Stanisław Rafałowski
Grupa V
Sprawozdanie do ćwiczenia nr 2
„Efektywność usuwania związków organicznych oraz biogennych z odcieków z zastosowaniem złóż zanurzonych z ruchomym wypełnieniem.”
Celem ćwiczenia jest ocena efektywności oczyszczania odcieków ze składowiska odpadów komunalnych z zastosowaniem złóż zanurzonych z ruchomym wypełnieniem.
Metoda złóż zanurzonych z ruchomym wypełnieniem polega na oczyszczaniu ścieków przy pomocy zanurzonych w złożu kształtek z polietylenu lub polipropylenu na których rozwija się błona biologiczna. W naszym doświadczeniu wypełnienie złoża kształtkami stanowiło 30% objętości reaktora.
Nasze doświadczenie polegało na określeniu wskaźników fizyczno - chemicznych tj. odczynu, ChZT-Cr, amoniaku, azotynów, azotanów oraz ortofosforanów w odciekach surowych oraz oczyszczonych oraz obliczeniu parametrów technologicznych złoża: obciążenia powierzchni złoża ładunkiem substancji organicznych oraz azotu. Określaliśmy także sprawność usuwania substancji organicznych oraz stopień nitryfikacji.
Natężenie przepływu odcieków:
gdzie:
Q1 - natężenie przepływu odcieków [m3/d]
Q2 - natężenie przepływu odcieków recyrkulowanych [m3/d]
A2 - powierzchnia czynna złoża [m2/m3].
[m3/m2*h]
Tab. Nr 1. Zmierzona ekstyncja.
Wskaźnik |
Odcieki surowe |
Odcieki oczyszczone po 1 stopniu |
Odcieki oczyszczone po 2 stopniu |
Ortofosforany |
0,217 |
0,289 |
0,328 |
Amoniak |
- |
0,170 |
0,151 |
Azotyny |
0,055 |
0,046 |
0,045 |
Azotany |
0,021 |
0,052 |
0,062 |
Ortofosforany:
gdzie:
E - ekstynkcja
0,282 - przelicznik z krzywej wzorcowej
V - objętość próby użytej do oznaczenia [cm3]
Ścieki surowe
Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia
Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia
2. Amoniak
metoda destylacji bezpośredniej:
gdzie:
f - współczynnik przeliczeniowy,
a - objętość roztworu kwasu solnego odmierzona do odbieralnika [cm3]
b - objętość roztworu wodorotlenku sodowego, zużyta do odmiareczkownia nadmiaru kwasu [cm3]
V - objętość próby użytej do oznaczenia [cm3].
Ścieki surowe
metoda bezpośredniej Nessleryzacji:
gdzie:
0,257 - przelicznik z krzywej wzorcowej
E - ekstynkcja
V - objętość próby [cm3]
ścieki po 1 stopniu oczyszczenia
ścieki po 2 stopniu oczyszczenia
Azot azotynowy:
gdzie:
E - ekstynkcja
0,035 - przelicznik z krzywej wzorcowej
V - objętość próby [cm3]
Ścieki surowe
Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia
Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia
Azot azotanowy:
gdzie:
E - ekstynkcja
0,23 - przelicznik z krzywej wzorcowej
V - objętość próby [cm3]
Ścieki surowe
Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia
Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia
ChZT-Cr (metoda dwuchromianowa)
gdzie:
a - ilość soli Mohra zużyta na miareczkowanie próby kontrolnej [cm3]
b - ilość soli Mohra zużyta na miareczkowanie próby właściwej [cm3]
V - objętość próbki ścieków [cm3]
n - normalność soli Mohra = 0,05
Ścieki surowe
Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia
Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia
Tab. Nr.2. Wyniki analiz odcieków surowych i oczyszczonych.
