โดย: เคท
Email: kate@aquasust.com
วันที่: 18 พ.ย. 2024
ปัจจุบัน กระบวนการตัวแทนในการประยุกต์ใช้การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระบวนการแอคทิเวเต็ดสเลจจ์และกระบวนการไบโอฟิล์ม ต่อไป โดยอิงตามการฝึกปฏิบัติด้านการผลิตและการศึกษาเชิงทฤษฎีเป็นเวลาหลายปี วิธีกระบวนการทั้งสองจะได้รับการวิเคราะห์และเปรียบเทียบ
กระบวนการตะกอนเร่ง
กระบวนการและหลักการ
กระบวนการตะกอนเร่งโดยทั่วไปประกอบด้วยถังเติมอากาศ ถังตกตะกอน ระบบคืนตะกอน และระบบกำจัดตะกอนส่วนเกิน
สิ่งปฏิกูลและตะกอนเร่งที่ส่งคืนจะเข้าสู่ถังเติมอากาศร่วมกันเพื่อสร้างของเหลวผสม อากาศอัดที่ส่งจากสถานีอัดอากาศจะเข้าสู่สิ่งปฏิกูลในรูปของฟองเล็กๆ ผ่านอุปกรณ์กระจายอากาศที่วางอยู่ที่ด้านล่างของถังเติมอากาศ โดยมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำเสียและยังช่วยกักเก็บของเหลวที่ผสมไว้ด้วย สภาวะแห่งความปั่นป่วนอย่างรุนแรงและสภาวะที่ถูกระงับ ออกซิเจนที่ละลายน้ำ แอคทิเวเตดสลัดจ์ และสิ่งปฏิกูลจะถูกผสมและสัมผัสกันอย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาของแอคทิเวเตดสลัดจ์ดำเนินไปตามปกติ
ในระยะแรก สารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสียจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของ Zoogloea โดยอนุภาคตะกอนเร่งเนื่องจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และสารที่มีความหนืดของโพลีแซ็กคาไรด์ ในเวลาเดียวกัน สารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่บางชนิดจะถูกย่อยสลายเป็นสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดเล็กภายใต้การทำงานของเอนไซม์นอกเซลล์ของแบคทีเรีย
ในระยะที่สอง จุลินทรีย์จะดูดซับสารอินทรีย์เหล่านี้ และออกซิไดซ์และสลายตัวภายใต้สภาวะออกซิเจนที่เพียงพอเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งส่วนหนึ่งใช้สำหรับการแพร่กระจายและการสืบพันธุ์ของพวกมันเอง ผลลัพธ์ของปฏิกิริยาแอคทิเวเตดสลัดจ์ก็คือ สารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสียจะถูกย่อยสลายและกำจัดออก ตะกอนเร่งจะถูกเพิ่มจำนวนและเติบโต และสิ่งปฏิกูลจะถูกทำให้บริสุทธิ์ ของเหลวผสมหลังจากถูกทำให้บริสุทธิ์ด้วยตะกอนเร่งแล้วจะเข้าสู่ถังตกตะกอนรอง โดยที่ตะกอนเร่งที่ถูกระงับและสารของแข็งอื่นๆ ในของเหลวผสมจะถูกตกตะกอนและแยกออกจากน้ำ น้ำเสียที่ผ่านการกรองแล้วจะถูกระบายออกเป็นน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้ว กากตะกอนเข้มข้นผ่านการตกตะกอนจะถูกระบายออกจากด้านล่างของถังตกตะกอน ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกส่งกลับไปยังถังเติมอากาศเป็นกากตะกอนในการฉีดเชื้อเพื่อให้แน่ใจว่าความเข้มข้นของของแข็งแขวนลอยและความเข้มข้นของจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศ จุลินทรีย์ที่ขยายตัวจะถูกระบายออกจากระบบเป็น "ตะกอนส่วนเกิน" ในความเป็นจริง มลพิษส่วนใหญ่จะถูกถ่ายโอนจากสิ่งปฏิกูลไปยังตะกอนส่วนเกินเหล่านี้
หลักการของกระบวนการตะกอนเร่งสามารถระบุได้ว่าเป็น: จุลินทรีย์ "กิน" สารอินทรีย์ในน้ำเสีย เปลี่ยนสิ่งปฏิกูลให้เป็นน้ำสะอาด โดยพื้นฐานแล้วจะคล้ายกับกระบวนการทางธรรมชาติของการทำให้บริสุทธิ์ในแหล่งน้ำด้วยตนเอง ยกเว้นว่าผ่าน การเพิ่มประสิทธิภาพเทียมผลของการบำบัดน้ำเสียจะดีกว่า
กระบวนการไบโอฟิล์ม
กระบวนการไบโอฟิล์ม ประเภทกระบวนการ
ชนิดเปียก: ตัวกรองทางชีวภาพ, หอชีวภาพ, แท่นหมุนทางชีวภาพ
ประเภทที่จมอยู่ใต้น้ำ: ออกซิเดชันหน้าสัมผัส วัสดุกรองที่จมอยู่ในถังกรอง
ประเภทของฟลูอิไดซ์เบด: ถ่านกัมมันต์ทางชีวภาพ สารทรายที่แขวนลอยและไหลอยู่ในถัง
หลักการ: เนื่องจากน้ำเสียในครัวเรือนมีส่วนประกอบอินทรีย์จำนวนมาก กระบวนการไบโอฟิล์มจึงอาศัยฟิล์มจุลินทรีย์ที่ติดอยู่บนพื้นผิวของตัวพาเพื่อย่อยสลายอินทรียวัตถุ เนื่องจากเซลล์จุลินทรีย์สามารถเกาะติด เติบโต และแพร่พันธุ์ได้อย่างแน่นหนาบนพื้นผิวตัวพาที่เหมาะสมในสภาพแวดล้อมของน้ำ โพลีเมอร์นอกเซลล์ที่ขยายออกจากเซลล์ทำให้เซลล์จุลินทรีย์สร้างโครงสร้างเส้นใยที่พันกัน ดังนั้นฟิล์มชีวะจึงมีโครงสร้างเป็นรูพรุนและมีคุณสมบัติในการดูดซับสูง
แผ่นชีวะจะเกาะติดกับพื้นผิวของตัวพาและเป็นสารที่ชอบน้ำสูง ภายใต้สภาวะที่มีน้ำเสียไหลอย่างต่อเนื่อง ด้านนอกจะมีชั้นน้ำติดอยู่เสมอ
แผ่นชีวะยังเป็นสารจุลินทรีย์ที่มีความหนาแน่นสูง จุลินทรีย์และสัตว์ขนาดเล็กจำนวนมากเติบโตและสืบพันธุ์บนพื้นผิวและด้านในของเมมเบรน ก่อตัวเป็นห่วงโซ่อาหารที่ประกอบด้วยสารมลพิษอินทรีย์ → แบคทีเรีย → โปรโตซัว (เมตาโซอา)
แผ่นชีวะประกอบด้วยแบคทีเรีย เชื้อรา สาหร่าย โปรโตซัว เมตาซัว และชุมชนทางชีววิทยาอื่นๆ ที่มองเห็นได้ เมื่อสิ่งปฏิกูลไหลผ่านพื้นผิวของพาหะ มลพิษอินทรีย์ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ในแผ่นชีวะดูดซับไว้ และออกซิเจนจะกระจายเข้าสู่แผ่นชีวะ การย่อยสลายทางชีวภาพและผลกระทบอื่น ๆ เกิดขึ้นในเมมเบรนเพื่อทำให้การย่อยสลายอินทรียวัตถุสมบูรณ์
