Zpracované otázky - CHEMIJE

71.Aerobní stabilizace kalu

Princip aerobního biologického čištění odpadních vod v biofilmových reaktorech je v podstatě shodný s čištěním aktivací, neboť se při něm uplatňují všechny tři základní faktory tohoto procesu, to je aerobní mikroorganizmy (především bakterie), kyslík a organická hmota, která je rozkládána mineralizačními pochody. Rozdíl oproti aktivaci spočívá v tom, že mikroorganizmy směsné kultury nejsou ve vločkách vznášejících se v provzdušňované nádrži, ale jsou přisedlé na pevném podkladě (nosiči), na němž vytvářejí biologickou blánu (biofilm). Vedle mikrobiálního rozkladu organických látek a jiných mikrobiálních dějů (například nitrifikace) se nepochybně uplatňují i děje sorpční. Aerobní biofilmové reaktory lze považovat za třífázové systémy, což vyplývá z obrázku.

Nosičem biofilmu je materiál z PVC, polyetylenu, polypropylenu aj., který svými vlastnostmi proces neovlivňuje. Biofilm není v celé své vrstvě homogenním materiálem, ale je stratifikován. Vrstva, která je ve styku s vodným prostředím je oxická, směrem k nosiči však koncentrace kyslíku ubývá a pokud není jeho transport z vodné vrstvy dostatečně rychlý ve srovnání s jeho mikrobiálními procesy, vytváří se vrstva anoxická a anaerobní. Mezi biofilmem a proudící vodou se vytváří stagnantní kapalinový film, v němž existuje koncentrační spád mezi látkami ve vodě a v biofilmu. V reaktorech s vysokou turbulencí lze však jeho existenci zanedbat.

Oxická vrstva biofilmu, zvaná aktivním biofilmem, mívá tloušťku 50 až 150 μm. Celková tloušťka biofilmu, která bývá i přes 5 mm, je závislá na způsobu provozu. Koncentrace biomasy v biofilmu závisí na jeho typu a morfologii. Obvykle bývá kolem 100 kg.m-3. Největší bývá u biofilmů o malé tloušťce.

Transport látek dovnitř biofilmu je zajišťován v důsledku koncentračního spádu difuzí, charakterizovanou difuzním koeficientem D. Jeho hodnota bývá v biofilmu oproti vodnému prostředí snížena o 20 až 50 %, a to tím více, čím je biofilm kompaktnější (s vyšší sušinou) a také v závislosti na vlastnostech difundující látky.

Biofilmové reaktory mají hydraulický režim postupného toku. Vstupní části reaktoru bývají více zatíženy, což vytváří podmínky pro zonaci ve složení mikroflóry v jeho průtočném profilu, například na vláknité a nevláknité organizmy.

Vedle zonální diferenciace existuje v biofilmových reaktorech i stratifikace biofilmu (viz výše). Např. denitrifikace probíhá ve vnitřních vrstvách biofilmu i v případě oxických poměr§ ve vodě. V anaerobní vrstvě biofilmu vznikají sulfidy mikrobiální redukcí síranů působením bakterií rodu Desulfovibrio a v anoxické zóně jsou sulfidy oxidovány vláknitými bakteriemi Beggiatoa na elementární síru.

Limitující vliv transportních dějů může vést i k dalším důsledkům. Probíhá-li v biofilmu nitrifikace, může dojít v tomto prostředí k takovému okyselení, že je proces inhibován, i když v okolní kapalině je pH pro nitrifikaci vhodné. Naopak při denitrifikaci v anoxické vrstvě biofilmu dochází k lokálnímu alkalizování prostředí a ke srážení fosforečnanů.