Wstęp

Przez pojęcie: oczyszczanie ścieków rozumiemy wszelkie działania, które mają na celu usunięcie zanieczyszczeń natury biologicznej, chemicznej i mechanicznej ze ścieków. Należy szkodliwe substancje całkowicie usunąć lub zmienić ich właściwości w taki sposób, aby nie stanowiły już zagrożenia dla odbiorców odzyskanej wody. Oczyszczanie ścieków musi przebiegać tak, aby oczyszczone już wody nie szkodziły zdrowiu organizmów żywych a dzięki temu nadawały się do dalszego użytku.

Każda oczyszczalnia ścieków składa się z szeregu specyficznych urządzeń spełniających w procesie oczyszczania określoną funkcję. Zdarza się, że pojedynczy element składowy oczyszczalni może być stosowany do oczyszczania ścieków jako urządzenie pracujące w układzie samodzielnym, przeważnie jednak urządzenia są ze sobą sprzężone w określonym układzie stanowiącym całość technologiczną.

1. Kraty

Kraty służą do usuwania ze ścieków takich ciał, jak: szmaty, drewno itp., które mogą powodować trudności w eksploatacji osadników wstępnych, przepompowni, rurociągów, czy zasuw. Do usuwania ww. ciał stałych służą kraty stałe z ręcznym lub mechanicznym usuwaniem skratek. Kraty ruchome są rozwiązaniem przestarzałym.

Krata składa się z prętów stalowych o różnych przekrojach poprzecznych połączonych ze sobą tylko od strony dolnej, co umożliwia łatwe przesuwanie zgarniacza wzdłuż prętów krat i zgarnianie skratek. Aby uniknąć odkładania się osadów przed kratą, prędkość przepływu ścieków w kanale krat powinna wynosić 0,6 m/s. Powierzchnia przekroju poprzecznego krat jest zwykle o 15% większa od przekroju kanału. Przy ręcznym oczyszczaniu, górna krawędź krat opiera się o pomost roboczy wyposażony w rynnę ociekową do gromadzenia i częściowego odwadniania skratek. Prześwity pomiędzy prętami wynoszą 4, 6, 8 lub 10 cm. Mechanicznie zgarnia się skratki z kraty grabkami zamocowanymi do obiegowego łańcucha względnie do stalowego ramienia poruszającego się w górę i w dół wzdłuż kraty (przy ruchu zgarniacza w dół grabki odsuwają się od kraty). Odstępy pomiędzy prętami mogą wynosić 16, 25, 40, 60 lub 80 mm. Kraty mechanicznie oczyszczane stosuje się w dużych oczyszczalniach, do których ścieki dopływają w sposób ciągły.

Skratki należą do zanieczyszczeń uciążliwych, które mogą przysparzać sporo kłopotów przy ich usuwaniu. Z tego względu często się je rozdrabnia w rozdrabniarkach, a następnie zawraca do ścieków. Inną metodą unieszkodliwiania skratek jest ich prasowanie w specjalnych prasach. W procesie sprasowywania zmniejszają one swoją pierwotną objętość do 1/4, a nawet 1/5. Sprasowane skratki o zawartości około 60% wody spala się, kompostuje bądź wywozi na wysypiska.

2. Rozdrabniarki

Do rozdrabniania uciążliwych skratek, jak np. odpadów z rzeźni, kawałków skór itp., służą rozdrabniarki. Rozwiązania konstrukcyjne rozdrabniarek są różne, np. w rozdrabniarkach zainstalowanych ponad zwierciadłem ścieków zatrzymane na kratach skratki rozdrabnia się nożami w kształcie frezów. W innych typach zatrzymane na obracającym się bębnie skratki rozdrabnia się szybko wirującym walcem wyposażonym w elementy tnące (są one zainstalowane pod zwierciadłem ścieków). Trzeci typ rozdrabniarek skonstruowany jest specjalnie do rozdrabniania skratek z rzeźni. Sterowanie rozdrabniarką zatopioną jest na ogół samoczynne i opiera się na zmianie poziomu spiętrzenia ścieków w kanale, spowodowanego osadzaniem się skratek na bębnie rozdrabniarki. Noże w tych urządzeniach szybko się tępią, dlatego są to elementy wymienne.

3. Piaskowniki

Jeżeli ścieki zawierają dużo piasku, należy przed rozdrabniarkami zatopionymi zainstalować piaskowniki. Montować je należy przed osadnikami wstępnymi i stacjami pomp, bezpośrednio przed kratami, z którymi tworzą przeważnie jeden element budowlany. Zadaniem piaskownika jest oddzielenie pisaku, żwiru itp. Substancji stałych od lekkich i kłaczkowatych zawiesin zawartych w ściekach. Cząstki piasku, nawet o najmniejszych średnicach, działają ujemnie na urządzenia oczyszczlni, gdyż wycierają pompy i przewody tłoczne. Piasek stwarza również trudności przy usuwaniu osadów z osadników.

Piasek oddziela się od ścieków przez sedymentację. W piaskowniku dobiera się taką prędkość przepływu ścieków, aby sedymentowały w nim tylko cząstki piasku o średnicy powyżej 0,2 mm, natomiast lżejsze zawiesiny (szczególnie pochodzenia organicznego) były wynoszone poza piaskownik. Rozróżnia się piaskowniki o poziomym przepływie ścieku (podłużne) i o przepływie pionowym (pionowe). Znane są też konstrukcje piaskowników o okrężnym ruchu cieczy oparte na wykorzystaniu siły odśrodkowej.

