osad czynny

background image

Osad czynny

Barbara Kołwzan

background image

Osad czynny

• Proces tzw. osadu czynnego polega na oczyszczaniu ścieków przez

zawiesinę bakterii wolno unoszoną, stale zawieszoną w cieczy.

• Oczyszczanie ścieków osadem czynnym polega na mineralizacji

związków organicznych przeprowadzanej głównie przez bakterie,

na drodze tych samych procesów biochemicznych, które zachodzą

podczas samooczyszczania

• Metoda osadu czynnego wymaga dostarczenia tlenu, substratu

niezbędnego do bioutlenienia zanieczyszczeń organicznych.

• Ilość tlenu zapewniająca bakteriom odpowiednie warunki tlenowe

powinna wynosić > 0,5 mg O

2

/dm

3

.

background image

We wszystkich metodach biologicznego
oczyszczania ścieków zachodzą
następujące procesy:

• rozkład substancji organicznych do CO

2

, H

2

O i NH

3

• nitryfikacja, czyli utlenienie NH

3

za pomocą bakterii Nitrosomonas

do azotynów,
a następnie za pomocą bakterii Nitrobacter do azotanów,

• denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu

gazowego - N

2

background image

Flokulacja

• Osad czynny to kłaczkowata zawiesina wytwarzająca się podczas

napowietrzania ścieków.

• Polega on na wytworzeniu w objętości ścieków kłaczków o wymiarach

50-100 m o bardzo silnie rozwiniętej powierzchni.

• Kłaczki pozostawione w bezruchu łatwo sedymentują i umożliwiają w

ten sposób oddzielenie biomasy osadu czynnego od ścieków

oczyszczonych

• Kłaczki składają się z heterotroficznych bakterii zlepionych śluzem

(flokulacja), które utrzymywane są w ciągłym ruchu dzięki mieszaniu

przez doprowadzane powietrze.

• Kłaczki te adsorbują zawarte w ściekach zanieczyszczenia, a

mikroorganizmy znajdujące się w kłaczkach rozkładają zaadsorbowane

substancje.

background image

Morfologia kłaczków

background image

Flokulacja - kłaczkowanie

• Kłaczkowanie jest procesem złożonym

powodowanym działalnością drobnoustrojów, ich

właściwościami fizjologicznymi oraz czynnikami

środowiskowymi

• Dla procesu kłaczkowania istotne znaczenie mają

takie właściwości bakterii jak:

– Adhezja - tendencja do adsorpcji bakterii na granicy faz (

ciało stałe-ciecz, ciecz – gaz)

– Tworzenie agregatów – właściwa flokulacja

background image

Mechanizm adhezji:

• Wytwarzanie enzymów hydrolitycznych – enzymy

pozakomórkowe koncentrują się na powierzchni

błony komórkowej, dochodzi do silnego

związania bakterii z substratem

• Wyrostki cytoplazmatyczne – fimbrie – budowa

rurkowata, maja swoista adhezję do grzybni,

komórek roślinnych, cząstek mineralnych,

koloidów, innych bakterii.

background image

Tworzenie agregatów

• Podstawowa role spełniają otoczki i śluzy

powierzchniowe u bakterii – elektroujemne

• Są lepkie i hydrofilne

• Dzięki ładunkowi elektrycznemu na powierzchni

komórek bakterie reagują ze sobą oraz z

koloidami, kationami i anionami

• Gatunkiem który wydziela śluz wyjątkowo obficie

jest Zooglea ramigera ( 50% suchej masy komórki

stanowi kwas poli-β-hydroksymasłowy)

background image

Zooglea ramigera

background image

Rola zwierząt we flokulacji

• Orzęski i wrotki wydzielają przez otwór gębowy

śluz zlepiający bakterie i drobne zawieszone

cząstki organiczne dając początek mikrokłaczkom.

Orzęsek osiadły z
rodzaju
Opercularia

pobierający pokarm

.

background image

deflokulacja

• W ekosystemach zawierających bakterie występuje

określona kolejność zjawisk:

– Adhezja
– Flokulacja
– Wyczerpywanie składników pokarmowych
– Rozpad agregatów

• W osadzie czynnym steruje się procesem i nie

dopuszcza do deflokulacji.

