Referat z przedmiotu
Ochrona środowiska
na temat:

„Oczyszczanie ścieków”

Oleksandra Samarska

Wydział Odlewnictwa, AGH

Metalurgia, II rok

Grupa 4

1. Oczyszczanie ścieków. Etapy oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie ścieków - proces technologiczny polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń i osadów oraz substancji chemicznych w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin. Do najważniejszych procesów stosowanych do iczyszczania ścieków zalicza się:

- sedymentacja zawiesin,

- procesy adsorpcji,

- procesy utleniania chemicznego i biochemicznego,

- mineralizacja substancji organicznej.

Przy niewielkim obciążeniu zanieczyszczeniami ścieków oczyszczanie dokonuje się samoistnie w wodach naturalnych, zwłaszcza w rzekach (samooczyszczanie wód).

Oczyszczanie ścieków realizowane jest w oczyszczalni ścieków za pomocą następujących metod:

- mechaniczne,

- fizykochemiczne,

- chemiczne,

- biologiczne.

Pierwszy etap to oczyszczanie wstępne mechaniczne, w którym usuwane są jedynie zanieczyszczenia stałe nierozpuszczalne (ciała stałe i tłuszcze ulegające osadzaniu lub flotacji) za pomocą krat i sit, zawiesiny ziarniste usuwane są w piaskownikach, a tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, małe zawiesiny i koloidy usuwane są w osadnikach. Używane są procesy technologiczne: rozdrabianie, cedzenie, filtrowanie, sedymentacja, flotacja, koalescencja, odwirowywanie.

W kolejnych etapach realizuje się oczyszczanie wykorzystując procesy fizykochemiczne, takie jak np.: odparowywanie, odgazowanie, wymrażanie, koagulacja, sorpcja, wymiana jonowa i ekstrakcja.

Oczyszczanie chemiczne obejmuje wytrącanie niektórych związków rozpiszczalnych, ich neutralizację opartą na procesach utleniania, redukcji, wytrącenia, zobojętnienia.

Oczyszczanie biologiczne wykorzystuje proces mineralizacji przez drobnoustroje w środowisku wodnym, i polega na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń organicznych lub związków biogennych i refrakcyjnych. W obszarze metod biologicznych można dokonać podziału na:

- naturalne – prowadzone w warunkach wytworzonych przez samą przyrodę lub nieznacznie korygowaną przez człowieka,

- sztuczne – w urządzeniach zaprojektowanych i wybudowanych specjalnie do tego celu.

Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej obróbce w celu wykorzystania lub utylizacji

1. Ścieki i ich klasyfikacja

Ścieki są to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp. W postaci ścieków odprowadza się odpadowe substancje przemysłowe oraz odpady żywnościowe i fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych. Ze względu na dużą szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych, przed odprowadzeniem do odbiornika powinno się poddawać je oczyszczeniu w oczyszczalniach. W Polsce, mimo dużego postępu w tej dziedzinie, nie wszystkie ścieki poddawane są procesowi oczyszczania, co doprowadziło do zatrucia większości naturalnych cieków wodnych, czyniąc z nich na niektórych odcinkach martwe, pozaklasowe kanały ściekowe. W chwili obecnej coraz większa liczba zakładów chemicznych zmuszana jest do racjonalizacji gospodarki wodą, polegającej przede wszystkim na stosowaniu zamkniętych obiegów wody, co powoduje stosowanie nowych, skutecznych metod oczyszczania własnych ścieków, tak by mogły się stać one źródłem wody wykorzystywanej w celach przemysłowych.

Ścieki przemysłowe powstają w trakcie procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu. Aby ocenić ich szkodliwość trzeba znać nie tylko skład ich ogólnego odpływu z całego zakładu przemysłowego, lecz także skład strumieni wypływających z poszczególnych działów produkcji. Istotnym parametrem jest ilość ścieków przypadająca na jednostkę produktu wytwarzanego w danym dziale lub zakładzie. Znajomość parametrów ilościowych i jakościowych ścieków pozwala na oszacowanie koniecznego stopnia oczyszczenia, przy którym ich odprowadzenie do naturalnego odbiornika nie spowoduje pogorszenia klasy czystości wody. Sytuacją pożądaną jest uzyskanie lepszej czystości ścieków niż czystość wody w odbiorniku. Z drugiej strony rachunek ekonomiczny określa optimum, które należy przyjąć, aby nie powiększać nadmiernie kosztów własnych zakładu i cenę produktu uczynić konkurencyjną w stosunku do cen światowych. Problem ścieków występuje szczególnie ostro w koksowniach, zakładach petrochemicznych, garbarniach, celulozowniach, mleczarniach i cukrowniach. Ich nieoczyszczone ścieki stanowią duże zagrożenie dla odbiorników naturalnych. Do najczęściej występujących organicznych składników ścieków zalicza się: białka, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty, pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź, rtęć, cynk, kadm, chrom),a także arsen, chlor, siarkowodór, jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe itd. Różnorodne związki organiczne i nieorganiczne nadają ściekom określone cechy fizyczne takie jak mętność, barwa, zapach, zawiesiny. Pienienie się ścieków jest spowodowane występowaniem w nich substancji powierzchniowo czynnych, powodujących zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody. Należą do nich detergenty, mydła i saponiny. Ścieki przemysłowe na ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych. Wyjątkiem są ścieki z zakładów przemysłu spożywczego, garbarni i zakładów utylizacji odpadów. Mogą one zawierać chorobotwórcze drobnoustroje w różnych postaciach (wegetatywnej i zarodnikowej) i jako takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji.

1. Oczyszczalnie ścieków

Oczyszczalnia ścieków – jest to zespół urządzeń i obiektów technologicznych służących do oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych czyli do usuwania ze ścieków substancji w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin przed odprowadzeniem ich do rzeki, jeziora, morza, gruntu.

Oczyszczalnie dzieli się na:

lokalne (służą do oczyszczanie niewielkich ilości ścieków)

centralne (służą do oczyszczania dużych ilości ścieków)

grupowe (służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu)

Oczyszczalnie dzielimy na:

biologiczne – oczyszczanie odbywa się na drodze procesów biochemicznych

hydrobotaniczne – oczyszczalnia ścieków wykorzystująca rośliny pływające (np. rzęsę wodną) lub zakorzenione (np. trzcinę lub pałkę wodną) do oczyszczania ścieków; układów tych nie stosuje się do dużych ilości ścieków ze względu na duże jednostkowe zapotrzebowanie powierzchni.

chemiczne – oczyszczanie ścieków zachodzi w wyniku procesów chemicznych

mechaniczne – oczyszczalnia, w której oczyszczanie ścieków zachodzi jedynie w wyniku procesów fizycznych, takich jak rozdrabnianie, cedzenie, filtrowanie czy sedymentacja; często nazywana oczyszczalnią wstępną.

Metody oczyszczania ścieków[edytuj]

Mechaniczne[edytuj]

To tzw. I stopień oczyszczania. Procesy te mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Polegają na rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wypienianiu i odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnić redukcję zawiesin w granicach 60-70%, BZT₅ do 20%.

Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

kraty,

ręczne,

mechaniczne,

sita,

piaskowniki,

osadniki,

flotatory.

W większości oczyszczalni ścieków stopień mechanicznego oczyszczania ścieków nie może wystepować samodzielnie z uwagi na niewystarczający stopień oczyszczania ścieków. Wyjątek stanowią tutaj podczyszczalnie ścieków przemysłowych, oraz przydomowe oczyszczalnie ścieków współpracujące z drenażem rozsączającym.

Biologiczne[edytuj]

Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów biologicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych wykorzystuje się populacje mikroorganizmów zawieszone w toni ścieków (metody osadu czynnego) lub mikroorganizmy tworzące utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne).

Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan).

Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach:

tlenowych – biologiczne utlenianie, nitryfikacja

anoksycznych (niedotlenionych) – denitryfikacja

Chemiczne[edytuj]

To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulantu, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, adsorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyspieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nieulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na koagulacji, sorpcji i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu unieszkodliwieniu bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków.

