Embed Size (px)
Citation preview
Universitatea Politehinca Bucuresti
Ingineria Sistemelor Biotehnice
Ivancu Bogdan – Adrian
Stochita Cristian – Catalin
Grupa 743
2
Cuprins
Introducere.
Proiectarea si constructia.
Modelul biofizic al biostratului.
Biofiltrarea.
Clasificarea biofiltrelor.
Comparatia Biofiltrelor.
Bibliografie.
3
Introducere.
Biof il trele au o tehnologie care foloses te microorganisme, in general
bacteri i , pentru t ra tarea apelor , mirosuri lor , emisi i lor de gaze, int r-o
maniera economica s i sigura p entru mediu. Biofi l t rele consta in f i l t re
poroase, prin care es te dis t r ibui t un curent de apa rez iduala , gaz rez idual .
Microorganismele care se
hranesc din apa, gazul
rez idual sunt atasate de
acest substrat poros.
Procesul de biofi l t rare este inrudi t cu procesul de t ratare a
precipi tatului obt inut convent ional , in care, in amandoua ipostazele,
microorganismele sunt folosi te pentru a oxida complet compusi i organici in
CO2 si apa. Biofi l t rele sunt folosi te pentru a controla emisi i le de gaz , de a
epura apele uzate , din operat i i le de compost ing, uzine de recuperare ,
industr ia al imentara s i a tutunului , prelucrare chimica, turnatori i de f ier s i
otel s i al te ut i laje industr iale.
Descriere generala a procesului .
Biofi l t rele (ut i l izate la controlul emisi i lor gazoase) sunt de t ipul
bioreactoare cu f i lm fix, care folosesc microorg anisme atasate materialelor
de substrat , care pot f i compost , turba, scoarta de copac, so l sau materiale
inerte, pentru a convert i produse rez iduale organice/anorganice in CO2 si
apa. Substratul as igu ra suportul s t ructural s i nutr i ent i elementari pent ru
microorganisme. Structura lui poroasa asigura o ar ie adecvata, la o
pierdere de presiune rezonabi la a gazului . Pe masura ce gazele rez iduale
sunt t recute prin reactor , poluant i i se difuzeaza in biofi lm. Poluant i i sunt
apoi descompusi printr -un proces aerobic natural de biodegradare.
Biofi l t rele sunt economice c and sunt apl icate unor f luxuri de gaze cu
concentrare joasa (< 1000ppm), bogate in oxigen. Eficiente de dis t rugere
mai mari de 90 % pot f i obt inute din organice solubi le in apa cu alcoolul ,
aldehidele s i aminele. Anorganicele solubi le in apa, ca H2S si NH3, pot , de
asemenea, suferi descompuneri aerobe.
4
Etapele procesului principal de f i l t rare sunt prezentate in f igura de
mai jos si sunt urmatoarele: colectarea s i t ransportul prin reteaua de
conducte a gazelor brute din zona de procesare sau product ie spre o zona
de pretratare a gazului , r idicarea presiuni i int r-un vent i lator , pentru a
compensa pierderi le prin elementele ul ter ioare ale procesului , pret ratarea
gazului rez idual pentru indepartarea par t iculelor , a justarea temperaturi i s i
a umidi tat i i pana la saturat ie .
F i l t rarea part iculelor s i /sau ajustarea temperaturi i sunt combinate
adesea cu echipamentul de ajustare a cont inutului de umidi tate a gazului .
Microorganismele.
Microorganismele naturale, folosi te
in mod normal in biofi l t re , sunt aceleasi
bacteri i s i fungicide care sunt folosi te in
mod curent in epurarea apei rez iduale cu
namol act ivat . Microbi i obt inut i prin
inginerie genet ica au fost creat i pent ru a
digera chimicalele create ar t i f ici al , cum ar
f i organici i aromat ici , xi lenul s i s t i renul .
In cadrul numeroaselor cercetari af late in
progres , se incearca largirea numarulu i de
chimicale care pot f i biodegradate.
Acest lucru va contr ibui la scaderea
costului s i a dimensiuni i paturi lor de
f i l t rare, folosi te curent , pr in reducerea
t impului de digest ie necesar .
5
Proiectarea si constructia.
Capaci tatea s i ef icienta operat i i lor de biofi l t rare depind direct
proport ional de suprafata act iva, spat iul de vid al f i l t rului , ef icienta in
at ingere a t intelor , t ipuri le de gaz s i incarcarea cu gaz . O proiectare
adecvata a componentelor principale ale biofi l t rului es te foarte importanta,
pentru a as igura o funct ionare viabi la s i o ef icienta din punct de vedere al
costului .
