Scharakteryzuj oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych.
Złożami biologicznymi nazywamy rodzaj reaktorów biologicznych wykorzystywanych w oczyszczaniu
ścieków biodegradowalnych (komunalnych i niektórych przemysłowych).
Usuwanie zanieczyszczeo następuje tu w wyniku ich wychwytywania z przepływających ścieków oraz
przemian biochemicznych prowadzonych przez rozwijające się na powierzchni naturalnego bądź
syntetycznego wypełnienia złoża mikroorganizmy – tzw. Im mobilizowaną błonę biologiczną.
Złoża biologiczne najczęściej wykorzystywane są do tlenowego oczyszczania. Istnieją jednak także
możliwości prowadzenia procesu w warunkach beztlenowych lub anoksycznych, co umożliwia
zintegrowane usuwanie związków C, N i P. Najogólniej złoża podzielid można na dwie grupy: ze
stałym i z ruchomym wypełnieniem. Spotykane, bardziej szczegółowe podziały i klasyfikacje złóż
dotyczą ich parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych. Napowietrzanie złoża następuje w
sposób naturalny poprzez kontakt ścieków z powietrzem atmosferycznym. Złoża stacjonarne
wykorzystują ciąg kominowy spowodowany różnicą temperatur powietrza i ścieków. Napowietrzanie
w złożach spełnia podwójną rolę:
− dostarcza tlen niezbędny do metabolizmu organizmów zasiedlających złoże,
− usuwa CO2 powstający w procesie mineralizacji substancji organicznych.
Ważnym elementem układu oczyszczania ścieków na złożu biologicznym (szczególnie w przypadku
złóż spłukiwanych i wieżowych) jest recyrkulacja ścieków.
Stosowana jest ona w celu:
− uzyskania wymaganego obciążenia hydraulicznego,
− obniżenia stężenia doprowadzanych ścieków,
− osiągnięcia wymaganego stopnia oczyszczenia ścieków,
− odświeżenia ścieków (natlenienie), korekty pH, zaszczepienia ścieków surowych,
− zapewnienia ciągłego usuwania osadów z osadników wtórnych.
Ścieki do recyrkulacji mogą byd pobierane z dna osadnika wtórnego, z koryta
odprowadzającego ścieki z osadnika wtórnego lub z odpływu ze złoża i są kierowane na osadnik
wstępny lub do odpływu z osadnika wstępnego.

Omów podstawowe parametry technologiczne ścieków na złożach biologicznych
Złoża biologiczne są to urządzenia służące do biologicznego oczyszczania ścieków w warunkach
tlenowych. Wykonane są w postaci kolumn przepływowych wypełnionych materiałem porowatym
(naturalnym lub z tworzyw sztucznych), na którym wskutek zraszania ściekami rozwijają się
mikroorganizmy, tworzące śluzowatą otoczkę, zwaną błoną biologiczną.

Oczyszczanie biologiczne przeprowadza się z reguły przy udziale przystosowanej do tego celu
biocenozy. Zanieczyszczenia te służą mikroorganizmom jako pokarm i budulec i jako budulec nowych
komórek. Dzięki tym procesom życiowym następuje rozkład, utlenienie i ubytek zawartych w
ściekach zanieczyszczeo – w tym zwłaszcza organicznych. Oczyszczone biologicznie ścieki są mniej
podatne na zgniwanie, a tym samym w mniejszym stopniu naruszają równowagę tlenową wód
płynących.
Podstawową miarą efektywności pracy oczyszczania biologicznego jest zdolnośd obniżania ładunku
zanieczyszczeo organicznych podatnych na rozkład i wyrażonych konwencjonalnie przez ubytek BZT5.
Umownie wyróznia się:
-niepełne biologiczne oczyszczanie, gdy w całej oczyszczalni obniżenie BZT5 nie przekracza 85%(BZT5
odpływu zwykle

3

2

/

40

m

gO



)

-pełne biologiczne oczyszczanie, gdy osiągnie się efektywnośd powyżej 85% zwykle w przedziale 90-
95%( BZT5 odpływu zwykle

3

2

/

25

m

gO



)

Dodatkowymi miernikami oczyszczania biologicznego są ubytki ChZT, OWO, bakterii, a także
usuwanie zanieczyszczeo biogennych.

