POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Sprawozdanie z laboratorium z technologii oczyszczania ścieków

Temat ćwiczenia:

Oczyszczanie ścieków na złożu biologicznym

Wykonał zespół nr.1 grupa ISiW 3

Karolina Tyburska

Agata Wiecierzycka

Piotr Marczykowski

Marcin Martyniuk

1. Wstęp teoretyczny:

Proces oczyszczania ścieków na złożach biologicznych zachodzi w trakcie przepływu ścieków przez materiał wypełniający złoże. Główną jego część stanowi materiał wypełniający. Na jego powierzchni powstaje błona biologiczna (bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki i inne mikroorganizmy). Są one odpowiedzialne za absorbowanie znajdujących się w ściekach zanieczyszczeń organicznych i ich rozkład je w warunkach tlenowych. Błona biologiczna rozwija się na powierzchni materiału wypełniającego, a procesy tlenowego rozkładu zachodzą w jej cienkiej 2-3 mm warstwie.

Możemy zwiększyć powierzchnie błony poprzez zmniejszenie wielkości ziaren kruszywa, co doprowadzi jednak do gorszej dostępności tlenu do złoża i obniży skuteczność oczyszczania. Wymiary kruszywa dla złóż biologicznych, powinny wynosić 5 – 8 cm dla złóż wysokich i 3 – 6 cm dla złóż niskich ( o wysokości poniżej 2,5 m).

Od wysokości złoża biologicznego zależą wymiary dobieranego materiału wypełniającego i możliwość ich napowietrzania, czas przepływu ścieków przez złoże oraz czas kontaktu ścieków z błoną biologiczną. Czas kontaktu z materiałem wypełniającym zależy w większej mierze od tzw. obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża, które dla złóż niskoobciążonych waha się ono w granicach 0,05 do 0,25 m^3 /m^2∙h, a dla złóż wysokoobciążonych przyjmuje się od 0,8 do 1,5m^3 /m^2∙h. Obciążenie hydrauliczne przyjmuje się przy założeniu pełnego wykorzystania całej powierzchni złoża i równomiernego rozdziału dopływających na nią ścieków. Niestety w praktyce równomierny przepływ ścieków przez złoże nie jest możliwy. Płyną one tylko przez większą lub mniejszą część powierzchni.

Podczas oczyszczania ścieków na złożu biologicznym zachodzą procesy amonifikacji (proces przemiany azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku), nitryfikacji (utlenianie amoniaku i soli amonowych do azotynów i azotanów prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne) i denitryfikacji (redukcja azotanów do azotu).

1. Cel ćwiczenia:

Zbadanie efektu oczyszczania ścieków na złożu biologicznym

1. Zakres:

Wykonanie oznaczeń dla ścieków surowych i dla ścieków oczyszczanych na złożu biologicznym:

• Chemiczne zapotrzebowanie tlenu

• Amonowa, azotynowa i azotanowa forma azotu

• Azot organiczny

• Azot ogólny

1. Wyniki badań:

Oznaczenie	Ścieki surowe	Ścieki oczyszczone
ChZT [mgO2/l]	432	57,6
Azot amonowy [mgNNH4/l]	27	15,5
Azot azotynowy [mgNNO2/l]	0,34	2
Azot azotanowy [mgNNO3/l]	0,6	4,5
Azot organiczny [mgNorg/l]	5	0
Azot ogólny [mgNog/l]	32,94	22

Obliczenie parametrów złoża biologicznego

• Średnica wewnętrzna modelu d = 8 cm = 0,08 m.

• Powierzchnia złoża F = 0,005027 m²

• Natężenie przepływu ścieków przez złoże Q = 0,00042 m³/h

• Obciążenie hydrauliczne złoża

• Wysokość złoża biologicznego H = 132 cm = 1,32 m.

• Obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń organicznych

1. Bilans azotu:

Amonifikacja:

W_amon=W_amon = (−)N_org = 5 − 0 = 5 mg N_org/l

Nitryfikacja:

$$\left( - \right)N - \text{NH}_{4} = 27 - 15,5 = 11,5\ mg\ \frac{{N - NH}_{4}}{l}$$

$$\left( - \right)NTK = \left( - \right){N - NH}_{4} + \left( - \right)N_{\text{org}} = 11,5 + 5 = 16,5\ \frac{\text{mg}{N - NH}_{4}}{l}$$

$$\left( + \right){N - NO}_{x} = \left( 4,5 + 2 \right) - \left( 0,6 + 0,34 \right) = 5,56\ \frac{\text{mg}{N - NO}_{x}}{l}$$

$$W_{\text{nitr}} = 16,5\ \frac{\text{mg}{N - NH}_{4}}{l}$$

Dentiryfikacja:

$$W_{\text{den}} = W_{\text{nitr}} - \left( + \right){N - NO}_{x} = 16,5 - 5,56 = 10,94\ mg\frac{N}{l}$$

Stopień redukcji azotu ogólnego

$\frac{S_{\text{Nog}}^{S} - S_{\text{Nog}}^{O}}{S_{\text{Nog}}^{S}}*100\% = \frac{16,5 - 5,56}{16,5}*100\% = 66,30\ \%$

1. Omówienie wyników:

Wartość ChZT zmniejszyła się o 86,67% w wyniku redukcji związków organicznych przy przepływie ścieków przez złoże.

Podczas oczyszczania azot amonowy został utleniony o 42,60%. Spadek ilości azotu amonowego świadczy o przebiegu procesu nitryfikacji.

Zaszedł proces denitryfikacji, o czym świadczy spadek azotu ogólnego, jednak nie zaszedł on całkowicie, o czym świadczy poziom azotanów i azotynów (powinny zmaleć po procesie denitryfikacji, jednak ich ilość nie zmniejszyła się)

1. Wnioski:

1. Obciążenie hydrauliczne złoża wskazuje, że złoże laboratoryjne jest złożem niskoobciążonym.

2. Efektywność oczyszczania ścieków za pomocą badanego złoża biologicznego jest zadowalający.

3. Podczas filtrowania przez złoże biologiczne zaszły procesy amonifikacji, nitryfikacji i nie w pełni denitryfikacji, (co może być skutkiem niedostatecznej ilości bakterii denitryfikacyjnych).

4. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska, rozpatrując wartości ChZT w ściekach oczyszczonych, widzimy, że spełniają one wymogi stawiane dla każdej oczyszczalni (otrzymana przez nas wartość ChZT wynosi 57,6 mgO2/l, stopień redukcji to 86,67%).

5. Sprawdzając zawartość azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych (22 mgN/l) z wymaganiami z Rozporządzenia, możemy wprowadzić wodę do wód płynących np. rzeki tylko dla aglomeracji o RLM w przedziale 2000 do 9999 mieszkańców. Odprowadzenie oczyszczonych ścieków do innych odbiorników jest zakazane np. jezior, gleby. Ścieki oczyszczone na tym złożu biologicznym, bez dodatkowych procesów oczyszczania, nie mogą zostać odprowadzone z oczyszczalni w aglomeracji o RLM większej od 9999.