Wskaźnik |
Jednostka |
Odcieki surowe |
Odcieki oczyszczone po 1 stopniu |
Odcieki oczyszczone po 2 stopniu |
Odczyn |
pH |
8,4 |
7,53 |
8,3 |
ChZT - Cr |
mg O2/dm3 |
392 |
476 |
500 |
Ortofosforany |
mg P/dm3 |
4,653 |
4,2018 |
3,7506 |
Amoniak |
mg N-NH4/dm3 |
179,2 |
28,6555 |
24,5435 |
Azotyny III |
mg N-NO2/dm3 |
0,149 |
1,82 |
1,47 |
Azotany V |
mg NO3/dm3 |
0,414 |
1,15 |
1,357 |
Obciążenie objętości złoża ładunkiem substancji organicznych oraz azotu:
gdzie:
A2 - powierzchnia wypełnienia [m2]
Q1 - natężenie przepływu odcieków [m3/d]
C1 - stężenie zanieczyszczeń w odciekach [g/m3].
[kg/m2 *d]
[kg/m2*d]
Wskaźnik zanieczyszczenia |
Obciążenie powierzchni złoża (kg/m2*d) |
Substancje organiczne |
0,00711 |
amoniak |
0.0057 |
Odcieki pochodzące ze składowisk odpadów komunalnych klasyfikuje się je jako ścieki pochodzenia przemysłowego.
Badane ścieki charakteryzowały się odczynem od obojętnego po lekko zasadowy (7.45 - 8.5). Świadczy to o obecności wodorowęglanów wapnia i magnezu, które mają zdolności buforujące polegające na zobojętnianiu środowiska co ma istotne znaczenie w biochemicznym procesie oczyszczania ścieków.
Z odczynem związane są chemiczne formy fosforanów. Przy odczynie pH 7.5 dominują formy ortofosforanów, pirofosforanów, tripolifosforanów, tak więc możemy wnioskować iż takie formy fosforanów występują zarówno w ściekach surowych jak i oczyszczonych.
Wraz ze wzrostem substancji organicznej, której miarą jest ChZT możemy zauważyć wzrost związków fosforu., którego wzrost możemy tłumaczyć poprzez przekształcanie polifosforanów w ortofosforany. Związki organiczne (polifosforany) wykorzystywane są w procesach życiowych mikroorganizmów , które przekształcają polifosforany w ortofosforny.
Na podstawie wartości azotu amonowego możemy stwierdzić intensywny przebieg procesu nitryfikacji, który polega na utlenianiu azotu amonowego (N-NH4) - którego obserwujemy spadek, do azotanów III (N-NO2), który także ulega zmniejszeniu, do produktu końcowego czyli azotanów V (N-NO3), które jako produkty końcowe procesu nitryfikacji ulegają zwiększeniu.
Natomiast zwiększające się wartości azotanów V może świadczyć o zachwianym procesie denitryfikacji, który polega na redukcji azotanów V do azotu cząsteczkowego. Przyczyną zachwianego procesu denitryfikacji może być odczyn zasadowy, który mamy w ściekach.
Natomiast zwiększające się wartości wskaźnika ChZT z 304 mgO2/dm3 do 460 mgO2/dm3 świadczy o występowaniu dużych ilości substancji organicznej, która nie została usunięta za pomocą błony biologicznej, tak więc w usunięciu nadmiaru substancji organicznych należałoby użyć metod chemicznych.
W wyniku oczyszczania odcieków na złożu znużonym z ruchomym wypełnieniem możemy zaobserwować iż najefektywniej został ze ścieków usunięty amoniak, który po pierwszym stopniu oczyszczenia został zredukowany o 35,9%, natomiast po drugim stopniu oczyszczenia został zredukowany o 39,9%.
Możemy także zauważyć iż powierzchnia złoża głównie obciążona jest związkami amonowymi , ponieważ stanowią one 80,17% obciążenia złoża. Natomiast złoże obciążone jest tylko w 19,83% substancjami organicznymi.