OSADY;

Przeróbka i unieszkodliwianie osadu;

Bilans masy osadu. Oczyszczanie ścieków związane jest z powstawaniem pewnych ilości osadów;

Bilans osadu rozpoczyna się od ilości zawiesin dopływających i ładunku BZT₅, które dla typowych ścieków o stężeniu zawiesin 250 mg/l suchej masy i BZT₅=250 mg/l oraz przepływu ścieków 1000 m³/d wyniesie:

Masa zawiesiny = 0,25 kg/m³ * 1000 m³/d = 250 kg/d

250 mg/l=250 g/m³ =0,25 kg/m³

Masa BZT₅ = 0,25 kg/m³ * 1000 m³/d = 250 kg/d

W osadniku wstępnym zwykle ponad 60% zawiesin opadnie i trafi do leja, skąd zostanie usunięte jako osad wstępny.

Masa OW = 60% * 250 kg/d = 0,6 * 250 kg/d = 150 kg/d

W tej samej masie zawarte też jest BZT₅, ok.25% całkowitego wprowadzonego BZT₅

Masa BZT₅ w OW = 25% * 250 kg/d = 0,25 * 250 kg/d = 62,5 kg/d

250 kg/d - 150 kg/d = 100 kg/d

Masa BZT₅ która płynie do komory napowietrzania

250 kg/d - 62,5 kg/d = 179,5 kg/d

Masa osadu nadmiernego usuwanego z komory osadu czynnego wyniesie: osad powstały w skutek biomasy plus osad z zawiesin, która przedostała się z osadnika wstępnego minus osad, który wypłynął z osadnika wtórnego w tym przypadku przy założeniu, że przy odpływie z osadu czynnego mamy 25 mg/l zawiesiny oraz 25 mg/l BZT₅ całkowitego, to masa osadu straconego w odpływie wyniesie;

25 mg/l = 25 mg/m³ = 0,025 kg/m³

0,025 kg/m³ * 1000 m³/d =25 kg/d zawiesiny

0,025 kg BZT₅/m³ * 1000 m³/d = 25 kg BZT₅/d

Masa osadu powstałego z przyrostu biomasy wyniesie przyjmując 0,6 kg BZT₅ usuniętego jako przyrost i 90% redukcję BZT₅,

0,6 kg/kg * (188 kg/d - 25 kg/d) * 0,9 = 88 kg/d

Masa osadu powstała z zawiesin nierozłożonych wynosi;

100 kg/d - 25 kg/d = 75 kg/d

Cała masa osadu nadmiernego

ON = 88 kg/d + 75 kg/d = 163 kg/d

Całkowita masa osadu powstała na oczyszczalni;

ON + OW = 163 kg/d + 150 kg/d = 313 kg/d

Skład i właściwości osadu;

Osady powstałe w oczyszczalni w trakcie oczyszczania ścieków charakteryzowane mogą być poprzez;

• Określenie masy wydzielonego osadu w kg suchej masy na dobę

• Określenie do objętości wydzielonego osadu m³/d

• Procent natężenia ścieków

Aby oszacować objętość osadu należy znać jego uwodnienie. Uwodnienie wyznacza się doświadczalnie w laboratorium poprzez wagowe określenie masy pobranego osadu mokrego i masy tego osadu po wysuszeniu w 105°C.

Fizyko-Chemiczny osadnik. Jest bardzo ważny do wyboru sposobu stabilizacji oraz oceny możliwości jego ostatecznego uniemożliwienia. Skład chemiczny osadu jest podstawą do oceny prawidłowości przebiegu procesu stabilizacji osadu oraz jego stabilności. Skład chem. osadu uzależniony jest od rodzaju i ilości usuwanych zanieczyszczeń ze ścieków.

