Spis treści
Złoże fluidalne to odmiana złoża biologicznego z ruchomym wypełnieniem – drobne kształtki z tworzywa sztucznego zawieszone w ściekach, na których osiedlają się bakterie tworzące błonę biologiczną. Sprężone powietrze wtłaczane do reaktora utrzymuje kształtki w nieustannym ruchu, dzięki czemu mikroorganizmy mają stały dostęp do tlenu, a nadmiar rozrośniętej błony sam się od nich odrywa. Na tym opiera się fluidyzacja w oczyszczaniu ścieków bytowych.
Najważniejsze informacje z artykułu
- Złoże fluidalne to wypełnienie ruchome – kształtki z tworzywa sztucznego pokryte błoną biologiczną, unoszone strumieniem sprężonego powietrza.
- Fluidyzacja zachodzi wtedy, gdy opór strumienia powietrza równoważy ciężar warstwy wypełnienia i kształtki zaczynają zachowywać się jak wrząca ciecz.
- Złoża z wypełnieniem ruchomym, czyli tarczowe i fluidalne, oczyszczają ścieki ze skutecznością 65-95%.
- Zderzanie się kształtek zrywa nadmiar błony biologicznej, dzięki czemu złoże samo reguluje grubość warstwy bakterii.
- Bakterie w złożu fluidalnym są przytwierdzone do wypełnienia, dlatego instalacja znosi wahania dopływu lepiej niż oczyszczalnia z osadem czynnym.
Czym jest złoże fluidalne i z czego się składa?
Złoże fluidalne, nazywane też zawieszonym, to odmiana złoża biologicznego z wypełnieniem ruchomym – swobodne kształtki z tworzywa sztucznego, które stanowią szkielet dla kolonii bakteryjnych. Pojedyncza kształtka ma formę zbliżoną do kuli, złożoną z wielu płaskich elementów, co daje dużą powierzchnię osiedlania mikroorganizmów przy niewielkiej objętości. Ażurowa konstrukcja pozwala wodzie przepływać przez jej wnętrze wraz z materią organiczną i tlenem. Tworzywo musi znieść agresywne substancje chemiczne i zderzenia ze ściankami reaktora – materiał tracący z czasem elastyczność zmniejsza powierzchnię czynną złoża.
Na czym polega proces fluidyzacji?
Fluidyzacja polega na tym, że strumień powietrza tłoczony od dołu komory unosi warstwę wypełnienia i utrzymuje ją w zawieszeniu. Przy zbyt małym natężeniu przepływu kształtki po prostu leżą. Gdy przepływ rośnie, opór, jaki powietrze napotyka na warstwie, równoważy w pewnym momencie jej ciężar – wtedy złoże zaczyna zachowywać się jak ciecz.
Prawidłowo prowadzony proces fluidyzacji w oczyszczalni ścieków daje obraz równomiernie wrzącej powierzchni, na której elementy krążą swobodnie. Poniżej progu przepływu wypełnienie opada i zbija się w martwe strefy bez natlenienia, dlatego dmuchawa pracuje bez przerwy.
Jakie są rodzaje złóż biologicznych w oczyszczalniach przydomowych?
Złoża biologiczne dzielą się na dwie grupy – z wypełnieniem stałym, do których należą złoża zraszane i zalane, oraz z wypełnieniem ruchomym:
- złoża tarczowe (obrotowe) – dyski częściowo zanurzone w ściekach, których obrót napowietrza błonę biologiczną i przemieszcza nieczystości między komorami,
- złoża fluidalne (zawieszone) – swobodne kształtki unoszone sprężonym powietrzem.
Te dwa rozwiązania spotyka się w przydomowych oczyszczalniach najczęściej. Złoże pracuje przy tym w osadniku wstępnym albo wtórnym.
Jak działa złoże fluidalne w oczyszczaniu ścieków?
Złoże fluidalne oczyszcza ścieki dzięki błonie biologicznej narastającej na kształtkach – bakterie rozkładają w niej materię organiczną w warunkach tlenowych. Sprężone powietrze dostarcza im tlen i wprawia wypełnienie w ruch.
