Wartości dopuszczalne w wodzie do picia i na potrzeby gospodarcze: -pH, barwa, mętność, utlenialność, żelazo, mangan.
Wykorzystanie do picia, celów gospodarczych i przemysłowych wód zawierających podwyższone ilości żelaza i manganu może być przyczyną ogólnie znanych podwyższonych trudności. Dlatego zwartość tych składników w wodzie jest normowana. Według wymagań stawianych wodzie do picia i celów gospodarczych stężenie żelaza nie może przekraczać 0,2 mg Fe/l, a mangan 0,05 mg Mn/l. Wymagania co do wartości tych składników wodach przemysłowych są różne i ustalone indywidualnie dla każdego rodzaju przemysłu.
pH~~6,5-9,5mg/dm3
barwa do 15
mętność 1 mgSiO2/dm3
utlenialność 5 mgO2/l
żelazo 0,2 mgFe/l
mangan 0,05mgMn/l
Typowe składniki wód podziemnych.
Żelazo i mangan są charakterystycznymi składnikami wód podziemnych . Najczęściej w wodach podziemnych spotyka się kwaśne węglany żelazowe i manganowe. Obok nich w mniejszych ilościach mogą występować siarczany tych dwóch kationów. Niektóre wody podziemne mogą zawierać organiczne związki żelaza i manganu, bądź ich formy w połączeniach nieorganicznych, jak i organicznych. W wodach dobrze natlenionych, głównie powierzchniowych, związki żelazowe przechodzą w trudno rozpuszczalny trójwartościowy wodorotlenek żelazowy, który wytrąca się z roztworu w postaci mniej lub bardziej zdyspergowanych cząstek. W tych warunkach nie tworzą się nierozpuszczalne związki manganowe.
Zawartość żelaza i manganu w wodach naturalnych jest różna i waha się w szerokich granicach od części miligrama do kilku, a nawet kilkudziesięciu miligramów w litrze wody. Ogólnie częstszym składnikiem wód naturalnych są związki żelaza niż manganu. Najczęściej występują one w wodach naturalnych razem, przy czym ilość związków żelaza znacznie przekracza ilość związków manganu.
Zasada usuwania Fe i manganu z wody (fizyczne i chemiczne procesy jednostkowe)
Usuwanie żelaza i manganu z wody polega na utlenianiu rozpuszczalnych związków dwuwartościowego żelaza i manganu do trudno rozpuszczalnych związków tych metali o wyższej wartości. W wyniku tego powstają uwodnione tlenki trójwartościowego żelaza i trój- oraz czterowartościowego manganu, które można oddzielić od wody metodami mechanicznymi, głównie przez filtrację. Jako utleniacz wykorzystywany jest przede wszystkim tlen z powietrza atmosferycznego oraz nadmanganian potasowy. Możliwe jest stosowania również innych utleniaczy, takich jak: chlor, ozon, dwutlenek chloru.
Proces odżelazniania i odmanganiania jest złożony i składa się z szeregu procesów jednostkowych. Są to:
-hydroliza rozpuszczonych soli dwuwartościowego żelaza i manganu,
-utlenianie produktów hydrolizy i powstanie trudno rozpuszczalnych związków żelaza i manganu,
-koagulacja i flokulacja tych związków,
-mechaniczne oddzielanie powstałych zawiesin przez osadzanie i filtrowanie,
-sorpcja i kataliza jako procesy współpracujące.
Szybkość i warunki przebiegu wyżej wymienionych procesów jednostkowych zależą od składu i własności wody oraz stosowanych metod i parametrów technologicznych. W tym aspekcie decydujące są przede wszystkim: odczyn wody, zawartość wolnego dwutlenku węgla, rodzaj związku w jakim występuje żelazo w wodzie, ilość i rodzaj stosowanego utleniacza oraz parametry technologiczne procesu filtrowania. Ponadto na te procesy wpływają zawarte w wodzie związki stabilizujące, taki jak twardość wody, obecność siarczanów czy też kwaśnych węglanów, przy czym ich wpływ jest hamujący. Z kolei przebieg wymienionych procesów ułatwiają produkty reakcji utleniania, to jest powstające nierozpuszczalne, uwodnione tlenki żelaza i przede wszystkim mangan.
