Procese biologice

Epurarea biologica este epurarea realizată cu ajutorul microorganismelor

degradarea substanţelor organice dizolvate cu ajutorul microorganismelor–bacterii – folosite drept agenţi de oxidare

se desfăşoară prin reacţii de descompunere şi de sinteză, mijlocite de enzime, catalizatori biologici generaţi de către

celulele vii.

Reacţii enzimatice - etape : În primă fază, între moleculele de enzimă şi de substanţă utilizată ca hrană (substrat)

se formează complecşi care, în faza următoare, se descompun eliberând produsul (sau produşii) de reacţie şi enzima

regenerată, care poate acţiona succesiv asupra unor noi molecule de substrat. Epurarea biologica se realizeaza pe

baza unui transfer de materiale dinspre apa spre celulele vii si dinspre acestea inapoi spre masa de apa. In prima

faza, impuritatile trec din apa uzata spre filmul, flaconul sau alte forme sub care apare masa de microorganisme (biomasa) prin

contactul interfacial si prin procese de adsorbtie - desorbtie. Acest transfer este cu atat mai eficient cu cat aria interfetei

lichid-biomasa este mai mare, gradientul de concentratie este mai pronuntat si daca pe interfata nu sunt acumulari de substante

care pot frana procesul.Substantele de la interfata sunt adsorbite si transferate in prezenta enzimelor din celula vie. Drept

rezultat sunt sintetizate celule noi, iar produsii finali de descompunere trec inapoi in apa, de unde cei volatili se degaja in

atmosfera. In procesele de epurare substantele organice sunt oxidate, in sensul general si isi micsoreaza continutul de

hidrogen.Procese metabolice:Procese aerobe, folosind oxigen dizolvat

Procese anoxice, folosind reducerea biologica a donorilor de oxigen

Procese anaerobe, fara furnizare de oxigen

Tabelul 1 Parametrii specifici ai proceselor

Procese aerobe:

Microorganismele implicate necesita pentru metabolism (ansamblul proceselor vitale de asimilare a unor substante

din mediul mconjurator si la eliminare a produselor de dezasimilare In mediu) oxigen.

In mod normal, necesarul de oxigen este acoperit de oxigenul molecular dizolvat in apa, prezent in proportie

foarte mica (0,8% vol.) fata de cea de aer (21%vol.). Aceasta face mediul acvatic foarte sensibil la nevoile de

oxigen ale microorganismelor, in sensul ca poate deveni cu usurinta deficitar in oxigen.Principalele produse

finale ale degradarii aerobe sunt bioxidul de carbon, apa, nitratii.

Procese anaerobe:

In absenta oxigenului dizolvat, organismele aerobe mor, eventual trec in forme latente, iar locul lor este luat de

organismele anaerobe sau facultativ anaerobe care folosesc oxigenul din materia organica sau din unele

combinatii anorganice, de exemplu din nitrati si din sulfati cu formare de amoniac, respectiv de hidrogen sulfurat.

Cei mai important produsi de descompunere anaeroba sunt bioxidul de carbon si metanul.

Figura 1.Bilantul de carbon in compusii organic de degradare microbiologica si aeroba (A) si anaeroba (B).

Capacitatea de epurare a unei instalatii biologice depinde de masa de microorganisme (biomasa) pe care o

contine.

Ea este limitata de cantitatea de poluanti care poate fi asimilata de unitatea de biomasa in unitatea de timp. De

aceea, cantitatea de poluanti organici aplicata in unitatea de timp unitatii de biomasa (incarcarea organica) este la

randul sau limitata.

Atat in procesele aerobe cat si in cele anaerobe inmultirea microorganismelor determina formarea de biomasa

noua (namol excedentar), care este unul dintre produsele concentrate ale epurarii biologice.

Ambele tipuri de procese se aplica pentru epurarea apelor uzate in mai multe variante.

