Napowietrzanie ścieków
Napowietrzanie ścieków to podstawowy proces zarówno w przydomowych oczyszczalniach ścieków, jak i w oczyszczalniach komunalnych.
W przyrodzie biologiczne oczyszczanie ścieków to samoczynny proces występujący za sprawą czynnego działania drobnoustrojów żyjących w zbiornikach wodnych oraz glebie. Jest to proces polegający na biochemicznej przemianie związków organicznych w związki prostsze, nieorganiczne, przy udziale mikroorganizmów które do wspomnianej przemiany potrzebują tlenu pozyskiwanego z otoczenia, tj. wody i powietrza. Taki proces samooczyszczania wody trwa długo. Jest to oczywiście zależne od ilości zanieczyszczeń, które w przyrodzie w naturalnych niezakłóconych przez człowieka warunkach nie są duże. W przypadku gdy do oczyszczalni trafia duża ilość ścieków (nieporównywalna do tych występujących w naturze) należy stworzyć odpowiednie warunki dla bakterii tlenowych rozkładających zanieczyszczania (bakterie te to tzw. osad czynny). Właściwe warunki to z kolei nic innego, jak dostarczenie bakteriom tlenowym (osad czynny) odpowiednich ilości tlenu potrzebnego do życia. Odbywa się to najczęściej przez wtłoczenie powietrza przez dmuchawy membranowe lub bocznokanałowe, rzadziej przez mieszadła mechaniczne czy też wtłoczenie sprężonego czystego tlenu.
Zakłada się że stężenie tlenu powinno wynosić około 2 gO2/m3. Spadek tlenu poniżej 1 gO2/m3 powoduje że procesy oczyszczania zachodzą znacznie wolniej. W przedziale 0,2-0,3 gO2/m3 proces praktycznie już nie zachodzi.
Wzrost stężenia tlenu w ściekach nie powoduje zwiększenia efektywności oczyszczania, a podnosi jedynie koszty procesu związane ze zbyt dużą ilością wtłaczanego powietrza czy tlenu do bioreaktora. Może powodować to także rozbijanie kłaczków osadu czynnego oraz przenoszenie tlenu do strefy beztlenowej oczyszczalni, co nie jest wskazane. Sztuczne doprowadzanie powietrza do procesów oczyszczania ścieków zapewnia bakteriom potrzebny tlen oraz powoduje, że rozpuszczony w ściekach osad czynny nie opada na dno, gdzie brak tlenu spowodowałbym jego obumarcie. Dlatego przy projektowaniu systemów napowietrzania w oczyszczalniach przydomowych oraz komunalnych bardzo ważne są:
odpowiednia ilość tlenu dostarczanego do bioreaktora, kształt zbiornika bioreaktora, dobrze dobrana technologia oczyszczania ścieków oraz ilość dyfuzorów, ich rodzaj oraz materiał z jakiego są wykonane.
W zależności od wielkości oczyszczalni i technologii oczyszczania ścieków stosowane są 3 metody: napowietrzanie mechaniczne, napowietrzanie czystym tlenem oraz napowietrzanie sprężonym powietrzem.
Napowietrzanie powietrzem odbywa się poprzez grubopęcherzykowe, średniopęcherzykowe i drobnopęcherzykowe dyfuzory. Napowietrzanie ścieków sprężonym powietrzem jest najpopularniejszą metodą dostarczania tlenu bakteriom. Drobne pęcherzyki powietrza lepiej rozpuszczają się w ściekach oraz mają kontakt z większa ich objętością. Z tego powodu dyfuzory drobno-pęcherzykowe montowane są w bioreaktorach przez producentów oczyszczalni przydomowych. Napowietrzanie drobnopęcherzykowe coraz częściej występuje w dużych oczyszczalniach komunalnych. Jest to najbardziej efektywny sposób napowietrzania. Aby zwiększyć transfer tlenu do ścieków należy dyfuzory umieści możliwie głęboko (na ile pozwoli na to technologia).
Wydłuża się wtedy kontakt między pęcherzykami powietrza a ściekami oraz wzrasta koncentracja nasycenia tlenem przy wyższym ciśnieniu.
W zależności od budowy bioreaktora i technologii oczyszczania ścieków stosuje się dyfuzory talerzowe lub/i rurowe. Zasadniczo różnią się one kształtem oraz sposobem montażu co może mieć wpływ na jakość osadu czynnego w oczyszczalni.
Większa powierzchnia dyfuzora rurowego oraz fakt, że napowietrza on ścieki z wszystkich stron także przy samym dnie zbiornika przemawia za takim rozwiązaniem (nie dotyczy to wszystkich technologii). Dyfuzor talerzowy do montażu wymaga około 20-40 cm od dna zbiornika. Bardzo ważna jest konstrukcja zbiornika bioreaktora (jego kształt) oraz sama technologia oczyszczalni. Bardzo często niewłaściwie zamontowany dyfuzor powoduje zagniwanie nienapowietrzanego osadu i ścieku. Dyfuzor lub cały system dyfuzorów powinien wprowadzać odpowiednią ilość tlenu oraz podnosić ścieki i osad z dna by nie dopuścić do wystąpienia procesów beztlenowych, które zaczną zmieniać cały proces oczyszczania. Najczęściej przy oczyszczalni ścieków stosuje się dyfuzory z materiału EPDM, w przypadku ścieków przemysłowych wykorzystuje się membrany silikonowe (zwiększona odporność chemiczna np. na działanie kwasów). Znacznie rzadziej stosuje się dyfuzory poliuretanowe, dyfuzory pokryte teflonem czy ceramiczne.
Zarówno w przydomowych oczyszczalniach ścieków jak i w komunalnych, około 60-80% kosztów eksploatacji oczyszczalni, to koszty związane bezpośrednio z napowietrzaniem. Dlatego warto dobrze przemyśleć każde rozwiązanie lub w razie potrzeby skorzystać z pomocy naszych technologów.