Temperatura. Temperatura de funct ionare a unui biofi l t ru es te controlata
in primul rand de temperatura gazului supus t ratar i i . Temperatura medie de
operare recomandata pentru dis t rugerea eficienta es te int re 20 ÷ 40 ºC, cu o
temperatura opt ima de 37 ºC. La temperaturi scazute, dezvol t area
bacteri i lor va f i l imitata, iar la temperaturi extrem de scazute, bacteri i l e
vor f i dis t ruse. La temperaturi peste media recomandata, act ivi tatea
bacteri i lor va f i , de asemenea, redusa. Temperaturi le extrem de r idicate vor
dis t ruge bacteri i le din patu l f i l t rului . Din punct de vedere economic ,
ajustarea temperaturi i gazului es te cel mai important factor de cost care
determina ut i l izarea biofi l t rului sau a unui s is tem convent ional . Daca
f luxul de gaz se af la la o temperatura extrem de inal ta ( de peste 100 ºC),
costul racir i i gazului s tocat poate f i at at de r idicat , incat pot f i mai
ef iciente unele metode convent ionale pentru controlul mirosului , precum
oxidarea termica.
Umidif icarea. Microorganismele care digera poluant i i vietuiesc intr-un
s t rat subt i re de apa, numit biofi lm, care incercuieste substratul f i l t rului .
Fara biofi lm microorganismele ar mur i , deci ment inerea unei suprafete
umede in patul f i l t rului es te cruciala. Umidi tatea insuficienta poate duce la
dis t rugerea f i l t rului , rezul t and o reducere a suprafetei act ive s i scurgeri de
gaz netratat . Umezeala insuficienta poate duce de asemenea la spargerea
mediului de f i l t rare prin comprimare, ceea ce ar conduce la reducerea
suprafetei act ive s i la evacuarea gazelor netratate. Umidif icarea f luxului
de gaz este metoda preferata de t ransport , pr in care se pastreaza patul
f i l t rului umed. Umidi tatea este de obicei adaugata curentului de gaz , dupa
etapa de f i t rare, pulverizarea cu apa sau cu abur. Nu se recomanda
adaugarea umidi tat i i di rect deasupra patului pentru a ment ine umidi tatea
f i l t rului , deoarece s -ar putea produce uscarea l ocala a substratului .
Totodata, adaugarea de apa ca lda poate reduce act ivi tatea
microorganismelor, pana cand apa at inge temperatura s tar i i f inale a patului
de f i l t rare.
Fi l trul matrice . Cele mai ut i l izate paturi biofi l t rante as taz i sunt din: sol
sau compost , f runze, coaja de copac, aschi i de lemn, h art ie sau al te
materiale organice.
6
In selectarea f i l t rului , t rebuie luate in considerat ie urmatoarele:
marimea part iculelor s i porozi tatea mediului f i l t rului , deoarece
funct ionarea eficienta es te in legatura directa cu aria supra fetei
disponibi le a biofi lmului .
mediul f i l t rului t rebuie sa f ie o sursa de nutr i ent i anorganici pentru
microorganisme, iar in cazul unor operat i i de du rata, acest i nutr i ent i i
anorganici pot f i adaugat i periodic in pat .
compactarea patului f i l t rului va duce la formarea unor canale de gaz
s i la cresterea pierderi i de presiune.
sunt necesare caracteris t ici bune ale patului drenat , pentru a se
as igura ca produsi i de react ie sunt usor el iminat i pr in mediul
f i l t rului .
eventualele curgeri sunt in general reciclate prin procesul de
umidif icare, pentru a reduce debi tul de apa uzat a.
mediul f i l t rului t rebuie sa aiba capaci tate de tamponare, pentru a
ment ine pHul la cel put in 3, in special cand este necesara reducerea
componentele anorganice.
mediul f i l t rului t rebuie compus din materiale cu miros neir i t ant .
Cinet ica . Capaci tatea s i ef icienta operat iei de biofi l t rare depinde de aria
suprafetei act ive, spat iul de pro tect ie al f i l t rului , ef icienta de indepartare,
t ipuri le de gaz , concentrat ia de gaz , s i rata curgeri i gazului . Modelul
teoret ic s impli f icat es te reprezentat schematic in f igura de mai jos . In
f igura, Cg, es te concentrat ia in faza gazoasa.
Cele doua profi l e de concentrat i i prezentate in biostratul (C l ) se
refera la: (1) rata de l imitare a react iei de el iminare s i (2) la l imitarea
difuziei
.
7
Modelul biofizic al biostratului .
Echi l ibrul de masa real izat in jurul fazei l ichide poate f i descris de:
D(d2C1/dx
2)-R=0
unde : D [ m2/s ] - coeficientul de t ransfer de masa.
Cl [kg/m3] - concentrat ia fazei l ichide.
x [ m ] - dis tanta in interiorul biostratului .
R [ kg/(m3.s)] - rata de ut i l izare a substratului (rata de
biodegradare) .
