Politechnika Warszawska

Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

Laboratorium z technologii oczyszczania ścieków

Temat ćwiczenia:

Mechaniczne oczyszczanie ścieków

Wykonali:

Karolina Tyburska

Agata Wiecierzycka

Piotr Marczykowski

Marcin Martyniuk

Grupa ISiW 3, zespół 1

Warszawa, 21.01.2016r.

1. Wstęp teoretyczny

Mechaniczne oczyszczanie ścieków polega na usuwaniu zawiesin opadających w procesie sedymentacji.

Zawiesiny opadające według podziału Imhoffa to część zawiesin, która opada w doświadczalnym leju sedymentacyjnym Imhoffa w ciągu 2 h przetrzymywania ścieków w warunkach statycznych.

Jednak oprócz zawiesin w ściekach występują jeszcze ciała wleczone i substancje pływające, które (w ramach oczyszczania mechanicznego) również wymagają usunięcia.

Mechaniczne oczyszczanie ścieków jest konieczne ze względu na wygląd wody w odbiorniku, gdyż zanieczyszczenia się w nich znajdujące, nadają ściekom nieprzyjemny wygląd, a także dość znaczne zapotrzebowanie tlenu.

Mechaniczne oczyszczanie ścieków składa się z kolejnych procesów:

-cedzenie - usuwa ze ścieków substancji pływających i ciał wleczonych o dużych wymiarach. Używane są kraty i sita.

-wznoszenie - usuwa ze ścieków zanieczyszczenia pływające, głównie oleje i tłuszcze, z powierzchni ścieków; urządzenia, które służą do ich usuwania to odtłuszczacze i odolejacze.

-sedymentacja - usuwa zanieczyszczenia o małych wymiarach i ciężarze właściwym niewiele większym od wody. Proces ten zachodzi przy malej prędkości przepływu w osadnikach lub w urządzeniach bez przepływowych (o pracy cyklicznej).

-filtracja - usuwa ze ścieków zanieczyszczenia bardzo drobne.

1. Cel ćwiczenia

Celem badania jest ustalenie przydatności procesu sedymentacji na mechaniczne oczyszczanie ścieków. Badania obejmują dobór właściwego czynnika wspomagającego i wpływ na proces sedymentacji. Drugim celem było badanie zawartości zawiesin.

1. Zakres ćwiczenia:

Zakres ćwiczenia obejmuje analizę czasu sedymentacji w zależności od zastosowanych czynników wspomagających, opisanych w punkcie 4.

1. Metodyka badawcza

Ściekami napełniono cztery leje sedymentacyjne - każdy o pojemności 1 dm³. W pierwszym leju obserwowano sedymentację zawiesin w ściekach surowych nie poddanych jakimkolwiek działaniom wspomagającym. Drugi, trzeci i czwarty lej poddano 3-minutowemu napowietrzaniu, dodatkowo do trzeciego leja dodano 1% osadu czynnego, a do czwartego leja dodano koagulantu PIX-113 w dawce 0,25 ml/l.

Po zakończeniu napowietrzania przeprowadzono 2-godzinną obserwację przebiegu sedymentacji we wszystkich lejach notując cyklicznie objętość zawiesin opadających, zgromadzonych na dnie lejów.

W ramach zbadania zawartości zawiesin ogólnych po 60 minutach sedymentacji pobrano z każdego z lejów po 20 ml oczyszczanych ścieków i przesączono przez sączki.

Przeprowadzono również analiza chemiczną, czyli wyznaczenie wskaźnika ChZT dla wszystkich ww. przypadków. Wyniki wszystkich przeprowadzonych oznaczeń zamieszczono w poniższych tabelach.

1. Wyniki badań

Objętość osadu w procesie sedymentacji:

Objętość osadu [ml] Czas sedymentacji	Ścieki bez wspomagania	Ścieki po 3-minutowym napowietrzaniu	Ścieki po 3-minutowym napowietrzaniu +osad czynny	Ścieki po 3-minutowym napowietrzaniu + koagulant PIX-113
15 min	12	10	13	34
30 min	13	11	14	35
45 min	13	11	14	37
60 min	12	10	13	34
120 min	12	11	13	28

Oznaczenie	Jednostka	Ścieki surowe	Ścieki bez wspomagania	Ścieki po 3-minutowym napowietrzaniu	Ścieki po 3-minutowym napowietrzaniu +osad czynny (1%)	Ścieki po 3-minutowym napowietrzaniu + koagulant PIX-113 ($\mathbf{0,25}\frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{l}}$)
ChZT	$$\left\lbrack \frac{\text{mg}O_{2}}{l} \right\rbrack$$	800	160	400	80	40
Redukcja ChZT	%	-	80	50	90	95
Zawiesiny ogólne	Masa suchych sączków	g	1,5780	1,4670	1,4400	1,4160
	Masa sączków po przesączeniu	g	1,6604	1,538	1,5053	1,4767
	Masa osadu	g	0,0824	0,0710	0,0653	0,0607
	Zawiesina ogólna	$$\frac{\text{mg}}{l}$$	4120,0	3550,0	3265,0	3035,0
	Redukcja zawiesin	%	-	13,8	20,8	26,3

1. Omówienie wyników

W próbie przy zastosowaniu koagulantu obserwuje się najszybszy i największy wzrost wysokości warstwy osadu. Pozostałe próby w sposób znaczący odbiegają, co do wartości od tej próby i dają o wiele słabsze rezultaty.

