Biofilm bilan ishlov berishning oddiy izohi: mustahkam va tashvishli bakteriyalar uchun uy-joy bilan ta'minlash-Oqava suvlarni bepul tozalash

Faollashtirilgan loy jarayoni oqava suvlarni biologik tozalashning eng keng tarqalgan usuli hisoblanadi. Faollashtirilgan loy tizimida oqava suvlarni tozalaydigan mikroorganizmlar-kichik guruhlarda to'planib, floklarni hosil qiladi va suv oqimi bilan chayqalib, aeratsiya ostida aralash suyuqlikda muallaq bo'ladi. Mikroorganizmlar va oqava suvlar to'liq aloqa qiladi, suvdagi ifloslantiruvchi moddalarni yo'q qiladi.

Bu tizim juda yaxshi ishlaydi, lekin uning bir kamchiligi bor: u nozik. Agar oqava suv hajmi birdan oshsa, uning kontsentratsiyasi to'satdan ko'tarilsa yoki suvning harorati birdan pasaysa yoki pH keskin o'zgarib tursa, mikroorganizmlar "harakat qilishi" -tozalash effekti pasayadi, hatto loyning ko'payishi ham tizimning normal ishlashiga ta'sir qiladi.

Shu sababli, muhandislar mikroorganizmlarning doimiy ravishda suvda suzish o'rniga, belgilangan joyga "joylashishiga" imkon beradigan yondashuvni o'zgartirishi mumkinmi?

Bu biofilm jarayoni. Oddiy qilib aytganda, biofilm jarayoni oqava suvlarni tozalash uchun filtr muhitida yoki tashuvchida o'sadigan mikroorganizmlardan foydalanadi.

Biofilm texnologiyasining asosiy g'oyasi oddiy: mikroorganizmlarni ular joylashishi, ko'payishi va "mikrobial hamjamiyat" ni shakllantirishi mumkin bo'lgan qattiq "uylar" bilan ta'minlash. Chiqindi suvlar bu jamoa orqali oqib o'tadi va ichidagi ifloslantiruvchi moddalarni "aholi" iste'mol qiladi.

Ushbu "uylar" professional ravishda qadoqlash materiallari yoki tashuvchilar deb ataladi. Turli xil biofilm jarayonlari butunlay boshqa tashuvchilardan foydalanadi. Eng keng tarqalgan turlari quyidagilardir:

Birinchi tur: biologik kontaktli oksidlanishda qadoqlash materiali - idishda osilgan "plastik filament sharlari"

Kontaktli oksidlanish tanki katta plastik cho'tkalarga o'xshash o'rash materiallari satrlari bilan to'ldirilgan. Oqava suv idishning pastki qismidan gazlanadi va yuqoriga qarab yuviladi, buning natijasida bu qadoqlash materiallari suvda ohista chayqalib, sarg'ish{1}}jigarrang bioplyonka bilan qoplangan. Ushbu turdagi qadoqlash materiallari katta o'ziga xos sirt maydoniga ega; 1 kubometr 800 dan 900 kvadrat metrgacha "yashash maydoni" ni ta'minlashi mumkin.

Ikkinchi tur: Biologik aylanadigan disklardagi disklar - "aylanuvchi disklar"

Biologik aylanadigan disklar qadoqlash materiallaridan foydalanmaydi; ularning "uylari" disklarning o'zlari - diametri 2 dan 3 metrgacha bo'lgan o'nlab katta disklar, aylanuvchi milga bir-biriga bog'langan va tezlikni pasaytiradigan vosita tomonidan sekin aylantiriladi. Birinchi tur biologik filtr diskini o'z ichiga oladi, yarmi chiqindi suvga botiriladi va yarmi havoga ta'sir qiladi. Mikroorganizmlar diskning har ikki tomonida o'sadi, suvga botganda ifloslantiruvchi moddalarni adsorbsiya qiladi va sirtga ta'sir qilganda havodan kislorodni yutadi. Ushbu dizayn nisbatan kam energiya iste'moliga ega, qo'shimcha shamollatishni talab qilmaydi va ishlashda tejamkor.