Reakcje hydrolizy i utleniania (Fe i Mn)
Hydroliza soli żelaza zachodzi przy napowietrzaniu, gdzie usuwany jest CO2
Fe(HCO3)2+2H2O~~ Fe(OH)2+2CO2+2H2O Podwyższa się odczyn, a uprowadzony tlen utlenia żelazo 4Fe(OH)2+O2+2H2O ~~4Fe(OH)3
Reakcje przy jednoczesnym alkalizowaniu:
FeSO4+2H2O~~ Fe(OH)2 +H2SO4
H2SO4+Ca(OH)2~~ CaSO4+2H2O
4Fe(OH)2+O2+2H2O~~ 4Fe(OH)
Odmanganianie :
-dawkujemy roztwór nadmanganianu potasu do napowietrzonej wody i filtrujemy ją przez złoże piaskowe (jon manganowy, żelazowy oraz częściowo zw. organiczne utleniają się)
-wytwarzamy na złożu z piasku powłoki z wyższych tlenków manganu przez działaniem roztworem nadmanganianu. Przejście przez te złoże jonu manganowego powoduje jego utlenianie, a także zw. zredukowanych (jonu żelazowego i zw. organicznych). Po wyczerpaniu zdolności katalityczno- sorpcyjnych złoża jest ono regenerowane ponownie roztworem nadmanganianu potasowego
Parametry warunkujące przebieg procesu uzdatniania H2O podziemnych
Szybkość i warunki tego procesu zależą od składu i własności wody oraz stosowanych metod i parametrów technologicznych. Decydujące są przede wszystkim:
-odczyn wody;
-zawartość wolnego CO2;
-rodzaj związków w jakim występuje żelazo w wodzie;
-ilość i rodzaj stosowanego utleniacza;
-parametry technologiczne procesu filtrowania.
Poza tym wpływ mają również zawarte w wodzie związki stabilizujące, takie jak twardość wody, obecność siarczanów czy też kwaśnych węglowodanów, przy czym ich wpływ jest hamujący. Przebieg tego procesu ułatwiają produkty reakcji utleniania, to jest powstające nierozpuszczalne, uwodnione tlenki żelaza i manganu.
Metody uzdatniania H2O podziemnych (schematy technologiczne)
Napowietrzanie i filtrowanie:
Napowietrzanie i filtrowanie jest najprostszą metodą odżelazniania wody, nieskuteczną jednak przy jej odmanganianiu. Metodę tę stosuje się w przypadku wód podziemnych słabo natlenionych, o podwyższonej zawartości wolnego dwutlenku węgla, w których żelazo występuje w postaci rozpuszczonego kwaśnego węgla żelazowego. Utleniaczem jest tlen atmosferyczny, a reakcja przebiega w środowisku lekko alkalicznym (pH>=7), to jest przy takim odczynie (pH), jaki wytworzy się po napowietrzeniu wody. Przy napowietrzaniu bowiem, usuwany jest z wody wolny dwutlenek węgla, co powoduje hydrolizę soli żelaza wg reakcji
Fe(HCO3)2+2H2O~~Fe(OH)2+2CO2/+2H2O
Oraz podwyższenie odczynu wody (pH). Dodatkowo do wody wprowadzany jest tlen. W tych warunkach powstający wodorotlenek żelazny utlenia się do trudno rozpuszczalnego wodorotlenku żelazowego:
4Fe(OH)2+O2+2H2O~~4Fe(OH)3\ który wytrąca się z wody i jest następnie oddzielany mechanicznie. Metoda pozwala na obniżenie zawartości żelaza występującego w wodzie w postaci kwaśnego węglanu, do około 0,2 mg Fe/l.
