GLIWICE, 25.03.2013r.

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI

KIERUNEK: INŻYNIERIA ŚRODOWISKA

TECHNOLOGIA ŚCIEKÓW

ZMIANA WŁAŚCIWOŚCI OSADÓW ŚCIEKOWYCH W PROCESIE TLENOWEJ STABILIZACJI

Ewa Andrzejczuk gr. I

Oliwia Serwatka gr. I

Agnieszka Danielczyk gr. II

Agnieszka Skoczylas gr. II

I. Cel i zakres ćwiczenia.

Proces tlenowej stabilizacji osadu polega na jego zmineralizowaniu przez mikroorganizmy w warunkach tlenowych, przede wszystkim przez bakterie tlenowe. Odbywa się to w komorze napowietrzania, do której trafia zagęszczony wcześniej osad nadmierny

Celem ćwiczenia było określenie warunków, w jakich odbywa się proces tlenowej stabilizacji osadu w komorze napowietrzania.

Zbadano następujące parametry osadu w komorze stabilizacji:

• zawartość tlenu

• stężenie osadu

• aktywność oddechową

• opadalność cząstek osadu

• indeks objętościowy osadu

• chemiczne zapotrzebowanie tlenu ChZT

II. Wyniki badań.

Wskaźnik	Jednostka	Wartość
zawartość tlenu	mg O2/ dm^3	4
sucha masa ogólna osadu	g s.m./ dm^3	1
aktywność oddechowa	mg O2/g s.m.*h	1,42
indeks objętościowy	cm^3/g	268
ChZT wody osadowej	mg O2/ dm^3	66,67

Zawartość tlenu w komorze stabilizacji:

Zawartość tlenu w komorze stabilizacja (w komorze napowietrzania) została podana przez prowadzącego i wynosiła 4 mgO₂/ dm³

Sucha masa ogólna osadu:

Stężenie (Z) osadu stabilizowanego w komorze napowietrzania należało oznaczyć jako suchą masę ogólną (s.m.), czyli wspólną wagę masy organicznej i mineralnej osadu. Zadanie to zostało wykonane przez inną sekcję. Stężenie (Z) osadu należało obliczyć ze wzoru:

$$Z\left( \text{s.m.} \right) = \frac{m_{1} - m_{2}}{V} \bullet 1000 = \ 1\ {g\ }_{\text{s.m.}}/dm3\ $$

gdzie:

m₁ – masa parownicy z osadem po suszeniu, g

m₂ – masa pustej parownicy, g

V – objętość próbki osadu, cm³

m₁ = 104,22g

m₂ = 104,2g

V= 20cm³

Aktywność oddechowa osadu

Wraz z postępem procesu stabilizacji tlenowej osadu spada szybkość zużycia tlenu przez mikroorganizmy prowadzące rozkład. Aktywność oddechowa w osadzie surowym wynosi 20-40 mgO₂/g_sm·h zaś osadzie zmineralizowanym 0,5-2 mgO₂/g_sm·h . Jest to więc jeden ze wskaźników oceny stopnia zaawansowania procesu stabilizacji.

Aby określić aktywność oddechową mikroorganizmów w badanym przez nas osadzie mierzono zawartość procentową tlenu w próbce za pomocą tlenomierza. Próbka została wcześniej odpowiednio wstrząśnięta tak, aby stężenie tlenu osiągnęło poziom bliski nasyceniu (ok. 8-9 mg O₂/ dm³). Stężenie tlenu odczytywano co dwie minuty przez pół godziny. Wyniki zestawiono w Tab. 1.

Przed przystąpieniem do właściwych obliczeń związanych z określeniem aktywności oddechowej należy przeliczyć jednostki stężenia tlenu na potrzebne nam mgO₂/ dm³.

Czas, min	Stężenie, mgO2/dm^3	Stężenie z dnia 04.03.2013r., mgO2/dm^3
0	8,9	8,3
2	8,8	8
4	8,79	7,7
6	8,75	7,5
8	8,69	7,3
10	8,62	7
12	8,6	6,8
14	8,55	6,6
16	8,49	6,4
18	8,45	6,2
20	8,4	6
22	8,39	5,8
24	8,31	5,5
26	8,29	5,35
28	8,24	5,1
30	8,19	4,9

Dokonano tego podczas trwania doświadczenia.

