POLITECHNIKA ŁÓDZKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII PROCESOWEJ
I OCHRONY ŚRODOWISKA

Laboratorium
Technologii oczyszczania ścieków

Ćwiczenie nr 3
__________________________

Temat: Oczyszczanie ścieków metodą złoża biologicznego.

Imię i nazwisko: Ewelina Pytel
kierunek: Inżynieria Środowiska
termin zajęć: poniedziałek, 12:15-16:00

Oczyszczanie ścieków za pomocą złoża biologicznego

Biologiczne metody oczyszczania ścieków polegają na wykorzystaniu procesów biochemicznych związanych z działalnością życiową mikroorganizmów, które rozkładają zanieczyszczenia zawarte w ściekach i zużywają je jako pokarm i źródło energii.

Biologiczne oczyszczenie ścieków jest możliwe, gdy:

• ścieki nie są toksyczne dla mikroorganizmów,

• substancje zawarte w ściekach ulegają biodegradacji,

• zapewnione są odpowiednie warunki dla mikroorganizmów

• (temperatura i pH ścieków, zawartość tlenu, mieszanie),

• zapewniona jest dostępność substancji pożywkowych (azotu, fosforu)

Złoża biologiczne

Oczyszczanie ścieków w złożach biologicznych przebiega w kilku etapach. Najpierw ma miejsce sorpcja zanieczyszczeń organicznych pochodzących ze ścieków na powierzchni błony biologicznej. Następnie zanieczyszczenia zatrzymane przez błonę są częściowo rozkładane bezpośrednio do CO₂ i H₂O, a częściowo zużyte do przyrostu błony biologicznej. Wymaga to zapewnienia dopływu tlenu, usunięcia gazowych produktów przemiany materii oraz odebrania przyrostu biomasy.

Usuwanie z błony biologicznej produktów rozkładu substancji organicznych następuje na drodze dyfuzji do ścieków i powietrza płynącego w swobodnej przestrzeni złoża. Obumarła błona biologiczna jest wypłukiwania ze złoża przez przepływające ścieki. Schemat funkcjonowania błony biologicznej przedstawiono na rysunku 1.

Podstawowe rodzaje złóż biologicznych

-z wypełnieniem stałym (zalewane, zraszane, zalane)

-z wypełnieniem ruchomym (tarczowe, zawieszone)

Napowietrzanie w złożach spełnia podwójną rolę:

− dostarcza tlen niezbędny do metabolizmu organizmów zasiedlających złoże,

− usuwa gazowe produkty powstające w procesach mineralizacji zanieczyszczeń organicznych.

Recyrkulacja ścieków

Ważnym elementem układu oczyszczania ścieków na złożu biologicznym (szczególnie
w przypadku złóż spłukiwanych i wieżowych) jest recyrkulacja ścieków. Jest ona stosowana w celu:

− uzyskania wymaganego hydraulicznego obciążenia złoża,

− obniżenia stężenia doprowadzanych ścieków,

− osiągnięcia wymaganego stopnia oczyszczenia ścieków,

− odświeżenia ścieków (natlenienie), korekty pH, zaszczepienia ścieków surowych biomasą.

Cel i zakres ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie metody oczyszczania ścieków za pomocą złoża biologicznego i określenie jej skuteczności odnośnie redukcji zanieczyszczeń organicznych.

Zakres ćwiczenia:

1. zapoznanie się z działaniem modelowego złoża biologicznego,

2. zmierzenie strumienia ścieków przepływających przez modelowe złoże i określenie jego obciążenia hydraulicznego,

3. pobranie próbek ścieków: ze zbiornika ścieków surowych oraz z osadnika i wykonanie oznaczenia wskaźnika ChZT w pobranych próbkach,

4. określenie obciążenia złoża ładunkiem zanieczyszczeń.

Obliczenia:

1.Normalność roztworu siarczanu żelazawo-amonowego

V₁ - objętość roztworu siarczanu żelazawo-amonowego zużyta do miareczkowania
10 cm³ 0,25 N roztworu dwuchromianu potasowego [cm³].

$$n = \frac{10*0,25}{20,3} = 0,1232$$

2. Wskaźnik ChZT badanej próby [mg O₂/dm³ ]

V₂ - objętość roztworu siarczanu żelazawo-amonowego zużyta do miareczkowania próby kontrolnej [cm³],

V₃ - objętość roztworu siarczanu żelazawo-amonowego zużyta do miareczkowania próby badanej [cm³],

n - normalność roztworu siarczanu żelazawo-amonowego używanego
do miareczkowania próby [val/dm³],

V - objętość próby badanej użytej do miareczkowania [cm³],

8 - współczynnik przeliczeniowy,

R - krotność rozcieńczenia.

Ścieki przed oczyszczeniem:

$$Ch\text{ZT} = \frac{\left( 19,5 - 15,4 \right)*0,1232*8*2*1000}{20} = 404,01\ \ \text{mg\ O}2/dm3\ \ $$

Ścieki oczyszczone:

$$Ch\text{ZT} = \frac{\left( 19,4 - 18,4 \right)*0,1232*8*1*1000}{20} = 49,28\ \ \text{mg\ O}2/dm3\ $$

3. Obciążenie hydrauliczne złoża O_h [m³/m²×h]

V_w – objętość ścieków wypływających ze złoża zebranych w cylindrze miarowym [ml],

t – czas zbierania tego wycieku [min],

F_p– pole powierzchni poprzecznego przekroju złoża [m²]

$$\text{Oh} = \frac{10*10^{- 6}*60}{0,933*0,0068\ } = 0,0946\ \ m3/m2h\ $$

4. Obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń O_v [gBZT₅/m³×d]

V_w – objętość ścieków wypływających ze złoża zebranych w cylindrze miarowym [ml],

t – czas zbierania tego wycieku [min],

V_z – objętość złoża [m³],

C_p – wskaźnik BZT₅ ścieków surowych [mg O₂/dm³] (przyjąć 0,6 wartości wskaźnika ChZT_p oznaczonego dla ścieków surowych).

$$\text{Qv} = \frac{\left( 0,6*404,01 \right)*10^{- 3}*10*10^{- 3}*60*24}{0,933*0,013\ } = 287,79\ \ \text{gBZT}5/m3d$$

1. Sprawność oczyszczania E [%]

ChZT_p – wskaźnik ChZT oznaczony dla ścieków surowych [mg O₂/dm³],

ChZT_k – wskaźnik ChZT oznaczony dla ścieków oczyszczonych [mg O₂/dm³].

$$E = \frac{(404,01 - 49,28)}{404,01}*100 = 87,8\ \%$$

Wnioski:

1.Oczyszczanie ścieków metodą złoża biologicznego daje bardzo dobre efekty redukcji zanieczyszczeń organicznych w badanych ściekach.

Redukcja wskaźnika ChZT jest wysoka-wynosi 87,8%.

2.Obciążenie hydrauliczne powierzchni złoża wyrażająca ilość ścieków przypadającą na jednostkę przekroju poprzecznego złoża w jednostce czasu i wynosi 0,0946 m³/m²*h.

3.Wartość obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń wynosi 287,79 g BZT₅/ m³× d.