Napowietrzanie, alkalizowanie i filtrowanie
Metoda ta pozwala na usuwanie z wody zarówno związków żelaza, jak i manganu, w różnych jednak warunkach.
Dodatkowe alkalizowanie wody przy odżelaznianiu jest niezbędne w przypadku wód:
-o niskiej zasadowości i jednocześnie dużej zawartości wolnego dwutlenku węgla, wtedy bowiem nie zawsze wystarczające jest samo napowietrzanie wody, aby wytworzyć korzystne środowisko dla przebiegu procesu;
-zawierających obok kwaśnych węglanów również siarczany żelazowe, zgodne bowiem z reakcją hydrolizy:
FeSO4+2H2O~~Fe(OH)2+H2SO4 należy związać powstający kwas siarkowy, środkiem alkalicznym:
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O
Powstający wodorotlenek żelazowy, jest utleniany tlenem do wodorotlenku żelazowego, a wytrącający się z wody osad jest od niej oddzielany metodami mechanicznymi: Odczyn (pH) wody, jaki należy wytworzyć dla optymalnego przebiegu tego procesu, z reguły nie przekracza 8,3-8,5, co mieści się w dopuszczalnych normach dla wody do picia i celów gospodarczych i tym samym nie stwarza trudności eksploatacyjnych.
Natomiast usuwanie z wody związków manganowych wymaga wytworzenia środowiska o pH >10. W tych warunkach woda staje się niestabilna, nabiera cech osado twórczych i zmienia swoje cechy organoleptyczne. Wymaga więc to dokonania stabilizacji jej właściwości po odżelaznianiu i odmanganianiu. Do alkalizacji wody stosuje się najczęściej wodorotlenek wapniowy w postaci mleka wapiennego lub wody wapiennej.
Napowietrzanie, filtrowanie i dodawanie manganianu potasowego
Metodę tę, stosuje się do:
-odmanganiania wody, pozwala ona bowiem na utlenianie jonu manganowego przy odczynie bliskim obojętnemu i eliminuje problem stabilizacji wody uzdatnionej;
-odżelazniania i odmanganiania wód podziemnych zawierających podwyższone ilości związków organicznych, azotu amonowego i siarkowodoru. Są to wody pochodzące z terenów bagienno- torfiastych. Żelazo i mangan występują w nich w połączeniu ze związkami organicznymi tworząc kompleksy, które nie są utleniane tlenem atmosferycznym nawet w środowisku silnie alkalicznym.
2 sposoby realizowania tej metody:
-dawkowanie roztworu manganianu potasowego bezpośrednio do uprzednio napowietrzonej wody i następnie filtrowanie jej przez złoże piaskowe,
powoduje to utlenianie jonu manganowego jak również jonu żelazowego oraz częściowo związków organicznych;
-wytworzenie na złożu z piasku filtracyjnego powłoki z wyższych tlenów manganu przez działanie na nie roztworem nadmanganianu. Powłoka ta ma zdolności utleniająco- katalityczno- sorpcyjne. Przepuszczanie przez takie złoże uzdatnianej wody powoduje utlenianie zawartego w niej jonu manganowego, a także dodatkowo utlenianie innych związków zredukowanych, w tym przede wszystkim jonu żelazowego i związków organicznych. Po wyczerpaniu się zdolności katalityczno- sorpcyjnych złoża jest ono regenerowane ponownie roztworem nadmanganianu potasowego.
W praktyce zależnie od składu wody i warunków eksploatacyjnych, proces jej odżelazniania i odmanganiania prowadzi się:
-wspólnie w układzie jednostopniowym na złożu piasku filtracyjnego pokrytego sztucznie wytworzoną powłoką tlenków manganu lub na złożu czystego piasku filtracyjnego z dawkowaniem do wody roztworu nadmanganianu potasowego;
-oddzielenie w szeregowym układzie dwustopniowym, w którym I stopień pełni rolę odżelazniacza, II zaś- odmanganiacza. Proces odmanganiania na II stopniu może być realizowany albo za pomocą bezpośredniego dawkowania do wody roztworu nadmanganianu potasowego, albo przez uprzednie wytworzenie na złożu piasku filtracyjnego powłoki utleniającej.
