Dyfuzory w Oczyszczalniach Ścieków: Rodzaje i Zastosowanie
- Szczegóły
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. 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. Napowietrzanie powietrzem odbywa się poprzez grubopęcherzykowe, średniopęcherzykowe i drobnopęcherzykowe dyfuzory. Napowietrzanie ścieków sprężonym powietrzem jest najpopularniejszą metodą dostarczania tlenu bakteriom.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Rodzaje Dyfuzorów Stosowanych w Oczyszczalniach Ścieków
Na rynku znajdziemy kilka podstawowych rodzajów dyfuzorów: dyfuzory talerzowe, dyfuzory rurowe oraz dyfuzory membranowe, a także dyfuzory bocznokanałowe. 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.
Dyfuzory Talerzowe
Dyfuzory talerzowe wyróżniają się kompaktową, płaską konstrukcją i dużą powierzchnią roboczą. Ich zaletą jest równomierne rozprowadzanie powietrza oraz łatwość montażu i serwisowania. Stosowane są najczęściej w mniejszych oczyszczalniach biologicznych i systemach z ograniczoną przestrzenią.
Dyfuzory dyskowe, zwane również talerzowymi, są znane w Polsce i na świecie od kilkudziesięciu lat. Ich właściwości napowietrzające zbiorniki wodne czy komory oczyszczalni ścieków pozwalają na wysoce skuteczne wprowadzenie tlenu do zbiornika i produkcję „dobrych” bakterii tlenowych. Dyfuzory dyskowe wykonuje się najczęściej z gumowej membrany na bazie kauczuków EPDM (terpolimer otrzymywany z monomerów etylenowo-propylenowo-dienowych - elastomer usieciowany w procesie wulkanizacji siarkowej lub nadtlenkowej).
Dyfuzory dyskowe mogą być też wykonane z sylikonów lub innych materiałów, jednak doświadczenie ekspertów Stagum EKO przemawia ze opcją gumy EPDM, która najlepiej radzi sobie z „trudnymi” ściekami i niekorzystnymi warunkami. Warto także wybrać sprawdzonych polskich producentów, z wieloletnią tradycją, niż decydować się na chińskie zamienniki, które mogą okazać się kłopotliwe. Dyfuzory dyskowe mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie ich rurowe odpowiedniki. Dyski sprawdzą się więc na mniej lub bardziej trudnych oczyszczalniach ścieków: komunalnych, przemysłowych, przydomowych.
Produkcja tlenu w dyfuzorach dyskowych jest natlenianiem drobnopęcherzykowym, niezwykle skutecznym, o wysokiej wydajności. Warto zwrócić uwagę na niski opór przepływu powietrza w dyfuzorach dyskowych. Pozwala to na oszczędność energii, przy jednoczesnym wysokim transferze tlenu. Dyfuzory dyskowe (talerzowe) mają jeszcze jedną przewagę nad dyfuzorami rurowymi. Są oczywiście sporo tańsze. Cena dyfuzora dyskowego zaczyna się już od 80-90 zł, co jest dużą ich zaletą. Oprócz długowieczności, prostego systemu montażowego i niezawodności.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Dyfuzory Rurowe
Dyfuzory rurowe charakteryzują się wydłużonym kształtem, co zapewnia dużą powierzchnię aktywnego napowietrzania. Sprawdzają się w większych obiektach oraz tam, gdzie wymagana jest intensywna aeracja. Często stosowane są w układach przemysłowych, ale również w zaawansowanych oczyszczalniach przydomowych. Ich elastyczność montażu oraz wytrzymałość czynią je ekonomicznym wyborem.
Dyfuzory rurowe posiadają obecnie membrany wykonywane z silikonu, lub EPDM, rzadziej PU. W odróżnieniu od starszych rozwiązań rur stalowych, są odporne na korozję i gładkie, dzięki czemu w mniejszym stopniu ulegają zarastaniu osadami. Rury filtrosowe mogą być dodatkowo wykonywane jako balastowane ( z dodatkowym obciążeniem) lub bez balastu. Powietrze z filtrosów rurowych wypływa we wszystkich kierunkach.
Dyfuzory Membranowe
Dyfuzory membranowe łączą cechy dwóch wcześniejszych rozwiązań. Ich sercem jest elastyczna membrana wykonana najczęściej z EPDM lub silikonu, wyposażona w mikroskopijne otwory. Pod wpływem ciśnienia powietrza membrana się rozciąga i uwalnia drobne pęcherzyki. Dyfuzory membranowe cechują się wysoką odpornością chemiczną i mechaniczną, a ich konstrukcja zapewnia długotrwałą, bezawaryjną pracę. Są niezwykle popularne ze względu na swoją uniwersalność, niskie zużycie energii oraz łatwość serwisowania.
