Technologie

stosowane w

ochronie środowiska

Ochrona Środowiska, ROK II

Wykład 12

Kryterium trwałości zanieczyszczenia
wód

Kryterium trwałości

zanieczyszczenia wód

rozkładalne - wszystkie substancje organiczne potencjalnie

trujące, podlegające przemianom chemicznym

do prostych związków nieorganicznych przy

udziale

przede

wszystkim

bakterii

(np.

substancje zawarte w ciekach domowych),

nierozkładalne - substancje nie ulegające większym

przemianom chemicznym i nie atakowane przez

drobnoustroje (np. sole metali ciężkich),

trwałe - substancje w niewielkim tylko stopniu ulegające

rozkładowi biologicznemu (np.

pestycydy,

fenole, produkty destylacji ropy naftowej

,

które trudno ulegają biodegradacji) i pozostające

w środowisku w niezmiennej formie przez długi

okres

czasu.

Podział źródeł zanieczyszczeń ze

względu na powstawanie

1.

Punktowe

Ścieki (wody zwrotne) z systemów kanalizacyjnych
(przemysłowych i komunalnych) stanowią główne
źródło zanieczyszczeń wód, zwłaszcza
powierzchniowych. Należą do nich ścieki:

A. Bytowo-gospodarcze (tzw. komunalne) są

to wody zużyte do celów higienicznych i
gospodarczych, w gospodarstwach domowych,
zakładach pracy i zakładach użyteczności
publicznej.

Ścieki komunalne odprowadzane są w
sposób zorganizowany bądź
niezorganizowany, w miejsca przypadkowe i
bez oczyszczania powodują zanieczyszczenia
wód.
Głównymi zanieczyszczeniami zawartymi w
ściekach komunalnych są substancje
organiczne wyrażane wskaźnikiem

BZT5

oraz

związki azotu i fosforu

zwane

biogenami

.

B.

Przemysłowe są to wody zużyte w

zakładach produkcyjnych i usługowych w wyniku
procesów technologicznych.

Ich skład zależy od rodzaju przemysłu,
materiałów stosowanych w produkcji oraz w
technologii.

C. Opadowe z terenów skanalizowanych, tj.
głównie wody deszczowe i roztopowe oraz
wody zużyte na polewanie ulic i placów.
Ścieki te cechuje znacznie mniejsze
zanieczyszczenie i niewielkie stężenie,
szczególnie po pewnym czasie trwania
deszczu

lub

roztopów.

Wody filtracyjne (gruntowe) przedostające
się do kanalizacji przez nieszczelności i
pęknięcia przewodów kanalizacyjnych.

D. Podgrzane wody chłodnicze powstające na

skutek działalności elektrociepłowni. Obiekty te wpuszczają
do wód naturalnych wodę o wyższej temperaturze.

Podwyższenie temperatury wód powierzchniowych

ma zazwyczaj wpływ na biocenozę, w wyniku czego
następuje wyraźne przyspieszenie procesów biologicznych,
częściej i dłużej występują zakwity planktonu roślinnego,
bujnie rozwijają się rośliny wyższe oraz gwałtownie
przebiegają procesy gnilne.

Kumulacja materii organicznej prowadzi z kolei do

wzrostu biologicznego zapotrzebowania na tlen, przy
jednoczesnym

zmniejszeniu

jego

rozpuszczalności,

niedobór tlenu może być przyczyną śnięcia ryb.

E. Zasolone wody kopalniane są to zrzuty z

zasolonych wód kopalnianych, z których większość

zawiera duże stężenie

chlorków

i

siarczanów

.

Stanowią one istotne zagrożenie dla wód

płynących. Wody takie są nader uciążliwym

zanieczyszczeniem dyskwalifikującym wodę do

celów

spożywczych

i

nawodnień

rolniczych

(zasolenie gleb) oraz do celów przemysłowych

(korozja urządzeń).

