11. Ścieki i ich oczyszczanie. Analiza sanitarna wody metodą
membranową. Analiza mikroskopowa osadu czynnego z
oczyszczalni ścieków.
Cel ćwiczenia
•
Omówienie rodzajów ścieków i metod ich oczyszczania
•
Poznanie metody membranowej jako jednej z metod analizy sanitarnej wody
•
Analiza mikroskopowa osadu czynnego z oczyszczalni ścieków
Czynniki wpływające na rozwój mikroorganizmów w środowisku
wodnym
•
Abiotyczne (fizyczne i chemiczne)
•
Biotyczne (biologiczne)
•
Fizyczne - światło, energia cieplna i ruch wody
•
Chemiczne - zawartość substancji organicznych i nieorganicznych a także rozpuszczonych
gazów
Procesy zachodzące w zbiorniku wodnym
Skład biocenozy wodnej
•
Zawiesina organizmów swobodnie unoszących się w toni wodnej (fitoplankton,
Zooplankton i bakterioplankton)
•
Neuston (warstwa wody granicząca z powietrzem, gdzie występują bakterie rosnące w
postaci tzw. biofilmu np. z rodzaju Pseudomonas, Caulobacter)
•
Peryfiton - zespół poroślowy w strefie przybrzeżnej zbiornika wodnego np. okrzemki,
zielenice, bakterie Leptothrix ochracea, Spheaerotilus natans, pierwotniaki
◦
delikatna błonka osadzająca się na wodnych roślinach czy martwych szczątkach
organicznych
•
Bentos - zespół strefy dennej z dominującymi heterotrofami (grzyby i bakterie) bez roślin
Bakterie wodne
•
Zdolność przylegania do pow. stałych
•
Zdolność do aktywnego przemieszczania się (np. Chromatium) lub biernego unoszenia (np.
Amoebobacter)
•
Bakterie fotosyntetyzujące, redukujące siarczany do H
2
S, utleniające H
2
S, rozkładające
cukrowce, celulozę, ligniny i pektyny, metanogenne i utleniające metan, wiążące azot,
rozkładające białka, hydrolizujące mocznik, nitryfikacyjne, denitryfikacyjne, żelazowe
•
Przenoszące choroby drogą wodną - np. cholerę (Vibrio choierae), dur brzuszny (z rodzaju
Salmonella), czerwonkę (z rodzaju Shigeiia), prątki gruźlicy (Mycobacterium sp.)
Analiza sanitarna wody
•
Dotyczy stwierdzenia obecności bakterii stale bytujących w przewodzie pokarmowym
człowieka
•
i zwierząt (ich obecność świadczy o zanieczyszczeniu kałowym wody)
•
Do bakterii tych należą m. in. bakterie grupy coli - E. coli, Citrobacter freundii,
Enterobacter aerogenes, paciorkowce kałowe np. Enterococcus faecalis oraz
beztlenowce przetrwalnikujące redukujące siarczany np. Clostridium perfringens
Oznaczanie bakterii grupy coli metodą filtracji membranowej
•
Metoda filtracji membranowej (FM) polega na przesączeniu określonej objętości wody
przez filtr membranowy
•
Filtr z zatrzymanymi bakteriami umieszcza się np. na pożywce Endo zawierające fuksynę
zasadową oraz siarczan sodowy, które hamują wzrost bakterii gram+. Po inkubacji w temp.
37
o
C na skutek fermentacji laktozy i reakcji barwnej, komórki E coli rosną w postaci
kolonii z zielonkawym połyskiem, pozostałe bakterie z grupy coli rosną w postaci
różowych kolonii.
•
Jeśli umieści się filtry na pożywce Macconkeya (zawierającą, czerwień obojętną jako
wskaźnik pH) bakterie z grupy coli laktozo-dodatnie powodują spadek pH środowiska i
rosną w postaci dużych czerwonych kolonii bez zmiany zabarwienia podłoża. Bakterie
laktozo-ujemne rosną w postaci bezbarwnych lub jasnożółtych kolonii, a podłoże zmienia
barwę z czerwonej na żółtą
Zanieczyszczenia wód powierzchniowych (podział ścieków)
•
Bytowo-gospodarcze
•
Przemysłowe
•
Rolnicze
•
Wody Opadowe
•
Wody podgrzane
•
Komunalne
Ścieki bytowo-gospodarcze
•
Pochodzą głównie z wód wykorzystywanych w gospodarstwie domowym (utrzymanie
higieny osobistej, przygotowywanie posiłków, pranie itd.)
•
Ścieki te są mętne, o szarożółtym zabarwieniu, charakterystycznym zapachu i odczynie
lekko alkalicznym
•
Zanieczyszczenia: 40% nieorganiczne, 60 % organiczne, w postaci rozpuszczalnej i
zawiesin
Ścieki przemysłowe
•
Pochodzą wód wykorzystywanych w procesach technologicznych przemysłu naftowego,
garbarskiego, tworzyw sztucznych, celulozowo- papierniczego, spożywczego, nawozów
sztucznych itd.
•
Zanieczyszczenia: ropa i produkty pochodne, resztki zwierzęce, aldehydy, fenole, H
2
SO
4
,
ługi posiarczynowe, metale ciężkie itp.
