Biologické čištění spočívá ve využití mikroorganismů k rozkladu organických látek v odpadních vodách a rozděluje se především na anaerobní a aerobní biologické čištění.
Anaerobní biologické čištění: Princip anaerobního biologického čištění spočívá v tom, že anaerobní mikroorganismy v prostředí bez kyslíku metabolizují organické látky a přeměňují je na metan (CH₄), oxid uhličitý (CO₂) a některé další meziprodukty. Tento proces se nazývá anaerobní digesce.
Aerobní biologické čištění: Za aerobních podmínek mikroorganismy prostřednictvím dýchání přeměňují organickou hmotu na oxid uhličitý a vodu a zároveň odstraňují znečišťující látky, jako je amoniakální dusík a fosfor.
Během procesu anaerobního čištění je třeba sledovat následující parametry:
pH
Anaerobní mikroorganismy jsou citlivé na hodnotu pH prostředí, zejména v kyselých nebo zásaditých podmínkách, kde může dojít k potlačení jejich metabolické aktivity. Optimální rozmezí pH pro většinu anaerobních mikroorganismů je 6,5–8,0. Sledování hodnoty pH pomáhá určit, zda jsou v systému zajištěny vhodné podmínky prostředí, a zabraňuje nadměrnému okyselení nebo zásadovému zasažení.
Rozpuštěný kyslík (DO)
Během anaerobního čištění by měl být obsah rozpuštěného kyslíku téměř nulový, protože anaerobní mikroorganismy se rozmnožují v prostředí bez kyslíku. Je-li koncentrace rozpuštěného kyslíku příliš vysoká, může to bránit činnosti anaerobních mikroorganismů. Koncentrace rozpuštěného kyslíku se obvykle sleduje pomocí kyslíkové elektrody (například senzoru rozpuštěného kyslíku), aby bylo zajištěno anaerobní prostředí.
Chemická spotřeba kyslíku (COD)
COD je důležitým ukazatelem koncentrace organických látek v odpadních vodách. Cílem anaerobního čištění je rozložit organické látky pomocí mikrobiální činnosti, čímž se sníží hodnota COD v odpadních vodách. Pravidelné sledování hodnoty COD pomáhá posoudit účinnost odstraňování znečišťujících látek v rámci anaerobního čištění a zjistit, zda bylo dosaženo požadované úrovně čištění.
Celkový dusík (TN) a amoniakální dusík (NH₃-N)
Zdroje dusíku, jako je například amoniakální dusík, mohou být rovněž rozloženy během anaerobního čištění, zejména za vhodných podmínek, kdy může anaerobní denitrifikace dusík odstranit. Sledování koncentrací celkového dusíku a amoniakálního dusíku pomáhá vyhodnotit účinnost odstraňování dusíku a zabránit vniknutí nadměrného množství dusíku do navazujících vodních útvarů, což by mohlo vést k eutrofizaci.
Teplota
Teplota má přímý vliv na aktivitu anaerobních mikroorganismů. Proces anaerobní digesce je nejúčinnější v teplotním rozmezí 30–40 °C (mezofilní anaerobní digesce). Příliš vysoké nebo příliš nízké teploty mohou ovlivnit rychlost reakce a účinnost zpracování. Udržování teploty v optimálním rozmezí je pro hladký průběh anaerobního procesu zásadní.
Téměř všechny senzory kvality vody společnosti KACISE jsou vybaveny teplotními senzory.
Během procesu aerobního čištění je třeba sledovat následující parametry:
Rozpuštěný kyslík (DO)
Rozpuštěný kyslík je nezbytný pro metabolismus aerobních mikroorganismů. Mikroorganismy potřebují kyslík k aerobnímu dýchání, aby mohly rozkládat organickou hmotu. Pokud je koncentrace rozpuštěného kyslíku příliš nízká, může to vést ke snížení mikrobiální aktivity, což ovlivní účinnost čištění. Pokud je koncentrace rozpuštěného kyslíku příliš vysoká, může docházet k plýtvání energií. Hladina rozpuštěného kyslíku se obvykle monitoruje v reálném čase pomocí senzorů DO, aby se zajistilo, že zůstane v příslušném rozmezí (obvykle 2–4 mg/l).
pH
Hodnota pH ovlivňuje metabolickou aktivitu mikroorganismů a účinnost rozkladu organických látek. Aerobní mikroorganismy jsou nejaktivnější v neutrálním nebo mírně zásaditém prostředí. Extrémně kyselé nebo zásadité podmínky mohou brzdit mikrobiální aktivitu a dokonce způsobit selhání systému. Pro zajištění normálního mikrobiálního metabolismu se hodnota pH obvykle udržuje v rozmezí 6,5–8,5.