• Przyczyny deflokulacji:

– Zbyt wysokie obciążenie – mało bakterii, krótki czas

napowietrzania uniemożliwiający utlenienie substratów

– Zbyt niskie obciążenie – niedostatek pokarmu, autoliza

komórek, zmniejszenie biomasy osadu.

background image

Biocenoza osadu czynnego

• Skład gatunkowy mikroflory w osadzie czynnym jest

bardzo różny, ulega stałym zmianom a zależy głównie

od rodzaju ścieków.

• Składa się głównie bakterii heterotroficznych, a tylko

w niewielkim procencie- i tylko w pewnych układach

i warunkach – występują bakterie chemolitotroficzne,

zwłaszcza bakterie nitryfikacyjne.

• Ponadto w skład biocenozy osadu wchodzą: grzyby,

pierwotniaki i zwierzęta bezkręgowe.

background image

Biocenoza osadu czynnego -
bakterie

• Dobór bakterii odbywa się na drodze naturalnej.

Czynnikiem selekcjonującym i kształtującym

zróżnicowany jakościowo zespół bakterii, są warunki

w komorze napowietrzania, zwłaszcza skład

chemiczny ścieków, odczyn i warunki tlenowe.

• Najczęściej spotykanymi gatunkami

heterotroficznych bakterii : Zooglea ramigera,

Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida oraz

bakterie z rodzaju Achromobacter, Bacillus,

Flavobacterium i Alcaligenes.

Ścieki bytowo-gospodarcze - Achromobacter,Pseudomonas,

Proteus, Flavobacterium i Alcaligenes

Ścieki zawierające duże ilości białka – Alcaligenes,

Flavobacterium, Bacillus

Ścieki bogate w węglowodany - Pseudomanas

background image

Biocenoza

• Bakterie chemolitotroficzne:

– Nitryfikacyjne: Nitrosomonas, Nitrobacter
– Siarkowe: Thiotrix, Beggiatoa

• Grzyby – heterotrofy, pH = 3,2 – 9,6, głównie

mezofile (zakres 1-33

o

C), w osadzie czynnym

pojawiają się w warunkach niskiego pH,

niedotlenienia, nadmiaru węglowodanów

background image

pierwotniaki

• Uczestniczą we flokulacji

• Są wskaźnikiem dobrej pracy osadu

• Niektóre aktywnie usuwają zanieczyszczenia

Pierwotniaki odżywiają się komórkami

bakteryjnymi, zmuszają je do szybkiego

rozmnażania, przez co staja się czynnikiem

odmładzającym i uaktywniającym osad czynny.

• Klarują odpływ ścieków przez pożeranie

wolnopływających bakterii

• W osadzie występują:

– Wiciowce,

– Orzęski

– Korzenionóżki

background image

Pierwotniaki - Wiciowce

• Poruszają się za pomocą długich nici.

• Odżywiają heterotroficznie, rozpuszczonymi

związkami organicznymi, bakteriami i

jednokomórkowymi glonami.

• Żyją w wodach zanieczyszczonych i w osadzie

czynnym, może ich być do 30 tys./ml.

• Są wskaźnikiem złej pracy osadu, nadmiernego

obciążenia, braku tlenu lub dopływu ścieków

zagniwających.

• Duże wiciowce (Euglena) występują w osadzie rzadko,

świadczą o niskim i średnim obciążeniu oraz dobrym

natlenieniu osadu

background image

wiciowce

Euglena viridis, - euglenina,

background image

Korzenionóżki

• Poruszają się za pomocą wyrostków plazmatycznych

tzw. nibynóżek. Zmienny kształt ciała, niektóre

posiadają szkielecik lub skorupkę zewnętrzną.

• W osadzie dobrze funkcjonującym do 50 tys./ml.
• Duża ilość ameb wskazuje na niestabilna prace osadu
• Duże ameby oskorupione są wskaźnikiem niskiego

obciążenia, dobrego natlenienia i prawidłowego

przebiegu nitryfikacji.

background image

korzenionóżki

background image

Korzenóżki
oskorupione

background image

Orzęski

• Odżywiają się związkami organicznymi,

bakteriami i glonami.

• Żyją w wodach zanieczyszczonych i w

osadzie czynnym.

• Jest ich około 89 gatunków. Wyróżniamy:

– wolnopływające (duże koncentracje bakterii),

– pełzające

– osiadłe
Liczebność – 10 tys./ml

background image

ORZĘSKI

BZT

CHZT

UTLENIALNOŚĆ

AZOT

ZAWIESINA

MĘTNOŚĆ

LICZBA BAKTERII

background image

pierwotniaki

• Do najczęściej występujących pierwotniaków

należą: Vorticella, Carchesium i Opercularia oraz

Anthophysa, Oxytricha, Stylonychia i Lionotus.

• Między liczebnością wiciowców i orzęsków w

osadzie czynnym istnieje odwrotna zależność.

Podczas gdy duża liczba wiciowców wskazuje

na przeciążenie osadu, to obecność, orzęsków

świadczy o prawidłowej pracy osadu czynnego.

background image

Paramecium putrinum.
Wielkość 60-120 µm. Swobodnie pływający, niezbyt często

występujący w osadzie czynnym orzęsek bakteriożerny

.

background image

Litonotus lamella
Wielkość 50-100 µm. Zjada wiciowce i inne orzęski. W osadzie
czynnym występuje dość często, ale nielicznie.

background image

Acineria incurvata.
Wielkość 50-150 µm. W osadzie występuje dość rzadko. Pływa
szybko, polując na inne orzęski.

background image

Acineria uncinata.
Wielkość 30-60 µm. Orzęsek dość często spotykany w osadzie
czynnym, gdzie zjada głownie bakterie i drobne wiciowce.

background image

Coleps hirtus.
Wielkość 40-65 µm. Posiada charakterystyczny pancerzyk
zbudowany z krzemionki. Wszystkożerny. W osadzie czynnym
dość rzadki.

background image

Euplotes aediculatus. Komórka spłaszczona grzbietobrzusznie o
owalnym kształcie i długości od 105 do 165 µm. Pod
mikroskopem dobrze widoczny aparat gębowy i cirri, które
służą do poruszania się. W osadzie niezbyt częsty. Odżywia się

bakteriami i wiciowcami.

cirri

background image

Aspidisca cicada (syn. A. costata)
Niewielki, (24-40 µm długości) orzęsek o owalnym kształcie i wyraźnie
grzbietobrzusznie spłaszczony. Podobnie jak Euplotes pełza szybko po
kłaczkach i cząstkach odżywiając się bakteriami, wiciowcami i
cząstkami organicznymi. Występuje często, a jej obecność wskazuje na

dobre natlenienie i niskie obciążenie osadu.

background image

Thuricola kellicotiana
Charakterystyczny orzęsek, występujący najczęściej po 2
osobniki w kieliszkowatych lorikach (200-290 µm). Zwykle dość
rzadki, ale w niektórych oczyszczalniach otrzymujących
specyficzne ścieki dość częsty.

background image

Orzęski osiadłe –Epistylis
umbellaria
bytujące w osadzie
czynnym.

stylik

background image

Vorticella convalaria potrafi  skurczyć sie na styliku a nawet
oderwać się od stylika i swobodnie dryfować w poszukiwaniu

bakterii

.

Obecność tychże pierwotniaków wskazuje na osad

ustabilizowany i dobrze napowietrzony.

background image

Aniceta tuberosa. Częsty w osadzie czynnym sysydlaczek o
wielkości od 25 do 200 µm. Rurki ssące zebrane w 2 skupienia

na przodzie komórki.

rurki ssące

background image

Opercularia articulata
Pojedyncze zooidy mają wielkość (90-120 µm). „Dysk perystomalny”
charakterystycznie wysunięty i wciągany jak wieczko. Występuje w koloniach,
których grube styliki rozgałęziają się dychotomicznie i nie są kurczliwe. Gatunek
odporny na toksyczne ścieki.

background image

Carchesium polypinum.
Wielkość pojedynczego zooidu 80-140 µm, kolonii nawet do 2 mm.
Drzewkowata kolonia przytwierdza się kurczliwym stylikiem do
kłaczków osadu. Występuje często w dobrze pracującym osadzie
czynnym.

background image

Kolonie Epistylis plicatilis widoczne są gołym okiem

(4mm),

background image

Epistylis plicatilis.
Wielkość pojedynczego zooidu 90-160 µm. Styliki bez włókienka
kurczliwego, rozdzielające się dychotomicznie. Kolonie duże,
niekurczliwe. Częsty w dobrze pracującym osadzie czynnym.

background image

Zwierzęta bezkręgowe

Wrotki:

• 2-3 tys./ml
• 52 gatunki
• Wskaźniki osadu ustabilizowanego, dobrze

natlenionego

• Odżywiają się bakteriami i cząstkami osadu
• Wydzielają śluz ułatwiający flokulacje i klarowanie

osadu

• Pojawiają się najliczniej przy spadku BZT

5

poniżej

93%.

background image

Wrotek Rotifer vulgaris żerujący w
osadzie czynnym.

background image

Zwierzęta bezkręgowe

Nicienie

• Występują w małych ilościach, 130/ml

• Turbulencja osadu przeszkadza w biseksualnym

rozmnażaniu

• Więcej w osadzie recyrkulowanym

• Licznie w osadach 5 dniowych

• Rola:

– Pożeranie kłaczków i bakterii

– Penetracja w głąb kłaczków dotlenia i zwiększa

powierzchnie biosorpcji

– Rozdrobnienie osadu

– Cząstki pokarmu przetrawione, oblane mukoproteidem są

zasiedlane przez bakterie

background image

Nicienie z rodzaju Plectus sp.
bytujące w osadzie czynnym.

background image

Sukcesja w osadzie czynnym

background image

sukcesja

background image

Osad czynny – puchnięcie osadu

W warunkach niekorzystnych (przeciążenie komory

napowietrzania ładunkiem łatwo dostępnych

substratów, wysoki deficyt tlenowy) dochodzi do

przerostu utworów kłaczkowatych osadu i do tzw.

pęcznienia osadu czynnego.

Puchnięcie osadu j.t. wzrost objętości osadu przy

zachowaniu tej samej masy.

Wyróżniamy pęcznienie włókniste i niewłókniste:

 Pęcznienie włókniste spowodowane jest nadmiernym

rozwojem bakterii nitkowatych (Sphaerotilus natans,

Beggiatoa alba lub Thiothrix nivea) lub grzybów.

 Natomiast przyczyną pęcznienia niewłóknistego jest

rozwój bakterii wydzielających nadmierne ilości

śluzów zewnątrzkomórkowych.

background image

Inne przyczyny puchnięcia
osadu

• Rozproszenie kłaczków wywołane silną

turbulencją

• Wzrost lekkości osadu przez osadzanie się

na klaczkach pęcherzyków gazu:

– Azotu cząsteczkowego, denitryfikacja

– Siarkowodoru, ditlenku węgla – podczas

zagniwania osadu

Efekty puchnięcia:

– Wynoszenie osadu

– Ułatwienie dyfuzji substratów i tlenu do

kłaczków Wzrost efektywności biodegradacji

– Odpływ ścieków z częścią spuchniętego osadu,

ubytek osadu

background image

Puchnięcie włókniste

background image

Warunki fizyczno-chemiczne mające
wpływ na oczyszczanie osadem
czynnym

Temperatura
• Wpływa na tempo respiracji
• Wzrost temperatury przyspiesza tempo: usuwania

węgla, azotu org., nitryfikację ( 15-25oC)

• Niskie temperatury obniżają szybkość reakcji

biochemicznych

• Temp. > 25oC powodują degenerację kłaczków,

rozproszenie rozwój form nitkowatych, wynoszenie

osadu.

• Niskie temp. - lepsza dyfuzja tlenu ale mała

aktywność bakterii

background image

Warunki fizyczno-chemiczne mające
wpływ na oczyszczanie osadem
czynnym

Natlenienie
• Zawartość tlenu we wszystkich częściach komory

powinna być > 0,5 a najlepiej w granicach 1-3 mg

O

2

/litr

• Zbyt duże natlenienie to hamowanie dyfuzji z

powietrza, rozluźnienie kłaczków, dyspersja osadu

background image

Warunki fizyczno-chemiczne mające
wpływ na oczyszczanie osadem
czynnym

Odczyn
• Granice optymalne dla enzymów łańcucha

oddechowego bakterii to pH = 7 – 7,5

• Zakres pH = 6-9 uznaje się za dopuszczalny
• pH <4 i >11 jest zabójcze –denaturacja białek

enzymatycznych

• Ścieki przemysłowe o zmiennym odczynie wymagają

neutralizacji

• pH < 6 może powodować rozwój grzybów w osadzie

background image

Warunki fizyczno-chemiczne mające
wpływ na oczyszczanie osadem
czynnym

Składniki odżywcze
• Poza węglem najważniejsze to azot i fosfor

– N : BZT5 = 1 :17
– P : BZT5 = 1 : 90

• W ściekach miejskich i z przemysłu spożywczego

warunki te są spełnione

• W innych przypadkach podaje się pożywki mineralne;

wodę amoniakalną i kwas fosforowy w celu

uzyskania odpowiedniej biomasy osadu czynnego

background image

Warunki fizyczno-chemiczne mające
wpływ na oczyszczanie osadem
czynnym

Związki toksyczne
• Występują głównie w ściekach przemysłowych.
• Toksyczne działanie powoduje:

– Zwolnienie przyrostu biomasy
– Dezaktywacje enzymów
– Zmniejszony pobór tlenu
– Rozproszenie kłaczków i w konsekwencji całkowity zanik

zdolności oczyszczania

• Przystosowanie osadu polega na:

– Adaptacji – ostrożne podawanie zwiększających się dawek

związków toksycznych – enzymy indukcyjne

– Biokumulacji – metoda detoksykacji ścieków

zawierających metale ciężkie

background image

Schemat procesu oczyszczania
ścieków osadem czynnym

• Ścieki po mechanicznym oczyszczeniu kierowane są do komór

napowietrzania (komora osadu czynnego) z osadem czynnym.

• Zawartość komory jest stale napowietrzana, co umożliwia

dostarczenie wystarczającej ilości tlenu, utrzymuje osad

czynny w stanie zawieszonym i zapewnia stałe mieszanie.

• Komora napowietrzania jest urządzeniem, w którym rozwój

osadu czynnego następuje w warunkach hodowli ciągłej.

Pomiędzy szybkością dopływu ścieków i zawartych w nich

substancji odżywczych, szybkością namnażania się bakterii, a

szybkością odpływu oczyszczonych ścieków wraz z pewna

ilością osadu czynnego, panuje stan równowagi.

• W czasie kontaktu ścieków z osadem czynnym, zachodzące

procesy rozkładu umożliwiają jednocześnie rozwój biomasy

osadu czynnego.

background image

Schemat oczyszczania ścieków
metodą osadu czynnego

background image

Schemat oczyszczania ścieków
metodą osadu czynnego

background image

Schemat procesu oczyszczania
ścieków osadem czynnym

• Rozdziału oczyszczonych ścieków od osadu dokonuje się w

osadniku wtórnym. W urządzeniu tym następuje

sedymentacja osadu i klarowanie się oczyszczonych ścieków,

które odprowadza się do odbiornika.

• Osad czynny może być natomiast ponownie użyty do

oczyszczania ścieków i jest wówczas recyrkulowany. Często

jednak przed ponownym włączeniem go do procesu

oczyszczania trafia do komór regeneracyjnych, w których

napowietrzany jest w celu przywrócenia mu pełnej

sprawności fizjologicznej.

• Jeżeli osad z osadnika wtórnego nie jest zawracany do

komory osadu czynnego, to wówczas jest on jako osad

nadmierny usuwany i poddawany odpowiedniej przeróbce.


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Osad czynny-protokół, Ochrona Środowiska, semestr V, Oczyszczanie wody i ścieków II, Lab
osad czynny przerabiany
osad czynny, pytania dyplomowe
Osad czynny
Osad czynny moje, Ochrona Środowiska, semestr V, Oczyszczanie wody i ścieków II, Lab
4 osad czynny
maciejtos - osad czynny, PW IŚ, Inżynier, sem V, TOŚ
osad czynny, PW IŚ, Inżynier, sem V, TOŚ
Osad czynny 1
spr3-osad czynny, sprawozdania
Ts - 4 - osad czynny.druk, Inżynieria Środowiska materiały, Studia, SEMESTR V, TECHNOLOGIA ŚCIEKÓW
Osad czynny, Technologia Wody i Ścieków
Osad czynny mikrobiologia
Osad czynny, Inżynieria środowiska, Semestr VI, Technologia ścieków LAB
Osad czynnynowe ost id 340964 Nieznany
Chojnacka, metody biotechnologiczne w ochronie środowiska,osad czynny
Osad czynny0
Osad czynny-protokół, Ochrona Środowiska, semestr V, Oczyszczanie wody i ścieków II, Lab
osad czynny Tomek Dominik Jakub do poprawy

więcej podobnych podstron