O wyborze jednego z podanych powyżej układów technologicznych decyduje przede wszystkim zawartość żelaza w uzdatniane wodzie, która głównie wpływa na wielkość dodatkowego zużycia nadmanganianu potasowego. Przesłanki ekonomiczne wskazują, ze już przy wyjściowej zawartości żelaza w wodzie powyżej 1 mg Fe/l korzystne jest prowadzenie odżelazniania i odmanganiania w układzie dwustopniowym.
Zarówno barwę, jak i mętność wywołują substancje występujące w wodzie w formie koloidalnej. koagulacja jest procesem umożliwiającym usunięcie występujących w wodzie koloidów jak również bardzo drobnej, trudno opadającej zawiesiny oraz pewnej części substancji rozpuszczonych. Proces koagulacji ogólnie sprawdza się do destabilizacji układu koloidalnego przez wprowadzenie do wody reagentów, zmniejszenia stopnia zdyspergowania cząstek z wytwarzaniem w fazie tzw. flokulacji łatwo opadających zawiesin, oraz oddzielenie od wody w formie osadu wytworzonej kłaczkowatej zawiesiny poprzez sedymentację i filtrację.
W technologii uzdatniania wody proces koagulacji prowadzony jest metodami:
-koagulacji objętościowej (klasycznej) charakteryzującej się tym, iż procesy flokulacji i sedymentacji są prowadzone w oddzielnych urządzeniach:
-Koagulacji w warstwie zawieszonego osadu (jest ona pewną modyfikacją koagulacji objętościowej), charakteryzującej się tym, iż procesy flokulacji i sedymentacji zachodzą w jednym urządzeniu wyzyskującym jednocześnie właściwości adhezyjne i adsorpcyjne osadu powstającego w czasie koagulacji;
-koagulacji powierzchniowej, której specyficzną cechą jest to, iż zachodzi na ziarnach porowatego ośrodka, jakim jest złoże piaskowe tzw. filtrów kontaktowych.
Charakterystyki wód powierzchniowych.
Głównymi naturalnymi składnikami wywołującymi mętność wód są gliny, iły oraz koloidalna krzemionka, koloidalne związki wapnia i fosforu. Mętność może być też spowodowana obecnością makroskopowych zawiesin jak cząstki roślinne, wyższe drobnoustroje, plankton oraz strącone wodorotlenki żelaza i manganu. Barwę wody wywołują substancje rozpuszczone oraz barwne cząstki koloidalne, których głównymi przedstawicielami są zawiązki humusowe. Oprócz domieszek naturalnych barwę i mętność wody powodują organiczne koloidy pochodzące ze ś. bytowo- gospodarczych i przemysłowych, np. białka, skrobia, chemiceluloza, peptydy i organiczne barwniki.
Zasada oczyszczanie wód powierzchniowych ( schemat technologiczny zabiegów jednostkowych)
Poprawkę właściwości organoleptycznych wody w aspekcie zmniejszania jej mętności i barwy uzyskuje się przede wszystkim przez chem. koagulację zawartych w niej koloidów. Koagul. pozwala na jednoczesne usunięcie z wody pewnej części zawartych w niej substancji rozpuszczonych oraz drobnych, powoli opadających zawiesin.
Skuteczne usunięcie w procesie koagulacji związków nadających wodzie barwę i mętność wpływa na zmniejszanie wartości pozostałych fiz. chem. i biologicznych wskaźników ważnych z punktu widzenia jakości wody przeznaczonej do celów pitnych i gospodarczych.