4. Sita

Podobnie jak kraty i piaskowniki również sita mają tylko charakter pomocniczy przy oczyszczaniu ścieków. Ich podstawowym elementem składowym jest przegroda cedząca wykonana z drucianej siatki lub blachy perforowanej. Stosownie do sposobu usuwania zanieczyszczeń zatrzymanych na sicie rozróżnia się sita spłukiwane i suche. W sitach spłukiwanych czynnikiem płuczącym są ścieki, które podczas szybkiego obrotu sita zostają podniesione, a następnie spływając po powierzchni, wywołują efekt płuczący. Zatrzymane na sicie zanieczyszczenia, wraz z częścią ścieków , spływają do specjalnego osadnika dla rozdzielenia ich od ścieków. Tego typu sita stosuje się do dużych ilości ścieków.

Większe znaczenie dla oczyszczania ścieków przemysłowych mają sita suche. Zatrzymane na nich zanieczyszczenia odwadniają się na samym sicie, a następnie zdejmowane są przez oddmuch, zeskrobywanie lub spłukiwane wodą pod ciśnieniem. Rozróżnia się tu sita taśmowe i bębnowe. W pierwszych elementy cedzące tworzą łańcuch bez końca zanurzony w korycie, którym płyną ścieki. Stosuje się je tylko do dużych i nieregularnie dopływających ilości ścieków. Zatrzymane na sicie zanieczyszczenia są silnie uwodnione. W sitach bębnowych przegroda cedząca zamontowana jest na poziomo obracającym się bębnie. Ścieki mogą dopływać bądź z zewnętrznej, bądź z wewnętrznej strony sita. Mogą być również doprowadzane z czoła bębna. Sprawność działania sita bębnowego można zwiększyć przez wytworzenie na powierzchni sita warstwy filtrującej z zatrzymanych zanieczyszczeń. Warstwa ta w czasie powolnego obrotu współpracuje z sitem, w przeciwieństwie do sit szybkoobrotowych (samopłuczących). Sita bębnowe stosuje się do małych ilości ścieków spływających w sposób dość równomierny.

5. Filtry

Podobnie jak do wody, również do ścieków stosuje się urządzenia filtracyjne, co pozwala nieraz uzyskać ze ścieków wodę, która może być ponownie użyta do celów przemysłowych. Ścieki filtruje się przeważnie w filtrach ciśnieniowych wypełnionych gruboziarnistym piaskiem, jednak wstępnie trzeba z nich usunąć zawiesiny oraz oleje i tłuszcze. Skracają one bowiem cykl pracy filtrów i zwiększają zużycie wody płuczącej. W praktyce spotyka się filtry z wypełnieniem takim jak koks, żużel, wełna drzewna itp. Efekt filtracji można znacznie poprawić przez dodanie do ścieków małych ilości koagulantów. Zanieczyszczenia usuwa się przez płukanie lub wymianę złoza filtracyjnego, są więc one kłopotliwe w eksploatacji.

Innym typem filtrów są filtry bębnowe. Używa się ich głównie do odzysku ze ścieków produkcyjnych surowca, a więc np. włókien w przemyśle tekstylnym, papierniczym i celulozowym. Spełniają więc one podwójną rolę: obniżają ładunek zanieczyszczeń ścieków i poprawiają ekonomię produkcji. Cechą charakterystyczną urządzeń filtrujących jest uzyskiwanie stosunkowo suchego produktu.

Ze względu na zasadę działania rozróżnia się filtry pracujące z podciśnieniem i przy ciśnieniu normalnym (bezciśnieniowe).

1. W filtrach bezciśnieniowych wynurzoną z koryta tkaninę filtracyjną odsuwa się od bębna odpowiednim wałkiem kierującym, a następnie wprowadza się ją wraz ze znajdującym się na niej osadem pomiędzy wałeczki wygniatające, gdzie następuje odwodnienie placka osadowego i zrzucenie go z przegrody filtracyjnej. W drodze powrotnej na bęben tkaninę przemywa się wodą i czyści mechanicznie szczotką.

2. Filtry ciśnieniowe różnej konstrukcji stosuje się do czyszczenia takich ścieków, których zawiesiny sprawiają dużo kłopotów. Są to m.in. filtry świecowe. Proces filtracji dzieli się na dwie fazy. Podczas gdy w I fazie ma miejsce pokrywanie filtru substancją wspomagającą, a następnie właściwą mieszanką przeznaczoną do odwodnienia, w II fazie odbywa się oczyszczanie świec przez odmuch placka osadowego sprężonym powietrzem.

7. Osadniki
Są to obiekty lub urządzenia służące do wydzielania ze ścieków zawiesin łatwo opadających. Osadniki maja zastosowanie głównie w celu podczyszczania ścieków z zakładów przemysłowych i usługowych przed wpuszczeniem ich do kanalizacji miejskiej, zwane potocznie łapaczami szlamu, odmulaczami oraz jako element procesu oczyszczania ścieków miejskich(osadniki wstępne, pośrednie, wtórne).

Działanie osadników opiera się na procesie sedymentacji. W zależności od charakteru i stężenia zawiesin rozróżnia się trzy typy sedymentacji:

1. Sedymentacja odrębnych cząstek- dotyczy to zawiesin ziarnistych występujących w ściekach w niskich stężeniach. Większość zawiesin opada jako odrębne cząstki.

2. Sedymentacja zawiesin kłaczkowatych- ten typ występuje często w surowych ściekach miejskich i licznych ściekach przemysłowych, gdy zawierają one niewielką ilość zawiesin.

3. Sedymentacja strefowa- występuje wówczas, gdy mamy do czynienia z wysoką jednorodnością zawiesin kłaczkowatych.
   Przykładem sedymentacji strefowej jest opadanie osadu czynnego, skłaczkowanych zawiesin typu chemicznego lub pulpy w ściekach papierniczych. Opadające kłaczki zlepiają się, tworząc kożuch. Proces opadania charakteryzuje się trzema strefami:
   strefę opadania- gdy cząsteczki opadają swobodnie z dużą prędkością, strefę przejściową- opadające cząsteczki zaczynają wywierać nacisk na cząstki leżące niżej, następuje spadek prędkości spadania oraz strefę zagęszczenia- gdy duże stężenie zawiesin powoduje mechaniczne podtrzymywanie cząstek przez cząstki opadłe wcześniej.

