11. Oczyszczanie ścieków przy pomocy:

- drenażu rozsączającego,

- filtrów piaskowych,

- filtrów gruntowych.

DRENAŻ ROZSĄCZAJĄCY - stanowi układ podziemnych perforowanych drenów, wprowadzających mechanicznie oczyszczone ścieki do gruntu w celu dalszego ich biologicznego oczyszczania. Ścieki infiltrujące przez porowaty grunt są oczyszczane w wyniku zachodzących procesów fizycznych, biologicznych i chemicznych. Adsorpcja (gromadzenie się) zanieczyszczeń na powierzchni cząstek gruntu powoduje intensywny rozwój mikroorganizmów tworzących tzw. błonę biologiczną. Mikroorganizmy te powodują rozkład zanieczyszczeń organicznych na stałe i gazowe produkty nieorganiczne oraz na masę komórkową. Jednocześnie w gruncie zachodzą chemiczne reakcje strącania zanieczyszczeń nieorganicznych, które w zależności od panujących w środowisku warunków (pH, zawartość tlenu w gruncie) mogą być gromadzone lub wymywane. W końcowym efekcie w gruncie odbierającym ścieki tworzy się wokół jego cząsteczek warstwa biochemiczna (biomata). Biomata działa zatem tak jak filtr mechaniczny i biologiczny.

Polskie przepisy dopuszczają odprowadzanie do ziemi ścieków mechanicznie oczyszczonych w ilości nie przekraczającej 5m³/d, przy jednoczesnym spełnieniu warunku, że zwierciadło wody podziemnej znajduje się co najmniej1,5m poniżej poziomu ułożenia drenów.

Drenaż rozsączający składa się z dwóch podstawowych elementów, a mianowicie z układu rowów, w których ułożone są dreny z obsypką (warstwa rozsączająca) oraz warstwy rodzimego gruntu położonego poniżej tych rowów. Właśnie ta druga warstwa decyduje o wymiarach drenażu i sposobie jego ułożenia, a przede wszystkim daje podstawę do określenia najistotniejszego parametru jakim jest obciążenie hydrauliczne drenów. Określenie dopuszczalnego hydraulicznego obciążenia drenów wymaga przeprowadzenia każdorazowo badań gruntowych, których celem jest określenie rodzaju gruntu, a właściwie jego przepuszczlaności. Przepuszczalność gruntu musi być ustalona na podstawie badań gruntowych, które powinny obejmować badanie położenia zwierciadła wody gruntowej, krzywej przesiewu oraz testu infiltracji zwanego testem perkolacyjnym. Zaleganie wody gruntowej musi być co najmniej pod poziomem posadowienia drenów.

Test perkolacyjny - wykonujemy w ten sposób, że kopiemy odkrywkę do poziomu posadowienia drenów, w tej odkrywce kopiemy otwór o wymiarach 0,30m x 30m i głębokości , po uprzednim zwilżeniu ścian i dna tego otworu, wlewamy do niego wody i mierzymy czas wsiąkania wody. Wyróżniamy cztery rodzaje gruntu (A, B, C - nadaje się do budowy drenażu rozsączającego i D - nie nadaje się.

Grunt kategorii A:

- czas wsiąkania do 20 minut, przepuszczalność bardzo dobra (pospółki, grube żwiry, piaski gruboziarniste), dopuszczalne obciążenie ściekami q_d= 12 - 25dm³/d, odległość między sąsiednimi ciągami 2m

Grunt kategorii B:

- czas wsiąkania 20 - 30 minut, przepuszczalność dobra (średnie i drobne piaski), dopuszczalne obciążenie ściekami q_d= 6 - 20dm³/d, odległość między sąsiednimi ciągami 2,5m

Grunt kategorii C:

- czas wsiąkania 30 - 180 minut, przepuszczalność słaba (gliny piaszczyste), dopuszczalne obciążenie ściekami q_d= 4 - 10 dm³/d, odległość między sąsiednimi ciągami 3m

Grunt kategorii D:

- czas wsiąkania ponad 180 minut, przepuszczalność niedostateczna (gliny, iły ciężkie), nie nadaje się do budowy drenażu.