Podział źródeł zanieczyszczeń ze

względu na powstawanie

2. Liniowe:

- zanieczyszczenia pasmowe wzdłuż
szlaków

komunikacyjnych

-

zanieczyszczenia są związane z

emisją spalin przez pojazdy
mechaniczne.

Zawierają one związki ołowiu,

mogące

przedostać

się

do

wód

gruntowych.

Podział źródeł zanieczyszczeń ze

względu na powstawanie

3.Obszarowe:

Odpływy z terenów rolniczych stanowią

najgroźniejsze źródło zanieczyszczeń obszarowych.

Zawierają duże ilości związków chemicznych z

nawozów sztucznych i środków ochrony roślin.

Są to głównie związki azotu i fosforu

powodujące, zwłaszcza w wodach stojących,

nadmierny wzrost ich żyzności, prowadzący do

politrofi (przeżyźnienia).

Te źródła zanieczyszczeń w zasadzie nie

podlegają

kontroli.

Podział zanieczyszczeń ze względu

na stopień dyspersji i wielkość

cząstek

1. Ciała stałe wleczone o ziarnach od 10

-2

do 100 mm,

2. Zawiesiny opadające o ziarnach od 10

-3

do 0,1 mm,

3. Zawiesiny nie opadające o ziarnach od 10

-4

do 0,1

mm,

4. Substancje półrozpuszczalne (koloidy) od 10

-6

do 10

-3

mm,

5. Substancje rozpuszczone (roztwory właściwe) ≤ 10

-6

mm.

Modelowanie i wybór procesów

oczyszczania

Oczyszczanie ścieków jest zwykle

zbiorem kilku procesów jednostkowych i

odpowiadających tym procesom obiektów i

urządzeń.

Modelowanie jest niezbędne przed

projektowaniem

obiektów

dużych

i

oczyszczalni ścieków przemysłowych.

Modelowanie i wybór procesów

oczyszczania

Ciała wleczone i zawiesiny opadające dają
się usunąć w takich procesach fizykalnych
jak :

1. Cedzenie
2. Sedymentacja
3. Flotacja

Pozostałe zanieczyszczenia – w procesach
chemicznego i biologicznego oczyszczania.

Modelowanie i wybór procesów

oczyszczania

Jeżeli instalację techniczną poprzedzają badania

modelowe, to wówczas instalacja doświadczalna ma być

odpowiednikiem

i

odwzorowaniem

instalacji

przemysłowej.

Doświadczenia nad ściekami idą zwykle w kierunku

badań tzw.

hydrauliki urządzeń

oraz w kierunku

optymalizacji parametrów procesowych.

Z modelu trzeba uzyskać równania projektowe w postaci

równań szybkości procesu. W skład takich równań

wchodzą:
1.

Czynniki wymiaru i czasu

2.

Zmienne ruchowe

3.

Właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne

4.

Czynniki liczbowe

Modelowanie i wybór procesów oczyszczania

W badaniach nad ściekami często

wstępnie sprawdza się, czy nie są one
toksyczne w stosunku do biocenozy biorącej
udział w procesie oczyszczania i czy substraty
zawarte

w

ściekach

są

biologicznie

rozkładalne.

W następnej fazie (proces ciągły,

przepływowy) określa się kinetykę reakcji.

W systemach oczyszczania ścieków

rozpowszechnione są chemiczne reakcje i
procesy utleniania i redukcji.

Biologiczne tlenowe układy

modelowe

1.Stawy ściekowe
2.Złoża biologiczne
3.Osad czynny

W tych urządzeniach określa się

kinetykę reakcji, zapotrzebowanie na tlen,
przyrost i utlenianie osadu, stopień regulacji
zawartości azotu i fosforu, sposoby rozdziału
biologicznego rozkładu od oczyszczonych
ścieków, wpływ temperatury, odczynu (pH) i
substancji trujących.

Modelowanie i wybór procesów

oczyszczania

Ciąg

technologiczny

oczyszczania

ścieków składa się z układu wielostopniowego,
kaskadowego, ze względu na to, że proces
jednego typu ma ograniczoną sprawność.