Ubytek azotu ∆N ~ (5 ÷ 10) gN/m3

Ubytek fosforu ∆P ~ (1 ÷ 2) gP/m3

Omów bilans masy osadów ściekowych.
1. Masa osadów wstępnych
M

os

wst

= Q C

o

η

C

o

-stężenie zawiesin na dopływie do OŚ

η- skutecznośd separacji zawiesin 70 % zgodnie z krzywą sierpa
2. Masa osadów wtórnych

d

sm

kg

M

M

M

M

M

chem

os

os

inert

os

biol

os

wt

os

/

,

mineral









gdzie:
M

os

wt

- masa osadów wtórnych, kg sm/d

M

os

biol

- masa osadów z biologicznego oczyszczania ścieków, kgsm/d

M

os

inert

- masa osadów inertnych, części organiczne osadów biologicznych, nierozkładalne kgsm/d

M

os

mineral.

- masa osadów mineralnych, kgsm/d

M

os

chem

- masa osadów powstających w wyniku chemicznego wspomagania biologicznego

oczyszczania ścieków, kgsm/d

Masa osadów biologicznych.





]

/

[

d

kgsm

X

C

C

Q

M

j

e

o

biol

os









C

o

= wartośd wskaźnika BZT

5

na dopływie do stopnia biologicznego,

C

e

= wartośd wskaźnika BZT

5

na odpływie ze stopnia biologicznego,

ΔX

j

= jednostkowa produkcja osadów,

Masa osadów inertnych.





d

kgsm

I

I

f

Q

M

e

o

i

inert

os

/

,









gdzie:
f

i

– współczynnik uwzględniający stabilizację osadów inertnych,

I

o

– stężenie zawiesin inertnych w dopływie, kgsm/m

3

I

e

= 0 – stężenie zawiesin inertnych w odpływie, kgsm/m

3

Masa osadów mineralnych.

d

sm

kg

e

C

Q

M

o

os

/

,

)

1

(

min













gdzie:
M

os

min

– masa osadów mineralnych z zawiesin doprowadzanych do części biologicznej, kg sm/d

C

o

= stężenie zawiesin na dopływie do stopnia mechanicznego,



= sprawnośd usuwania zawiesin ogólnych w stopniu mechanicznym

e = (0,2-0,3) – udział zawiesin mineralnych w ogólnej ilości zawiesin,
Masa osadów chemicznych

d

sm

kg

Podpł

Pbiol

Q

M

chem

os

/

,

32

,

6

)

(









SM- sucha masa ogólna
SMO-organiczna 80 % ogólnej
SMM- mineralna 20% ogólnej

Omów zależność między suchą masą osadów uwodnieniem i objętością

Ρ- gęstośd osadu
SM- sucha masa kgsm
U- uwodnienie %
Sucha masa osadów
M

os

=M

os

wst

+M

os

wt

+M

os

poś

M

os

wst

= Q C

o

η

C

o

-stężenie zawiesin na dopływie do OŚ

η- skutecznośd separacji zawiesin 70 % zgodnie z krzywą sierpa

Procesy usuwania wody z osadów ściekowych.
ODWADNIANIE - Kondensacja pary wodnej odbywa się zwykle w całym rurociągu transportowym
gazu, następnie kondensat odbierany jest w najniższym punkcie rurociągu za pomocą odwadniacza.
Należy pamiętad że kwestia kondensacji pary wodnej i jej odbioru musi byd zrealizowana na każdym z
odcinków rurociągu