Jeżeli jest to grunt C to należy zbudować warstwę wspomagającą, dren układamy na żwirze, utrudniamy zakolmatowanie się gruntu słabo - przepuszczalnego.

Obenice zaleca się wykonywanie drenażu z perforowanych rur PCV z taką perforacją, aby zapewnić równomierne rozprowadzanie ścieków po całym złożu gruntowym.

Propozycja zasad projektowania drenażu rozsączającego:

1. Ułożenie drenażu rozsączającego należy poprzedzić badaniem gruntu oraz testem perkolacyjnym, celem określenia rodzaju gruntu i jego przepuszczalności.

2. Jednostkowa długość drenażu dla głębokości zalegania wody gruntowej nie mniejszej niż 1,5m od poziomu drenów, grunt kat. A, B, C jw.

3. Długość ciągu drenarskiego nie powinna przekraczać 20m.

4. Odległość między ciągami drenażowymi powinna wynosić dla:

- gruntu kat. A - 1m (2m - podawano na ćw.)

- gruntu kat. B - 1,5m (2,5m - podawano na ćw.)

- gruntu kat. C - 2m (3m - podawano na ćw.)

5. Spadek przewodów drenażowych powinien być zgodny z kierunkiem przepływu ścieków nie mniejszy od 5 promili.

6. Warstwa rozsączająca, otaczająca dreny powinna być wykonana ze żwiru o uziarnieniu 12-32mm, przy czym całkowita wysokość tej warstwy nie powinna być mniejsza od 0,3m, z czego nad drenem nie mniej niż 0,05m a pod drenem nie mniej niż 0,15m.

7. Średnica drenów nie powinna być mniejsza od 80mm, zaleca się stosowanie rur z PCV o średnicy 110mm z otworami średnicy 8mm.

FILTRY PIASKOWE - stosowane jako II stopień oczyszczania ścieków po osadnikach gnilnych lub osadnikach Imhoffa. W tym przypadku ścieki oczyszczone odprowadzane są zazwyczaj do wód powierzchniowych, ale mogą być również odprowadzane do gruntu przez studnię chłonną.

Istota działania filtrów piaskowych polega na okresowym doprowadzaniu ścieków do złoża filtracyjnego, w którym pod wpływem procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych następuje oczyszaczanie ścieków z zanieczyszczeń stałych, koloidalnych i rozpuszczonych. Drobne zawiesiny stałe i koloidalne są adsobrowane na powierzchni materiału złoża filtracyjnego. Dużą rolę odgrywają również procesy biologiczne. Mikroogranizmy rozwiające się w złożu powodują rozkład substancji organicznych w warunkach tlenowych oraz przemianę amoniaku w azotany (nitryfikacja). W złożu filtracyjnym może również zachodzić proces denitryfikacji w niedotlenionych częściach wypełnienia filtru.

Filtry piaskowe można podzielić na:

- filtry z pionowym przepływem ścieków (zwane też filtrami pionowymi) w tym:

- filtry pionowe zakryte

- filtry pionowe odkryte z jednorazowym przepływem ścieków oraz wieloktronym przepływem ścieków, zwane też filtrami z recyrkulacją,

- filtry z poziomym przepływem ścieków, które zawsze pracują jako zakryte.

W praktyce najczęściej stosowane są filtry piaskowe z pionowym przepływem ścieków z okresowym zalewaniem ściekami doprowadzanymi z urządzenia dawkującego lub pompowego.

Zasadnicze elementy składowe filtru piaskowego o pionowym przepływie ścieków:

- układ perforowanych przewodów rozprowadzających ułożonych w górnej części filtru i obsypanych żwirem,

- właściwa warstwa filtracyjna,

- żwirowa warstwa podtrzymująca

- układ perforowanych przewodów zbierających ułożonych w dolnej części filtru i obsypanych żwirem.