Chemická spotřeba kyslíku (COD)
Chemická spotřeba kyslíku (COD) je běžným ukazatelem koncentrace organických látek v odpadních vodách. Vyšší hodnota COD znamená vyšší koncentraci organických znečišťujících látek ve vodě. Hlavním účelem aerobního čištění je odstranění těchto organických látek a snížení hodnoty CHSK. Pravidelné sledování koncentrací CHSK v přitékající a odtékající vodě pomáhá posoudit účinnost aerobního čištění. Aerobní čištění může výrazně snížit hodnotu CHSK v odpadních vodách a hodnota CHSK v odtékající vodě musí obvykle splňovat předepsané normy.
Biochemická spotřeba kyslíku (BSK)
BOD vyjadřuje biologickou spotřebu kyslíku potřebnou k rozkladu organických látek ve vodě. Jedná se o důležitý ukazatel kvality vody a míry znečištění. Během aerobního čištění mikroorganismy rozkládají organické látky obsažené v BOD prostřednictvím aerobního dýchání na oxid uhličitý a vodu. Pravidelné měření hodnot BOD se používá k hodnocení účinnosti čištění daného systému. Nejčastěji sledovaným ukazatelem je obvykle BOD5 (pětidenní biochemická spotřeba kyslíku).
Amoniakální dusík (NH₃-N)
Amoniakální dusík je běžnou dusíkatou znečišťující látkou v odpadních vodách. Aerobní mikroorganismy mohou amoniakální dusík prostřednictvím nitrifikace přeměnit na dusičnany. Je-li koncentrace amoniakálního dusíku příliš vysoká, může to bránit mikrobiální aktivitě a ovlivnit účinnost čištění. Sledování koncentrací amoniakálního dusíku zajišťuje jeho účinné odstranění ze systému a zabraňuje sekundárnímu znečištění životního prostředí.
Celkový dusík (TN)
Celkový dusík zahrnuje amoniakální dusík, dusičnanový dusík a další formy dusíku. Nitrifikační reakce v aerobním čištění přeměňují amoniakální dusík na dusičnanový dusík. Nadměrná nitrifikace však může vést k hromadění dusičnanového dusíku. Sledování koncentrace celkového dusíku, zejména v systémech zaměřených na odstraňování dusíku, zajišťuje plynulý průběh nitrifikace a zabraňuje nadměrnému hromadění dusíku.
Teplota
Teplota má významný vliv na rychlost metabolismu mikroorganismů a účinnost čištění. Obecně platí, že mikroorganismy jsou nejaktivnější v teplotním rozmezí 20–35 °C. Je-li teplota příliš vysoká nebo příliš nízká, ovlivní to růst mikroorganismů a účinnost čištění odpadních vod. Teplotní senzory slouží ke sledování teploty v reaktoru a k zajištění toho, aby se udržovala v optimálním rozmezí.
Celkový obsah suspendovaných látek (TSS)
Ukazatel TSS vyjadřuje koncentraci nerozpuštěných látek ve vodě. Během aerobního čištění jsou nerozpuštěné látky v odpadní vodě obvykle rozkládány mikroorganismy (např. aktivovaným kalem). Nadměrné množství TSS může vést k ucpání systému, což ovlivňuje průtok odpadní vody. Sledování koncentrace TSS zabraňuje nadměrnému hromadění nerozpuštěných látek a zajišťuje mikrobiální aktivitu a průtočnost odpadní vody v reaktoru.
Suspendované pevné látky v káši (MLSS)
MLSS označuje koncentraci suspendovaných látek ve smíšené kapalině, včetně aktivovaného kalu a nerozložených organických látek. Koncentrace MLSS ovlivňuje účinnost aerobního čistícího systému. Koncentrace MLSS se obvykle udržuje v rozmezí 2000–5000 mg/l, aby byl zajištěn dostatečný počet mikroorganismů pro rozklad organických látek ve vodě.
