Złoża biologiczne to urządzenia wykorzystujące powszechne zjawisko rozwoju mikroorganizmów na skutek biologicznego rozkładu związków organicznych. W odróżnieniu od metod osadu czynnego większość masy biologicznej jest przytwierdzona do powierzchni wypełnienia złoża, na którym się rozwija w postaci błony biologicznej.
Przez blisko 100 lat (od 1880 roku) uważano złoża biologiczne za najważniejszą metodę oczyszczania ścieków. W latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych XX wieku naturalne złoża straciły swoją popularność. Zyskały ją ponownie we wczesnych latach osiemdziesiątych, kiedy pojawiły się efektywne złoża biologiczne z wypełnieniem, z tworzyw sztucznych, które gwarantują większą efektywność oczyszczania. Nowe sposoby oczyszczania ścieków na złożach rozwiązały wiele problemów związanych z ich eksploatacją, takich jak: zatykanie, nieprzyjemne zapachy, plagi muszek [Magrel, 2000].
Zanieczyszczenia organiczne rozkładane są przez mikroorganizmy tworzące błonę biologiczną, których źródłem materii organicznej jest film wodny otaczający złoże. Napowietrzanie złóż biologicznych zachodzi w sposób naturalny tlenem atmosferycznym, który przenika przez warstwę filmu wodnego pozwalając na efektywny przebieg procesów tlenowego rozkładu. Nadmiar błony biologicznej odrywany jest od złoża biologicznego i usuwany ze strumienia ścieków w osadnikach wtórnych współpracujących ze złożami biologicznymi. Usuwane kłaczki błony biologicznej charakteryzują się stosunkowo dużym rozmiarem oraz dobrymi zdolnościami sedymentacyjnymi.
Jako wypełnienie złóż biologicznych stosowane są obecnie materiały z tworzyw sztucznych produkowane jako wypełnienia pakietowe lub kształtki usypywane.
Dawniej jako wypełnienie złóż biologicznych stosowane były materiały naturalne takie jak kamień. Obecnie nie stosuje się wypełnień naturalnych. Wypełnienia z materiałów sztucznych są lżejsze, łatwiejsze w budowie i bardziej odporne na kolmatację (zapychanie się kanalików wypełnienia). Nowoczesne złoża biologiczne posiadają bardzo rozbudowaną powierzchnię właściwą sięgającą nawet do 200 m2/m3 .
Integralnym elementem oczyszczania ścieków na złożach biologicznych jest recyrkulacja ścieków oczyszczonych. Zawracanie ścieków stosowane jest w celu:
· uzyskania wymaganego obciążenia hydraulicznego,
· obniżenie stężenia doprowadzanych ścieków.
Rodzaje złóż biologicznych
W technologii złóż biologicznych można wyróżnić kilka podstawowych rozwiązań konstrukcyjnych. Podstawowy podział konstrukcyjny złóż biologicznych przedstawiono na rysunku.
Złoża zalewane to pierwszy i najstarszy rodzaj złóż biologicznych. Złoża zalewane były zbiornikami najczęściej żelbetowymi, wypełnionymi materiałem naturalnym np. kamieniem, lawą wulkaniczną czy koksem hutniczym. Złoże takie było okresowo zalewane wstępnie oczyszczonymi ściekami. Po kilkugodzinnym kontakcie z błoną biologiczną na wypełnieniu ścieki były odprowadzane jako oczyszczone. Obecnie złoża zalewane nie znajdują zastosowania, gdyż sprawność ich jest mała i szybko zasklepiają się zatrzymanymi osadami. Zostały one wyparte przez złoża zraszane (przez które ścieki stale przesączają się, bez zatapiania złoża, dzięki czemu możliwa jest stała wymiana powietrza).
Złoża zraszane są to obecnie najczęściej spotykane konstrukcje złóż biologicznych. Złoże zraszane to zbiornik szczelny najczęściej o przekroju okrągłym. W przypadku niewielkich oczyszczalni ścieków większość obecnych konstrukcji złóż biologicznych zraszanych budowanych jest w oparciu o laminaty i inne tworzywa sztuczne.
Zasada działania złóż biologicznych zraszanych jest prosta. Ścieki doprowadzane są od dołu złoża i grawitacyjnie lub pompowo doprowadzane są ponad złoże do zraszacza obrotowego lub specjalnej dyszy rozbryzgowej. System zraszania złoża rozprowadza ścieki równomiernie po powierzchni złoża.
Oczyszczone ścieki zbierane są pod złożem i odprowadzane do osadnika wtórnego.
Napowietrzanie ścieków odbywa się poprzez kontakt ścieków z powietrzem atmosferycznym podczas zraszania złoża. Złoża otwarte wykorzystują różnicę temperatur powietrza i ścieków, która wytwarza pewien ciąg kominowy. W konstrukcjach zamkniętych nieprzerwany dopływ powietrza zapewnia wentylator umieszczony w obudowie złoża.
Złoża zanurzone (zalane) jest rodzajem złoża biologicznego stale umieszczonego pod powierzchnią ścieków. W tych konstrukcjach najczęściej wykorzystuje się pakietowe wypełnienia z tworzyw sztucznych. Tlen wymagany do procesów biologicznych dostarczany jest w formie sprężonej poprzez dyfuzory umieszczone pod złożem.
Złoża tarczowe (obrotowe) to rodzaj oczyszczalni z ruchomym wypełnieniem. Złoże tworzy szereg tarcz umieszczonych współosiowo. Tarcze są częściowo umieszczone w ściekach. Ruch obrotowy tarcz pozwala na dostarczenie tlenu atmosferycznego wymaganego do procesów tlenowego rozkładu oraz dostarczenie materii organicznej ze ścieków. Nadmiar błony biologicznej usuwany jest w osadniku umieszczonym pod obracającymi się tarczami lub odprowadzany do wydzielonego osadnika wtórnego.
Złoża zawieszone (fluidalne) można uznać za system hybrydowy łączący w sobie cechy osadu czynnego i złóż biologicznych. Lekkie kształtki wykonane z tworzyw sztucznych utrzymywane są w toni ścieków przy użyciu sprężonego powietrza lub mieszadeł. Takie rozwiązanie pozwala prowadzić procesy oczyszczania ścieków w sposób bardzo podobny do technologii osadu czynnego. Możliwość transportu masy biologicznej pomiędzy reaktorami o zmiennym stężeniu tlenu pozawala także na usuwanie fosforu na drodze biologicznej. Rozwiązania takie stosowane są w niektórych krajach dla oczyszczania bardzo małych ilości ścieków. Obecnie można także spotkać takie rozwiązania na większych oczyszczalniach ścieków pracujących w technologii osadu czynnego. Wprowadzenie do reaktorów z biomasą zawieszoną niewielkich kształtek lub innego materiału umożliwiającego rozwój mikroorganizmów prowadzi do zwiększenia koncentracji materii biologicznej, co ma znaczący wpływ na szybkość usuwania zanieczyszczeń ze ścieków
Dół formularza