Najważniejsze zalecenia:

- jednostkowa długość filtru piaskowego równa długości perforowanego przewodu rozporowadzającego nie może być mniejsza od 6m/M,

- maxymalna długość filtru piaskowego nie powinna przekraczać 30m,

- przewody rozprowadzające i zbierające należy wykonać z rur średnicy 100mm,

- warstwa filtracyjna powinna mieć grubość nie mniejszą niż 0,6m i należy ją wykonać z piasku gruboziarnistego i grubego żwiru,

- jeżeli konieczne jest ułożenie dwóch lub więcej przewodów rozprowadzających to odległość między nimi nie powinna być mniejsza od 1m.

Powierzchnia filtru 12m² na 1m³ osadnika gnilnego, objętość piasku 8,5m³na 1m³ osadnika gnilnego.

Do zbierania ścieków z filtru piaskowego pionowego a następnie ich odprowadzania do odbiornika zaleca się stosować studzienki zbierające.

Filtry piaskowe powodują nie tylko znaczne obniżenie stężenia związków węgla (BZT₅ i ChZT) i stężenia zawiesin ogólnych, ale również zachodzą w nich procesy nitryfikacji i częściowej defosfatacji biologicznej.

STUDNIE CHŁONNE - stosowane są do wprowadzania ścieków do gruntu po uprzednim ich doczyszczaniu w warstwie filtracyjnej. Ścieki wsiąkają w grunt przez pozorne dno oraz przez otwory w ścianach umieszczone na wysokości warstwy filtracyjnej. Ich stosowanie ma szczególne uzasadnienie wówczas, gdy nie ma możliwości odprowadzania ścieków oczyszczonych do wód powierzchniowych. W takim przypadku oczyszczone w wysokim stopniu ścieki, wprowadzane są do studni chłonnej, gdzie po dalszym oczyszczeniu odprowadzane są do gruntu. Studnie chłonne można stosować tylko na gruntach piaszczystych i wówczas gdy ilość ścieków nie przekracza 1,0m³/d, a poziom wody gruntowej znajduje się co najmniej 1,0m poniżej dna studni.

Ścieki do studni chłonnej należy wprowadzać przewodem o średnicy nie mniejszej niż 150mm, przy czym wypływające ścieki powinny trafiać na płytę zabezpieczającą przed rozmywaniem warstw filtracyjnych. Górna warstwa filtracyjna o wysokości co najmniej 0,5m powinna być wykonana z piasku, natomiast dolna - tzw. właściwa warstwa filtracyjna - z drobnego żwiru (wysokość tej warstwy nie powinna być mniejsza.

FILTRY GRUNTOWE

Są to wydzielone działki gruntu dobrze przepuszczal­nego, przeznaczone wyłącznie do oczyszczania ścieków (norma BM-70/ /6210-03). Działki te są zdrenowane. Warunkiem stosowania filtrów gruntowych jest dysponowanie gruntami piaszczystymi oraz zaleganie na tych terenach wód gruntowych na głębokości poniżej ,

Złoże piasku jest zalewane ściekami okresowo i każdorazowo powin­no pozostawać przez określony czas (np. przez 4 dni) bez obciążenia ście­kami dla stworzenia lepszych warunków do napowietrzania. Powierzch­nię filtrów dzieli się na możliwie dużą liczbę kwater. Wielkość jednej kwatery nie powinna przekraczać .

Powierzchnie terenu przeznaczone na filtr gruntowy należy odpowied­nio przygotować. Wierzchnią, próchniczną warstwę gleby używa się do usypania grobli. W groblach układa się rurociągi doprowadzające ścieki. Powierzchnię każdej kwatery wyrównuje się w celu bardziej prawidłowego rozprowadzenia ścieków. Ścieki rozprowadza się za pomocą rynien drewnianych lub betonowych.

Filtry gruntowe są drenowane sączkami o średnicy 7,5 – ułożo­nymi w rozstawie 8 – , na głębokości 1,20 – . Przy tym pożą­dane jest zainstalowanie kominków wywiewnych do przewietrzania sieci drenów.

