Zpracované otázky - CHEMIJE

52. Princip biologického čištění odpadních vod v aerobních podmínkách

Hlavním účelem biologického čištění je odstranění organických látek z odpadní vody, které se uskutečňuje působením mikroorganizmů a je výsledkem jejich metabolické činnosti. Tento biochemický proces je provázen, nebo jemu předchází proces adsorpce suspendovaných a koloidních látek z odpadní vody na velice aktivní povrch biomasy aktivovaného kalu nebo u biofilmových reaktorů na povrch biofilmu. Může se jednat o látky biologicky rozložitelné nebo biologicky více či méně rezistentní, jako např. látky ropné nebo těžké kovy (kovy jsou přijímány i buňkami organizmů), které se tímto způsobem z odpadní vody odstraní. Vedle výše uvedených procesů se za vhodných podmínek mohou uplatnit v průběhu aerobního biologického čištění i další, jako je mikrobiální oxidace amoniaku na dusitany a dusičnany působením nitrifikačních bakterií (nitrifikace).

Při biologickém čištění odpadních vod v aerobních podmínkách se uplatňují biochemické procesy, podmíněné činností aerobních mikroorganizmů, které rozkládají organické látky obsažené ve vodě (substrát) oxidačními procesy za přítomnosti molekulárního kyslíku. Schematicky lze proces mikrobiálního rozkladu organické hmoty v aerobních podmínkách znázornit tak, jak je vidět na obrázku.

Konečnými produkty tohoto složitého procesu s řadou dílčích stupňů a meziproduktů jsou CO2, H2O a ze substrátu obsahujícího dusík zpravidla amoniak. Poněvadž výslednými produkty rozkladu jsou anorganické látky, jedná se v podstatě o mineralizaci organické hmoty. Rozkladným procesem získávají mikroorganizmy energii, nezbytnou ke stavbě jejich buněčné hmoty. K syntéze buněčné hmoty potřebují mikroorganizmy také biogenní prvky, které získávají z vnějšího prostředí, mimo jiné i z rozloženého organického substrátu. Z makrobiogenních prvků (potřebných v relativně velkém množství) C, H, O, N a P bývá při čištění průmyslových odpadních vod někdy deficitní dusík a fosfor, které je třeba přidávat je formě sloučenin tyto prvky obsahujících. Syntetickými pochody (asimilací) se tvoří organická hmota: a) pro nové buňky, b) zásobní látky mikroorganizmů. Při nedostatku exogenního substrátu získávají mikroorganizmy energii především procesem tzv. endogenního metabolizmu, při němž jsou rozkládány zásobní látky. Průběh obou procesů není však oddělen, endogenní metabolizmus probíhá někdy i v přítomnosti substrátu.

Při biologickém čištění odpadní vody v aerobních podmínkách musí být splněny výše uvedené základní podmínky. Organická hmota jako substrát bývá k dispozici v odpadní vodě, stejné jako biogenní prvky, jejichž případný deficit (v průmyslové odpadní vodě) musí být dotován. Zajištění dostatečného přívodu kyslíku je základní podmínkou pro aerobní proces. Mikroorganizmy musí být v biologické jednotce vypěstovány v potřebném množství jejím zapracováním, přičemž se vychází z jejich přítomnosti ve splaškové vodě. Při čištění samotných průmyslových vod je často nutné naočkování biologické jednotky biologickým kalem z jednotky již provozované. Pokud se jedná o specifický substrát (např. s obsahem fenolů), je nutné zapracování biomasy na tento substrát s postupným zvyšováním jeho přiváděného množství do reaktoru.