Odwadnianie naturalne
Popularnym urządzeniem do odwadniania naturalnego w małych oczyszczalniach są poletka
osadowe. Filtracja cieczy nadosadowej przez warstwę osadu i warstwę piasku zależy od oporu
właściwego, który decyduje o tym że udział filtracji jest niewielki. Dominującym procesem
decydującym o odwadnianiu (usunięcie wody kapilarnej i wolnej) jest bilans opadu i parowania. Czas
odwadniania osadu na poletkach jest dośd długi i wynosi od 1 do 1,5 miesiąca. W Polsce w okresie
zimowym, ze względu na niską temperaturę i wielkośd opadów proces ten nie zachodzi. Odwadnianie
na poletkach można przyspieszyd poprzez wprowadzanie polimerów, przykrycie poletek dachem oraz
grubośd warstwy osadu, która nie powinna byd wyższa od 0,3m. Wysuszony osad musi byd
składowany przez okres przynajmniej 1 roku na terenie oczyszczalni a dalej musi znaleźd
przeznaczenie. Laguny osadowe są to zbiorniki ziemne (najczęściej) o wysokości warstwy osadu od 1
do 2 m. Efektywnośd odwadniania osadów jest mniejsza niż na poletkach osadowych. Laguny są
archaicznym rozwiązaniem nie spełniających nawet wymogów estetycznych. Optymalny okres ich
eksploatacji wynosi 3 lata, a obecnie nie jest to polecany sposób odwadniania.
Odwadnianie mechaniczne
Usuwa się z osadów wodę wolną oraz kapilarną. Odwadnianie mechaniczne wykorzystuje:
- siły odśrodkowe (wirówki)
- filtrację cieczy przez warstwę osadu (prasy filtracyjne, prasy filtracyjnotaśmowe, filtry próżniowe,
prasy śrubowe)
- procesy termiczne.
Przy odwadnianiu mechanicznym stosuje się kondycjonowanie osadu poprzez wprowadzanie
polimerów, które należy dobierad dla każdego osadu oddzielnie.
Suszenie termiczne
Proces ten wykorzystywany jest do przyspieszenia usuwania wody z osadów poprzez kontakt z
gorącym powietrzem lub gorącymi gazami spalinowymi. Suszenie termiczne jest często
uzupełniającym stopniem odwadniania osadów przed ich spaleniem. Do suszenia wykorzystuje się
suszarki rozpyłowe, obrotowe itd.
Podaj metody stabilizacji osadów ściekowy
Sposoby stabilizacji osadu:
STABILIZACJA OSADÓW
METODY BIOLOGICZNE
• Fermentacja metanowa
• Stabilizacja tlenowa
•Autotermiczna termofitowa stabilizacja tlenowa (ATAD)
• Kompostowanie
Metody chemiczne:
• Stabilizacja wapnem
Stabilizacja tlenowa: Biologiczne utlenianie materii organicznej do H2O i CO2.Realizuje się w
reaktorze (zwykle otwartym)napowietrzanym.

Autotermiczna termofitowa stabilizacja tlenowa (ATAD): Proces podobny do stabilizacji tlenowej,
ale intensywniejszy, bo prowadzony w wysokiej temperaturze (55÷65°C), w zamkniętym,
izolowanym reaktorze. Wymagana większa intensywnośd napowietrzania.
Kompostowanie: Czym jest kompost ?
• Produkt - powstały w wyniku kontrolowanego tlenowegorozkładu materii organicznej
• Higienizowany – w wyniku samo-zagrzewania (wydzielanie ciepła w procesie kompostowania)
• Ustabilizowany w stopniu zapewniającym korzystny wpływ na wzrost roślin
• Dostarcza do gleby humus, sole nawozowe i mikroelementy
Fermentacja metanowa: Jest to biologiczne przekształcenie materii organicznej do CH4 + CO2 (gaz
fermentacyjny) i H2O Realizowane w reaktorze beztlenowym (zwykle zamkniętym i ogrzewanym).


Co to jest wiek osadu? Od czego zależy?
Wiek osadu jest to średni czas przebywania kłaczków osadu czynnego w układzie oczyszczania. Może
wynosid od 1-40dób.

d

x

x

V

x

M

WO

x

,











x

M

-masa osadu w układzie, kg

x



-przyrost osadu w wyniku procesów oczyszczania, kg/d

Wiek osadu przyjmuje się zależnie od niezbędnych efektów oczyszczania ścieków, czyli wymaganego
stopnia zmniejszania zanieczyszczeo.
Przyjmując odpowiednio długi wiek osadu oprócz dobrych efektów usuwania związków organicznych,
można utlenid azot amonowy do azotanów (nitryfikacja).
Przyrost osadu zależy od wieku osadu i ładunków zanieczyszczeo w oczyszczonych ściekach.
Przy wieku do 7 dób mówimy o procesie pełnego biologicznego oczyszczania. Przy wieku powyżej 7
dób mówimy o pełnym biologicznym oczyszczaniu z nitryfikacją związków azotowych.

WZORY(dla chętnych ;D ):

d

gsmo

Ł

x

x

us

BZT

j

B

B

,

,

5









j

B

x



-gsmo/gBZT5j

us

BZT

Ł

5

-usunięty ładunek BZT5, gBZT5/d

d

gsmo

x

Q

x

I

o

/

,

0

,

1







x

I,o

– stężenie w dopływie zawiesin organicznych biologicznie nierozkładalnych, gsmo/m3

W surowych ściekach bytowo – gospodarczych (o)
x

I,o

≈ 0,13 · ChZTo/1,5 gsmo/m

3

x

I,o

≈ 0,23 · BZT5,o/1,5 gsmo/m

3

W mechanicznie oczyszczonych ściekach bytowo – gospodarczych (m)
x

I,o

≈ 0,09 · ChZTm/1,5 gsmo/m

3

x

I,o

≈ 0,16 · BZT5,m/1,5 gsmo/m

3