Uchinchi tur: Biologik gazlangan filtr (BAF) uchun qadoqlash materiali - "kichik keramik toshlardan yasalgan filtrli to'shak"

BAF diametri 3 dan 6 millimetrgacha bo'lgan kichik keramik toshlardan foydalanadi, ular tankdagi mayda toshlar kabi to'planadi. Oqava suv pastdan yuqoriga oqadi, shamollatish esa pastdan bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi. Ushbu kichik zarracha dizayni ikkita afzalliklarga ega: birinchidan, katta o'ziga xos sirt maydoni, natijada birlik hajmiga yuqori biomassa; ikkinchidan, zarralar orasidagi bo'shliqlar to'xtatilgan qattiq moddalarni ushlab turadi, bu esa BAF oqava suvlarini juda aniq qiladi.

To'rtinchi tur: biologik biofiltr (MBBR) uchun qadoqlash materiali - "suvda ag'darilgan kichik plastmassa plitalar"

MBBR zichligi suvdan bir oz engilroq bo'lgan kichik g'ildiraklar yoki silindrlarga o'xshash to'xtatilgan kichik plastmassa plitalardan foydalanadi. Shamollatish ostida, bu qadoqlash materiallari doimiy ravishda qulab tushadi va idishda oqadi, bu esa biofilmning harakatlanayotganda oqava suv bilan aloqa qilishiga imkon beradi. Qadoqlash materiallari doimo harakatda; eskirgan biofilm tozalanadi va yangi biofilm doimiy ravishda o'sib boradi, bu esa qo'lda qayta yuvish zaruriyatini yo'q qiladi. U kuchli oʻz-oʻzini tozalash-qobiliyatiga ega va idishni tiqib qoʻymaydi.

Beshinchi tur: biologik suyuqlik to'shagining tashuvchisi - "bo'tqa kabi aylanib yuradigan mayda zarralar"

Biologik suyuqlashtirilgan yotoqlarda hatto kichikroq tashuvchilar, odatda 0,3 dan 1 mm gacha qum, faollashtirilgan uglerod yoki koks zarralari ishlatiladi. Yuqori tezlikdagi suv yoki havo oqimi- ta'sirida bu mayda zarralar bo'tqa kabi tinimsiz qulab tushadi va suyuqlikka aylanadi. Tashuvchi juda kichik bo'lganligi sababli, tashuvchining har bir kubometri 2000 dan 3000 kvadrat metrgacha yashash maydonini ta'minlashi mumkin, bu esa barcha biofilm jarayonlari orasida eng yuqori mikrob konsentratsiyasi va hajmli yuklanish tezligiga olib keladi. U juda yuqori davolash samaradorligi va juda kichik maydonga ega, ammo uning dizayni va ishlashi ham nisbatan murakkab.

Ushbu har xil turdagi "uylar" ning har biri o'ziga xos stsenariylarga ega. Kontaktli oksidlanish kichik va o'rta o'lchamdagi oqava suvlarni tozalash uchun mos keladi, MBBR qayta jihozlash va kengaytirish uchun mos keladi, BAF ilg'or tozalash uchun mos keladi, biologik aylanadigan disklar kichik -hajm, energiya-tejamkorlik stsenariylari uchun mos keladi va biologik suyuqlikli qatlamlar yuqori-konsentratsiyali sanoat suvi uchun mos keladi.

Qadoqlash materiallari chiqindi suvga joylashtirilganda va oqava suv u orqali oqishda davom etsa, bu jarayon boshlanadi.

1-qadam: Mikroorganizmlar o'tib ketadi va joylashadi

Oqava suvlar ko'p miqdorda mikroorganizmlarni o'z ichiga oladi. Ular qadoqlash materialining yuzasi bo'ylab oqayotganda, ba'zilari yopishib qoladi. Ushbu dastlabki biriktirma elektrostatik o'zaro ta'sirlarga va van der Waals kuchlariga tayanadi.

2-qadam: Vaqtinchalik hisob-kitobdan uzoq{1}}muddatli hisob-kitobgacha

Tiqilib qolgan mikroorganizmlar hujayradan tashqari polimer moddalar (API) deb ataladigan yopishqoq moddani ajrata boshlaydi. Ushbu modda elim kabi ishlaydi, mikroorganizmlarni qadoqlash materiali yuzasiga mahkam o'rnatadi va biofilmning "arxitektura ramkasini" tashkil qiladi.