Określenie sposobów przeróbki
osadów:

1.Badania nad odwodnieniem osadów
2.Badania nad stabilizacją związków
organicznych w nich zawartych

Zakres działania procesów

rozdziału

1. Wielkość cząstki

[ jako wstępny czynnik rozdziału]



duże - filtry tkaninowe, kraty i sita



drobne – chromatografia żelowa



mikrocząstki – chrom. żel., mikroflitry,

ultrafiltracja

2. Dyfuzyjność



odwrócona osmoza [ makromolekuły, jony]



dializa



elektrodializa

3. Ładunek jonu



wymiana jonowa [makromolekuły, jony]

4. Para, temperatura, ciśnienie



destylacja, wymrażanie [mikrocząsteczki
i makro molekuły]

6. Rozpuszczalność



ekstrakcja

7. Aktywność powierzchniowa



wypienianie [duże cząsteczki –

makromolekuł]

8. Gęstość



ultrawirówki [mikrocząsteczki – jonów]



wirówki [duże cząsteczki –makromolekuł]



hydrocyklony [duże cząsteczki –mikrocząstki]



sedymentacja grawitacyjna [duże cząsteczki

–mikrocząstki]

Procesy jednostkowe przy

oczyszczaniu ścieków przemysłowych

Związki nieorganiczne rozpuszczone:

- neutralizacja
- wymiana jonowa
- redukcja
- chemiczne strącenie
- odpędzenie
- napowietrzanie
- zatężanie
- dializa
- elektroliza

Procesy jednostkowe przy oczyszczaniu ścieków

przemysłowych

Związki nieorganiczne koloidalne:

- chemiczne strącanie
- odwrotna osmoza

Związki nieorganiczne

nierozpuszczalne:

- sedymentacja
- filtracja
- flotacja

Sedymentacja

Proces rozdziału ciała stałego od cieczy,

kryterium podziału jest

różnica gęstości

.

Pod wpływem działania siły grawitacji

gęstsze składniki mieszaniny osadzają się na

dnie zbiornika.

Proces sedymentacji jest kluczowy np.

w oczyszczaniu ścieków oraz filtracji przy

fermentowaniu.

Sedymentacja w hydrocyklonie

Sedymentacja

wirówkowa

Filtracja

Flotacja

Flotacja - metoda rozdziału rozdrobnionych substancji
stałych,
w której kryterium rozdziału jest

różnica w

zwilżalności

ciała stałego przez ciecz

.

z sedymentacji

zagęszczanie

odwadnianie

mokre spalanie

suszenie

spalanie

ostateczne usuwanie

Procesy jednostkowe przy oczyszczaniu ścieków
przemysłowych dla związków nieorganicznych

z flotacji

Procesy jednostkowe przy

oczyszczaniu

ścieków przemysłowych

dla substancji lotnych



odpędzanie



destylacja



przedmuchiwanie gazami
spalinowymi



odparowanie

Procesy jednostkowe przy

oczyszczaniu ścieków przemysłowych

dla związków organicznych

Związki organiczne rozpuszczone:



spalanie



chlorowanie



napowietrzanie



odpędzanie



adsorpcja



wypienianie



rozdeszczowanie



ekstrakcja rozpuszczalnikami

Procesy jednostkowe przy

oczyszczaniu ścieków przemysłowych

dla związków organicznych

Związki organiczne koloidalne:



spalanie



chemiczne strącenie

sedymentacja

flotacja

fermentacja

metanowa

oczyszczanie biologiczne

zagęszczanie

Stopnie oczyszczania

I

– oczyszczanie mechaniczne

II

– oczyszczanie biologiczne

III

– usuwanie związków biogennych, tj. azotu i fosforu

IV

– usuwanie resztkowych zanieczyszczeń pozostałych

jeszcze w ściekach w postaci tzw. związków
refrakcyjnych