Dmuchawy Bocznokanałowe
Dmuchawy bocznokanałowe to natomiast urządzenia generujące stały przepływ powietrza o stosunkowo wysokim ciśnieniu, co czyni je doskonałym źródłem zasilania dla systemów dyfuzorów, szczególnie tych wymagających stabilnych warunków pracy. Cechują się cichą pracą, wysoką niezawodnością oraz kompaktową budową, dzięki czemu łatwo integrują się z oczyszczalniami o różnych rozmiarach. Ich zastosowanie zwiększa wydajność systemu napowietrzania, wpływając korzystnie na zużycie energii i efektywność biologicznego oczyszczania.
Wpływ Dyfuzorów na Efektywność Oczyszczania Ścieków
Dobrze dobrane dyfuzory napowietrzające zapewniają równomierne dostarczanie powietrza, co bezpośrednio wpływa na jakość i efektywność oczyszczania ścieków. Dobór odpowiedniego dyfuzora powietrza nie jest przypadkowy. To decyzja, która powinna być oparta na szczegółowej analizie parametrów technicznych oczyszczalni oraz jej warunków pracy. Dobrze dobrany dyfuzor do napowietrzania ścieków powinien współpracować z całym układem napowietrzania, zapewniając równomierne rozprowadzenie tlenu w komorze biologicznej.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
W zależności od budowy bioreaktora i technologii oczyszczania ścieków stosuje się dyfuzory talerzowe lub/i rurowe. 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). 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.
Konserwacja i Eksploatacja Dyfuzorów
Nawet najlepszy dyfuzor nie będzie działał wiecznie bez odpowiedniego nadzoru. Z czasem jego otwory mogą ulec zanieczyszczeniu osadami organicznymi, mineralnymi lub biologicznymi. Dlatego regularna kontrola, czyszczenie, a w razie potrzeby wymiana dyfuzorów to konieczność w każdej dobrze funkcjonującej oczyszczalni. W przypadku dyfuzorów talerzowych czynności serwisowe są stosunkowo proste i szybkie. Dyfuzory rurowe, mimo że trwalsze, również wymagają okresowej inspekcji.
Porównanie Oczyszczalni Biologicznych i Ekologicznych
Podstawowa różnica między oczyszczalniami biologicznymi a ekologicznymi to napowietrzanie. W oczyszczalniach ekologicznych w ogóle ono nie występuje. Nie dają one możliwości rozwoju osadu czynnego, a więc ich skuteczność jest bardzo niska. Ta nieefektywność przekłada się na jeszcze jedną ważną rzecz, oczyszczalnie ekologiczne są ekologiczne tylko z nazwy.
Przyjęło się określać osadniki gnilne jako oczyszczalnie ekologiczne, ale procesy beztlenowe nie pozwalają na osiągnięcie wyników redukcji zanieczyszczeń, których wymaga europejska norma zaimplementowana także do polskich przepisów prawa. W praktyce, przekreśla to szanse inwestora na uzyskanie dofinansowania na taką oczyszczalnię. W przypadku urządzeń biologicznych z natlenianiem, uzyskanie dotacji jest możliwe. Można uznać, że oczyszczalnia drenażowa, niesprawnie działająca, przez wykorzystanie warunków beztlenowych, może być równie niebezpieczna dla środowiska co nieszczelne szambo.
Poniższa tabela przedstawia porównanie najważniejszych cech obu typów oczyszczalni:
| Cecha | Oczyszczalnie biologiczne | Oczyszczalnie ekologiczne (osadnik gnilny z drenażem rozsączającym) |
|---|---|---|
| Stopień oczyszczania ścieków | Do 98% | Niski, niemierzalny |
| Technologia | Tlenowa z udziałem mikroorganizmów | Beztlenowa |
| Osad czynny | Tak | Nie |
| Klarowność wody pościekowej | Tak | Nie |
| Koszt inwestycji | Wyższy | Niższy |
Podsumowując, oczyszczalnie biologiczne wykazują liczne zalety w porównaniu do oczyszczalni ekologicznych. Wyższy stopień oczyszczania ścieków, zaawansowana technologia i efektywne usuwanie zanieczyszczeń to główne powody, dla których coraz więcej osób decyduje się na wybór oczyszczalni biologicznej dla swojego gospodarstwa domowego.
tags: #dyfuzory #oczyszczalnia #ścieków #rodzaje #i #zastosowanie