Ścieki rolnicze
•
Różne w zależności od typu produkcji rolnej
•
Zanieczyszczenia: szczególnie niebezpieczna gnojowica (z bezściółkowej hodowli
zwierząt), która może zawierać dużo więcej zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych
niż ścieki bytowo- gospodarcze
Wody opadowe
•
Ścieki powstające z opadów atmosferycznych, które zmywają tereny zabudowane (ulice,
tereny zielone itp.)
•
Zanieczyszczenia: organiczne i nieorganiczne, zawiesiny, skład zależy od częstości i
długotrwałości opadów, stanu sanitarnego miejscowości
Wody podgrzane
•
Powstają w procesach technologicznych chłodzonych za pomocą wody
Ścieki komunalne
•
Zwykle jest to mieszanina ścieków bytowo- gospodarczych i przemysłowych oraz wód
opadowych
•
Zanieczyszczenia: skład i właściwości zależą od stosunku objętościowego, w jakim
zmieszane są dwa lub trzy rodzaje w/w ścieków
Parametry charakteryzujące ścieki
BZT określa ilość tlenu (w mg/dm3) potrzebną do utlenienia na drodze biologicznej ( z udziałem
mikroorganizmów) związków organicznych znajdujących się w analizowanej próbie wody czy
ścieków
ChZT - określa ilość tlenu (mg/dm3) równoważną ilości utleniacza chemicznego (najczęściej
nadmanganianu lub dichromianu potasu) zużytego do utlenienia związków organicznych i
związków nieorganicznychzawartych w badanej próbie wody lub ścieków
OWO - określa całkowitą zawartość związków organicznych w ściekach (RWO - rozpuszczalny
węgiel organiczny - ilość substancji organicznej rozpuszczonej)
Wpływ ścieków na wody powierzchniowe
•
Wypłycanie zbiorników wód płynących
•
Kumulacja związków toksycznych
•
Wyczerpanie tlenu w wodzie
•
Eutrofizacja zbiorników wodnych, zwiększenie zasolenia
•
Zaburzenia w biocenozie poprzez zmianę pH, temperatury
•
Zanieczyszczenia bakteriami i wirusami patogennymi
Metody oczyszczania ścieków
•
Mechaniczne (usuwanie zawiesin i elementów stałych) (I stopnia)
•
Fizykochemiczne (neutralizacja, koagulacja zawiesin koloidalnych, ekstrakcja
zanieczyszczeń, dezynfekcja, filtracja, elektroliza, utlenianie i redukcja) (II stopnia)
•
Biologiczne (wykorzystanie fizjologicznej aktywności wyselekcjonowanego zespołu
żywych mikroorganizmów zużywających jako pokarm zawarte zanieczyszczenia organiczne
a także roślin) (II stopnia)
•
Mieszane (dwuetapowe lub trzyetapowe)
•
III stopień oczyszczania - odzyskiwanie substancji biogennych z wód uzyskanych po
oczyszczeniu (głównie soli fosforu i azotu powodujących zakwity glonów)
Metody biologiczne
•
Metody naturalne (nawadnianie pól ściekami na powierzchni gleby, gdzie ulegają
rozkładowi biologicznemu, obecnie rzadko stosowane)
•
Metody sztuczne (hodowle wyselekcjonowanej grupy mikroorganizmów w celu
zintensyfikowania naturalnych procesów oczyszczania prowadzone w różnego typu
bioreaktorach)
Metody sztuczne
•
W bioreaktorach mikroorganizmy mogą tworzyć błonę biologiczną (metoda złóż
biologicznych: zraszane, zatopione, obrotowe) lub kłaczki osadu czynnego (metoda osadu
czynnego)
•
Błona biologiczna składa się głównie z bakterii, grzybów ale także z pierwotniaków, nicieni,
wrotków i larw owadów
Metoda osadu czynnego
•
Polega na hodowli zespołów mikroorganizmów w napowietrzanych powietrzem (lub
powietrzem wzbogaconym dodatkowo tlenem) reaktorach, w warunkach ciągłego
przepływu ścieków
•
Mikroorganizmy (głównie bakterie) tworzą po pewnym czasie tzw. kłaczki osadu czynnego
(głównie bakterie - do 20% i substancje o charakterze koloidalnym - np. białka, lipidy oraz
cząstki organiczne i nieorganiczne wychwytywane ze ścieków). Kłaczki te mają zdolności
flokulacyjne, zdolność opadania i są uwodnione)
•
W skład kłaczków wchodzą bakterie heterotroficzne z rodzaju np. Pseudomonas,
Baciiius, chemolitotroficzne (siarkowe, nitryfikacyjne), protisty (orzęski - np. WorticeHa,
wiciowce np. Bodo, Hexemitus
/
sarkodowe jak Amoeba) a także wrotki, nicienie i grzyby
Schemat oczyszczalni ścieków
Z osadników osad czynny jest zawracany do komór, a osady pościekowe poddaje się dalszej
obróbce (mogą zawierać bakterie chorobotwórcze i związki organiczne) fermentacji metanowej.
Fermentacja taka trwa 25-30 dni i składa się z dwóch faz - fermentacji kwasowej (hydroliza
enzymatyczna białek, skrobi, celulozy do cukrów, aminokwasów, kwasów organicznych, H
2
S, H
2
i
CO
2
) i fermentacji metanowej (powstaje kwas masłowy,octowy i metan). Metan wykorzystywany
do ogrzewania oczyszczalni lub spalany w generatorze prądu.
Kłaczek osadu czynnego (schemat struktury i widok spod mikroskopu)
Document Outline