Echi l ibrul masic al biostratului presupune: apl icarea unui model cinet ic ,
biodegradarea are loc in faza l ichida din biofi lm, grosimea b iofi lmului es te
mica in comparat ie cu diametrul substratului s i de aceea biofi lmul poate f i
pr ivi t ca o suprafata plana, int roducerea curgeri i gazului prin mediul de
f i l t rare, concentrat i i le in faza l ichida s i gazoasa t rebuie sa sat isfaca legea
lui Henry, nu exis ta interact iuni int re gaze s i deci se poate apl ica legea
gazului ideal , s tarea este s tabi la .
Rata de biodegradare R, poate f i exprimata prin relat ia Monod :
R=Rmax x C1/(C+Km)
unde: Km [ kg/m3 ] es te o constanta.
Rmax [ kg / (m3.s) ] es te rata maxima de ut i l izare a substratului .
Rmax depinde de concentrat ia de microorganisme act ive din biofi lm si es te
defini ta ca:
Rmax=X xμm/y1
unde: X [ kg/m3 ] - concentrat ia celulelor de microorganisme act ive .
yi [ - ] - coeficientul de product ie al speci i lor de microorganisme.
μm [ 1/s ] – rata maxima de dezvol tare a speci i lor de
microorganisme.
Exis ta doua cazuri de rata l imita la bi lan tul de masa, prezentat mai sus:
Rata de reac t ie es te l imitat a cinet ic de ordinul 0 - in acest caz
concentrat ia biofi lmului nu influenteaza rata de react ie iar curba
biodegradari i es te l ineara;
Rata de difuzie es te l imitat a cinet ic de ordinul 1 - in acest caz
concentrat ia biofi lmului es te influentata de rata de difuzie a speci i lor
poluante din biofi lm .
Una dintre ipotezele modelului cinet ic es te ca nici o interact iune in faza
gazoasa nu are loc intre speci i chimice diferi te ( ipoteza gazului ideal) . In
condi t i i le de funct ionare date, interact iuni le in faza gazoasa pot avea un
impact negat iv sau pozi t iv asupra opera t ie de biofi l t rare.
8
Biofiltrarea.
Avantaje :
ut i l izarea de procese s i materiale biologice naturale.
relat iv s impla s i economica.
eficienta de dis t rugere inal ta pent ru f luxuri le de gaze bogate in
oxigen s i cu un cont inut scazu t de contaminant i .
deseuri le produse sunt CO2 si apa.
Dezavantaje :
gazul brut nu t rebuie sa f ie letal pentru microorganisme.
debi tul de gaz t rebuie sa f ie ment inut la o te mperatura s i umidi tate
adecvata.
part iculele grele pot dis t ruge s t ructura f ragi la a patului de f i l t rare.
In apa s is temele de biofi l t rare cont r ibuie de asemenea la scaderea
concentrat iei de oxigen, din cauza ca bacteri i le ni t r i f ica toare sunt mari
consumatoare de oxigen. Atent ie! Un nivel scazut de oxigen, sau opri rea
pentru o perioada de cateva ore a s is temului de f i l trare va dis t ruge
i remediabi l colonia de bacteri i aerobe ni t r i f icatoare!
Zeol i ta es te un mediu foarte ef icie nt
pentru a absoarbe amoniacul toxic. Se
recomanda minim 50 g / m3 in s is temul de
f i l t rare. Zeol i ta poate f i regenerata cu ajutorul
sari i fara iod. 300 g sare dizolvata in 10 l i t r i de
apa. Se t ine zeol i ta peste noapte in aceasta
saramura s i pe urma se clat este cu apa curata.
Zeol i ta poate f i presarata s i pe fundul iazului ,
f i ind un mediu propice pentru f ixarea coloni i lor
de bacteri i ni t r i f icatoare.
Amoniacul legat de zeol i ta va f i hrana bacteri i lor ni t r i f icatoare.
Pe aceeasi principiu se bazeaza f i l t re le b iologice care cont in bacteri i
ni t rosomonas s i nit robacteri i . Acesteste coloni i bacteriene, in prezenta
oxigenului , t ransforma amoniacul in ni t r i t i s i mai apoi in n i t rat i mai put in
toxici .
F i l t rele biologice au nevoie de o perioada de colonizare de 68
saptamani , pentru a putea lucra la parametri i opt imi .
Ut i l izand medi i bacteriene din comert , acest proces poate f i redus la 12
saptamani . Prescurtand aceasta perioada apa se va redresa mai repede s i nu
vom fi obl igat i la in tervent i i de echi l ibrare. Unele substante pot t ransforma
amoniacul in ioni de amoniu netoxici .