Biodegradabilitatea fluxului de apa reziduala poate fi, in mod empiric, estimata cu ajutorul raportului BOD/COD

(inaintea inceperii tratarii):

BOD/COD <0,2 apa reziduala relativ nedegradbila

BOD/COD 0,2-0,4 degradabila moderat

BOD/COD >0,4 degradabila

Procese aerobe:

Tratamentul aerob reprezinta oxidarea biologica a substantelor organice dizolvate cu oxigen ce utilizeaza

metabolismul microorganismelor. In prezenta oxigenului dizolvat - injectat ca aer sau oxigen pur - compusii organici

sunt transformati (mineralizati) in dioxid de carbon, apa sau alti metaboliti si biomasa, namolul activ.

Continutul apei toxice poate inhiba procesul biologic.

Tabelul 2. Praguri de concentratie pentru substantele reprezentative toxice pentru namolul active

Substanta

>

Concentratia inhibitoare mg/l

Cadmiu (Cd*) 2 - 5

Bicromat(CrO/) 3 - 10

Cupru (Cu*) 1 - 5

Nichel (Ni») 2 - 10

Zinc (Zn*) 5 - 20

Clor (Cl2) 0,2 - 1

Cianura (CN-) 0,3 - 2

Uleiuri minerale > 25

fenoli 200 - 1000

Hidrogen sulfurat/sulfuros 5 - 30

Epurarea biologica aeroba:

In practica, se realizeaza in incinte deschise, constructii in care biomasa este fie suspendata in apa sub forma de

agregate de microorganisme (flocoane), fie este fixata pe suprafata unui suport solid sub forma unei pelicule

gelatinoase.

In ambele cazuri, sistemele sunt aprovizionate cu oxigen, de obicei din aer.

Figura 2. Bilantul carbonului organic in epurarea biologica

In fig. 2 este prezentat bilantul carbonului din poluantii organici dinntr-un sistem de epurare biologica aeroba.

Concomitent cu asimilarea combinatiilor organice ale carbonului, microorganismele actioneaza si aspura compusiilor

cu azot.

Astfel, azotul din substantele organice este transformat treptat in ammoniac, azotiti si azotati (nitrificare) si in final in

azot molecular (denitrificare).

Epurarea biologica anaeroba

Procese anaerobe

Epurarea anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de fermentare) ferite de accesul oxigenului

care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe.

Tratamentul anaerob al apei reziduale transforms continutul organic al apei reziduale, cu ajutorul

microorganismelor si fara input de aer, intr-o varietate de produse precum metanul, dioxidul de carbon, sulfura

etc.

Biogazul consta in 70% metan, 30% dioxid de carbon si alte gaze precum hidrogenul si hidrogenul sulfurat.

Procesul are loc in reactorul rezervor etans la aer, microorganismele sunt retinute in rezervor ca biomasa

(namol).

Epurarea anaeroba a apelor uzate poate fi intensificata prin ridicarea temperaturii in bazinul de fermentare la

valori de 20 - 40°C (domeniul mezofil) sau mai mari, de 45 - 60°C (domeniul termofil), dar poate avea loc si la

temperaturi de 10 - 20°C (domeniul criofil).

Epurarea anaeroba a apelor uzate prezinta fata de cea aeroba avantaje mai ales din punct de vedere energetic,

intrucat treapta de aerare, mare consumatoare de energie electrica, este eliminata, iar din descompunerea

poluantilor organici rezulta gaze de fermentare combustibile (datorita continutului ridicat de metan) care pot servi la

acoperirea unor nevoi de energie din statia de epurare.

Pe de alta parte, productia de namol excedentar este nula si neTnsemnata, prin aceasta evitandu-se cheltuielile

legate de evacuarea finala a unor astfel de namoluri.

Si la epurarea anaeroba a apelor uzate se utilizeaza variante cu masa biologica, fie sub forma de suspensie, fie

sub forma de pelicula fixata pe un suport solid.