MECHANICZNE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW

Składnik	Zw. min.	Zw. org.	Razem	BZT5
Zaw. opadające	*20	30	50	20
Zaw. nieopadające	5	10	15	10
Sub. rozpuszczone	75	50	125	30
Razem	100	90	190	60

*Obniżka zawiesin ogólnych o ok. 70% (76%)

_ obniżka BZT5 o ok. 1/3

cedzenie - prowadzi do usunięcia ze ścieków substancji pływających i ciał wleczonych o dużych wymiarach. Do cedzenia używa się krat i sit.

wznoszenie - prowadzi do usunięcia ze zanieczyszczeń pływających. Na powierzchni ścieków zbierają się głównie oleje i tłuszcze, a urządzenia usuwane do ich usuwania to odtłuszczacze lub odolejacze.

sedymentacja - prowadzi do usunięcia zanieczyszczeń o małych wymiarach i gęstości większej od wody. Proces sedymentacji zachodzi w osadnikach, przy odpowiedniej prędkości przepływu ścieków lub w urządzeniach o pracy cyklicznej (nie przepływowych)

filtracja - służy do usuwania ze ścieków zanieczyszczeń o znacznym stopniu rozdrobnienia. Proces oczyszczania ścieków bytowo - gospodarczych bywa zakańczany filtracją, jeśli wymagania w zakresie zawartości zawiesin uzasadniają jej stosowanie.

Zawartość ścieków: zawiesiny, zawiesiny ogólne, sub. Pływające, ciała wleczone(unoszone przy większej prędkości przepływu)

Rozporządzenie: aby ścieki mogły być wprowadzone do wód nie mogą:

1.Powodować w tych wodach:formowania się osadów i piany, zmian naturalnej mętności, barwy i zapachu, zmian w naturalnej biocenozie.

2.Zawierać odpadków stałych i ciał pływających

zabiegi dodatkowe w celu poprawienia sedymentacji:

1.wstępne napowietrzanie ścieków-powoduje wypływanie na powierzchnię zanieczyszczeń lżejszych od wody, flokulację zawiesin i tym samym ich szybsze osadzanie się, usuwa ze ścieków gazy będące produktami rozkładu beztlenowego i podwyższa zawartość tlenu rozpuszczonego. Aby uzyskać pozytywny efekt należy odpowiednio dobrać czas i intensywność napowietrzania

2.wstępne napowietrzanie ścieków i dodatek koagulantu chemicznego, czyli tzw. Koagulacja

ZŁOŻE BIOLOGICZNE jest to urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków w środowisku powietrznym, pracujące na zasadzie przekraplania ścieków przez materiał wypełniający złoże. Zasadniczą częścią złoża jest zatem materiał wypełniający, który po kilku tygodniach wypracowania pokrywa się śluzowatą warstwą bakterii, w której przebiega proces oczyszczania tzw. błona biologiczna. Mikroorganizmy zasiedlające błonę biologiczną w obecności tlenu adsorbują zawarte w ściekach zanieczyszczenia organiczne i zużywają je do swoich procesów życiowych lub do budowy nowych generacji mikroorganizmów. Z kolei mikroorganizmy błony biologicznej w sposób naturalny starzeją się i obumierają.

Od wymiarów zastosowanego jako wypełnienie materiału i wysokości złoża zależy:

- możliwość napowietrzania złoża (mniejsza granulacja kruszywa zapewnia korzystniejsze warunki dla ilościowego rozwoju błony biologicznej, jest natomiast niekorzystna jest z uwagi na zmniejszony dostęp powietrza i tlenu do złoża)

- czas przepływu ścieków (czas kontaktu ścieków z mikroorganizmami błony biologicznej)

Czas kontaktu ścieków z materiałem wypełniającym zależy od tzw. obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża , wyrażonego w m³ ścieków przepływających przez m² powierzchni złoża w ciągu godziny (m³/m²·h). Dla złóż niskoobciążonych o.h. utrzymuje się w przedziale 0,05-0,15 m³/m²·h, a dla spłukiwanych 0,8-1,5 m³/m²·h

Ogólnie można powiedzieć, że czas kontaktu ścieków ze złożem jest funkcją obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża q_f, wysokości złoża H i wewnętrznej powierzchni zwilżonej złoża F_zw, zależnej od granulacji uziarnienia. Czas kontaktu ścieków ze złożem jest wprost proporcjonalny do wysokości złoża H i odwrotnie proporcjonalny do obciążenia.