4. Sedymentacja wielostrumieniowa, która polega na przepuszczaniu dopływających ścieków przez system równoległych rur, płyt, czy półek, zazwyczaj nachylonych do poziomu, w których następuje osadzanie się zawiesin.

Na przebieg sedymentacji ma wpływ wielu czynników, mogą one wspomagać lub utrudniać sedymentację.

Osadniki to urządzenia, które ze względu na przeznaczenie podzielić można na:

1. osadniki samodzielne- po których ścieki są odprowadzane bezpośrednio do odbiornika

2. osadniki wstępne- stosowane przed urządzeniami do biologicznego oczyszczania ścieków:
   o przepływie poziomym( podłużne, radialne, zespolone lub zbliżone)
   o przepływie poziomo-pionowym

3. osadniki wtórne- stosowane po urządzeniach do biologicznego oczyszczania ścieków
   o przepływie poziomym( podłużne, radialne, zespolone)
   o przepływie pionowym
   o przepływie poziomo-pionowym

Kolejnym podziałem jakiemu ulegają osadniki jest podział w zależności od sposobu działania:
- o działaniu ciągłym(przepływowe)
- o działaniu okresowym(odstojniki)
W technice oczyszczania ścieków stosowane są osadniki przepływowe.

8. Odtłuszczacze, odolejacze ścieków

Ścieki zawierają często substancje tłuste i oleiste. Dlatego do ich oczyszczania stosuje się odtłuszczacze i odolejacze.
Odtłuszczaczami nazywamy obiekty lub urządzenia służące do usuwania ze ścieków tłuszczów, olejów oraz innych substancji o gęstości mniejszej od wody. Odtłuszczacze działają na zasadzie flotacji, czyli zjawiska polegającego na wypływaniu cząstek lżejszych od cieczy na jej powierzchnię, gdzie tworzą błonę lub kożuch.

Odtłuszczacze stosujemy:

1. 
   Przed wpuszczeniem ścieków do kanalizacji, chodzi głównie o ścieki pochodzące z zakładów przemysłowych i usługowych, takich jak: restauracje, hotele, pralnie, stacje benzynowe - w tym przypadku stosuje się urządzenia proste określane jako łapacze lub separatory tłuszczów, oleju, benzyny.
   Drugi rodzaj ścieków pochodzi np. z rzeźni, zakładów utylizacyjnych, fabryk kleju i tłuszczów spożywczych, przemysłu wełnianego- do oczyszczania tego rodzaju ścieków stosuje się urządzenia i procesy bardziej złożone (urządzenia flotacyjne, odwirowanie, koagulację).

2. Jako wstępny proces oczyszczania ścieków miejskich

3. Jako element wydzielonego oczyszczania dużych ilości ścieków przemysłowych, głównie z rafinerii ropy naftowej, fabryk petrochemicznych.

Oczyszczanie z tłuszczów i olejów można podzielić na dwie części:

1. Odtłuszczanie ścieków miejskich- tłuszcze usuwane w miejskich oczyszczalniach to mieszanina tłuszczów i olejów pochodzenia organicznego i mineralnego, a także pochodnych ropy naftowej. Stosowane odtłuszczacze to wydłużone komory z nachylonymi ściankami zewnętrznymi, podzielone na trzy części dwiema podłużnymi ściankami wewnętrznymi. W środkowej części panuje ruch burzowy, spowodowany napowietrzaniem ścieków. Ruch ten powoduje gromadzenie się tłuszczów w bocznych częściach.

2. Odolejanie ścieków przemysłowych- zanieczyszczenia olejowe w ściekach występują w trzech postaciach:
-wolnego oleju -w postaci dużych, odrębnych kropli
-emulsji olejowej- w formie małych kropli
-oleju rozpuszczonego

9. Chemiczne oczyszczanie ścieków

Inną formą usuwania zanieczyszczeń z wody jest oczyszczanie chemiczne. Ta forma należy do jednej z metod niwelowania zanieczyszczeń w ściekach przemysłowych posiadających w swoim składzie największą liczbę metali ciężkich i związków organicznych. „Jest to metoda przedstawiająca wytrącanie niektórych związków rozpuszczalnych lub ich neutralizowania przy pomocy procesu tzw. koagulacji, elektrolizy, ekstrakcji oraz destylacji, a także sorpcji na węglu aktywnym.”

Do najczęściej stosowanych procesów chemicznego oczyszczania ścieków należy zaliczyć metody strąceniowe , neutralizację oraz utlenianie i redukcję chemiczną.

Aby w pełni rozumieć procesy dokonywane przez urządzenia do chemicznego oczyszczania ścieków, należy wytłumaczyć powyższe terminy.

1. Koagulacja - [łac. coagulatio `ścinanie się', `krzepnięcie'], chemiczne łączenie się cząstek koloidowych w większe skupienia. Proces ten może powodować żelowanie lub sedymentację danej substancji.

2. Neutralizacja - reakcja chemiczna między kwasem a zasadą prowadząca do powstania soli i wody; np. KOH + HBr = KBr + H₂O; terminu „zobojętnienie” nie należy rozumieć dosłownie, ponieważ tylko kwas i zasada o podobnej mocy zmieszane w równych ilościach molowych tworzą roztwór obojętny, w przypadku reakcji między słabym kwasem i mocną zasadą roztwór pozostaje słabo zasadowy, a w przypadku reakcji słaba zasada -mocny kwas — słabo kwaśny.