Poszczególne kwatery są oddzielnie nawadniane warstwą ścieków (każdorazowo) 100 – , w zimie do . Czas nawadniania wy­nosi około 15 minut. W okresach międzypolewowych odbywa się natu­ralne przewietrzanie złoża. Obciążenie filtrów gruntowych wynosi 10 000 – 25 000 mm/rok, tj, 300 – 750 m³/ha⋅ d. Jeżeli natężanie dopływu ścieków jest niewielkie, zaleca się wybudowanie zbiornika o pojemności wystarczającej do szybkiego i równomiernego zalewu całej powierzchni jednej kwatery.

Zaletą filtrów gruntowych jest możliwość ich wykorzystania do bio­logicznego oczyszczania ścieków również w zimie. W okresie zimowym zmniejsza się liczbą pracujących poletek, natomiast zwiększa grubość warstwy zalewu, co wpływa pozytywnie na zmniejszenie straty ciepła. Ścieki można doprowadzać do kwatery (poletka) nawet przy istnieniu pokrywy lodowej. Aby umożliwić dopływ powietrza do gruntu pokry­tego lodem, usypuje się z piasku stożki wentylacyjne (jak na polach fil­tracyjnych) wystające ponad pokrywę, lodową.

Filtry gruntowe można stosować jako samodzielne urządzenia do oczy­szczania ścieków po ich wstępnym oczyszczeniu, lub jako urządzenia rezerwowe, pracujące w zespole z polami nawadnianymi lub polami fil­tracyjnymi. Efekt oczyszczania ścieków na filtrach gruntowych zbliżony jest do efektów osiąganych na polach nawadnianych i filtracyjnych, tj. około 90 – 95% redukcji BZTS oraz powyżej 95% bakterii. Odpływ jest całkowicie klarowny.

Filtry gruntowe mogą być również stosowane do oczyszczania ście­ków przemysłowych z zanieczyszczeniami organicznymi, np. z browarów lub gorzelni, pod warunkiem, że w pobliżu znajdują się tereny z grun­tem piaszczystym. Prosta budowa i łatwa eksploatacja filtrów grunto­wych pozwala na stosowanie ich nawet w małych zakładach.

W trakcie eksploatacji omawianych filtrów, mimo różnych zabiegów, następuje stałe, choć powolne zatykanie złoża. Po kilku latach górną warstwę złoża trzeba wymienić, a po kilkudziesięciu latach sprawność całego terenu bardzo maleje. Należy wówczas zrezygnować z dalszego użytkowania tego terenu, zastępując go innymi terenami lub inaczej ro­związując oczyszczanie ścieków. Stare filtry gruntowe mogą być ewen­tualnie użytkowane jako poletka osadowe.

Filtry gruntowe stosuje się jako urządzenia II lub III stopnia oczyszczania ścieków. Mogą one być stosowane jako samodzielne urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych lub o własnościach do nich zbliżonych bądź tej jako obiekty awaryjne lub uzupełniające przy rolniczym wykorzystaniu ścieków.

Oczyszczanie ścieków w filtrach gruntowych polega na okresowym zalewaniu ście­kami wydzielonych działek gruntu charakteryzującego się dobrymi właściwościami filtracyjnymi. Z tego też względu filtry gruntowe należy zakładać na glebach piaszczy­stych, a wyjątkowo na sztucznie wytworzonych powierzchniach filtracyjnych wyko­nanych z warstwy piasku, żwiru, koksu, żużla itp.

Zalewanie filtrów gruntowych ściekami dokonywane jest do 4 razy na dobę warstwą grubości 5-, co odpowiada jednorazowemu obciążeniu 500-1000 m³/ha. Przeciętny czas trwania zalewu wynosi 5-20 min.

W czasie przesączania przez warstwę gruntu ścieki ulegają oczyszczaniu, a następnie przez system drenażowy odprowadzane są do najbliższego odbiornika. W przerwach między dopływem ścieków złoże filtracyjne ulega naturalnemu przewietrzeniu.

W celu zapewnienia odpowiednich warunków oczyszczania ścieków w filtrach grun­towych niezbędne jest:

• dobrze zdrenowane złoże filtracyjne,

• okresowe dawkowanie ścieków pozbawionych zawiesin łatwo opadających oraz tłuszczów i olejów,

• równomierne rozprowadzenie ścieków po powierzchni złoża filtracyjnego,

• regularne usuwanie zanieczyszczeń stałych zatrzymywanych na powierzchni.

