Podstawy biologicznego
oczyszczania ścieków - część II
Dr inż. Michał Mańczak
Podstawowe procesy napowietrzania
Napowietrzanie sprężonym powietrzem
Podstawowe procesy napowietrzania
Napowietrzanie aeratorami mechanicznymi z
wałem pionowym
Podstawowe procesy napowietrzania
Napowietrzanie aeratorami mechanicznymi z
wałem poziomym
Mieszanie w komorach nienapowietrzanych
Nitryfikacja
Nitryfikacja biegnie tylko w warunkach tlenowych
NITROSOMONAS
NH4+ + 1,5O2 NO2- + 2H+ + H2O
NITROBACTER
NO2- + 0,5O2 NO3-
NITROSOMONAS
NH4= + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O
NITROBACTER
Warunkiem nitryfikacji jest obecność nitryfikantów w osadzie czynnym.
Nitryfikanty mają długi czas generacji, zatem średni czas przetrzymania
cząstek osadu w komorze napowietrzania (wiek osadu) musi być
odpowiednio długi, żeby nitryfikanty zdążyły się  mnożyć .
10oð
WOminC ð (7 ¸ð10)d
,nit
WO Å‚ð WOmin,nit Warunek skutecznej nitryfikacji
Nitryfikacja
Denitryfikacja
BAKTERIA
zwiÄ…zki org. + NO3- CO2 + H2O + ½ N2 + OH-
HETEROTROFICZNE
biologicznie
rozkładalne
Zużycie związków organicznych
~ 3 g BZT5/g N-NO3- zdenitryfikowanego
Proces biegnie przy braku tlenu rozpuszczonego (O2 < 0,5 g/m3), sÄ… to
tzw. warunki ANOKSYCZNE
Układ  MLE oczyszczania ścieków
MLE Modified Ludzak - Entinger system
Recyrkulacja bogatego w
azotany osadu czynnego ² Q0
Osadnik wtórny
Dopływ Q0 Komora Komora Odpływ Q0 - QN
denitryfikacji nitryfikacji
KD KN
Osad recyrkulowany Ä… Q0 Osad nadmierny QN
KD (brak napowietrzania, ale jest mieszanie)
zw. org. + NO3- BAKTERIA CO2 + H2O + ½ N2 + OH-
HETEROTROFICZNE
KN (napowietrzanie)
NH4 + 2O2 NITROSOMONAS NO3- + 2H+ + 2H2O
NITROBACTER
zw. org. + O2 BAKTERIA CO2 + H2O
HETEROTROFICZNE
Układ  MLE oczyszczania ścieków
² Q0  recyrkulacja wewnÄ™trzna
² = (100 ÷ 400)% - żeby dostarczyć NO3- z KN do KD
² N-NO3- (kilka do kilkanaÅ›cie g N-NO3-/m3)
²  natlenianie KD jako efekt uboczny
Warunek wystÄ…pienia nitryfikacji w systemie MLE
VKN +ðVKD
WOmin,nit~ (7 ÷ 10) d
WO Å‚ð WOmin,nit ,d
dla 10ºC
VKN
VKD  zależy od niezbędnego stopnia denitryfikacji
(VKD H" (30 ÷ 60 )% z (VKN + VKD))
T = (VKN + VKD)/Q0 rzędu kilkunastu godzin
Układ  MLE oczyszczania ścieków
Zużycie tlenu
ZO2 = ZO2C + ZO2NIT - "ZO2DEN, gO2/d
na utlenienie zw. na nitryfikacjÄ™ NH4+ odzysk w wyniku
organicznych denitryfikacji NO3-
ZO2C = 1,47Q0 (BZT5,0  BZT5,eS)  1,42 "Xorg, gO2/d
ZO2NIT = 4,6 [Q0 (Nog,0  Nog,eS)  0,1 "Xorg], gO2/d ="N
Nog,eS, BZT5,eS  wartości w próbie sączonej z odpływu osadnika
wtórnego, g/m3,
"Xorg  przyrost osadu organicznego, gsmo/d,
0,1  przybliżona wartość N w osadzie organicznym, gN/gsmo
"N  ilość znitryfikowanego azotu.
