POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Sprawozdanie z laboratorium z technologii oczyszczania ścieków

Temat ćwiczenia:

Oczyszczanie ścieków na złożu biologicznym

Wykonał zespół w składzie:

Marcin Godlewski

Kamil Jabłoński

Ewa Jadczak

Monika Bolek

Agnieszka Lasota ISiW1, zespół 6

Rok akademicki: 2014/2015

1. Wstęp teoretyczny:

Proces oczyszczania ścieków na złożach biologicznych zachodzi w trakcie przepływu ścieków przez materiał wypełniający złoże. Główną jego część stanowi materiał wypełniający. Na jego powierzchni powstaje błona biologiczna (bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki i inne mikroorganizmy). Są one odpowiedzialne za absorbowanie znajdujących się w ściekach zanieczyszczeń organicznych i ich rozkład je w warunkach tlenowych. Błona biologiczna rozwija się na powierzchni materiału wypełniającego, a procesy tlenowego rozkładu zachodzą w jej cienkiej 2-3 mm warstwie.

Możemy zwiększyć powierzchnie błony poprzez zmniejszenie wielkości ziaren kruszywa, co doprowadzi jednak do gorszej dostępności tlenu do złoża i obniży skuteczność oczyszczania. Wymiary kruszywa dla złóż biologicznych, powinny wynosić 5 – 8 cm dla złóż wysokich i 3 – 6 cm dla złóż niskich ( o wysokości poniżej 2,5 m).

Od wysokości złoża biologicznego zależą wymiary dobieranego materiału wypełniającego i możliwość ich napowietrzania, czas przepływu ścieków przez złoże oraz czas kontaktu ścieków z błoną biologiczną. Czas kontaktu z materiałem wypełniającym zależy w większej mierze od tzw. obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża, które dla złóż niskoobciążonych waha się ono w granicach 0,05 do 0,25 m³ /m² • h, a dla złóż wysokoobciążonych przyjmuje się od 0,8 do 1,5 m³ /m² • h. Obciążenie hydrauliczne przyjmuje się przy założeniu pełnego wykorzystania całej powierzchni złoża i równomiernego rozdziału dopływających na nią ścieków. Niestety w praktyce równomierny przepływ ścieków przez złoże nie jest możliwy. Płyną one tylko przez większą lub mniejszą część powierzchni.

Podczas oczyszczania ścieków na złożu biologicznym zachodzą procesy amonifikacji (proces przemiany azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku), nitryfikacji (utlenianie amoniaku i soli amonowych do azotynów i azotanów prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne) i denitryfikacji (redukcja azotanów do azotu).

2. Cel ćwiczenia:

Zbadanie efektu oczyszczania ścieków na złożu biologicznym

3. Zakres:

Wykonanie oznaczeń:

• Zasadowość ogólna,

• Chemiczne zapotrzebowanie tlenu

• Amonowa, azotynowa i azotanowa forma azotu.

4. Wyniki badań:

Oznaczenie	Ścieki surowe	Ścieki oczyszczone
ChZT [mgO2/l]	368	38,4
Azot amonowy [mgNNH4/l]	66,5	7,1
Azot azotynowy [mgNNO2/l]	0,085	1,65
Azot azotanowy [mgNNO3/l]	1,36	30,0
pH	6,71	7,68
Zasadowość ogólna [mval/l]	8,4	1,9
Azot organiczny [mgNorg/l]	20	0,5

Obliczenie parametrów złoża biologicznego

• Średnica wewnętrzna modelu d = 8 cm = 0,08 m.

• Powierzchnia złoża F = 0,005024 m²

• Natężenie przepływu ścieków przez złoże Q= 0,0888 cm³/s = 0.00032 m³/h

• Obciążenie hydrauliczne złoża

• Wysokość złoża biologicznego H = 132 cm = 1,32 m.

• Obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń organicznych

Bilans azotu:

Amonifikacja:

W_amon=W_amon = (−)N_org = 20 − 0, 5 = 19, 5 mg N_org/l

Nitryfikacja:

$$\left( - \right)N - \text{NH}_{4} = 66,5 - 7,1 = 59,4\ \text{mg\ }\frac{{N - NH}_{4}}{l}$$

$$\left( - \right)\text{NTK} = \left( - \right){N - NH}_{4} + \left( - \right)N_{\text{org}} = 59,4 + 19,5 = 78,9\ \frac{\text{mg}{N - NH}_{4}}{l}$$

$$\left( + \right){N - NO}_{x} = \left( 30,0 + 1,65 \right) - \left( 1,36 + 0,085 \right) = 30,205\ \frac{\text{mg}{N - NO}_{x}}{l}$$

$$W_{\text{nitr}} = 78,9\ \frac{\text{mg}{N - NH}_{4}}{l}$$

Dentiryfikacja:

$$W_{\text{den}} = W_{\text{nitr}} - \left( + \right){N - NO}_{x} = 78,9 - 30,205 = 48,695\ \text{mg}\frac{N}{l}$$

Stopień redukcji azotu ogólnego

$\frac{S_{\text{Nog}}^{S} - S_{\text{Nog}}^{O}}{S_{\text{Nog}}^{S}}*100\% = \frac{78,9 - 30,205}{78,9}*100\% = 61,7\%$

5. Omówienie wyników:

Wartość ChZT zmniejszyła się o 96% w wyniku redukcji związków organicznych przy przepływie ścieków przez złoże.

Podczas oczyszczania azot amonowy został utleniony prawie całkowicie – o 94%. Spadek ilości azotu amonowego do takich ilości i przyrost azotu azotynowego oraz azotanowego świadczy o przebiegu procesu nitryfikacji.

Zaszedł proces denitryfikacji, o czym świadczy spadek azotu ogólnego, jednak nie zaszedł on całkowicie, o czym świadczy poziom azotanów i azotynów (powinny zmaleć po procesie denitryfikacji, jednak ich ilość nie zmniejszyła się - nie powróciły do poziomu pierwotnego).

Zasadowość ogólna zmniejszyła się ponad czterokrotnie, co świadczy o obecności w błonie biologicznej bakterii autotroficznych, które wykorzystały węgiel nieorganiczny z kwaśnych węglanów HCO₃^- i CO₃^2-.

6. Wnioski:

1. Obciążenie hydrauliczne złoża (0, 06 [m³ /m² • h]) wskazuje, że złoże laboratoryjne jest złożem niskoobciążonym.

2. Efektywność oczyszczania ścieków za pomocą badanego złoża biologicznego jest wysoka.

3. Podczas filtrowania przez złoże biologiczne zaszły procesy amonifikacji, nitryfikacji i nie w pełni denitryfikacji, (co może być skutkiem niedostatecznej ilości bakterii denitryfikacyjnych).

4. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska, rozpatrując wartości ChZT w ściekach oczyszczonych, widzimy, że spełniają one wymogi stawiane dla każdej oczyszczalni (otrzymana przez nas wartość ChZT wynosi 38,4 mgO₂/l, stopiń redukcji to 96%).

Porównując jednak zawartość azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych (30,205mgN/l) z wymaganiami z Rozporządzenia, możemy stwierdzić, że nie spełniają one żadnych ze stawianych wymogów. Zatem ścieki oczyszczone na tym złożu biologicznym, bez dodatkowych procesów oczyszczania, nie mogą zostać odprowadzone z żadnej oczyszczalni.