3. Elektroliza - [gr.
   lektron `bursztyn', lýsis `rozłożenie'], przepływ prądu elektrycznego. (z zewn. źródła prądu) przez elektrolit i towarzyszące mu — wymuszone tym przepływem — reakcje chemiczne biegnące na granicy faz elektroda (półogniwo)-elektrolit; podczas elektroliz. jony elektrolitu wędrują do elektrody o przeciwnym znaku: dodatnie kationy do katody, połączonej z ujemnym biegunem źródła prądu, a ujemne aniony do anody, i tam ulegają reakcjom elektrochemicznym. — kationy redukują się, pobierając elektrony z katody, a aniony oddają elektrony anodzie, utleniając się; wykorzystywana w analizie chemicznej i procesach przemysłowych.; m.in. otrzymywanie związków chemicznych, oczyszczanie metali, nakładanie powłok galwanicznych.

4. Ekstrakcja - [łac. extractio `wyciągnięcie', `wyjęcie'], techn. chemiczna metoda wyodrębniania określonych składników z mieszanin ciekłych lub stałych za pomocą dobranych, selektywnych rozpuszczalników (o różnej zdolności rozpuszczania poszczególnych składników); roztwór wyekstrahowanego składnika nosi nazwę ekstraktu, pozostałość poekstrakcyjna — rafinatu, a użyty rozpuszczalnik — ekstrahentu; warunkiem ekstrakcji jest ograniczona wzajemna rozpuszczalność ekstraktu i rafinatu, a więc występowanie 2 faz, które można mechanicznie rozdzielić.

5. Destylacja - [łac. destillatio `ściekanie kroplami'], metoda rozdzielania mieszaniny cieczy na składniki, której podstawą jest różnica w składzie pary i cieczy opisana równowagą termodynamiczną układu; polega na ogrzaniu cieczy i odparowaniu najbardziej lotnego składnika, a następnie oziębieniu i skropleniu pary.

6. Sorpcja - [łac.], chem. ogólna nazwa procesów: absorpcji i adsorpcji.

absorpcja [łac. absorptio `wchłanianie'], chem. pochłanianie substancji, zwanej absorbatem (najczęściej gazu), przez całą objętość innej substancji, zwanej absorbentem (będącej cieczą lub ciałem stałym).

adsorpcja [łac. ad- `przy', sorbere `pochłaniać'], gromadzenie się cząstek jednej substancji, zwany adsorbatem, na powierzchni drugiej substancji, zwany adsorbentem, na skutek występowania sił międzycząsteczkowych albo tworzenia się wiązań chemicznych; wykorzystywana do wydzielania określonych składników z mieszaniny gazowej lub ciekłej.

7. Węgiel aktywowany, węgiel aktywny, węgiel pierwiastkowy, bezpostaciowa, porowata substancja o silnie rozwiniętej powierzchni; b. dobry adsorbent; stosowany do oczyszczania i odbarwiania produktów w przemyśle chemicznym, spożywczym oraz w lecznictwie (zatrucia).

Do spisu powyższych definicji można by dodać również chlorowanie, które jest używane podczas chemicznego oczyszczania ścieków. Jest ono wykorzystywane do unieszkodliwienia bakterii chorobotwórczych i usunięcia przykrej woni ze ścieków, a polega na wprowadzaniu atomu chloru do cząsteczki związku organicznego.

Chemiczne oczyszczanie ścieków jest używane głównie w oczyszczaniu ścieków przemysłowych, które zawierają metale ciężkie oraz chemiczne związki organiczne, które nie są w stanie rozłożyć się w sposób biologiczny (tzw. substancje refrakcyjne).

Metody strąceniowe mają ogromne znaczenie w procesach oczyszczania ścieków. Ogólnie metody te można podzielić na chemiczne i biologiczne. W przypadku chemicznych metod strąceniowych do ścieków dozuje się reagenty chemiczne w celu przekształcenia mikrozawiesin, koloidów lub domieszek rozpuszczonych w makrozawiesiny, które następnie usuwa się metodami mechanicznymi.
Do najważniejszych chemicznych metod strąceniowych stosowanych w oczyszczaniu ścieków należy zaliczyć:
- koagulację ścieków i osadów ściekowych,
- chemiczne strącanie związków fosforu.

W momencie zadziałania substancjami chemicznymi na ścieki uzyskujemy:

* zobojętnienie ścieków,

* wydzielenie ze ścieków substancji stałych,

* wydzielenie ze ścieków substancji organicznych, koloidalnych i związków rozpuszczalnych, przede wszystkim soli metali ciężkich,

* odkażenie ścieków,

* usunięcie przykrego zapachu,

* utlenienie substancji ściekowych.

Czynniki mające wpływ na oczyszczanie chemiczne:

1. Zasadowość i PH

Proces powinien zachodzić przy takim Ph, w którym dany koagulant ma słabą rozpuszczalność, gdyż wtedy koagulacja zachodzi najwydajniej i można się spodziewać, że część metali zostanie usunięta już na tym poziomie. Niestety, często otrzymanie optymalnego PH (6 - glin, 8- żelazo) jest trudne lub wymaga dużych nakładów pieniężnych, stąd stosuje się wartości zbliżone (najczęściej niższe)

2. Temperatura

Im niższa temperatura, tym wolniejsze tempo koagulacji i bardziej lepka substancja.

3. Mieszanie

Aby doszło do efektywnej koagulacji, mieszanie musi zostać wykonane bardzo szybko, tak by reakcja nie zdążyła się wykonać na powierzchni wody, stąd wykonuje się je w specjalnych komorach szybkiego mieszania i flokulacji, gdzie najpierw mieszanie jest szybkie, następnie zaś wolne, aby złączone kłaczki substancji nie rozpadły się.

4. Twardość

Charakteryzuje ona zawartość jonów magnezowych i wapniowych, które mogą pomagać w neutralizacji napięcia powierzchniowego substancji i zmniejszać optymalną dawkę koagulantu. O ile dodanie wapna lub soli magnezu jest dość kosztowne, można dodawać wodę morską, która zawiera dużo jonów magnezu i jest tania.