Zasada koagulacji H2O (fiz. i chem. etapy i reakcje)
Koagulacja jest procesem fiz.- chem. polegającym na zmniejszaniu stopnia dyspersji układu koloidalnego przez łączenie się pojedynczych cząstek substancji rozproszonej w większe skupiska- aglomeraty, opadające pod wpływem siły ciężkości w postaci kłaczkowatego osadu
Koag. można wywołać działaniem elektrolitu lub też koloidu.
W procesie koagul. wody wyróżnia się dwie formy:
-destabilizację
-flokulację
Faza destabilizacji występuje bezpośrednio po dodaniu koagulanta wywołującego szereg reakcji chem. i fiz. między wodą i powierzchnią zamieszczonych w niej cząstek. Następująca po destabilizacji faza flokulacji obejmuje reakcje fizyczne. Zachodzi ona pod wpływem oddziaływań sił wewnętrznych (ruchy Browna) i zewnętrznych (np. mieszanie) powodujących skuteczne zderzenia zdestabilizowanych cząstek koloidalnych, co w rezultacie prowadzi do utworzenia widocznej gołym okiem, kłaczkowatej zawiesiny. Zawiesina ta dodatkowo absorbuje szereg zanieczyszczeń występujące w wodzie w formie zawiesin i rozpuszczonej.
Najczęściej stosowane koagulanty:
-sole glinu i żelaza (siarczan glinowy Al2(SO4)3 +18H2O i siarczan żelazowy FeSO4+7H2O, chlorek żelazowy FeCl3+6H2O
Parametry warunkujące przebieg uzdatniania H2O powierzchniowe.
Sposoby wspomagania oczyszczania H2O powierz.
Do oczyszczania wody najczęściej wykorzystywane są następujące procesy jednostkowe:
1 Napowietrzanie i odpędzanie gazów- usuwa z wody gazy rozpuszczane (CO2, H2S, CH4 i inne powodujące smak i zapach) i lotne związki organiczne oraz zwiększa zawartość tlenu, a przez usunięcie CO2 zwiększa (pH) wody. Wprowadzenie do wody tlenu rozpuszczonego stwarza warunki do hydrolizy i utleniania związków żelaza i manganu oraz zapobiega powstawaniu środowiska redukcyjnego pogłębiającego problemy smaku i zapachu.
Procesy jednostkowe stosowane przy mechanicznym oczyszczaniu ścieków.
Przy mechanicznym o. ś. stosuje się następujące procesy:
-cedzenie- usuwanie ze ś. ciał pływających i wleczonych o dużych wymiarach. Ze względu na dość duże wymiary otworów lub szczelin w stosowanych do tego urządzeniach- kratach i sitach- rzędu kilku do kilkudziesięciu milimetrów, ilość zanieczyszczeń usuwanych w procesie cedzenia jest nie zbyt duża, a co się z tym wiąże efekt o. ś. przez cedzenie, wyrażony w procentach redukcji zanieczyszczeń, jest niewielki.
-wznoszenie- usuwanie ze ś. zanieczyszczeń wypływających na ich powierzchnię (o ciężarze właściwym mniejszym od ciężaru właściwego wody). Proces ten znajduje zastosowanie do usuwania ze ś. tłuszczów i olejów w odtłuszczaczach i odolejaczach;
-osadzanie- usuwanie ze ś. opadających zanieczyszczeń o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego wody, a przy tym o znacznym stopniu rozdrobnienia, jak np. piasek i zawiesiny. Proces osadzania prowadzi się w piaskownikach i osadnikach;
-filtracja- usuwanie ze ś. zanieczyszczeń o tak znacznym stopniu rozdrobnienia, że ich oddzielenie w procesie osadzania bądź wznoszenia jest nieekonomiczne, ze względu na zbyt długi czas wydzielania i tym samym potrzebną znaczną pojemność osadników. W praktyce proces filtracji stosowany jest głównie do oczyszczania ś. przemysłowych lub osadów ściekowych.