W okresie zimowym filtry powinny być przygotowane do pracy pod lodem. W tym celu zaleca się wykonanie na powierzchni części poletek głębokich bruzd oraz grunto­wych stożków wentylacyjnych, jak również zwiększenie wysokości zalewu do 20-. Tworzy się wówczas pokrywa lodowa, pod którą odprowadzane są ścieki.

Złoże filtracyjne filtrów gruntowych powinno spełniać następujące warunki:

• wymiar czynny uziarnienia złoża filtracyjnego d₁₀ = 0,2-,

• współczynnik nierównomiemości uziarnienia K = d₆₀/d₁₀ ≤ 5

Obciążenie hydrauliczne powierzchni filtrów gruntowych można uzależniać z jed­nej strony od wstępnego oczyszczania ścieków, z drugiej zaś — od rodzaju gruntu i głębokości zalegania wody gruntowej.

W zależności od wstępnego oczyszczania ścieków obciążenie hydrauliczne powierzchni filtrów gruntowych przy złożu filtracyjnym o średnicy miarodajnej uziarnienia d₁₀ = 0,2 – oraz współczynniku K ≤ 5 można przyjmować następująco:

• dla ścieków po osadnikach wstępnych q_F = 0,0375 - 0,140 m³/m² ⋅ d

• dla ścieków po osadnikach gnilnych qF — 0,11 m³/m³ ⋅ d,

• dla ścieków po oczyszczaniu biologicznym q_F = 0,33-1-0,75 m³/m² ⋅ d.

Obciążenie filtrów gruntowych ładunkiem zanieczyszczeń organicznych w zależ­ności od rodzaju gruntu zaleca się przyjmować następująco:

• dla piasku A = 4- BZT₅/m² ⋅ d

• dla piasku gliniastego A = 2 – BZT₅/m² ⋅ d

• dla gliny piaszczystej A = 1 – BZT₅/m² ⋅ d

• dla gliny A = 0,5 – BZT₅/m² ⋅ d

Całkowitą powierzchnię filtrów gruntowych dzieli się na kwatery o powierzchni do , przyjmując, co najmniej 2 kwatery. Każda kwatera powinna być otoczona groblą umocnioną darnią od strony zewnętrznej oraz płytami betonowymi lub narzutem kamiennym. Szerokość korony powinna wynosić , a w przypadku, gdy na skarpie ułożone jest koryto doprowadzające ścieki - . Wysokość skarpy powinna wynosić ok. , a nachylenie 1:2 dla grobli piaszczystych oraz 1: 1,5 dla innych gruntów.

Przy dawkowaniu ścieków zaleca się projektować układy grawitacyjne z zastosowaniem komór dawkujących. Pojemność komory dawkującej powinna odpowiadać jednorazo­wemu zalaniu jednego poletka (kwatery).

W wypadku braku możliwości rozwiązania grawitacyjnego doprowadzania ścieków zaleca się stosowanie pomp dawkujących.

Rozprowadzanie ścieków projektuje się w postaci koryt betonowych otwartych lub (niekiedy) przewodów zamkniętych. Koryta zaopatrzone w otwory regulowane zastawkami umieszcza się z boku poletka lub pośrodku, łącząc je korytkami bocznymi. Otwory wypływowe powinny być umieszczone w takiej odległości, aby promień zasilania nie przekraczał 6: . Dla przeciwdziałania wymywaniu piasku pod wylotami zaleca się umieszczenie płyt betonowych grubości 5- i szerokości ok. 0,5 – . Zasilanie filtrów gruntowych może być dokonywane przez punktowy wypływ z przewodu zamkniętego umieszczonego w skarpie.