3-qadam: Tarqalishi va tarqalishi

Mikroorganizmlar joylashtirgandan so'ng o'sib, ko'paya boshlaydi. Biri ikkita, ikkitasi to'rtta bo'ladi... Ko'p o'tmay o'rash materiali yuzasini yupqa mikrob plyonkasi qoplaydi. Bu biofilm.

4-qadam: Yetuk jamiyatni shakllantirish

Vaqt o'tishi bilan biofilm qalinlashadi va uning ichidagi "rezidentlar" yanada xilma-xil bo'ladi. Faqat bakteriyalar emas, balki zamburug'lar, protozoa va metazoa ham paydo bo'ladi. Ular orasida oziq-ovqat zanjiri hosil bo'ladi: bakteriyalar ifloslantiruvchi moddalarni iste'mol qiladi, protozoa bakteriyalarni va metazoa protozoalarni iste'mol qiladi. Shunday qilib, to'liq kichik ekotizim yaratiladi.

Bu jarayon professional ravishda biofilm shakllanishi deb ataladi. Oddiy shahar oqava suvlari uchun mos haroratlarda biofilm shakllanishi taxminan 7-20 kun ichida yakunlanishi mumkin.

Biofilm faqat yupqa membrana bo'lsa-da, uning ichki tuzilishi juda qatlamli. Oqava suv sifati va kislorod bilan ta'minlash shartlariga qarab, u har doim ham uchta to'liq qatlamni tashkil etmasligi mumkin; ba'zi stsenariylarda faqat aerob va anaerob qatlam hosil bo'lishi mumkin.

Qadoqlash materialiga eng yaqin qatlam anaerob qatlamdir. Bu qatlam oqava suvdan eng uzoqda joylashganligi sababli kislorodning tarqalishini qiyinlashtiradi. U asosan anaerob bakteriyalar bilan yashaydi. Ular kislorodga muhtoj emas, murakkab organik moddalarni parchalash orqali energiya oladi, lekin ularning parchalanish samaradorligi nisbatan past.

Oqava suvga eng yaqin qatlam aerob qatlam hisoblanadi. Bu qatlam nisbatan ko'p kislorodga ega bo'lib, unda jarayonda "asosiy kuch" bo'lgan aerob bakteriyalar yashaydi; Bu erda asosan organik moddalarning parchalanishi sodir bo'ladi.

Agar oqava suv denitrifikatsiyani talab qilsa, o'rtada anoksik qatlam hosil bo'ladi, bu erda fakultativ bakteriyalar denitrifikatsiyani amalga oshiradi, nitratlarni azot gaziga aylantiradi. Aynan shu qatlamli tuzilish tufayli biofilm bir vaqtning o'zida bir qatlamdagi aerob va anaerob reaktsiyalarni-to'xtatilgan o'sish faollashtirilgan loy jarayonlarida erishish qiyin bo'lgan narsaga erisha oladi.

Biofilmlar abadiy o'smaydi. Ular ma'lum bir qalinlikka yetganda, ular ajralib chiqadi va yangilanadi. Asosiy sabab shundaki, ichidagi anaerob qatlam tobora qalinlashadi. Anaerob qatlam ma'lum bir qalinlikka yetganda, tashuvchi yuzasiga yaqin bo'lgan, oziqlanish uchun organik moddalar etishmaydigan mikroorganizmlar endogen nafas olish bosqichiga o'tadi, ularning tashuvchiga yopishish qobiliyati zaiflashadi. Tashqi suv oqimining kesish kuchi ostida qarigan biofilm yamoqlarga bo'linadi. Ajratilgan biofilm suv oqimi bilan birga oqib chiqadi va yangi mikroorganizmlar darhol ajratilgan joylarga yopishadi. Shunday qilib, eski biofilm ajralib chiqadi va yangi biofilm o'sib boradi, biofilm faolligini yuqori darajada saqlaydi.

Ushbu mexanizm faollashtirilgan loy jarayoniga nisbatan loy ishlab chiqarish tezligini sezilarli darajada kamaytiradi. Vaqti-vaqti bilan loyni olib tashlash hali ham zarur bo'lsa-da, u faollashtirilgan loy jarayoni talab qiladigan tez-tez va aniq nazorat qilish zaruratini yo'q qiladi, operatsiya va boshqaruvni sezilarli darajada soddalashtiradi.