ชั้นผิวของแผ่นชีวะเป็นจุลินทรีย์แอโรบิกแบบใช้ออกซิเจนและแบบปัญญา ในขณะที่ชั้นในของแผ่นชีวะมักจะอยู่ในสถานะไร้ออกซิเจน เมื่อฟิล์มชีวะค่อยๆ หนาขึ้นและความหนาของชั้นแอนแอโรบิกเกินความหนาของชั้นแอโรบิก จะทำให้เกิดการหลุดของฟิล์มชีวะ และฟิล์มชีวะใหม่จะถูกสร้างขึ้นใหม่บนพื้นผิวของพาหะ ด้วยการต่ออายุฟิล์มชีวภาพเป็นระยะๆ การทำงานปกติของเครื่องปฏิกรณ์ฟิล์มชีวะจะยังคงอยู่
การต่ออายุและการหลุดออกของแผ่นชีวะ การรักษาการทำงานปกติของเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มเป็นส่วนสำคัญของการฟื้นฟูและการหลุดออกของฟิล์มชีวะ ชั้นผิวของแผ่นชีวะเป็นจุลินทรีย์แอโรบิกแบบใช้ออกซิเจนและแบบปัญญา ในขณะที่ชั้นในของแผ่นชีวะมักจะอยู่ในสถานะไร้ออกซิเจน เมื่อฟิล์มชีวะค่อยๆ หนาขึ้นและความหนาของชั้นแอนแอโรบิกเกินความหนาของชั้นแอโรบิก จะทำให้เกิดการหลุดของฟิล์มชีวะ และฟิล์มชีวะใหม่จะถูกสร้างขึ้นใหม่บนพื้นผิวของพาหะ
ขั้นตอนการต่ออายุและการปลดมีดังนี้:
ขั้นแรก กระบวนการปรากฏของเมมเบรนแบบไม่ใช้ออกซิเจน:
หนึ่งคือแผ่นชีวะ;
ประการที่สองคือความหนาโดยทั่วไปของฟิล์มชีวะที่โตเต็มที่ยังคงเพิ่มขึ้น และส่วนด้านในที่ออกซิเจนไม่สามารถทะลุผ่านได้จะเปลี่ยนไปสู่สถานะไร้ออกซิเจน ทั้งสองประกอบด้วยเมมเบรนแบบไม่ใช้ออกซิเจนและเมมเบรนแบบแอโรบิก
ประการที่สามคือเมมเบรนแอโรบิกเป็นสถานที่หลักในการย่อยสลายสารอินทรีย์ และความหนาทั่วไปคือ 2 มม.
ประการที่สอง กระบวนการทำให้เมมเบรนแบบไม่ใช้ออกซิเจนหนาขึ้น:
หนึ่งคือการเพิ่มขึ้นของสารแอนแอโรบิก ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลระหว่างเมมเบรนแบบไม่ใช้ออกซิเจนและเมมเบรนแบบแอโรบิก
ประการที่สองคือการหลบหนีของผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้ความสามารถในการยึดเกาะของฟิล์มชีวะบนฟิลเลอร์ลดลง
ประการที่สามคือการกลายเป็นฟิล์มชีวะที่มีอายุมากขึ้นซึ่งมีฟังก์ชั่นการทำให้บริสุทธิ์ไม่ดีและหลุดร่วงง่าย
ประการที่สาม การอัพเดตไบโอฟิล์ม:
ประการแรกคือการหลุดร่วงของเมมเบรนที่เสื่อมสภาพ และไบโอฟิล์มใหม่จะเติบโตขึ้นอีกครั้ง
ประการที่สองคือฟังก์ชันการทำให้บริสุทธิ์ของแผ่นชีวะใหม่นั้นแข็งแกร่งขึ้น
การเปรียบเทียบกระบวนการแอคทิเวเตดสลัดจ์และกระบวนการไบโอฟิล์ม
ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการตะกอนเร่ง
เป็นเวลานานแล้วที่การบำบัดทางชีวภาพระดับทุติยภูมิสำหรับน้ำเสียในครัวเรือนในเมืองส่วนใหญ่ได้นำกระบวนการตะกอนเร่งมาใช้ ซึ่งปัจจุบันเป็นกระบวนการบำบัดทางชีวภาพทุติยภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก มันมีลักษณะดังต่อไปนี้:
ขั้นแรกโดยใช้กระบวนการตะกอนเร่งแบบดั้งเดิม ต้นทุนการก่อสร้างทุน ต้นทุนการดำเนินงาน การใช้พลังงานมักจะสูง การจัดการมีความซับซ้อนมากขึ้น และมีแนวโน้มที่จะเกิดการพองตัวของตะกอน อุปกรณ์กระบวนการไม่สามารถตอบสนองความต้องการของประสิทธิภาพสูงและการบริโภคต่ำ