Projektując układ drenażowy filtrów gruntowych, należy przestrzegać następują­cych zasad:

• Przewód główny średnicy 100 - powinien być ułożony w środku lub wzdłuż dłuższego boku kwatery (na zewnątrz lub wewnątrz),

• przewody boczne powinny mieć średnicę 75 - ; układa się je z rurek
  ceramicznych połączonych na styk, ze szczeliną 5 - przysłoniętą z góry papą
  (na 1/2 obwodu), ze spadkiem w kierunku odpływu (co najmniej 2‰),

• odległość między przewodami bocznymi powinna wynosić 3, 6 lub , zależnie od przepuszczalności gruntu.

Metody oczyszczania ścieków

W przydomowych oczyszczalniach ścieków wykorzystywane są procesy mechanicznego i biologicznego oczyszczania ścieków.

Procesy mechaniczne - ograniczone są do sedymentacji, flotacji oraz filtracji. W procesach tych następuje usuwanie ze ścieków zanieczyszczeń łatwoopdadających, a więc o gęstości większej od gęstości ścieków oraz zanieczyszczeń flotujących, a więc o gęstości mniejszej od gęstości ścieków. Realizacja tych procesów następuje w osadnikach gnilnych bądź też w osadnikach Imhoffa.

Procesy biologiczne - bazują na działalności życiowej mikroorganizmów i mogą zachodzić w warunkach tlenowych i beztlenowych. Tlenowe procesy biologiczne wykorzystywane są do oczyszczania ścieków, co pozwala na rozkład zanieczyszczeń organicznych zawartych w ściekach. Końcowymi produktami tych procesów są bezwodniki kwasów węglowego, azotowego i siarkowego, które tworzą ze związkami zasadowymi zawartymi w ściekach rozpuszczalne sole tych kwasów. Część powstającego dwutlenku węgla wydzielana jest ze ścieków w formie gazowej. W przypadku przydomowych oczyszczalni ścieków procesy biologiczne relizowane są z wykorzystaniem różnej konstrukcji złóż biologicznych bądź też urządzeń osadu czynnego.

Beztlenowe procesy biologiczne wykorzystywane są do unieszkodliwiania osadów ściekowych w procesie fermentacji.

W przydomowych oczyszczalniach ścieków stosowane są powszechnie urządzenia, w których wykorzystywane są zarówno fizyczne procesy filtracji i adsorpcji, jak i tlenowe procesy biologiczne. Stosowane urządzenia to przede wszystkim drenaż rozsączający, filtr piaskowy oraz studnia chłonna. Te ostatnie pełnią rolę urządzeń pozwalających na wprowadzenie ścieków do gruntu po uprzednim ich oczyszczeniu w filtrach piaskowych.

Biologiczne oczyszczanie ścieków może być też zrealizowane przez zastosowanie oczyszczalnie hydrobotanicznych. Hydrobotaniczna metoda oczyszczania ścieków polega na wykorzystaniu procesów sorpcji zanieczyszczeń, chemicznych reakcji utleniająco - redukujących oraz biologicznej aktywności odpowiednio dobranych roślin wodolubnych lub wodnych zasiedlających systemy bagienne.

Wybór sposobu unieszkodliwiania ścieków w oczyszczalni przydomowej zależy od ilości odprowadzanych ścieków i zawartych w nich ładunków zanieczyszczeń, warunków gruntowo - wodnych, dostępnej powierzchni terenu oraz aspektów ekonomicznych, które w wielu przypadkach będą miały decydujący wpływ na wybór rozwiązania. Podstawowym czynnikiem powinna być dobrze pojęta ochrona środowiska zewnętrznego. W każdym przypadku wybór rozwiązania powinien być uzgodniony ze specjalistą z zakresu inżynierii sanitarnej.

31. Podstawy biochemicznego rozkładu zanieczyszczeń

Biologiczne oczyszczanie ścieków polega na biochemicznym rozkładzie z udziałem żywych organizmów zawartych w ściekach. Ścieki stanowią wielofazowy skład, którego podstawową fazą jest woda.

Celem oczyszczania ścieków jest rozdzielanie faz tak aby wydzielić z wody możliwie największą liczbę zawartych w niej substancji uznanych za zanieczyszczenia.