Parametry uziarnienie materiału wypełniającego, wysokość złoża, obciążenie hydrauliczne i czas kontaktu wpływają na tzw. ZDOLNOŚĆ NATLENIAJĄCA ZŁOŻA-ilość tlenu, która rozpuszcza się w ściekach w czasie ich przepływu przez złoże, na jednostkę jego objętości i w jednostce czasu [gO₂/m³·d].

zdolność natleniając złoża>obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń

Parametry technologiczne złóż:

1. obciążenie hydrauliczne powierzchni [m³/m²·h]

2. obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń [gBZT₅/m³·d]

3. efekt oczyszczania ścieków [%zmniejszenia BZT₅]

Funkcje recyrkulacji na złoże:

+ rozcieńczenie dopływu

+ zapewnia bardziej równomierne obciążenie hydrauliczne

+ wzbogaca dopływ w tlen i azotany

+ zapewnia bardziej równomierny rozwój błony biologicznej na całej głębokości złoża

- wyższy nakład energii na pompowanie ścieków

- konieczność zwiększania wymiarów złoża

OBCIĄŻENIE HYDRAULICZNE POWIERZCHNI [m³/m²·h]

V_h=Q/F , Q-przepływ[m³/h], F-pow.złóża [m²]

OBCIĄŻENIE OBJĘTOŚCI ZŁOŻA ŁADUNKIEM ZANIECZYSZCZEŃ [gBZT₅/m³·d]-ilość gramów doprowadzanych na złoże zanieczyszczeń organicznych przypadających na jednostkę objętości złoża i jednostkę czasu

A= (V_h·F·t/V) ·BZT₅ ,t-czas pracy złoża, V=FH A= (V_h·t/H)·BZT₅

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW OSADEM CZYNNYM

Polega na ich napowietrzaniu w zbiornikach zwanych komorami napowietrzania z zespołami mikroorganizmów występujących w postaci kłaczków, zwanych osadem czynnym.

Funkcje napowietrzania:

1.Zapewnia ciągłe dostarczanie tlenu do komory i utrzymanie w niej warunków tlenowych

2.Mieszanie zawartości komory i utrzymanie kłaczków osadu czynnego w stanie zawieszonym

Zdolność wprowadzania tlenu do cieczy (oxygenation capacity -> OC) – parametr OC charakteryzuje urządzenia do napowietrzania w zestawieniu z komorą, w której jest umieszczone [kg O₂/h]

Osad czynny - zespół mikroorganizmów tlenowych, tworzących się samorzutnie w postaci kłaczkowatej zawiesiny podczas długotrwałego napowietrzania ścieków. W skład osadu wchodzą: bakterie heterotroficzne -> Zooglea ramigera (główny gatunek umożliwiający tworzenie kłaczków zawiesiny), grzyby, pierwotniaki, mniejsze ilości: wrotki, nicienie, itp.

Biologiczne oczyszczanie ścieków:

1 FAZA – w celu uzyskania energii -> utlenienie części związków organicznych i równoczesne tworzenie nowych komórek.

2 FAZA – bakterie łączą się w łatwo opadające kłaczki. Biologiczne kłaczkowanie rozpoczyna się, gdy przyrost bakterii ustaje i wydzielane są naturalne związki spolimeryzowane o długości łańcucha, wystarczającej do połączenia bakterii. II faza zajmuje znacznie więcej czasu niż pierwsza.

Proporcje związków biogennych: węgiel organiczny : azot : fosfor w masie osadu czynnego C : N : P = 30 : 6 : 1

Proces OŚ OC polega na adsorbcji i rozkładzie zanieczyszczeń organicznych przez mikroorganizmy. W czasie napowietrzania ścieków w urządzeniach: komory napowietrzania. Osad czynny oddziela się od oczyszczonych w osadnikach wtórnych i ponownie zawraca do komór napowietrzania. Przyrost osadu usuwany jest w postaci osadu nadmiernego.

Konieczne jest sztuczne napowietrzanie, bo naturalna aeracja jest niedostateczna. Napowietrzanie pełni też funkcje utrzymania kłaczków osadu czynnego w stanie zawieszonym.

Złoże, a osad:

- wyższy stopień oczyszczania,

- pozbawiony uciążliwości zapachowych i rozwoju muszek,

- sprawność zimą i latem prawie jednakowa.

