Bioplynove_stanice - EcoTechnika

Biotechnologie lentikats – cesta k efektivní intenzifikaci čistíren odpadních vod

Základní myšlenkou této biotechnologie je, že obecně libovolné bakterie jsou imobilizované do matrice z polyvinylalkoholu ve formě lentilek. Připravují se tak, že se do viskózního roztoku polyvinylalkoholu zamíchá příslušná bakteriální suspenze a tato směs se po homogenizaci mícháním nechá ztuhnout v proudu vzduchu v sušícím kanále na tvar připomínající kontaktní čočky, které se následně dají využít pro různé procesy čištění odpadních vod.

V době stále se zpřísňujících limitů na odtokové koncentrace dusíkatého znečištění a omezených finančních zdrojů je velmi aktuální otázka intenzifikace stávajících provozů s co nejnižšími náklady. Použití Biotechnologie lentikats nabízí dvě možnosti pro snížení limitů celkového dusíku na odtoku vysoce efektivním a zároveň ekonomicky velmi zajímavým řešením s celkovými provozními náklady nižšími než jsou poplatky za neplnění odtokových limitů.

Jak technologie funguje?

Lentikats je založena na imobilizaci (uzavření) mikroorganismů používaných v procesu nitrifikace (bakterií Nitrosomonas europaea a Nitrosomonas winogradskiy) a denitrifikace (bakterie Paraccocus denitrificans) do pevného nosiče z polyvinylalkoholu (obr. 1) bez nutnosti přidávat externí organický substrát na tvorbu aktivovaného kalu, resp. nárůst nové biomasy. Technologie tímto produkuje méně přebytečného kalu. Díky přítomné vysoké koncentraci mikroorganismů v podobě biokatalyzátoru v bioreaktoru, vysoké nitrifikační a denitrifikační rychlosti a také možnosti aplikace při vysoké pracovní koncentraci N-NH4+(N-NO3-), která je 800 mg/l a více, nabízí Biotechnologie lentikats efektivní způsob intenzifikace, optimalizace procesů nitrifikace a denitrifikace bez nutnosti rozšíření stávajících čistíren. Technologie aplikovaná na čistírny odpadních vod tedy přináší možnost v jakýchkoliv stávajících nádržích, které jsou k dispozici, optimalizovat odstranění dusíkatého znečištění, optimalizovat využití a odstranění chemické spotřeby kyslíku (CHSK), a to bez nutnosti budovat další reakční nádrže. K dalším nesporným výhodám patří opakované použití katalyzátoru, vyšší odolnost proti působení vnějších vlivů a chemickým šokům, stabilita procesu s možností regulace a kontinualizace.

len1

Obrázek 1: Biokatalyzátor lentikats.

Intenzifikace čistíren

Použití Biotechnologie lentikats nabízí vysoce efektivní řešení intenzifikace stávajících čistíren založené na dvou možnostech aplikace na stávající čistírnu pro snížení limitů celkového dusíku na odtoku. Jednou z možností intenzifikace provozu je odstranění dusíkatého znečištění z látkově nejzatíženějšího proudu přicházejícího do biologické části ČOV, kde k odstraňování anorganického dusíku dochází. V oblasti komunálních čistíren odpadních vod je to především kalová voda vznikající při odvodňování anaerobně stabilizovaného kalu. Aplikace na proud kalové vody vede k odstranění dusíkatého znečištění, který tak dále nezatěžuje hlavní linku a celkově navyšuje kapacitu čistírny. Vzhledem k vysoké koncentraci amoniakálního dusíku v tomto proudu tvoří příspěvek dusíku z kalové vody většinou 10 - 15 % celkového dusíku přitékajícího do biologického stupně komunálních ČOV. Tento podíl může být i výrazně vyšší v případě, že odpadní vody obsahují nízký poměr celkového dusíka a biologické spotřeby kyslíku a (Nc/BSK5). Odděleným čištěním kalové vody je možné dosáhnout mnohdy kritického snížení koncentrace dusíku na odtoku z čistírny.

Technologie je velmi snadno aplikovatelná ve stávajících čistírnách odpadních vod za použití dvou malých reaktorů s biokatalyzátorem (nitrifikace a denitrifikace) zařazených před nátokem kalové vody na hlavní linku čistírny. Díky řazení nitrifikace před denitrifikaci (obr. 2) a krátkým dobám zdržení dochází k efektivnějšímu využití kyslíku v nitrifikaci, přičemž spotřeba kyslíku je snížena až o 20 %. Dodávaný kyslík je využíván především na oxidaci dusíku a potřebný organický substrát přechází do denitrifikace, kde je spotřebován. Nezbytně nutnou součástí technologického návrhu je instalace síťového separátoru na odtoku z obou reaktorů. Biokatalyzátor je tedy v reaktoru neustále přítomen a je opakovaně používán. Životnost nitrifikačního biokatalyzátoru je minimálně 2 roky a denitrifikačního minimálně 1,5 roku.

len2

Obrázek 2: Technologické uspořádání Biotechnologie lentikats.

Druhou možností využití této biotechnologie za účelem splnění odtokových limitů je odstranění zbytkového dusíku z vyčištěné odpadní vody na odtoku z čistírny. Odpadní vody za dosazovací nádrží obsahují už pouze zbytkové koncentrace dusíku, především dusičnanů v řádech jednotek až několika desítek mg/l. Také obsah organických látek je velice nízký. Navíc teplota vyčištěné odpadní vody dosahuje především v zimních měsících velmi nízkých hodnot. Z těchto důvodů není možné použití klasické technologie pro intenzifikaci jinak než ekonomicky náročným rozšířením stávajícího provozu.

Naproti tomu vysoká účinnost Biotechnologie lentikats (až 98 %) a vyšší odolnost biokatalyzátoru proti vnějším vlivům umožňuje efektivní odstranění zbytkového dusíku bez rozsáhlé rekonstrukce. Řešení je založeno na aplikaci jednoho míchaného reaktoru denitrifikace s Biokatalyzátorem lentikats. Vzhledem k nízkým koncentracím organických látek je nutné tento proces dotovat dávkováním externího organického substrátu pro správný průběh denitrifikační reakce. I v tomto případě je nezbytně nutnou součástí technologického návrhu instalace sítového separátoru na odtoku z reaktoru. Odtok z denitrifikačního rektoru je veden buď zpátky do dosazovací nádrže, nebo na pískové filtry pro odstranění zbytkových koncentrací organických látek. Životnost denitrifikačního biokatalyzátoru je 2 roky.

Text: L. Čechovská, J. Mrákota, A. Boušková, R. Stloukal

Späť

Témy:

Bioplynové stanice v EcoTechnike