5. Koagulant

W przemyśle oczyszczania ścieków można używać bardzo wielu rodzajów koagulantów, jednak zawsze aktywną substancją musi być żelazo lub glin.

STRĄCANIE CHEMICZNE

Stosowane jest w celu usuwania niektórych jonów z wody, a polega na wytrącaniu z wody bardzo słabo rozpuszczalnych związków usuwanych jonów.

Wytrącane związki spełniają często rolę sorbentów (substancji zdolnych do gromadzenia na swej powierzchni lub do pochłaniania całą objętością) innych zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych oraz bakterii i wirusów.

Po strącaniu niezbędne jest przeprowadzenie sedymentacji, filtracji oraz czasami korekty pH.

Czasami chemiczne strącanie stosowane jest łącznie z koagulacją.

W Polsce proces ten jest stosowany do oczyszczania wód przemysłowych.

Wyróżniamy cztery metody strącenia chemicznego:

1. Strącenie bezpośrednie

Jednostopniowy system oczyszczania ścieków po ich przejściu przez kratę i piaskownik, podczas którego fosfor i zawiesina są usuwane przez koagulant. Ponieważ jest to proces jednostopniowy ważne jest, aby została usunięta jak największa ilośc substancji. Niestety, nawet po dodaniu ulepszaczy powodujących lepszą sedymentację, metoda ta nie nadaje się do usuwania wszystkich rodzajów zanieczyszczeń, gdyż część z nich jest tworzy zbyt małe kłaczki, aby zostały one usunięte w pierwszej próbie (np. związki azotu). Mimo to metoda ta ma swoje zalety, dzięki którym znajduje zastosowanie. Są to: prostota, łatwość w obsłudze, niewielki nakład na koszty (zakup urządzeń, obsługa, koszty operacyjne i zużycie energii). Podsumowując: sprawdza się ona w krajach, gdzie nie można przeznaczyć wysokich nakładów na oczyszczanie.

2. Strącanie wstępne

Jest to metoda podobna do strącanie bezpośredniego z tą różnicą, że po strąceniu wstępnym następuje stopień biologiczny. Cel tej metody to usuwanie fosforu.

3. Strącanie symultaniczne

Służy również głównie do usuwania fosforu. Substancją aktywną w koagulantach używanych do tej metody jest głównie żelazo dwu- lub trójwartościowe (rzadko glin).

W porównaniu do strącania wstępnego, produkowana jest tu mniejsza ilość biogazu oraz osadu.

4. Strącanie końcowe

Jest to kolejny stopień usuwania fosforu. Niektórzy mówią, iż jest on zbędny, gdyż nie daje oczekiwanych efektów względem poniesionych nakładów, jednak zaleta jest bardzo wysoka jakość oczyszczonych ścieków.

CHEMICZNA OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW - przykład

Aby przedstawić działanie chemicznej oczyszczalnie ścieków, posłużymy się przykładem instalacji firmy ProjprzemEKO, która zajmuje się oczyszczaniem ścieków już prawie 60 lat. Jest to projekt oczyszczania ścieków z myjni wagonów kolejowych i innych środków transportu, które z powodu wysokiego stężenia metali nie nadawałyby się do oczyszczani biologicznego.

Ogólny schemat działania całego procesu przedstawia poniższy rysunek:

Składowe danej oczyszczalni to:

 zbiornik odpiaszczający,

 komora uśredniająca,

 akcelatory będące reaktorami wielofunkcyjnymi,

 osadniki wtórne,

 komory odprowadzania osadów ściekowych,

 filtry pospieszne,

 zespół dozowania reagentów,

 zespół kontroli oraz sterowania. Wydajność oferowanych jednostek - od 2 do 50 m3/d.

Producent nie podaje dokładnych specyfikacji co do urządzeń i materiałów użytych w tym systemie, toteż poniżej podajemy przykładowe urządzenia, które mogłyby mieć zastosowanie w takiej oczyszczalni.

• Zbiornik odpiaszczający

Separator piasku , EKO-MONTAŻ Sp. z o.o.

ZASTOSOWANIE

Separator piasku przeznaczony jest do ostatecznego usuwania piasku i jego odsączania z pulpy wodno-piaskowej dostarczanej z piaskownika w procesie mechanicznego oczyszczania ścieków. Może również oddzielać mineralna w procesach produkcyjnych zakładów utylizacji, przemysłu chemicznego, artykułów spożywczych, rafinerii itp.

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA

Urządzenie składa się z hermetycznej komory płukania do której otworem wlotowym usytuowanym w zależności od potrzeb z boku, z tyłu lub z góry, podawana jest ciecz z zanieczyszczeniem. Króciec odpływu cieczy może być usytuowany z tyłu urządzenia lub z boku po lewej lub prawej stronie. W górnej części obudowy jest otwór inspekcyjny zamykany klapą. W dolnej części obudowy ślimaka zamontowany jest zawór (elem. 5) do opróżniania separatora. Transport, płukanie i odsączanie piasku osadzonego na dnie następuje za pomocą przenośnika ślimakowego. Zrzut odwodnionego piasku do kontenera następuje poprzez otwór wyrzutowy. Odprowadzenie cieczy odbywa się przelewem w górnej części urządzenia i otworem odpływowym.

Separator załączany jest wraz z pompą podającą ścieki z piaskiem. Po wyłączeniu pompy separator jest utrzymywany w ruchu jeszcze przez 15÷20 minut.