Faollashtirilgan loyda mikroorganizmlar aralash suyuqlikda to'xtatiladi, bioplyonkada esa mikroorganizmlar o'rash materialida immobilizatsiya qilinadi. Shok yuklariga qarshilikka kelsak, faol loy jarayonlari odatda unchalik samarali emas, suv sifati va miqdorining o'zgarishi tozalash samaradorligining pasayishiga olib keladi; biofilm jarayonlari ancha kuchli va mustahkamroqdir.

Past konsentratsiyali oqava suvlarga moslashish nuqtai nazaridan, faol loy mikroorganizmlari kam oziqlanishga moyil bo'lib, faollik pasayadi; biofilm jarayonlari juda past ta'sir qiluvchi konsentratsiyalarda ham yuqori faollikni saqlaydi.

Loyning ko'payishiga kelsak, faol loy jarayonlari loyning ko'payishiga moyil; biofilm jarayonlari sodir bo'lmaydi, chunki mikroorganizmlar immobilizatsiya qilinadi.

Birlik hajmdagi biomassa bo'yicha, faol loy jarayonlari odatda litr uchun 2 dan 4 grammgacha, biofilm jarayonlari esa litr uchun 10 dan 20 grammgacha, 3 dan 5 baravar yuqori bo'lishi mumkin.

Bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyada faollashtirilgan loy jarayoni turli tanklar o'rtasida resirkulyatsiyani talab qiladi; biofilm jarayoni, qatlamli tuzilishi tufayli, bir tank ichida bunga erishish mumkin.

Qanday tanlash kerak? Oddiy qilib aytganda: katta hajmdagi barqaror shahar oqava suvlari uchun faol loy jarayoni etuk texnologiya hisoblanadi; hajmi va sifati katta tebranishlari, past konsentratsiyali yoki bir vaqtning o'zida denitrifikatsiyani talab qiladigan oqava suvlar uchun biofilm jarayoni yanada foydalidir.

Asosiy jarayonlarga quyidagilar kiradi: biologik kontaktli oksidlanish, MBBR, gazlangan biologik filtr (BAF), biologik aylanadigan disk, biologik suyuqlikli qatlam va an'anaviy biologik filtrlar (oddiy, yuqori{0}}yuk, minora turi). Bu jarayonlar shakli jihatidan farq qilsa-da, ularning asosiy printsipi bir xil boʻlib,{2}}mikroorganizmlarning tashuvchiga biriktirilishiga, bu membranani oqava suvlarni tozalash uchun ishlatib, biofilm hosil qilishiga imkon beradi.

Asosiy farqlar ikki xil: birinchidan, "uy"{0}}turg'un disklar turi, idishni to'ldiruvchi qadoqlash materiallari, filtr qatlamiga qo'yilgan mayda keramika zarralari, mayda plastik choyshablar yoki suyuqlangan mikrozarralar; ikkinchidan, kislorod bilan-tabiiy shamollatish, diskni aylantirish yoki sun'iy shamollatish.

Biofilm jarayoni mikroorganizmlar uchun yashash joylarini qurishni o'z ichiga oladi, bu ularning joylashishiga va chiqindi suvlarni tozalashga yordam beradi.

Mikroorganizmlar o'z "uylariga" ko'chib o'tgandan so'ng, ular o'zlarini bog'lash, o'sish va ko'payish uchun yopishqoq moddani ajratib, tuzilgan bioplyonka-organik moddalarning parchalanishi uchun mas'ul bo'lgan tashqi aerob qatlamni va keyingi parchalanish uchun javob beradigan ichki anaerob qatlamini (suv sifatiga qarab, ular orasida anoksik qatlam paydo bo'lishi mumkin) hosil qiladi. Chiqindi suvlar oqib o'tadi va ifloslantiruvchi moddalar asta-sekin har bir qatlam tomonidan so'riladi. Biofilm ma'lum bir qalinlikka o'sishi bilan eski qatlamlar ajralib chiqadi va yangilari o'sishda davom etadi. Loyning ko'payishi yoki loyni tez-tez tushirishni sozlash haqida tashvishlanishning hojati yo'q, bu operatsiya va boshqarishni ancha osonlashtiradi!