Zakres oznaczeń fiz-chem. uzależniony jest od potrzeb i celów użytkownika. Zazwyczaj wykonuje się analizy fiz. takie jak: temperatura, barwa, konsystencja, uwodnienie oraz oznaczenia chem.: sucha masa i sucha masa organiczna, zawartość azotu, fosforu, potasu, metali ciężkich i ich sumy oraz lotnych kwasów. W cieczy nadosadowej wykonuje się analizy odczynu kwasowości i zasadowości. Ponadto wyk. się oznaczenia biologiczne tj. liczba bakterii chorobotwórczych, liczba pasożytów i liczba jej pasożytów. Rzadziej wyk. się oznaczenia specjalne takie jak : zaw. pestycydów, tłuszczy czy białek.

Własności technologiczne osadu;

Decydują o podatności do stabilizacji lub ostatecznego unieszkodliwienia.

Do ukł. technologicznego należą; Charakterystyka postaci wody występującej w osadzie, opór właściwy osadu na odwadnianie, ciepło spalania i wartość opałowa, lepkość i charakterystyka płynięcia.

Zagęszczenie osadów. Osady składają się z cząstek stałych i wody, im więcej jest wody w osadzie tym jest on bardziej płynny i bardziej uwodniony. Woda w osadzie występuje w trzech postaciach: wody wolnej międzycząsteczkowej, wody kapilarnej i wody chem. związanej w cząsteczce.

Tylko woda wolna usuwana jest z osadu w procesie zagęszczenia. Woda wolna to jest ta woda, która oddziela się samorzutnie od osadu w czasie odstania lub odsączenia. Woda wolna dominuje w osadach przy uwodnieniach od 80 ÷ 99,9%.

Zagęszczanie może być;

• Samoistne, w którym cz. osadu sedymentują w wyniku siły grawitacji

• Flotacje, w którym cz. osadu wiązane są czynnikiem flotacyjnym i wynoszone na powierzchnię

• Mechaniczne, w którym wodę wolną z osadu oddziela się w procesie filtracji i wirowania.

Wiek osadu- czas, w którym mikroorganizmy przebywają w komorze osadu czynnego zanim zostaną odprowadzone jako osad nadmierny.

Odkrycie bakterii posiadających zdolność gromadzenia w organizmach zwiększonych ilości fosforu oraz poziomie warunków koniecznych do ich przeżycia i rozwoju. Stanowiły podstawę do opracowania metody biologicznego usuwania fosforu. Istota metody polega na poddawaniu osadnika czynnego naprzemiennie warunkom beztlenowym i tlenowym. Dodatkowo musi być spełnione kilka warunków;

Do strefy beztlenowej muszą dopływać ścieki produkcji fermentacji, można to uzyskać przez doprowadzenie ścieków bogatych w produkty fermentacji np. ścieków zagniłych lub cieczy nadosadowej z kanałów ferment. lub przez odpływ długi pas przetrzymania ścieków w komorze beztlenowej by zaszła fermentacja. Niekorzystne jest w strefie beztlenowej występowanie azotanów. Dominują wtedy bakterie denitryfikacyjne, które zużywają produkty fermentacji i ograniczają rozwój bakterii fosforowych. Do oceny podatności ścieków na biologiczne usuwanie ścieków przyjmuje się stos. BZT₅ do fosforu. Dobre efekty ok. 1 mg/l w ściekach oczyszczonych (odpływie) można uzyskać, przy stosowaniu BZT₅ do fosforu min=20. W przypadku osadu nisko obciążonego ok. 0,2kg BZT₅ suchej masy na dobę i mniej stos. BZT₅ do fosforu powinien wynosić min. 25. W strefie beztlenowej bakterie fosforowe uwalniają zmagazynowany w komórkach fosfor, jest to reakcja podczas której wydziela się energię. Uwolniony fosfor przenika do ścieków w postaci rozpuszczonych ortofosforanów. W tej strefie bakterii pobierają pokarm, produkty kwaśnej fermentacji głównie octany, które za pomocą uzyskanej energii przekształcone są w złożone związki organiczne polihydroksymaślany, które magazynowane są w komórkach. Jest to ważna cech bakterii fosforowych umożliwiająca im przeżycie, gdyż większość bakterii osadu czynnego, nie potrafi pobierać materiału organicznego w warunkach beztlenowych. W strefie tlenowej, gdzie istnieje silna rywalizacja o pokarm, bakterie fosforowe korzystają z wcześniej zgromadzonych zapasów. W tej strefie następuje synteza nowych komórek oraz pobór rozpuszczonego fosforu ze ścieków. Ścieki następnie kierowane są do osadnika wtórnego, gdzie osad sedymentuje, a sklarowane ścieki pozbawione fosforu odprowadzone są do osadnika.