ประการที่สอง ด้วยความเข้มงวดของมาตรฐานการปล่อยน้ำเสียอย่างต่อเนื่อง จึงมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นในการปล่อยสารอาหาร เช่น ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในน้ำเสีย กระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบดั้งเดิมที่มีฟังก์ชันกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสส่วนใหญ่ใช้กระบวนการตะกอนเร่ง ซึ่งมักจะต้องใช้ถังปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนและแอโรบิกหลายถังเพื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อสร้างถังปฏิกิริยาแบบหลายขั้นตอน และเพิ่มการไหลเวียนภายในเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของไนโตรเจน และการกำจัดฟอสฟอรัสซึ่งจะเพิ่มการลงทุนและการใช้พลังงาน และทำให้การดำเนินงานและการจัดการมีความซับซ้อนมากขึ้น
ประการที่สาม กระบวนการตะกอนเร่งจะสร้างตะกอนส่วนเกินจำนวนมาก ซึ่งต้องมีการบำบัดล้างพิษจากตะกอน ทำให้มีการลงทุนเพิ่มขึ้น
ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการไบโอฟิล์ม
กระบวนการไบโอฟิล์มยังเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการบำบัดทางชีวภาพระดับทุติยภูมิของน้ำเสียในเมือง เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการตะกอนเร่งจะมีลักษณะดังต่อไปนี้:
ประการแรก แผ่นชีวะมีความสามารถในการปรับตัวอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพและปริมาณน้ำเสีย และง่ายต่อการจัดการ และจะไม่เกิดการพองตัวของตะกอน
ประการที่สอง จุลินทรีย์จะถูกจับจ้องไปที่พื้นผิวของพาหะ และจุลินทรีย์ที่มีเวลาในการสร้างนานกว่าก็สามารถแพร่กระจายได้เช่นกัน ระยะทางชีวภาพมีปริมาณมากขึ้น มีเสถียรภาพ และสร้างตะกอนส่วนเกินน้อยลง
ประการที่สาม สามารถบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นต่ำได้ นอกจากนี้ ข้อบกพร่องของกระบวนการฟิล์มชีวะก็คือตัวพาฟิล์มชีวะจะเพิ่มการลงทุนของระบบ พื้นที่ผิวจำเพาะของวัสดุพาหะมีขนาดเล็ก อุปกรณ์ปฏิกิริยามีปริมาตรจำกัดและประสิทธิภาพพื้นที่ต่ำ และประสิทธิภาพการบำบัดต่ำกว่ากระบวนการตะกอนเร่งเมื่อบำบัดน้ำเสียในเมือง ปริมาณจุลินทรีย์ที่ติดอยู่บนพื้นผิวแข็งนั้นควบคุมได้ยาก และความยืดหยุ่นในการทำงานไม่ดี การระบายอากาศตามธรรมชาติใช้สำหรับการจัดหาออกซิเจน ซึ่งไม่เพียงพอเท่ากับการจัดหาตะกอนเร่ง และสภาวะไร้ออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น