9
Un f i l t ru biologic es te pur s i s implu un pat de materialul organic (
mediu) , o mixtura de compost , nis ip , piet r is , s i aschi i de lemn sau bucatele,
de 25 la 45 cm marime. Pe m asura ce aerul t r ece prin f i lmul f i l t rului
biologic t ransforma gazele mirosi toare,apele uzate la bioxidul de carbon s i
apa. Eficaci tate f i l t rului biologic este in primul rand in funct ie de
cant i tatea de aer t recuta prin biofi l t ru s i t impul de t recere, t impul de
contact s i cont inutul de umidi tate al f i l t rului . Timpul de contact es te in
corelare cu construct ia f i l t rului biologic in t imp ce cont inutul de umidi tate
es te o funct ie de ceea ce vrem sa obt inem. Dimensiunea f i l t rului biologic
depinde de cant i tate de aer , apa uzata , etc . care are nevoie de t ratament .
Biofi l t rele normale, t ipice vor neces i t a o suprafata de la 4 ,5 la 8 mp
pentru 28 metri cubi perminut de debi te de aer .
Biofi l t rarea este o tehnologie in care vapori contaminat i organic int run
curent de aer sunt t recu t i printrun pat poros , mediu s i cu ajutorul unui s t rat
f in de apa sunt degradat i de microorganisme. Microorganisme specif ice
pot f i int roduse care pot degrada acest i compusi . Biofi l t rele ofera avantaje
supl imentare daca folosim carbune act iv .
Mai intai bioregenerarea is i pastreaza la maximun capaciatatea de adsorbt ie
as t fel masa de t ransfer ramane imobi la s i relat iv scurta. Fi l t ru nu necesi ta
regenerare s i lungimea patului de f i l t rare ramane relat iv scurta. Aceste
caracteris t ici reduc chel tuiel i le de explo atare. Adi t ional contaminarea este
dis t rusa nu doar izolata cum este la carbune act iv granular (CAG) .
Ca s i al te procedee de t ratamente biologice, biofi l t rarea este mult
dependenta de biodegrabi l i tatea contaminantului . Biofi l t rarea este ut i l izata
in principal pentru t ratarea COV -uri lor nehalogenate s i a hidrocarburi lor
folosi te ca s i carburant . In bune condi t i i aceste biofi l t re sunt capabi le sa
absoarba s i sa degradeze o fract iune importanta din acestea s i sa le
t ransforme in produsi nenocivi . COV-uri le halogenate pot f i part ial t ratate
dar fara acelasi efect ,ef icenta. Biof i l t rele pot deasemenea sa controleze
mirosul din compostul ut i l izat produceri i i de energie.
Biofilme fixate
Trickle Filter
Filtrele de picurare
In aer
Rotating Biological
Contactor
RBC
Filtre rotative cu film
atasat la caile de sprijin
In aer
Fluidized Bed Contactor
Filtre in pat fluidizat
scufundat
Bead Filter
Filtre Margele
scufundat
Biofilme nefixate
Sand Filter
Filtre de nisip
scufundat
Undergravel Filter
Filtru acoperit cu pietris
scufundat
Plenum Filter
Filtre Plenum
scufundat
10
Avantajele unui biof i l t ru ideal sunt :
asigurarea unei suprafete cat mai mari pe uni tatea de volum pt
bacteri i le ni t r i f icante.
mentinerea unui biofi lm ni t r i f iant su bti re, f in .
de a nu bloca sufoca ni t r i f icarea .
mentenata scazuta .
costuri scazute de operare .
Clasificarea biofiltrelor.
1 . Filtrele de picurare .
F i l t rele de picurare , t r ickl ing f i l ters , au fost s i sunt folosi te de
aproape doua secole pentru f i l t rarea apelor de diferi te folosinte.
Tratamentul biologic a fost folosi t in Europa pentru a f i l t ra apele de
suprafata in scopur i de consum inca din 1900 s i in prezent prezinta un
interes crescut . Tratamentul biologic pr in t r ickl ing f i l ters es te deasemenea
comun pentru t ratarea apelor menajere, apelor din aquacul tura s i a apelor
rezul tate din depozi te le de deseuri .
Fil t rele de picurare, constau dintr -un bazin sau turnuri umplute cu piet r is ,
aschi i de lemn sau aschi i de plast ic . Apele uzate sunt int roduse intermitent
sau cont inuu, iar microorganismele incep sa se ataseze la acesta umplutura
intermitent sau cont inuu s i formeaza un s tarat biologic sau f i lm. Materia
organica din apele uzate difuzeaza in acest s t rat unde este metabol izata.
Oxigenul es te normal furnizat f i lmului de catre miscarea naturala a aerului
in sus sau in jos depinzand de te mperatura apelor uzate cat s i de aerul
ambiental . Excesul de aer se poate as igura prin infi l t rare de aer dar es te
rareori nevoie. Grosimea biofi lmului creste pe masura ce noi
microorganisme cresc.
11
Avantaje:
schimbul de aer foarte bun.
simplu de construit.
aproape orice material poate fi folosit.