Wyniki analizy chemicznej poszczególnych prób natomiast mają się do siebie inaczej. W próbce z zastosowanym koagulantem uzyskano 95% spadek ChZT, co uważa się za wynik bardzo dobry i jest to wynik najwyższy z osiągniętych. W próbce, w której zastosowano osad czynny otrzymano również wynik bardzo zadowalający, ponieważ poziom redukcji ChZT wynosi 90%. W próbie ze wstępnym napowietrzeniem obserwujemy mniejszy stopień redukcji ChZT zawiesin w porównaniu ze ściekami bez czynnika wspomagającego. Może być to spowodowane zbyt długim czasem napowietrzania lub zbyt wysoką jego intensywnością.

Zawartość zawiesin ogólnych dla ścieków surowych wynosiła $4120\ \left\lbrack \frac{\text{mg}}{l} \right\rbrack$. Po zastosowanych procesach mechanicznego oczyszczania otrzymano średnio zawartość zawiesin na poziomie $3325\ \left\lbrack \frac{\text{mg}}{l} \right\rbrack$ przy jednoczesnym stopniu redukcji 19, 3 %.

Najbardziej skuteczną metodą okazało się 3 minutowe napowietrzanie ścieków z dodatkiem osadu czynnego (1%). Zawartość zawiesin ogólnych dla tej próby wyniosła $3035\ \left\lbrack \frac{\text{mg}}{l} \right\rbrack$ przy jednoczesnym stopniu redukcji 26, 3 %.

1. Wnioski

W Rozporządzeniu Ministra Zdrowia normowa wartość ChZT (w zależności od wielkości oczyszczalni) waha się od 150 mg O₂/l dla oczyszczalni poniżej 2 000 RLM, dla większych zaś wynosi 125 mg O₂/l lub wyraża się minimalnym procentem redukcji równym 75% .

W przypadku odprowadzania oczyszczonych ścieków komunalnych najwyższa dopuszczalna zawartość zawiesin ogólnych nie powinna przekroczyć 50mg/l dla oczyszczalni poniżej 2 000 RLM, bądź 35 mg/l (lub 90% redukcji) dla większych.

Na podstawie wyżej zamieszczonej analizy wyników stwierdza się, że:

1. W próbie z niewspomaganą sedymentacją wskaźnik ChZT został zredukowany o 80% (do 160 mgO₂/l) tak więc wartość ta nie odpowiada wartościom normowych.

2. Przy mechanicznym oczyszczaniu ścieków proces napowietrzania o parametrach zastosowanych w tym przypadku pogarsza efekt oczyszczenia w stosunku do niewspomaganej sedymentacji. Wartość wskaźnika ChZT została zredukowana o 50% (do 400 mgO₂/l) - nie spełnia to ww. wymagań.

3. Próba z zastosowaniem osadu czynnego pozwoliła na redukcję ChZT rzędu 90% ( do 80 mgO₂/l). Wynik ten spełnia wymagania zamieszczone w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia dla oczyszczalni ścieków o RLM większej niż 2000.

4. Zastosowanie koagulantu zwiększa efektywność oczyszczania. Wskaźnik ChZT zmalał o 95% (do 40 mg O₂/l). Oczyszczone w ten sposób ścieki nie mogą więc być odprowadzane, niezależnie od wielkości oczyszczalni. Spełnia to wymogi zawarte w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia.

5. Zawartość zawiesin ogólnych przewyższa wymogi zawarte w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia ponad 60krotnie. Stwierdzić więc można, że zastosowane metody są absolutnie nieskuteczne. Należy więc zmodyfikować zastosowane metody, np. znacząco zwiększyć dawki koagulantu lub osadu czynnego, albo wydłużyć czas napowietrzania oraz jego intensywność.

Wnioskować można, że proces samej sedymentacji jest istotnym, lecz niewystarczającym procesem oczyszczania ścieków. Wskaźniki procentowej redukcji z ChZT są za małe. Zastosowanie koagulantu lub osadu czynnego znacznie zwiększa efektywność oczyszczania.

Zawartość zawiesin ogólnych w badanych ściekach była tak duża, że zastosowanie metody nie dały zadowalającego efektu, jednym słowem nie spełniają parametrów zawartych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia.