Joanna Stróż

T: Złoża biologiczne.

Złoża biologiczne są najstarszą metodą biologicznego oczyszczania ścieków.

1. Złoża biologiczne- urządzenia służące do tlenowego rozkładu zanieczyszczeń organicznych zawartych w ściekach. Głównym jego elementem jest wypełnienie. Na jego powierzchni rozwija się błona biologiczna, składająca się z mikroorganizmów roślinnych i zwierzęcych, głównie bakterii. Mikroorganizmy te odżywiają się zanieczyszczeniami, rozkładając substancje organiczne zawarte w ściekach kontaktujących się z błoną biologiczną.

2. Oczyszczanie ścieków na złożach przebiega 2 – etapowo:

1. 1 etap – sorpcja na powierzchni błony biologicznej organicznych zanieczyszczeń zawartych w ściekach i wykorzystanie ich jako pokarmu przez mikroorganizmy zasiedlające błonę. Następuje wtedy przyrost biomasy i usunięcie zanieczyszczeń. Ścieki spływające po powierzchni błony odrywają jej nadmiar od powierzchni.

2. 2 etap – następuje oddzielenie kawałków błony biologicznej od oczyszczonych ścieków. Odbywa się to podczas sedymentacji w osadnikach wtórnych lub na mikro sitach.

1. Mikroorganizmy bytujące w błonie biologicznej:

1. Organizmy tworzące błonę: Zooglea ramigera, Pseudomonas, Nitrobacter, Nitrosomonas, Flavobacterium, Bacillus, grzyby, sinice

2. Organizmy niszczące błonę: Detritusofagi (larwy owadów, roztocza, skoczogonki), organizmy odżywiające się bakteriami (wrotki, ameby), drapieżne pierwotniaki

3. Orzęski występujące w błonie: Colpidium colpoda, Aspidisca costata, Urostyla weissei

4. Organizmy wyższe: Vorticella microstoma, Rotifer Vulgaris, Colurella, Isotoma, Psychoda

5. Organizmy patogenne: Salmonella, Shigella, E.coli, Vibrio

1. W procesie oczyszczania ścieków na złożu biologicznym konieczne jest :

- zapewnienie kontaktu ścieków z błoną

- dopływu do błony odpowiedniej ilości tlenu

1. Podział Złóż Biologicznych:

- złoża zraszane (spłukiwane)

- złoża zanurzane (tarczowe, obrotowe)

1. ZŁOŻA ZRASZANE

Elementy złoża:

- wypełnienie złoża ; powinno mieć odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, być odporne na działanie chemiczne ścieków i biochemiczne mikroorganizmów tworzących błonę. Stosowanymi materiałami są: tłuczeń, kamień, koks, tworzywa sztuczne. Średnica ziaren wypełnienia:

~~ 3-6 cm w złożach o wysokości do 2 m

~~ 4-8 cm w złożach powyżej 2,5 m

- obudowa złoża ; zabezpiecza wypełnienie przed czynnikami atmosferycznymi, zapewnia odpowiednie warunki do powstawania ciągu kominowego, uniemożliwia przesiąkanie ścieków na zewnątrz.

- dno złoża ; powinno podtrzymywać materiał wypełniający, zbierać i odprowadzać ścieki po przesączeniu przez wypełnienie złoża

-urządzenie dawkujące ścieki ; tzw. zraszacze które dzielimy na:

~~ ze stałym natryskiem ; wymaga spadku 1-2 m, wykorzystuje się tu 2 zbiorniki dawkujące, które pracują na przemian ( jeden się opróżnia, a drugi napełnia), ciśnienie wody powoduje natrysk ścieków na powierzchnię złoża

~~ przesuwane ; poruszają się tam i z powrotem wzdłuż złoża na wózku. Ich wydajność jest niewielka ze względu na przerwy między zraszeniami.

~~ obrotowe ; są bardziej wydajne, montuje się je na złożach budowanych na planie koła, mają 2,4 lub 6 ramion z otworami, wypływ ś cieków pod ciśnieniem z tych otworów powoduje ruch zraszacza wokół własnej osi.

ZASADA DZIAŁAIANIA

- polega na adsorpcji, której skuteczność jest zależna od drobnoustrojów. Wypełnienie złoża po kilku tygodniach dojrzewania pokrywa się śluzowatą błoną bakteryjną o grubości 2-3 mm. Zależnie od obciążenia złoża przesączanie ścieków trwa 20-60min. Część zużytej błony jest wypłukiwana przez dopływające ścieki. Pozostała martwa materia organiczna kumuluje się w złożu i ulega mineralizacji. W złożach spłukiwanych większość martwej materii ulega wypłukaniu. Wypłukany osad powinien być zatrzymywany w osadnikach wtórnych. Osad z osadników należy usuwać jak najczęściej i przerabiać w fermentacyjnych. W celu zapewnienia stałego obciążenia hydraulicznego złoża stosuje się recyrkulację części oczyszczonych ścieków. Zawracane ścieki nie tylko regulują obciążenie hydrauliczne, ale podnoszą ph ścieków surowych, zawartość tlenu i azotanów, niszczą zapach oraz wspomagają proces oczyszczania.