Aktywność oddechowa:

$$A.O. = \frac{O_{2}}{T} = 1,42\ mgO_{2}/\text{dm}^{3} \bullet h$$

gdzie:

A.O. – aktywność oddechowa

ΔO₂ – różnica między zawartością tlenu na początku pomiaru a końcową (po 20min), mgO₂/ dm³

ΔT – czas, w którym rozpatruje się analizowane zmiany stężenia, h

Aktywność oddechowa przeliczona na wartość w mgO₂/ g_s.m.*h, liczona ze wzoru:

$$\text{A.O.}\left( 2 \right) = \frac{\text{A.O.}}{Z} = 1,42\ mgO_{2}/g_{\text{s.m.}} \bullet h$$

gdzie:

Z – stężenie osadu w komorze stabilizacji, g/dm³

Aktywność oddechową mikroorganizmów w badanym osadzie obrazuje poniższy wykres:

Indeks objętościowy osadu:

Indeks objętościowy oznacza objętość (w cm³) zajmowaną przez 1g osadu po 30-minutowym opadaniu. Opadalność cząstek osadu mierzono przez pół godziny w odstępach 5 minutowych. Wyniki:

Czas, min	Opadalność cząstek osadu, cm^3	Opadalność cząstek osadu, cm^3/dm^3	Opadalność cząstek z dnia 04.03.2013r., cm^3/dm^3
5	142	568	944
10	102	408	872
15	86	344	808
20	79	316	736
25	72	288	672
30	67	268	616

Indeks objętościowy obliczano według wzoru:

$$I_{o} = \frac{V_{o}}{Z} = 268\ \text{cm}^{3}/g$$

gdzie:

V_o – objętość osadu w leju po 30-minutowym opadaniu, cm³/dm³

Z – stężenie osadu w komorze stabilizacji, g/dm³

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT):

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu oznaczano metodą dwuchromianową. Korzystając ze wzoru na obliczanie wyników chemicznego zapotrzebowania na tlen:

$$ChZT - Cr = \frac{\lbrack(a - b) \bullet n \bullet \frac{25}{a} \bullet 8 \bullet 1000\rbrack}{V} = 66,67\ mgO_{2}/\text{dm}^{3}$$

III. Wnioski

Podczas zajęć laboratoryjnych zbadaliśmy kilka różnych właściwości osadu stabilizowanego. Na podstawie wyników badań oraz późniejszych obliczeń otrzymano wnioski:

• ilość tlenu w komorze powinna wynosić 0,5-2,0 O₂/dm³ przed rozpoczęciem doświadczenia zmierzono poziom tlenu i wynosił on 4 mgO₂/ dm³ co jest za dużą wartością i może powodować nadmierne rozbijanie kłaczków osadu.

• sucha masa ogólna osadu użytego do ćwiczeń laboratoryjnych wynosi 1 g _s.m./ dm³ , jest za mała dla efektywnej stabilizacji ścieków w oczyszczalni ścieków (optymalne stężenia to 30-40 g_sm/ dm³), ale wystarczająca do naszych ćwiczeń.

• aktywność oddechowa wynosząca 0,88 mg O₂/g s.m.*h wskazuje na wystarczającą mineralizację osadu – osad jest ustabilizowany gdyż wartość odpowiednia powinna się mieścić w przedziale 0,5-2,0 mg O₂/g *h.

• indeks objętościowy osadu wynoszący 268 cm³/g jest dość wysoki gdyż odpowiednia wartość powinna się mieścić się w przedziale 100-150 cm³/g, wartość ta może niekorzystnie wpływać na dalsze procesy przeróbki osadu

• porównując wyniki z inną sekcją, stwierdzono iż:

- ich jak i nasza wartość ChZT mieści się w przybliżonych wartościach

- przedział stężenia tlenu jest u nas bardzo nikły, porównywalnej sekcji ponad 4 mg O₂/ dm³ , natomiast nasza wartość A.O. mieści się w normie, więc osad jest ustabilizowany, wartość porównywalnej sekcji – 2,26 i przekracza normę, więc w toku prowadzenia doświadczenia, popełniła nikłe błędy.

- opadalność cząstek osadu mieści się w podobnym zakresie.

.