Zderzanie się kształtek utrzymywanych w stanie fluidyzacji nie jest skutkiem ubocznym, tylko mechanizmem samoregulacji. Im grubsza błona biologiczna, tym trudniej tlenowi dotrzeć do warstw przylegających do nośnika. Tam bakterie zamierają, warstwa traci przyczepność, a złoże zarasta. Ścieranie nadmiaru biomasy utrzymuje błonę w grubości roboczej.
Czym złoże fluidalne różni się od osadu czynnego?
Różnica sprowadza się do jednego – w osadzie czynnym bakterie unoszą się swobodnie w ściekach w postaci kłaczków, a w złożu fluidalnym są przytwierdzone do ruchomego wypełnienia. Biomasa związana z kształtkami nie odpływa razem z oczyszczonymi ściekami. Nagły zrzut czystej wody – opadowej albo z awarii wodociągu – rozcieńcza wtedy ścieki, ale nie wypłukuje bakterii z reaktora. Stąd łagodniejsza reakcja złoża na wahania ilości ścieków i na detergenty.
Jakie zalety ma oczyszczalnia ze złożem fluidalnym?
Oczyszczalnia ze złożem fluidalnym łączy prostą konstrukcję ze stabilną pracą i niewielkim zużyciem prądu:
- niewielkie zapotrzebowanie na energię elektryczną,
- niskie koszty eksploatacji,
- odporność na wahania ilości oraz składu ścieków,
- bezobsługowość na co dzień.
Fluidyzacja wymaga jednak stale pracującej dmuchawy – jedynego ruchomego elementu układu, którego postój zatrzymuje napowietrzanie i ruch wypełnienia.
Co wpływa na pracę bakterii w złożu fluidalnym?
Na pracę bakterii w złożu fluidalnym wpływają cztery parametry – temperatura ścieków, odczyn, zasolenie i czas zatrzymania ścieków w reaktorze. Mikroorganizmy stosowane w oczyszczaniu to gatunki ciepłolubne, aktywne w zakresie 15-45°C, z optimum między 25 a 40°C. Niską temperaturę znoszą lepiej niż wysoką, która powoduje denaturację białek komórkowych.
Odczyn sprzyjający mikroorganizmom mieści się w przedziale 6,5-8. Chlorki zaburzają ciśnienie osmotyczne i transport przez błony komórkowe, a ich stężenie w ściekach bytowych zwykle nie przekracza 200-400 g Cl-/m3. Rozkład zanieczyszczeń do związków prostych wymaga też odpowiednio długiego kontaktu z bakteriami. Po przeciążeniu instalacji albo zrzucie nadmiaru detergentów odbudowę błony wspomagają preparaty do oczyszczalni ścieków z wyselekcjonowanymi szczepami bakterii.
Jak rozpoznać, że złoże fluidalne pracuje nieprawidłowo?
Prawidłowo pracujące złoże fluidalne wygląda jak równomiernie wrząca warstwa – kształtki krążą w całej objętości komory, zamiast zalegać w jednym miejscu. Brak ruchu wypełnienia albo opadnięcie elementów na dno oznaczają, że proces fluidyzacji się zatrzymał, a przepływ powietrza jest zbyt słaby. Przyczyny szuka się wtedy w zasilaniu powietrzem i drożności układu napowietrzającego. Kształtki sklejone i zarośnięte wskazują z kolei, że błona biologiczna nie jest ścierana, a złoże traci powierzchnię czynną.
Najczęściej zadawane pytania
Czy każda biologiczna oczyszczalnia ścieków ma złoże fluidalne?
Nie, bo oczyszczalnie z osadem czynnym nie mają wypełnienia, a wśród złóż biologicznych stosuje się też złoża zraszane, zalane i tarczowe. Produkowane są również instalacje hybrydowe z obiema metodami.
Czym różni się złoże fluidalne od tarczowego?
W złożu tarczowym błona biologiczna narasta na obracających się dyskach, a w fluidalnym na swobodnych kształtkach unoszonych sprężonym powietrzem.
Czy złoże fluidalne działa zimą?
Tak, bo bakterie tworzące błonę biologiczną dobrze znoszą niską temperaturę, a ścieki odprowadzane z domu są względnie ciepłe.
Czy szambo może mieć złoże fluidalne?
Nie, bo złoże fluidalne wymaga napowietrzania i bakterii tlenowych, a w szczelnym zbiorniku zachodzą procesy beztlenowe wspomagane preparatami takimi jak bakterie do szamba.