Skuteczność wszystkich wymienionych procesów mechanicznego oczyszczania ś. zależy od wymiarów zanieczyszczeń, ich charakteru (zawiesina ziarnista lub kłaczkowata), różnicy gęstości usuwanych zanieczyszczeń i wody oraz czasu osadzania.
Skuteczność procesu sedymentacji w zakresie usuwania zawiesin ogólnych i BZTs
W zależności od czasu osadzania istniej znany podziała na łatwo i trudno opadające. Łatwo op. to taki, które opadają na dno doświadczalnego leja Imhoffa w czasie 2 godz. odstania w warunkach stałych. Usunięcie zawiesin łatwo op. to 2/3 zawartości zawiesin ogólnych. Zmniejszenie zawartości zawiesin ogólnych wynosi 40-70%. Natomiast zapotrzebowanie na tlen w ś. zmniejsza się przy oczyszczaniu mechanicznym do 25-40%.
Metody podwyższania efektywności procesu sedymentacji zawiesin w ściekach.
-wydłużenie czasu osadzania się osadu na dno leja Imhoffa
-napowietrzanie- wydłużenie czasu
Wyjaśnić istotę polepszonego działania wstępnego napowietrzania ścieków na uzyskane efekty sedymentacji.
Wstępne napowietrzanie ś. spełnia wielokrotną rolę: powoduje efektywniejsze wypełnianie zanieczyszczeń lżejszych od wody na powierzchnię ś., flokulację zawiesin i ich szybsze oraz skuteczniejsze osadzanie, usuwa się ze ś. gazy i podwyższa w nich zawartość tlenu rozpuszczonego.
Dodatek osadu czynnego powoduje biokoagulację zawiesin i tym samym ich szybsze osadzanie się, poprawę zapachu ś,
Parametry procesu biokoagulacji stosowanego do polepszenia efektów sedymentacji w ściekach bytowo- gospodarczych.
-wstępne napowietrzenie ś.
-wstępne napowietrzenie ś. po dodaniu do nich osadu czynnego, czyli tzw. biokokagulacja ś.
Co to jest osad czynny?
Osad czynny jest to kłaczkowata zawiesina złożona głównie z bakterii i pierwotniaków, powstająca przy oczyszczaniu ścieków. Proces oczyszczania osadem czynnym polega na wspólnym napowietrzaniu ścieków i osadu tzw. komorze napowietrzania, a następnie na rozdzieleniu ich w osadniku wtórnym. Oczyszczanie ś. o.cz. jest naśladownictwem i intensyfikacją procesów samooczyszczania zachodzących w zbiornikach wodnych. Intensyfikacja procesu samooczyszczania polega głównie na zwiększeniu ilości drobnoustrojów biorących udział w procesie oraz na sztucznym natlenianiu środowiska wodnego. pozwala to na zwiększenie ilości doprowadzanych zanieczyszczeń. Powietrze doprowadzane do komór napowietrzania spełnia podwójną funkcję: utrzymuje ś. i osad w stałym ruchu, uniemożliwiając opadanie osadu na dno zbiornika natomiast tlen zawarty w powietrzu służy jako substrat w reakcjach biochemicznego utleniania związków organicznych zawartych w ś.
Podstawowe parametry pracy komory osadu czynnego stosowanej na ćwiczeniach.
Uzyskane efekty oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego.
Sposoby oznaczania indeksu osadu i wartości uzyskanych na ćwiczeniach.