Biochemiczne oczyszczanie ścieków sprowadza się do zmiany postaci i składu zanieczyszczeń na formę usuwalną ze ścieków medotami mechanicznymi.

Przemiany biochemiczne dokonują się na poziomie pojedynczej komórki. Wnętrze komórki stanowi woda nasycona różnymi składnikami: białka, kwasy nukleinowe, uformowane są one w struktury istotne dla życia komórki (jądro, mitochondria, chloroplasty, DNA, RNA).

W komórce i jej otoczeniu przebiegają reakcje biochemiczne powodujące przemianę materii i energii - czyli metabolizm - całość funkcji życiowych komórki.

Podstawowe znaczenie dla umożliwienia życia komórki ma dopływ energii. Źródłem tej energii jest proces utleniania biologicznego, czyli oddychania w trakcie którego następuje utlenianie energii z pobranej przez komórki substancji.

Uzyskana energia jest wykorzystywana w procesach metabolicznych. Nie zawsze przebiegają one w tym samym miejscu i czasie, gdzie procesy utleniania - redukcji. W związku z tym komórki wyposażone są w swoisty "akumulator energii" - kwas adezynotrójfosforowy (ATP) w postaci cząstek.

ATP współuczestniczy w reakcjach i oddaje energię - adezynodwufosforan ADP. ADP może być ponownie użyty do magazynowania energii, po której pobraniu przechodzi w ATP.

Utlenianie substratów czyli zw. organicznych polega na oderwaniu elektronu pod wpływem enzymów.

Im łańcuch oddechowy jest dłuższy, tym, ilość wydzielonej energii jest większa. Ostatnim ogniwem łańcucha jest końcowy akceptor, którym mogą być tlen atmosferyczny, utlenione sole.

Tlen atmosferyczny - najdłuższy, ilość energii największa - oddychanie tlenowe.

Produkty beztlenowe - amonika lub azot gazowy, H₂S, CH₄.

Ze względu na rodzaj pokarmu rozróżnia się organizmy samożywne (autotrofy) oraz cudzożywne (heterotrofy). Samożywność - proste zw. nieorganiczne, heterotrofy - zw. organiczne.

Źródłem C jest CO₂ przyswajany w wyniku foto lub chemosyntezy, źródłem N są sole amonowe, a nawet azot atmosferyczny. Zjawiska występujące w biocenozie oddziałują na pewne związki. Główną rolę rozkładu zanieczyszczeń odgrywają bakterie. Realizują I etap rozkładu.

Warunki:

- zachowanie równowagi między podażą pokarmu (ilość wprowadzonych zanieczyszczeń) a ilością mikroorganizmów,

- zapewnienie w doprowadzonym pokarmie odpowiedniej ilości substancji biogennych,

- utrzymanie korzystnego dla mikroorganizmów odczynu i temperatury środowiska C:N:P - 100:5:1

32. Nitryfikacja i denitryfikacja

NITRYFIKACJA - zachodzący proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotynu, a następnie do azotanu, dokonywany przez samożywne bakterie tlenowe.

NITRYFIKACJA - jest wynikiem działania autotroficznych bakterii i przebiega dwustopniowo.

Przebieg nitryfikacji zależy m.in. od:

- temperatura - intensywność nitryfikacji wzrasta wraz ze wzrostem temp. w granicach 5-, optimum to temp. rzędu 25-28^oC, przy temp. 5^oC nitryfikacja zostaje zahamowana,

- pH - optymalny odczyn zawiera się w granicach 7,5 - 8,5,

- stężenie tlenu rozpuszczonego - aby proces nitryfikacji przebiegał prawidłowo, minimalne stężenie tlenu powinno wynosić 1-2g/m³

- obciążenie osadu czynnego - parametr ten nie powinien przekraczać wartości 0,2kg BZT₅/kgs.m.o.xd

- stężenie substancji toksycznych - dotyczy to szczególnie metali ciężkich, których oddziaływanie na bakterie nitryfikacyjne jest zazwyczaj większe niż na bakterie heterotroficzne.