1. ZŁOŻA ZANURZANE

- zbudowane z szeregu tarcz (do 30 szt. na 1 m) , wykonanych najczęściej z tworzywa sztucznego (PCV, polietylen) lub aluminium , osadzonych w niewielkich odstępach od siebie na wspólnym wale i umieszczonych w półkolistym zbiorniku. Połowa tarcz zanurzona jest w ściekach przepływających grawitacyjnie przez zbiornik. Na powierzchni tarcz tworzy się błona biologiczna podobna do takiej jaka znajduje się na wypełnieniu złoża zraszanego. Tarcze obracają się z prędkością 2-10obr/min. i dzięki tym obrotom błona ma kontakt ze ściekami oraz tlenem zawartym w powietrzu atmosferycznym. Obrót tarcz powoduje też zrywanie nadmiaru błony biologicznej i nie następuje zatykanie się odstępów między tarczami, a oderwany materiał odprowadzany jest wraz z ściekami do osadnika wtórnego. W osadniku następuje separacja błony od ścieków. Dopuszcza się współpracę tarczowych złóż biologicznych z mikrolitami lub osadnikami wielostrumieniowymi.

8. PROCESY MIKROBIOLOGICZNE ZACHODZĄCE NA ZŁOŻACH BIOLOGICZNYCH

- ścieki są pożywką dla mikroorganizmów, które przy zapewnieniu im odpowiednich warunków ( temperatury, natlenienia, prędkość przepływu) intensywnie się namnażają . Różnica pomiędzy procesami naturalnego samooczyszczania wód a procesami oczyszczania ścieków na złożu polega głównie na znacznym przyśpieszeniu tych procesów w warunkach sztucznych poprzez zagęszczenie biomasy w złożu. Błona biologiczna wytworzona na wypełnieniu złoża ma kontakt ze ściekami przepływającymi przez złoże, a mikroorganizmy ją tworzące absorbują i zużywają do swoich procesów życiowych rozpuszczone związki organiczne w wyniku czego następuje przyrost ich masy. W błonie biologicznej dominują bakterie tlenowe zużywające tlen z powietrza przepływającego powietrza przez wypełnienie złoża, jednak warstwa złoża bezpośrednio przylegająca do wypełnienia może być niedotleniona. W takich warunkach mogą rozwijać się bakterie fakultatywne lub nawet beztlenowe. Sprzyja to procesom usuwania azotu

9. PODZIAŁ ZŁÓŻ :

ZE WZGLĘDU NA OBCIĄŻEIE

1. ZŁOŻA NISKO OBCIĄŻONE

- ścieki doprowadza się na powierzchnię złoża za pomocą zraszaczy obrotowych. Następnie spływają przez wypełnienie złoża , stykając się intensywnie z warstwą biologiczną, pożywka dociera do bakterii na skutek wymiany wody błonkowej, dyfuzji i ulega rozkładowi oraz wbudowywana jest w masę bakteryjną. W tego typu złożu panują sprzyjające warunki dla rozwoju wyżej rozwiniętych organizmów (nicienie, roztocza, larwy owadów). Odżywiają się one wytworzoną masą bakteryjną i rozkładają ją. Ten proces prowadzi do przetwarzania substancji organicznych w nieorganiczne.

1. ZŁOŻA WYSOKO OBCIĄŻONE

- ścieki doprowadzane są w znacznie większej ilości niż na złoża niskoobciążone. Błona biologiczna ma mniejszą grubość, a czas jej przebywania w układzie jest krótszy. Nie ma tu możliwości rozwoju organizmów o dłuższym okresie generacji. Układ biologiczny staje się uboższy w gatunki mikroorganizmów, mineralizacja zostaje zahamowana, złoże zrzuca codziennie taką ilość błony biologicznej, jaka odpowiada jej przyrostowi. Zostaje ona usunięta ze ścieków poprzez sedymentację.

ZE WZGLĘDU NA WARUNKI JAKIE PRZEBIEGAJĄ W ZŁOŻU

1. TLENOWE

- przebiegają tu procesy z pełnym dostępem tlenu. Związki organiczne rozkładane są do azotanów, siarczanów i innych form uproszczonych. Mikroorganizmy które biorą udział w oczyszczaniu tlenowym to m.in.: bakterie, grzyby, glony i pierwotniaki. Wiek błony przekracza zwykle 20 dni. Ścieki są poddawane przekształceniom, w których materia organiczna zostaje rozłożona na związki nieorganiczne. Następuje tutaj również redukcja bakterii chorobotwórczych i wirusów. Organizmy tworzące błonę pochłaniają białka i węglowodany zawarte w ściekach i przerabiają je na wodę, dwutlenek węgla, azotany oraz substancje nie podlegające biologicznemu utlenieniu.

1. BEZTLENOWE

- przebiegają tu procesy beztlenowe. Stosuje się je głównie w oczyszczalniach ścieków przemysłowych ze względu na selektywne usuwanie zanieczyszczeń oraz do denitryfikacji z zastosowaniem zewnętrznego źródła związków organicznych.