Dezavantaje:
suprafata umeda neregulata, neegala.
poate promova retinerea solida si sunt greu de curatat.
12
2. Filtre rotative cu f i lm atasat la cai le de sprij in .
Rotat ia contactorulu i biologic sunt reactoare de f ixat f i lme biologice
s imilare cu biofi l t rele dar unde suportul sunt discuri part ial sumersibi le in
apele uzate s i unde oxigenul es te adus part ial de in care sunt cufundate s i
part ial de port iunea de f i lm bi logic af lata afara, deunde oxigenul es te
t ransferat la apele uzate prin rotat ia discuri lor .
13
3. Filtre rotative cu f i lm atasat la cai le de sprij in .
Este o refacere a tehnologiei folosi te in t ratarea secundar a a apelor
uzate. Aceasta tehnologie se apl ica apelor uzate care permite s a vina in
contact cu un mediu biologic in scopul de a faci l i ta el iminarea de
contaminant i .Exis ta mai multe desene sau modele diferi te care sunt
disponibi le acum, dar in forma sa cea mai s impl a o rotat ive biologice
CONTACTOR (RBC) const a dintr-o serie de discuri montate pe un ax care
es te s t imulata, as t fel incat discuri le se pot rot i in unghiuri drepte pentru a
decanta debi tul de apa uzata. Aceste discuri sunt de obicei real izate din
material plast ic (pol iet i len a, PVC, pol is t i ren expandat) s i sunt construi te
as t fel incat ci rca 40 la sut a din suprafa ta lor es te scufundata. Aceste
discuri sunt aranjate in grupuri int re f iecare grup exis t ind spat i i , pentru a
minimiza scurt -ci rcui t ing. RBC uni t at i sunt , de obicei , instalat int r-un
rezervor din beton, as t fel inca t suprafața apei rez iduale care t rece pr in
rezervor aproape ajunge la ax. Acest lucru inseamna ca aproximat iv 40%
din suprafa ta totala de discuri sunt intotdeauna scufundate. Axele au o
rotat ie la 1 la 2 rot / min, s i un s t rat de cre stere biologica de 2 la 4 mm
grosime .Fi lmele Biologice de crestere care devine ata sat de discuri
as imileaza materia organica ce exis ta in apele uzate. Aerare es te as igurat
de rotat ia discuri lor , care expune discuri le la aer dup a ce intra in contact
cu apele uzate. In cele din urma, f luxul de ape uzate care poart a aceste
substante sol ide din s is tem si int r-o clar i f ier , in cazul in care acestea sunt
separate. Prin organizarea de mai multe seturi de discuri in serie , es te
posibi l sa se at inga un grad inal t de el iminare s i de ni t r i f icare biologica.
Unul dintre s is temele de rota t ie biologice CONTACTOR disponibi le
comercial es te BIO-Surf proces . Fundamental modul de a BIO -Surf es te un
proces de 25 -f t - lungime, ax din o tel , un ansamblu de spr i j ini re a 12 -f t -
discuri de pol iet i lena. Modulul BIO-Surf ‚ consta din mass-media
al ternat ive plate s i foi ondulate din pol iet i lena. Un ast fel de aranjament
ofera o suprafata mult mai mare dec at un s implu disc plat . Decalaje int re
grupuri le de discuri de -a lungul unui s ingur ax poate oferi select iv o serie
de etape de t ratament pentru f luxuri le mai mici . Cu toate acestea, in
instala t i i mari , un 25-ft modul es te ut i l izat ca o singur a etapa in s ine. In
general , un 25 -ft de 12-f t -diametru modul con t ine aproximat iv 104000 f t2
din suprafa ta totala .
14
Fiecare din aceste module este condus a de un motor cu 5 cp. BIO-de
surf proces poate f i p roiectat pentru a produce un CBO5 a apelor rez iduale
de 10 mg / l . Componenta ef luent i lor int re 10 s i 20 mg / l , CBO5 in
general , es te format din aproximat iv 1 / 3 solubi l s i 2 / 3 insolubi le CBO5.
Performanta s is temelor de RBC depinde de temperatur a, concent ra t ia de
poluant i , s i rata la care t ratamentul es te de a s teptat sa se produca. De
asemenea, se arat a ca, pe masura ce incarcarea organica apl icata cres te,
rata de aproximat iv 5 de mai sus , de o abaterea de la 100 la sut a din
ef icienta.
Caracteris t ici le de performan ta ale RBCs sunt exprimate in mod
frecvent , asa cum se apl i ca de incarcare / rata de el iminare a curbelor .
