Epurarea biologică în film se utilizează în mai multe echipamente statice – filtre biologice sau dinamice – biodisc, biotambur, bioşurub. Filmul biologic, care conţine biomasa, este fixat pe un suport solid care poate fi în repaus sau antrenat în mişcare. Instalaţiile de acest tip mai poartă denumirea de instalaţii de epurare biologică cu culturi fixate. Filmul biologic este pus alternativ în contact cu oxigenul din aerul atmosferic şi cu apa uzată supusă procesului de epurare.

Între procesul de epurare cu nămol activ şi cel din filmul biologic sunt deosebiri structurale. În procesul cu nămol activ floconul este unitatea structurală de bază care conţine toate speciile comunităţii din lanţul trofic necesare mineralizării substanţelor organice; în procesul cu film biologic speciile sunt organizate în lungul tehnologiei de epurare, în sensul reacţiilor succesive de degradare a materiei organice, astfel că apa uzată, pe măsura descompunerii substanţelor organice, în fiecare etapă a desfăşurării fenomenului biochimic întâlneşte bacteriile următoare din lanţul trofic.

Pelicula biologică utilizează o succesiune de comunităţi biologice stabilite la diferite niveluri ale filmului şi asociate cu diferite grade de epurare. Microorganismele din filmul biologic sunt mai uşor adaptabile la şocurile încărcării organice datorită acestei succesiuni ale asociaţiilor populaţiilor biologice existente în peliculă. În tehnologiile de epurare cu nămol activ amestecul polifazic ce conţine flocoane trebuie să fie mereu agitat pentru a le menţine în stare de suspensie, ceea ce conduce la un consum ridicat de energie. În procesele cu film biologic pelicula este fixată pe o suprafaţă solidă, dură, dar se consumă o cantitate de energie pentru pompajul şi împrăştierea apei uzate pe suprafaţa filmului biologic.

În raport cu procedeul cu nămol activ cel cu peliculă biologică are următoarele avantaje: a) activitate biologică superioară; b) randamentul de epurare creşte prin recircularea nămolului; c) economie de energie; d) repopularea rapidă a peliculei după desprinderea filmului; e) exploatare simplă.
În esenţă principiul procesului de epurare biologică în peliculă este reprezentat în figura 3.19. La suprafaţa solidă fixă se formează în timp o peliculă biologică aderentă peste care se scurge un film de lichid, iar la exteriorul acestuia apare un curent de gaz, în echi- sau contracurent, ce permite reâmprospătarea oxigenului din apa uzată. În condiţii favorabile de temperatură şi oxigen dizolvat

Procesele fizice, chimice şi biologice din pelicula aderentă.

 

pelicula adsoarbe materia organică din apa uzată şi prin reacţii biochimice o descompune. Între pelicula biologică şi filmul de lichid apar continuu schimburi de substanţă în ambele sensuri care stabilesc un echilibru dinamic în transferul de masă. Aceleaşi procese de transfer de masă apar şi între filmul de lichid şi curentul de gaz din exteriorul acestuia. Toate aceste procese de transfer permit adsorbţia materiei organice, a oxigenului şi eliminarea produşilor secundari din reacţiile biochimice ce apar în filmul biologic. Aşadar, apar două mecanisme deosebit de importante în proces: a) bioadsorbţia substanţei organice în zona aerobă a peliculei biologice (două fenomene: fizic de adsorbţie şi biologic de asimilaţie); b) metabolism cu degradarea substanţei organice adsorbite în zona mediană şi anaerobă a peliculei.

Oxigenul din aerul atmosferic penetrează filmul de lichid şi trece în pelicula biologică în prima ei parte. Ca urmare stratul dinspre suportul solid intră în regim anaerob şi va avea microorganismele caracteristice acestui mediul lipsit de oxigen. Metaboliţii produşi de biomasă – alcooli, acizi, dioxid de carbon, metan, hidrogen sulfurat etc. – traversează în sens invers interfaţa peliculă biologică – lichid şi difuzează în curentul de gaz. În acest schimb continuu curentul de aer sărăceşte în oxigen şi se îmbogăţeşte în alte gaze, în principal dioxid de carbon.

Consecinţele acestor procese sunt dependente de metabolismul celulelor vii. Partea superficială aerobă a peliculei biologice tinde să rămână constantă. Stratul intern anaerob tinde să crească în grosime ca efect al procesului de sinteză. El are o rezistenţă mecanică mai redusă decât partea aerobă din cauza procesului de fermentaţie şi, în consecinţă, la o anumită grosime pelicula se va desprinde de suportul inert solid. În regim dinamic se stabileşte un echilibru între creşterea biomasei şi grosimea peliculei mature.

Când microorganismele din filmul biologic mor pelicula se fragmentează, se desprinde de pe suportul solid şi este antrenată de curentul lichid. Materialul celular distrus este reţinut în decantorul secundar sub forma de nămol; aşadar, schema hidraulică trebuie să conţină un decantor necesar reţinerii materialului desprins.
Pentru realizarea procesului de degradare biochimică în peliculă biologică apare necesitatea respectării următoarelor cerinţe de bază: a) crearea unei suprafeţe mari de contact, pentru materialul solid inert pe care să se fixeze pelicula biologică – suportul solid, trebuie să fie caracterizată printr-o suprafaţă specifică ridicată (raport suprafaţă/volum mare); b) aprovizionarea cu oxigen trebuie să se facă cu un debit corespunzător asigurării condiţiilor aerobe necesare procesului biochimic; c) tratabilitatea biologică a apei uzate trebuie să corespundă populaţiei microbiene.