DENITRYFIKACJA - jest to proces desymilacji azotu azotanowego i azotynowego w wyniku działania bakterii fakultatywnych heterotroficznych. Do realizacji procesu denitryfikacji konieczne są obecność azotanów w mieszaninie ścieków i osadów, warunki niedotlenione, odpowiednia masa bakteryjna i źródło energii w postaci substnancji orgnicznych.

W procesie denitryfikacji oprócz redukcji związków azotu ulegają rozkładowi również związki węgla. Wyraża się to obniżeniem wartości ChZT. Denitryfikacja przebiega najsprawniej przy zachowaniu następujących warunków:

- w ściekach muszą się znajdować azotany i związki węgla,

- pH powinno się zawierać w przedziale 6,5 - 7,5,

- zawartość tlenu rozpuszczonego nie może przekraczać o,5g/m3,

- optymalna temp. procesu powinna wynosić 20^oC, przy obniżeniu temp. do 5^oC proces denitryfikacji ulega zahamowaniu.

mm.

36. Rodzaj i właściwości osadów

Osady powstające w oczyszczalniach Ścieków można podzielić na osady surowe i osady zmineralizowane (stabilizowane). Wśród osadów surowych można wydzielić następujące rodzaje:

• osad wstępny, powstający z zawiesin zawartych w ściekach dopływających do
  oczyszczalni i wydzielany w osadnikach samodzielnych lub wstępnych,

• osad wtórny, powstający z przyrostu masy mikroorganizmów biorących udział
  w biologicznym oczyszczaniu Ścieków i wydzielany w osadnikach wtórnych,

• osad z chemicznego strącania, powstający w wyniku stosowania reagentów przy
  fizyczno-chemicznym oczyszczaniu ścieków,

• osad mieszany, powstający w wyniku zmieszania osadów wstępnych i wtórnych
  w oczyszczalniach ścieków.

Osady zmineralizowane, zależnie od sposobu ich unieszkodliwiania, można podzie­lić na:

• osad przefermentowany, powstający po procesie fermentacji metanowej,

• osad stabilizowany, powstający po procesie przeróbki tlenowej,

• osad zagęszczony, powstający po procesie zagęszczania,

• osad odwodniony, tzn. pozbawiony części wody (uwodnienie ok. 70-50%),

• osad wysuszony, powstający po stosowanych procesach odwadniania lub susze­nia.

Do podstawowych właściwości osadów powstających w oczyszczalniach ścieków należy zaliczyć:

• uwodnienie, objętość i gęstość,

• zdolność do fermentacji,

• właściwości filtracyjne (zdolność do odwadniania),

• ciepło spalania i inne właściwości paliwowe,

• właściwości nawozowe.

38. Rodzaje fermentacji

Fermentacja metanowa złożonym procesem biochemicznym, który polega na roz­kładzie substancji organicznej w warunkach beztlenowych. Bakterie beztlenowe roz­kładają substancje organiczne na związki proste ustabilizowane, a głównie metan i dwu­tlenek węgla. Fermentacja metanowa może się odbywać bezpośrednio w osadniku gnilnym, w komorze fermentacyjnej osadników Imhoffa lub w komorach wydzielonych.

Cel fermentacji, polegający na przemianie osadu w nie zagniwającą, łatwo odwad­niającą się i pozbawioną odrażającego zapachu masę, zostaje osiągnięty wówczas, gdy rozkładowi ulegnie 40 – 50% substancji organicznych zawartych w osadzie. Rozkład 50% uważa się za techniczną granicę rozkładu substancji organicznych.

W zależności od temperatury, w której prowadzony jest proces fermentacji, oraz od rodzaju bakterii metanowych, biorących udział w procesie, rozróżnia się:

• fermentację mezofilową, powodowaną przez bakterie mezofilne żyjące w tem­
  peraturze 5-,

• fermentację termofilową, powodowaną przez bakterie termofilne żyjące w tem­
  peraturze 40-.

Optymalny zakres temperatury, przy którym działalność życiowa bakterii jest naj­bardziej aktywna, to: 32- dla fermentacji mezofilowej i 52-53^oC dla fermenta­cji termofilowej.