Chemiczne usuwanie fosforu;

Chemiczne strącanie roztworu jest dobrym roztworem dla istniejącej klasy oczyszcz. Pozwala osiągnąć dobre efekty ok. 90% redukcji fosforu przy jednoczesnych niewielkich kosztach

inwestycyjnych. Chemiczne usuwanie fosforu polega na dodaniu do ścieków koagulatów wapnia, soli glinu lub soli żelaza, w procesie koagulacji fosforu rozpuszczonego w ściekach zostaje przekształcony w formy nierozpuszczalne, a następnie usuwany poprzez sedymentacje. Wolne mieszanie i powstawanie dużych kłaczków zwanych flokulacją znacznie przyspiesza proces i zwiększa efekt usuwania fosforu. Najczęściej stosowanymi koagulantami są siarczan glinu, siarczan żelaza (II), siarczan żelaza (III), chlorek żelaza (III). Związki te dodane do ścieków reagują z rozpuszczonymi w wodzie fosforanami tworzących nierozpuszczalne sedymentujące związki;

Al₂(So₄)₃ * 18 H₂O + PO₄^3- →2AlPO₄ + 3SO₄^2- + H₂O

FeSO₄ + PO₄^3- → Fe₃(PO₄)₂ + 3SO₄^2-

Fe₂(SO₄)₃ + 2PO₄^3- → 2FePO₄ + 3SO₄^2-

FeCl₃ + PO₄^3- → FePO₄ + 3Cl^-

Zasadniczy wpływ na efektywność ma pH ścieków i dawka koagulantu. Dla Al₂(SO₄)₃ optymalne pH = 5,5 ÷ 6,5. Dawka koagulantu zależy od ilości fosforanów, które mają być strącone. Teoretyczny stosunek wagowy Al₂(So₄)₃ do fosforu wynosi 10,7 ÷ 1. W praktyce stosuje się dawkę od 1,5 ÷ 3 razy większy. Dla soli i żelaza (II) optymalne pH wynosi 8. Dobre efekty otrzymuje się przy pH 7 ÷ 8. Dawka teoretyczna FeSO­₄ wynosi 7,4g na każdy gram roztworu. Dawka stosowana w praktyce wynosi ok. 1 ÷ 1,7 dawki teoretycznej. Dla soli żelaza (III) optymalne pH = 4,5 ÷ 5. Jeśli zwiększy się dawkę koagulantu to można prowadzić proces przy wyższym pH. Dawka teoretyczna Fe₂(SO₄)₃ wynosi 6,5g na 1g fosforu.

Strącanie wapnia;

Dodatnią cechą strącania wapnem jest to, że dawka zależy od pH oraz zasadowości ścieków, a

nie od stężenia fosforu. Cechą ujemną jest konieczność użycia znacznie większych dawek wapnia niż w przypadku soli glinu i żelaza. W konsekwencji powoduje to powstanie znacznie większej ilości osadu.

Rozróżnia się dwa sposoby prowadzenia procesu;

1. System małej dawki pH poniżej 10, stężenie fosforu obniżyć można do 1mg/l

2. System dużej dawki pH=11÷ 11,5 fosforu w odpływie jest mniejszy niż 1mg/l.

---