Aceasta ci fra arata geometrice folosi te pentru rela t i i de 70, 80 s i 100 la
suta ef iciente. Acestea arata ca de obicei gradul de performan ta este de 80
la suta .Deasemenea gradul de oxidare a amoniacului es te, de asemenea, o
caracteris t ica importanta in evaluarea performan telor oricarui reactor
biologic. Gradul de ni t r i f icare, care es te real izat de c atre RBCs depinde de
mai mul t i factori . S tudi i le au aratat ca el iminarea amoniacului de azot es te
legata de rata de incarcare, hidraul ice, s i a fost semnalat fap tul ca complet a
ni t r i f icare poate f i real izat a numai in momentul in care rata de incarcare
biologica este mai mica de 5 g BOD/m2/d. (Biological Oxygen Demand,consumul
de oxigen ) .
Avantaje:
sunt necesare perioade scurte de contact din cauza suprafe tei act ive
mari . schimbul de aer foarte bun (c el mai ef icent biofi l t ru) .
sunt capabi le de a manipula o mare varie tate de f luxuri .
are o buna solut ionare a caracteris t ici lor s i pot f i usor separate din
f luxul de deseuri .
mentine automat un biofi lm subt i re .
costur i le de operare sunt mici (cea mai scazuta mentenanta dintre
toate biofi l t rele ) .
scurt t imp de reten t ie .
Dezavantaje:
nu are indepartare sol ida .
t rebuie ment inuta ro tat ia .
necesi ta spat iu mare .
15
4. Filtre in pat f luidizat .
Sunt probabi l cele mai ef icente f i l t re biologice disponibi le avand in
incredibi la suma de suprafa ta pe care le ofera granat sau nis ip de s i l iciu
ca s i mediu de contact , de dimensiune vari ind de la 0 ,45 mm la 2 mm.
Fi l t re le in pat f luid izat sunt rapide devenind principala surs a de f i l t rare
biologice, in multe s is teme moderne de acvacul tur a, care t ind sa
inlocuiasca mai put in ef icientele "t r ickle" f i l t re de acum. In t imp ce pentru
t r ickle f i l ter s i f i l t re in pat f luidizat se bazeaz a pe aceeasi specie de
bacteri i de el iminare pentru amoniac s i ni t r i t , d i fer i t es te modul in care
cele doua seturi de f i l t re care opereaz a in afara ei .Fi l t rele in pat f luidizat ,
pe de al ta parte, sunt butel i i sau cis terne inundate; par t ial completate cu o
mass-media granulara, cum ar f i cuar t a lb.
Numarul mare de bacteri i care colonizeaza servesc pentru a el imina
elemente nutr i t ive, care sunt prezente in apa curgatoare. Fi l t ru pat care are
rezul tate deosebi te es te un f i l t ru dinamnic . In t imp ce pentru un f i l t ru
t r ickle suprafata putea s a f ie relat iv mare (pana la 200 de metr i patrat i pe
picior cub de mass -media) , es te pract ic imposibi l pentru bacteri i pentru a
coloniza toata suprafata.
Avantaje:
miscarea constanta a margelelor promoveaza f i lmul subt i re .
mare suprafata de ni t r i f icare .
Dezavantaje:
greu de ment inut miscarea margelelor constanta .
margele t ind sa s tea impreuna .
pierdere de margele .
poate promova cresterea bacteri i lor heterotrofice .
16
5 . Filtre cu Margele .
F i l t rele in pat f luidizat , sunt ci l indrii inundat i sau rezervoare, part ial
umplute cu un mediu granular , ca de exemplu cuart alb. Ap a t rece,curge
prin acest pat ,mediu facandul sa se ext inda s i sa se f luidizeze. Mult imea de
bacteri i care colonizeaz a acest mediu serveste ca sa ex traga nutr ient i
prezent i in aceasta scurgere de apa. Ca rezul tat es te acest s t rat ef icient
f i l t rant care es te in miscare dinamica . El es te cunosut ca s i Quiksand
Fi l ter 's .
Fi l t rele in pat f luidizat , au beneficiul ca ofera o suprafat a mare la
dispozi t ie pentru cresterea bacteriologic a. Cu mai multa det 1800 metri
patrat i de suprafat a pentru un metru cub de biome diu, as t fel putem repede
sa intelegem de ce f i l t rele in pat f luidizat nu au nevoie s a f ie pe masura
f i l t relor de piurare . Aceste f i l t re sunt aproape imposibi l de colmatat ,
infundat datori t a miscari constante. Stra tul f i l t rant es te moderat de abraziv
care curata in mod constant s i se re innoieste pe el insusi , el miscandu-se
l inis t i t inauntrul ci l indrului .
Avantaje:
mentine in biofi lm subt i re .
se poate face f i l t rare mecanica .
Dezavantaje :
f i l t rarea mecanica este mai buna ca cea bio .
t rebuie inversat des jetul de apa .
circulat ie constanta in s i in afara jetului de apa .