Układ  MLE oczyszczania ścieków
"ZO2DEN = 2,9 ("NNIT - Q"N - NO3,e-), gO2/d
 odzysk tlenu w
"NDEN, ilość
denitryfikacji NO3-,
zdenitryfikowanych
gO2/gN-NO3-
azotanów, gN-NO3-/d
Efekty oczyszczania
Jak w procesie tlenowym, ale dodatkowo znaczne obniżenie stężenia
azotu w odpływie dzięki denitryfikacji N-NO3-. Odpływ z reguły nie spełnia
wymogów Rozporządzenia w zakresie fosforu (tak jak w układzie
tlenowym.
Mieszanie w komorze denitryfikacji
Trzeba utrzymywać osad czynny w zawieszeniu, ale nie napowietrzać
zawartości KD.
Moc mieszania ~ 5 W/m3 KD
Defosfatacja biologiczna
 Zwykłe bakterie heterotroficzne (BH) osadu czynnego
zawierają ok. 2% P. Ilość fosforu usuwanego ze ścieków z
osadem nadmiernym (zawierającym BH) jest zatem mała.
 Specjalne bakterie heterotroficzne (BHP) sÄ… w stanie
zgromadzić w komórce nawet > 20% P. Bakterie takie
(bakterie heterotroficzne akumulujÄ…ce P, BHP (PAO))
mogą być obecne w znacznych ilościach w osadzie
czynnym, gdy osad jest naprzemiennie poddawany
warunkom beztlenowym i tlenowym. Wtedy osad
nadmierny (zawierający dużo BHP) zawiera dużo P, a więc
ilość usuwanego fosforu jest duża.
Układ A/O
Układ A/O (Anaerobic/Oxic)
Odpływ Q0  QN
Q0
(mało P)
KB KN
ą Q0 QN (dużo P)
BZT
10 ÷ 20%
PO4 % P
smo
2,3%
KB KN
3
% P smo
stężenie, g/m
Układ A/O
BH
KB
Corg LKT (Lotne Kwasy TÅ‚uszczowe)
LKT PO4
BHP
(PO4)n
PHM
(PHM = Poli Hydroksy
Maślany. Substancja
zapasowa)
Układ A/O
BH
KN
Corg + O2 CO2 + H2O + " BH
PO4
BHP
O2
(PO4)n
CO2 H2O + " BHP
PHM
Układ A/O
Dopływ do KB musi mieć możliwie mało (najlepiej wcale) NO3-.
Dlatego układ A/O projektuje się tak, żeby nie było nitryfikacji (tzn.
przyjmuje się odpowiednio krótki WO).
WO H" (2 ÷6)d
TKB = VKB/Q0 H" (0,5 ÷1,5)h
TKN = VKN/Q0 H" (1 ÷3)h
Efekty oczyszczania i zużycia tlenu:~ jak w procesie tlenowym przy
porównywalnym WO, ale dodatkowo niskie stężenie P w ściekach
oczyszczonych (może być, że odpowiada wymogą Rozporządzenia).
Trzeba bardzo dobrze klarować ścieki w osadnikach wtórnych Xe < 20
(15) gsm/m3, ponieważ zawiesina zawiera dużo P.
Układ A2/O
Układ A2/O (Anaerobic/Anoxic/Oxic)
² Q0
Q0 Q0  QN
KB KD KN
Ä… Q0 QN
KD/KN tak jak w układzie MLE. Służy do usuwania zanieczyszczeń
organicznych oraz nitryfikacji / denitryfikacji. Parametry jak dla układu
MLE.
KB żeby uzyskać defosfatację biologiczną.
TKB = VKB/Q0 H" (0,5 ÷ 2)h
NO3- doprowadzane do KB zużywają LKT, co obniża przyrost BHP, a
zatem efekty usuwania P.
Układ A2/O
Warunek wystÄ…pienia nitryfikacji w systemie A2/O
VKB +ðVKD +ðVKN
WO Å‚ð WOmin,nit ,d
VKN
~ (7 ÷ 10)d
dla 10ºC
Zużycie tlenu
Tak jak w systemie MLE.