Indeks Mohlmana, zwany inaczej indeksem objętościowym, oznaczony symbolem I0wyraża objętość w cm3, którą zajmuje jeden gram osadu po półgodzinnym okresie zagęszczania w oleju Imhoffa. I0=V/Z [cm3/g]
Indeks Mohlmana określa właściwości sedymentacyjne osadu oraz jego uwodnienie i jest podstawową wielkością określającą pracę osadników wtórnych. I. ten na różnych oczyszczalniach waha się w zakresie od 40-300 cm3/g. Przy napowietrzaniu osadu sprężonym powietrzem, osad powinien mieć indeks poniżej 150 cm3/g, natomiast przy napowietrzaniu sposobami mechanicznymi od 100-300 cm3/g. Nadmierne uwodnienie osadu, czyli powstanie tzw. „osadu spęczniałego” (spuchniętego), powoduje niekorzystny wzrost indeksu, czyli nadmierny wzrost objętości w stosunku do jego masy. Wysoki indeks nie musi być oznaką pogorszenia się aktywności biochemicznej osadu. Pomimo złych właściwości sedymentacyjnych może on dobrze oczyszczać ścieki, jednak przy konwencjonalnych czasach zatrzymania w osadniku wtórnym nie osadza się i nie może być z niego wynoszony do odbiornika, co powoduje jego zanieczyszczenia. Pod względem fizycznym zjawisko pochłonięcia polega na nadmiernym uwodnieniu osadu czynnego. Występujące w spuchniętym osadzie mikroorganizmy nitkowate charakteryzują się luźną strukturą i w związku z tym cząstki wody przyczepiają się do tych form na dość dużej powierzchni i wskutek tego ciężar właściwy układu woda- kłaczek jest zbliżony do ciężaru właściwego wody. Przyczynami powstającego osadu spęczniałego mogą być:
-charakter dopływających ścieków surowych, m. in. zmiany odczynu, wahania temp. i BZT5, naruszenie równowagi pomiędzy BZT, NiP.
-przeciążenie osadu, czyli przekroczenie obciążenia osadu ładunkiem zanieczyszczeń powyżej granic określonych dla danego sposobu lub zbytnie wahania w obciążeniu osadu,
-nadmierne napowietrzanie osadu, które powoduje powstanie osadu przetlenionego, charakteryzującego się dużymi perforacjami kłaczków osadu lub niedotlenianie osadu (związane zazwyczaj z przeciążeniem osadu)
Jako zapobiegawcze i przeciwdziałające spulchnieniu osadu metody powinny być stosowane przed wszystkim zabiegi technologiczne (regulacja: obciążenia osadu, stężenia tlenu, stosowanie wysokiego stopnia regulacji osadu, dodawanie osadu przefermentowanego). Można również obniżyć indeks osadowy, wprowadzając takie substancje jak: utleniacze, koagulanty, polielektrolity- które wprawdzie obniżają uwodnienie, nie wywierając ujemnego działania na aktywność biochemicznego osadu- jednakże nie usuwają przyczyn puchnięcia osadu.
Sposoby obliczania objętości komory osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń i obciążenia osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń, wartości uzyskane na ćwiczeniach.
Obciążenie komór napowietrzania A- określa ono ile gramów względnie kilogramów związków organicznych (oznaczonych poprzez ładunek BZT5) jest doprowadzany do jednego m3 komory napowietrzania w ciągu doby. Dla sposobów uproszczonych ob. to wynosi od 100 do 480, dla konwencjonalnych od 500 do 700, dla wysoko sprawnych od 2500 do 5000, a dal częściowego oczyszczania od 1700 do 8000 g BZT5/m3d. A(g BZT5/m3d)
Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń
Obciążenie A' określa, ile gramów względnie kilogramów związków organicznych (oznaczonych poprzez ładunek BZT5) przypada na jeden gram suchej masy osadu czynnego w ciągu doby. A'(g BZT5/gd). Pomiędzy obciążeniem komory napowietrzania A i obciążeniem osadu A' istnieje zależność:
A'= (A/Z)*(gBZT5/gd) gdzie: Z- zawartość zawiesin osadu w komorze napowietrzania (g/m3). W zależności od zastosowanego sposobu oczyszczania ś. obciążenie osadu przyjmuje wartości: dla sposobów uproszczonych 0,02-0,16, dla konwencjonalnych 0,10-0,70, dla wysokosprawnych do 2,7, a dla częściowego oczyszczania do 11,7 g BZT5/gd.