17
6. Filtre de nis ip .
Pentru apa de baut , t ratarea apelor prin metoda biologica implica
folosirea microrganismelor pentru a imbunatat i i cal i tatea apei . In condi t i i
opt ime, incluzand turbidi tatea scazuta s i oxigen crescut , microrganismele
sedimenteaza materia im bunatat ind cal i tatea apei . Fi l t rele de nis ip lent sau
carbonul sunt folosi te deoarece pune la dispozi t ie mediul pe care
microrganismele se formeaza cresc s i act ioneaza . Aceste s is teme de
t ratament biologic reduc vectori infect iosi purtat i de apa, d izolva carbonul
organic, reduc turbidi tate s i culoarea in apa de suprafat a, imbunatat ind
cal i tatea apei .
F i l t rele de nis ip lente prezinta urmatoare le cal i tat i unice:
1 . Spre deosebire de al te metode de f i l t rare, f i l t rele de nis ip lente folosesc
procesele biologice pentru a cur ata apa, s i sunt s is teme nepresurizate.
Fi l t rele de nis ip lente nu necesi t a ch imicale sau electr ici tate pentru a
funct iona.
2 . Curatarea este in mod t radi t ional facuta cu folosire unor r azatoare
mecanice, care es te dir i jata in mediul f i l t rant de unde odat a o sa f ie
el iminat afara. Oricum, cat iva operatori ai acestor f i l t re folosesc metoda
metode numita " razuire, grapare, umeda", "wet harrowing" unde nis ipul
es te razui t in t imp ce inca se af la sub apa, s i apa folosi t pentru cur atare sa
f ie drenata spre depozi t de deseuri etc.
3 . Pentru s is temele municipale acolo de obicei es te un grad s igur de
redundanta. Ele sunt dori te pentru un consum maxim de ap a s i pentru a f i
real izabi l sunt unul sau mai multe f i l t re de nis ip funct ie de debi t e .
4 . Fi l t rele de nis ip lente necesi t a n ivele relat iv scazute de turbidi tate
pentru a funct iona eficient . In perioada de var a cand apa este tulbure,
infundarea f i l t relor se produce mult mai repede s i pre - t ratamentul es te
recomandat .
5 . Spre deosebire de al ta tehnologi i de f i l t r are a apei , f i l t rele de nis ip
lente creeaza apa la un debi t constant s i sunt de obicei folosi t in conjunct ie
cu un rezervor de depozi tare pentru intrebuintarea de varf . Acest r i tmul
lent es te necesar pentru dezvol tarea s anatoasa a proceselor biologice in
f i l t ru(mediu) .
18
In t imp ce t ratarea apelor uzate municipale va avea 12 sau mai multe
paturi in folosinta odata, comunitat i le mai mici sau unele gospod ari i pot sa
sa aiba una sau doua f i l t re de nis ip f i l t rante.
La baza oricarui pat f i l t rant sunt o ser ie de canale de scurgere care sunt
acoperi te cu un s t ra t de piet r icele iar spre varf sunt acoperi te cu piet r isul
grosier . In plus s t raturi le de nis ip sunt plasate in varf urmate de un s t rat
gros de nis ip f in .
Adancimea intreaga a s t ra tului f i l t rant poate f i mai mare de un metru
s i de obicei f i ind din nis ip f in . In partea de sus a patului de nis ip es te un
precipi tat al apei nefi l t rate.
Fi l t rele de nis ip lente prelucreaz a complet s t ratul gelat inos( sau bio f i lm)
sau hypogel , sau Schmutzdecke, in partea de sus a patului de nis ip pe o
adancime de cat iva mil imetr i . Acest s t rat se compune din bacteri i , c iuperci ,
protozoare, rot i fere un s i de larvele insectelor de ap a. Cand biofi lmul
imbatraneste, mai mult alge t ind sa se dezvol te s i mai multe organisme
avat ice t ind sa f ie prezente : bryozoa, melci i s i viermi Annel id.
Biofi lmul , Schmutzdecke ,es te s t ratul care as igura cur at i rea ef icace a apei
potabi le , nis ipul furniz and mediul suportul pentru acest biofi lm . Pe masura
ce apa uzata t rece pr in biofi lm, Schmutzdecke, part icu lele , corpuri le
s t raine sunt prinse in muilagiul format de biofi lm si materia organica este
adsorbi ta s i metabol izata de bacteri i , fungi s i protozoare.
Apa produsa printr -o conducere coreta a procesului de biofi l t rare
prin f i l t rele de nis ip pot f i de o buna cal i tate s i fara nic i un ont inut de
bacteri i detectabi l .
Fi l t rele de nis ip lente is i pierd incet performantele pe masura ce biofi lmul ,
Schmutzdecke, cres te s i in felul acesta se reduce vi teza de curgere prin
f i l t ru . In cele din urma es te necesar refacerea f i l t rului . Dou a metode sunt
obisnui te in acest caz . In prima, s t ratul de sus de nis ip f in es te inlocui t cu
gri ja . Apa este dupa aceea decantata in f i l t ru s i recirulata pentru cateva
ore pentru a permite dezvol tarea unui nou biofi lm, Schmutzedecke. Fi l t rul
es te dupa aceea redat procesului de biofi l t rare.