Sposoby stosowania osadu czynnego:

- pełne,

- z nitryfikacją,

- ze stabilizacją osadu

Parametry charakteryzujące OC:

1. BZT₅ odpływu [mg O₂/l],

2. Obciążenie komory [g BZT₅/m³·d]

3. Zawartość osadu w komorze [g/m³]

4. Obciążenie osadu [g BZT₅/g·d]

5. Czas napowietrzania [h]

6. Ilość osadu nadmiernego [ g/g BZT₅]

7. Wiek osadu [d]

8. Relacja OC/L [g O₂/g BZT₅]

9. Osadniki wtórne

- obciążenie hydrauliczne [m³/m²·h]

- obciążenie osadem [ g/m²·h]

Warunki do istnienia i prawidłowego funkcjonowania OC:

-odpowiednia ilość pożywienia -> dostarczane ze ściekami ilość przelicza się w postaci obciążenia osadu czynnego

- odpowiedni poziom tlenu -> mg tlenu rozpuszczony w litrze komory napowietrzania

Substancje toksyczne w ściekach (zwalniają lub całkowicie hamują oczyszczanie) – cyjanki, sole metali, fenole, detergenty i inne.

Pęcznienie osadu: wzrost objętości osadu, będący skutkiem zwiększonej zawartości wody. Rozrost bakterii nitkowatych Sphaerotilus natans Spęczniałe kłaczki -> większa objętość -> skrajnie „ucieczka osadu” z oczyszczanymi ściekami.

Stopień uwodnienia osadu -> indeks osadu - najczęściej indeks objętościowy IO (indeks Mohlmana). Objętość osadu po półgodzinnym osadzaniu, wyrażona w cm³ i odniesiona do 1g jego suchej pozostałości. Zgodnie z wynikami badań Imhoffa, sucha masa zagęszczonego osadu czynnego zawartego w 1 litrze wynosi 1,5%, czyli 15g, klasyczny indeks osadu wynosi: IO=1000ml : 15g = 67ml/g.

Osad o dobrej kondycji IO <= 150ml/g ale bardziej ważne są zmiany indeksu.

Szybki wzrost -> wskaźnik niekorzystnych zmian zachodzących w procesie oczyszczania.

Obecne -> kilkustopniowe układy oczyszczania beztlenowo-tlenowe -> usuwanie nadmiaru azotu i fosforu.

Biologiczna denitryfikacja – sprowadza się do redukcji azotanów, powstałych w wyniku tlenowego oczyszczania ścieków z nitryfikacją do wolnego azotu. W sytuacji braku tlenu mikroorganizmy OC potrafią wykorzystywać tlen z azotanów, redukując je aż do gazowego azotu N₂, który nie rozpuszcza się w ściekach i ulatnia do atmosfery.

Nitryfikacja tlenowa:

NH₄⁺ +1,5O₂- -> NO₂^- + 2H⁺ +H₂O + energia

NO₂^- + 0,5O₂ -> NO₃^- + energia

Denitryfikacja beztlenowa:

NO₃^- + 0,5H₂O -> 0,5N₂ + 2,5O +OH^-

Biologiczna defosfatacja – polega na stworzeniu takich warunków beztlenowych, w których pewne mikroorganizmy zdolne są do akumulacji wyjątkowo dużych ilości fosforu wewnątrz komórek, obniżając tym samym stężenie fosforu w odpływie.

ZAGĘSZCZANIE

Polega on na rozdziale fazy stałej od ciekłej przy zachowaniu konsystencji osadu: grawitacyjne, flotacyjne, mechaniczne.

Zagęszczanie grawitacyjne-zachodzi wskutek sedymentacji cząstek oraz ich komprymacji pod wpływem sił ciężkości. Może być samorzutne w osadnikach wstępnych lub wtórnych bądź może być prowadzone w wydzielonych zagęszczaczach osadu (oddzielne urządzenia), można uzyskać osad o stężeniu suchej masy wynoszącym 4-6% dla osadu wstępnego i 2-3% dla osadu wstępnego.

Zagęszczacze-faza napełniania osadem surowym, zagęszczania (z mieszaniem lub bez mieszania), faza odprowadzania osadu zagęszczonego, faza odprowadzania cieczy osadowej

Wyznaczanie optymalnego czasu zagęszczania metodą graficzną Richa-mając krzywą zagęszczania w układzie współrzędnych H=H(t) prowadzi się do krzywej dwie proste: styczną (1) na początku zagęszczania w czasie t=0 asymptotę (2) na końcu zagęszczania w czasie t=∞. Punkt przecięcia prostych 1 i 2 jest wierzchołkiem kąta A, którego dwusieczna (3) przecina krzywą zagęszczania w punkcie B. Przez punkt B należy przeprowadzić styczną do krzywej zagęszczania (4). Styczna przecina asymptotę 2 w punkcie C, który zrzutowany na oś odciętych wyznacza optymalny czas zagęszczania T_opt