 Pompownia wód surowych

Firma Promer

Przepompownie produkowane przez firmę PROMER są kompletnymi urządzeniami zbiornikowo-tłocznymi przewidzianymi do bezobsługowego funkcjonowania.
Każda z przepompowni składa się ze szczelnego zbiornika, pomp, armatury, rur tłocznych i układu automatycznego sterowania pracą pomp.
Urządzenie sterujące automatycznie załącza pompy na przemian w zależności od ilości napływających ścieków do zbiornika przepompowni.
Każda przepompownia wymaga stałego dozoru i odpowiedniego reagowania w celu zapobieżenia skutkom ewentualnej awarii. Zamawiający przepompownię (użytkownik) zobowiązany jest zapewnić odpowiednio przeszkolony personel do jej nadzoru.

 Komora mieszania

DOSATRON D20S, firma Drago

Dosatron jest urządzeniem podłączonym do sieci wodociągowej, a jego jedyną siłą napędzającą jest ciśnienie wody. Pod jej wpływem, mechanizm zasysa zagęszczony preparat, dozuje żądaną proporcję, a następnie miesza preparat z wodą. Otrzymany w ten sposób roztwór zostaje przesłany dalej. Dozowana wartość wtryskiwanego preparatu jest zawsze proporcjonalna do ilości wody przepływającej przez Dosatron, niezależnie od zmian natężenia przepływu wody lub jej ciśnienia w sieci.


Dziedziny:
- Ochrona środowiska
- Higiena
- Mycie pojazdów
- Obróbka metali
- I.A.A.
- Uzdatnianie wody
- Sztuki plastyczne
- Ogrodnictwo

 Osadnik wstępny

W dnie osadnika znajduje się 6 rurociągów Dn=150mm (wystających o 100mm powyżej dna płyty fundamentowej) do odprowadzenia osadu wstępnego i nadmiernego do zagęszczacza osadu. Ponadto dno osadnika wstępnego posiada skosy o wysokości 0,25 m. i spadku w kierunku otworów spustowych. Odprowadzenie osadów z dna osadnika odbywa się poprzez kolektor z 6 przepustnicami z napędem elektrycznym , usytuowanym w komorze zrzutu ścieków i spustu osadów.

 Zbiornik retencyjno - uśredniajcy

Oczyszczalnia ścieków w Zawidzu

Zbiorniki retencyjno-uśredniające ścieków dowożonych do punktu zlewnego zaprojektowano jako otwarta, prostokątną wannę żelbetonową. Zbiornik zblokowany jest konstrukcyjnie z poletkiem ociekowym piasku. Wyposażenie zbiornika składa się z pompy rozdrabniającej i piaskownika poziomo-wirowego. W ścianie znajdują się przejścia szczelne, dla przewodów doprowadzających i odprowadzających ścieki. oraz piasek z piaskownika. Podawanie ścieków odbywa się za pomocą pompy rozdrabniającej, umieszczonej w specjalnym zagłębieniu. Pompa zamocowana jest do stopy sprzęgającej przytwierdzonej do dna. Opuszczana jest na miejsce pracy po prowadnicach wykonanych z rur stalowych. Pompa przesyła ścieki do reaktora wielofunkcyjnego. Sterowanie pracą pompy rozdrabniającej odbywa się w funkcji poziomów mierzonych przez wyłączniki pływakowe oraz w funkcji czasu, tak aby zapewnić równomierny odpływ ścieków ze zbiornika ze zbiornika retencyjno -uśredniającego do reaktora. Wewnątrz zbiornika zamontowany jest również piaskownik poziomo-wirowy, za pośrednictwem którego dopływają ścieki do punktu zlewnego. Piaskownik w dolnej swej części-osadowej wykonany jest z rury stalowej, natomiast górną przepływową stanowi komora o przekroju kołowym. Piasek z piaskownika odprowadzany jest pompą "Mamut" na poletko ociekowe piasku. Pompa "Mamut" posiada również instalację powietrzną, umożliwiającą w razie potrzeby wzruszenie piasku.

• Akcelerator osadnik

ProjprzemEKO, Akcelator AK

Projprzem-EKO rozwinął technologię obróbki wody i ścieków, m.in. uruchamiając produkcję nowego typu akcelatorów. Konstrukcja oparta została na własnych rozwiązaniach projektowych, popartych wieloletnim doświadczeniem przy budowie, uruchamianiu i eksploatacji stacji uzdatniania wód powierzchniowych i chemicznych oczyszczalni ścieków. Cechą szczególną tych rozwiązań jest specjalny, wyjątkowo korzystny układ hydrauliczny komór koagulacji, recyrkulacji osadów oraz zastosowanie do sedymentacji wkładów wielostrumieniowych. Zwarta, modułowa budowa umożliwia łatwą eksploatację i tworzenie różnych zestawów, w zależności od potrzeb technologicznych.

 Filtr piaskowy pospieszny

Filtroodmulniki DN 25-150, Termen Wrocław

Filtroodmulniki przeznaczone są do zatrzymywania zanieczyszczeń w postaci stałej, unoszonych przez wodę w sieciach ciepłowniczych, węzłach cieplnych i kotłowniach. Zastosowanie filtroodmulnika pozwala na prawidłowe działanie automatyki regulacyjnej, aparatury kontrolno-pomiarowej, wymienników ciepła, pomp oraz pozostałych elementów instalacji. W większych sieciach, jak również źródłach ciepła, można również instalować filtroodmulniki jako filtry bocznikowe, pracujące przy przepływie 5÷8% nominalnego przepływu wody. Dla dodatkowego oczyszczania wody filtroodmulniki mogą współpracować z lokalnymi układami wodociągowymi, wyposażonymi w piaskowe filtry pośpieszne. Zastosowane w nich rozwiązania techniczne zapewniają skuteczne oczyszczanie wody, prosty montaż i łatwą obsługę.

10. Biologiczne oczyszczanie ścieków

Biologiczne sposoby oczyszczania ścieków polegają głównie na utlenianiu (spalaniu na mokro). Najistotniejsze znaczenie w tym procesie odgrywają bakterie tlenowe (aerobowe). Proces oczyszczania w warunkach tlenowych polega na zatrzymaniu przez powierzchnię mikroorganizmów zanieczyszczeń organicznych, rozpuszczonych lub koloidalnych, zawartych w ściekach. Mikroorganizmy te mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego.