Usuwanie związków azotu w komorze osadu czynnego.
Wstępna anoksyczna denitryfikacja jest obecni preferowanym sposobem biologicznego usuwania azotu, umożliwia bowiem wykorzystanie wewnętrznego źródła węgla z łatwo przyswajalnych substancji organicznych po wstępnym, mechanicznym oczyszczeniu ś. Doprowadzona z komór anerobowych mieszanina ś. i osadu, oraz ś. recyrkulowane ze strefy aerobowej przetrzymywane są w warunkach niedotlenienia przy pełnym ich wymieszaniu przy pomocy mieszadeł zatapialnych. W tych warunkach następuje redukcja związków azotu (azotanów) do wolnego azotu. Dalej nastąpi przepływ do komór aerobowych, gdzie ś. poddane zostaną napowietrzeniu i następnie ostateczna redukcja związków organicznych (węgla) i nitryfikacja związków azotu. Część ś. z końca strefy aerobowej zostanie zawrócona do strefy atoksycznej przy pomocy pomp lub mieszadeł pompujących. Ś. z komór aerobowych odpływają do osadników wtórnych. Wyposażenie osadników stanowią zgarniacze mechaniczne osadu z korytem części pływających i przelewem regulowanym. W nich następuje końcowe sklarowanie ś., a sedymentujący na dno i zgarniany do leja osadowego osad czynny w sposób ciągły odprowadzany jest do przepompowni osadu.
Ciąg technologiczny oczyszczalni ścieków bytowo gospodarczych.
Ś. do oczyszczalni dopływają kolektorami. W zależności od sytuacji wysokościowej podnoszone są za pomocą przepompowni lub przepływają grawitacyjnie przez obiekty oczyszczalni ś. Do oddzielania ze ś. większych zanieczyszczeń stały powyżej 5 mm- instaluje się kraty mechaniczne (schodkowe, łukowe) oraz jako awaryjne kraty płaskie z ręcznym usuwaniem skratek. Układ kanałów i zastawek odcinających przed i za kratami umożliwia wyłączanie z pracy dowolnej kraty bez wpływu na pracę całej oczyszczalni. Zatrzymane skratki zrzucane z krat, transportowane są podajnikami (hydraulicznymi, ślimakowatymi, taśmowymi) do pojemnika na skratki. Ś. po zgrubnym oczyszczeniu na kratach kierowane są do komory rozprężnej piaskownika. Typowy piaskownik składa się z części górnej tj. z komory rozprężania, kanałów przepływowych, kanału awaryjnego i kanału zbiorczego odpływowego. Sedymentujący na dno piasek zgarniany jest przy pomocy zgarniacza mechanicznego do lejów stożkowych wykonanych w części czołowej piaskownika. Po ich napełnieniu usuwany jest okresowo do odwadniania mechanicznego lub grawitacyjnego. W piaskowniku zainstalowany jest ruszt napowietrzający średnio- pęcherzykowego napowietrzania, celem którego jest przedmuchiwanie przepływających ś. sprężonym powietrzem. Zgarniacz mechaniczny piasku wyposażony jest w zgarniak części pływających- które zrzucane są do koryta części pływających (na końcu piaskownika) do węzła przeróbki osadów lub składowisko. Pozbawione zawiesin mineralnych ś. odpływają z piaskownika do osadnika wstępnego. W osadniku wstępnym następuje ostatni etap mechanicznego oczyszczana tj. sedymentacja wstępna. Do usuwania osiadających stałych zanieczyszczeń (osadów wstępnych) przeznaczony jest zgarniacz mechaniczny. Osad usuwany jest do węzła przeróbki osadów. Oczyszczone mechanicznie ś. przepływają do komory biologicznego oczyszczania. Osad z osadników wtórnych zostaje przetłoczony na początek cyklu biologicznego oczyszczania, natomiast osad nadmierny odpływa do węzła przeróbki osadu