Metoda a doua , uneori numita curatare, graparea umeda, implica sa
lase in jos nivelul de apa pana deasupra biofi lmului , Schmutzdecke, agi tam
nis ipul s i in felul acesta part iculele sol ide din acel s t rat se desprind in apa
dupa care apa se duce catre deseuri . F i l t rul es te dup a aceea umplut la
adancimea normala s i a inapoiat procesului . Curatarea, graparea umeda
conserva f i l t rul s i permite reluarea procesului mult mai repede.
Fi l t rele de nis ip lente pot s a creeze apa de inal ta cal i tate fara
patogeni i , gust s i miros f ara a avea nevoie de substante chimice.
Fi l t re de nis ip au fost folosi te in Statele Uni te de peste 100 de ani .
Designul a fost imbunatat i t in mod semnificat iv in ani i 1990. Ele sunt un
t ip de s is tem de aerobic, sensul in care sunt bogate de oxigen. In plus fa ta
de f i l t rarea apei f iz ic, aceste f i l t re are propietat i pe care acestea le exerci t a
ca un f i l t ru biologic .
19
Microorganismele, foarte adaptate pentru curata rea apelor uzate
descompun, in direct pe boabe de nis ip. Aceste organisme fac conversia
carbonului din materia organic a sau din ape uzate la dioxid de carbon
(CO2). Ele de asemenea fac convers ia amoniacului (NH3) s i materi i lor
organice N la ni t ra t i (NO3-) . Aceasta permite de deni t r i f icare, sau
t ransformarea de la ni t ra t i (NO3) de azot gaz (N2 (g)) . Ni t rat i i pote f i
redusi par t ial sau total la ni t r i t de azot gaz . Pentru o reducere completa
necesi ta o sursa de carbon organic, care es te, de obicei , abundenta in fosa
sept ica a apelor rez iduale. Fi l t rele de nis ip au avantajul de a f i o
tehnologie capabi l a de reduceri semnificat ive de azot .
Fi l t re de nis ip au fost ut i l izate in cazul in care convent ionalele fose sept ice
s is temelor de absorb t ie nu au reusi t . Ele sunt de o bun a opt iune pentru
s i te-uri le cu un grad r idicat d e ape subterane, shal low bedrock, soluri
sarace, sau al te res t r ic t i i . F i l t re de nisip au fost , de asemenea, ut i l izat in
cazul in care t ratamentul nu este disponibi l central izat a sau prea scumpe
pentru locuin te, int reprinderi , ins t i tu t i i , s i comunitat i mici i .
Avantaje:
t ratamentul proceselor sunt bine intelese .
mai multe desene sau modele disponibi le .
prevad un t ratament onsis tent relat iv .
sunt relat iv compacte.
sunt u t i le pentru comunitat i .
Dezavantaje:
este necesara int re t inere la f iecare 6 -12 luni .
recomandari le curente de design, nevoie de nis ip (sau s t icla pisata)
de o dimensiune foarte specif ice. Acest lucru poate f i di f ici l de gasi t
in anumite zone.
este absolut necesar un rezervor de apa s t rans sept ic .
s is temul necesi t a atat energie electr ica cat s i un s is tem de a larma.
20
7. Filtre Plenum.
Sunt f i l t re pentru curatarea aerului ambiental din inst i tut i i , la f i l t rarea
aerului necesar combust iei la autoturisme, motociclete dar s i la f i l t rarea
apelor incarcate.
Comparatia Biofiltrelor.
Tipul Filtrului Maintenance Potential de
blocare
Oxygen
Limited
Abilitate
mecanica
Sand Filter
Filtru nisip mare mare da buna
Undergravel Filter
Filtru acoperit cu
pietris
mare mare da buna
Plenum
Filtru Plenum scazuta medium da deloc
Trickle Filter
Filtrele de picurare medium medium nu deloc
RBC scazuta scazuta nu deloc
Fluidized Bed Mediu-mare medium da buna
Bead Filter mare mare da buna
21
Bibliografie.
www.regielive.ro
www.google.ro
www.wikipedia.ro
www.ecopur.ro
www.compostare.ro www.hydrogrown.com.cy
Dan Robescu, S. Lanyi, Diana Robescu, I. Constantinescu – Tehnologii, instalatii
si echipamente pentru epurarea apei, Ed. Tehnica, Bucuresti 2000
Ungureanu D., Ionet I. Epurarea anaerob-aeroba a apelor uzate cu grad inalt de
poluare in instalatii cu microflora fixata,
Sinaia, 18-20 octombrie 1995.
Ungureanu D. s.a. Surse regenerabile de energie. Chisinau, Ed. Tehnica-Info,
1999.