Część zatrzymanych ze ścieków zanieczyszczeń jest utleniana, w wyniku czego powstaje woda i dwutlenek węgla, pozostała część jest asymilowana i wykorzystywana do przyrostu żywej masy mikroorganizmów. Następnie część lub całość zsyntetyzowanej substancji żywej ulega autooksydacji.

Biologiczne oczyszczanie ścieków odbywa się przy udziale enzymów wydzielonych przez mikroorganizmy biorące czynny udział w procesie oczyszczania. Najważniejszymi produktami procesów utleniania są bezwodniki kwasu węglowego, azotowego i siarkowego. Ponieważ ścieki zawierają dostateczną ilość związków zasadowych, bezwodniki tych kwasów wytwarzają sole rozpuszczalne: węglany, azotany i siarczany. Jedynie część dwutlenku węgla jako gaz pozostaje w roztworze lub z niego uchodzi. Podczas biologicznego oczyszczania ścieków rozkładowi ulega 45-80% zanieczyszczeń organicznych. Pozostała ilość substancji organicznych, organicznych postaci błony biologicznej ze złóż lub osadu czynnego, dostaje się do osadników wtórnych, wtórnych następnie przerabiana jest jako osad.

W oczyszczalni biologicznej sztucznej w środowisku wodnym następuje nitryfikacja azotu - utlenienie N do organicznego NO3. Przy niedostatecznym zaopatrzeniu w tlen w procesie oczyszczania może nastąpić denitryfikacja, której wynikiem jest między innymi wydalanie gazowego azotu do atmosfery. Do degradacji organicznych osadów ściekowych i stężonych organicznych ścieków przemysłowych stosuje się metodę beztlenowego rozkładu biologicznego. Metoda ta, określana jest jako fermentacja anaerobowa lub metanowa. W procesie fermentacyjnym bierze tu udział bardzo różnorodna grupa drobnoustrojów, zdolnych do życia w warunkach beztlenowych.

Stawy ściekowe

Stawy ściekowe są to zbiorniki ziemne naturalne lub sztuczne, służące do oczyszczania ścieków o niedużym stężeniu łatwo rozkładających się substancji organicznych. W stawach zachodzi samooczyszczanie ścieków w wyniku zespołu procesów fizycznych i biochemicznych, przebiegających bądź pod wpływem światła i tlenu oraz przy udziale mikroorganizmów wodnych, bądź w warunkach beztlenowych.

Stawy stabilizacyjne

Utlenianie ścieków w stawach stabilizacyjnych może zachodzić w warunkach tlenowych (stawy tlenowe), w warunkach beztlenowych (stawy anaerobowe) oraz częściowo w warunkach tlenowych i częściowo beztlenowych (stawy fakultatywne). W stawach tlenowych tlen dostarczany jest głównie w wyniku fotosyntezy glonów oraz w mniejszej ilości w wyniku natleniania powierzchniowego. W stawach beztlenowych oraz w dolnej strefie stawów fakultatywnych mineralizacja przebiega z udziałem bakterii heterotroficznych. Jako stawy stabilizacyjne mogą być wykorzystywane naturalne zbiorniki i zagłębienia terenowe lub mogą one być budowane jako zbiorniki sztuczne, na glebach o małej wartości rolniczej. Stawy napowietrzane- pełne wymieszanie zawartości stawu zachodzi w stawach tlenowych, natomiast niecałkowite w stawach fakultatywnych. Dalsze zwiększenie efektów oczyszczania biologicznego uzyskuje się przez zaprojektowanie stawu sedymentacyjnego. Stawy napowietrzane są typowymi zbiornikami ziemnymi o umocnionych skarpach.

Złoża biologiczne

Złoże biologiczne stanowi jak gdyby stos tłuczonych kamieni, żużlu, koksu, a nawet elementów z tworzyw sztucznych, ułożony na ruszcie z cegieł lub prefabrykowanych elementów betonowych. Zasada działania złoża biologicznego jest następująca: mechanicznie oczyszczone ścieki przepuszcza się przez dobrze napowietrzoną warstwę kruszywa, stanowiącego wypełnienie złoża biologicznego. Powierzchnia wypełniacza, tj. kruszywa, pod wpływem działania ścieków pokrywa się błoną biologiczną. Procesy biochemiczne polegają na bezpośrednim, enzymatycznym utlenianiu substancji organicznej oraz syntezie komórek drobnoustrojów tworzących błonę biologiczną. Warunkiem pracy złoża biologicznego jest zapewnienie kontaktu ścieków z błoną biologiczną oraz odpowiednie napowietrzenie złoża. Złoże najczęściej napowietrza się wywołując ruch powietrza za pomocą różnic temperatur. Ścieki doprowadzane są na złoża specjalnymi urządzeniami (najczęściej zraszaczami obrotowymi). W złożach zraszanych konieczna jest każdej jesieni i wiosny regeneracja błony. Proces ten zwany jest również odbudowaniem złoża.

Osad czynny

Oczyszczanie ścieków za pomocą osadu czynnego polega na zgromadzeniu niezwykle dużej ilości drobnoustrojów w małej objętości i utrzymywania ich aktywności biologicznej przez sztuczne doprowadzanie odpowiednich ilości tlenu.

Zasadniczy proces oczyszczania ścieków przeprowadza się w komorach napowietrzania. Pod wpływem napowietrzania wytwarza się tu charakterystyczny zespół drobnoustrojów - głównie bakterii i pierwotniaków - który utrzymywany w ciągłym ruchu powoduje powstanie kłaczków osadu czynnego. Kłaczki mają strukturę gąbczastą, dzięki czemu tworzą dużą powierzchnię czynną, zdolną do sorbowania związków organicznych znajdujących się w ściekach w postaci rozpuszczonej i koloidalnej. Sorbowane związki organiczne są zużywane jako pożywka, następuje przyrost liczby mikroorganizmów i wyniku procesów utleniania zwiększenie ilości związków mineralnych.

