação e a gestão mais complexas.
Terceiro, o processo de lodo ativado gera uma grande quantidade de lodo excedente, o que requer tratamento de desintoxicação do lodo, aumentando o investimento.
Vantagens e desvantagens do processo de biofilme.
O processo de biofilme também é um método comumente utilizado para o tratamento biológico secundário de esgoto urbano. Comparado com o processo de lodo ativado, possui as seguintes características:
Primeiro, o biofilme tem forte adaptabilidade às mudanças na qualidade e quantidade do esgoto e é fácil de gerenciar, e não ocorrerá acúmulo de lodo.
Em segundo lugar, os microrganismos são fixados na superfície do transportador e os microrganismos com um tempo de geração mais longo também podem proliferar. A fase biológica é mais abundante, estável e gera menos lodo excedente.
Terceiro, pode tratar esgoto de baixa concentração. Além disso, as deficiências do processo de biofilme são que o transportador de biofilme aumenta o investimento do sistema; a área superficial específica do material transportador é pequena, o dispositivo de reação tem volume limitado e baixa eficiência espacial, e a eficiência do tratamento é inferior à do processo de lodo ativado no tratamento de esgoto urbano; a quantidade de microrganismos ligados à superfície sólida é difícil de controlar e a flexibilidade de operação é fraca; a ventilação natural é utilizada para o fornecimento de oxigênio, que não é tão suficiente quanto o fornecimento de lodo ativado, e condições anaeróbicas são propensas a ocorrer.