Najważniejszym elementem instalacji w oczyszczalni osadem czynnym są komory napowietrzania. W komorach tych stosowane jest napowietrzanie powierzchniowe, od dołu, lub podpowierzchniowe. Do napowietrzania powierzchniowego służą koła łopatkowe, szczotki stalowe, wirniki, mieszadła turbinowe. W komorach napowietrznych sprężonym powietrzem, powietrze jest doprowadzane za pomocą płytek perforowanych, rur perforowanych oraz dysz. Często stosowane jest napowietrzanie podpowierzchniowe za pomocą rusztu systemu Inka.

Uproszczone sposoby oczyszczania ścieków osadem czynnym polegają zwykle na przedłużonym czasie napowietrzania przy niskim obciążeniu ładunkiem. Dąży się w ten sposób do utlenienia obciążeń organicznych bez stosowania dodatkowych procesów przeróbki osadów. Oczyszczalnie stosujące sposoby uproszczone można podzielić na dwie grupy:

Rowy biologiczne -komory o przedłużonym czasie napowietrzania. Rowy biologiczne stosowane są do oczyszczania małych ilości ścieków bytowo-gospodarczych lub przemysłowych. Oczyszczalnię tego typu stanowi jeden lub kilka rowów połączonych ze sobą, w których mieszanie, przepływ i napowietrzanie ścieków osiąga się za pomocą ustawionej w poprzek rowu szczotki Kessenera. W celu zabezpieczenia rowu przed zamarzaniem odbudowuje się szczotki oraz wmontowuje urządzenia podgrzewające wewnątrz ich obudowy.

Komory przedłużonego napowietrzania - różnią się od rowu biologicznego około dwukrotnie większym obciążeniem ściekami. Typowym rozwiązaniem są komory napowietrzania zespolone z osadnikiem wtórnym. Ze względu na większą elastyczność do zmian obciążenia poleca się przy współdziałaniu z polami nawadnianymi stosować oczyszczanie metodą osadu czynnego. Oczyszczalnia powinna być wyposażona w kilka komór napowietrzania.

BIBLIOGRAFIA

1. W. Chełmicki, Woda. Zasoby, degradacja, ochrona, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2002, ISBN 83-01-13557-3

2. F. Meinck, H. Stooff, H. Kohlschutter, Ścieki przemysłowe, Wyd. Arkady, Warszawa 1975

3. http://www.ekomontaz.com/

4. http://jackhome.w.interia.pl/oswstep.htm

5. http://www.kemipol.com.pl - Bengt Hansen, „Chemiczne oczyszczanie ścieków - stare i nowe zastosowania”

6. http://www.nawadnianie24.pl/index

7. http://oczyszczaniesciekow.projprzemeko.pl/show/oczyszczanie_sciekow_ak

8. http://www.plock.edu.pl/zawidz/gmina/oczyszcz.htm

9. http:// www.portal-ekologia.pl

10. http://www.promer.com.pl/

11. http://www.termen.com.pl/of_filtr2.php

12. http://pl.wikipedia.org/wiki/Chemiczne_oczyszczanie_sciekow

Pytania:

1. Do oczyszczania ścieków metodą mechaniczną nie służą:

1. rozdrabniarki

2. wyłapywacze

3. osadniki

4. piaskowniki

2. Koagulacja, to:

1. chemiczne łączenie się cząstek koloidowych w większe skupienia

2. reakcja chemiczna między kwasem a zasadą prowadząca do powstania soli i wody

3. chemiczna metoda wyodrębniania określonych składników z mieszanin za pomocą dobranych, selektywnych rozpuszczalników

4. metoda rozdzielania mieszaniny cieczy na składniki, polegająca na ogrzaniu cieczy i odparowaniu najbardziej lotnego składnika, a następnie oziębieniu i skropleniu pary

3. W momencie zadziałania substancjami chemicznymi na ścieki nie uzyskujemy:

1. zobojętnienie ścieków

2. wydzielenie ze ścieków substancji stałych

3. odkażenie ścieków

4. kwasowy charakter ścieków

4. Zdanie prawdziwe, to:

1. Rozkład zanieczyszczeń organicznych odbywa się przy wykorzystaniu mikroorganizmów

2. Biologiczne sposoby oczyszczania ścieków polegają głównie na zatrzymaniu zanieczyszczeń nieorganicznych

3. Podczas biologicznego oczyszczania ścieków rozkładowi ulega 10-15% zanieczyszczeń organicznych

4. Stawy ściekowe służą do oczyszczania ścieków o niedużym stężeniu łatwo rozkładających się substancji nieorganicznych

5. Typem filtra jest:

1. Filtr wielostrumieniowy

2. Filtr o przepływie ukośnym

3. Filtr bezciśnieniowy

4. Filtr jednostrumieniowy

Źródło: portal-ekologia

Wszystkie definicje pochodzą z Encyklopedii Wydawnictwa Naukowego PWN

Źródło: wikipedia, Chemiczne oczyszczanie ścieków

Bengt Hansen, Chemiczne oczyszczanie ścieków - stare i nowe zastosowania.

Bengt Hansen, Chemiczne oczyszczanie ścieków - stare i nowe zastosowania.

http://www.ekomontaz.com/

http://www.promer.com.pl/

http://www.nawadnianie24.pl/index

http://jackhome.w.interia.pl/oswstep.htm

http://www.plock.edu.pl/zawidz/gmina/oczyszcz.htm

http://oczyszczaniesciekow.projprzemeko.pl/show/oczyszczanie_sciekow_ak

http://www.termen.com.pl/of_filtr2.php

---