1. Oczyszczalnia ścieków Płaszów w Krakowie

W Krakowie działają dwie oczyszczalnie ścieków : „Płaszów” oraz „Kujawy”.

Maksymalna przepustowość oczyszczalni ścieków w 2005 roku wynosiła 251,5 tyś m³/ dobę w tym:

Oczyszczalnia „Płaszów” obsługuje 500 tys. mieszkańców z rejonu Krakowa, natomiast „Kujawy” to system nowohudzki przyjmujący ścieki od około 250 tys. mieszkańców Nowej Huty. Obydwa systemy pracują grawitacyjnie. Odbierają one ścieki od 7 oczyszczalni w tym od 2 centralnych i 5 osiedlowych.

Zakład Oczyszczania Ścieków „Płaszów” - jest to jedna z 2 dużych oczyszczalni na terenie Krakowa. Historia oczyszczalni sięga lat 70. Wstępnie planowano oczyszczalnię mechaniczno-biologiczną, lecz z powodu braku środków finansowych zdołano zrealizować jedynie część mechaniczną. Dopiero w roku 1976 r. oczyszczalnia osiągnęła założoną w projekcie przepustowość 132 tys. m³/d. Infrastruktura z tamtych lat niestety nie spełniała jednak międzynarodowych norm. W 1994 roku uruchomiono proces chemicznego strącania osadu z zastosowaniem specjalnych koagulantów. Obecnie oczyszczalnia przejmuje ponad 20% ścieków więcej niż wynika to z projektowej przepustowości. Oczyszczaniu mechanicznemu podlega średnio 164 tys. m³ ścieków na dobę, co stanowi około 87% całkowitej ilości ścieków odprowadzanych przez kolektor płaszowski. Pozostałe 24 tys. m³/d wpływa wprost do Drwiny przez przelew na kolektorze. Nowa oczyszczalnia jest w stanie zlikwidować 97% zanieczyszczeń trafiających do Wisły.

W 2010 roku dzięki znacznym nakładom Unijnych środków została oddana do użytku zmodernizowana i rozbudowana oczyszczalnia. Modernizacja zwiększyła przepustowość oczyszczalni i została uzupełniona o oczyszczanie biologiczne. Dotąd ścieki były jedynie oczyszczane mechanicznie. Wybudowano nowe osadniki a także kanały. Kraków może się teraz szczycić niemal 100% oczyszczaniem ścieków komunalnych.

Przepustowość oczyszczalni biologicznej: 328 tyś m³/dobę.
Przepustowość całej oczyszczalni: 656 tys. m³/dobę.

W oczyszczalni są również odbierane nieczystości płynne z pojazdów asenizacyjnych.

Proces oczyszczania rozpoczyna się od kolektora głównego. Następnie nieczystości rurami i kanałami kierowane są do osadników wstępnych.

Rozpoczyna się obróbka mechaniczna, celem której jest usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Ogólnie polegają na następujących procesach:

- rozdrabnianiu,

- cedzeniu,

- sedymentacji,

- flotacji,

- wypienianiu,

- odwirowaniu.

Metody mechaniczne zapewniają redukcję zawiesin w granicach 60-70%. W tym procesie są używane następujące urządzenia:

- kraty,

- sita,

- piaskowniki,

- osadniki.

Po oczyszczeniu mechanicznym ścieki są wprowadzane do uzupełniającego procesu oczyszczania biologicznego. Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń.przy tym wykorzystywane są populacje mikroorganizmów zawieszone w toni ścieków. Mikroorganizmy usuwają związki węgla, azotu i fosforu. Potem ścieki trafiają do osadników wtórnych, poddawane są fermentacji, w wyniku której wytwarza się biogaz (potem wykorzystywany). Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm, co się przyczynia do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. (w przypadku procesów beztlenowych wydziela się dwutlenek węgla oraz metan). Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

Do czasu modernizacji oczyszczalni osady stałe były składowane w postaci lagun. Jednym z działań mających na celu modernizacje było zagospodarowanie tego wielkiego terenu. W ramach Rekultywacji lagun osadowych ok. 18,5 ha terenu, na którym przez 30 lat składowane były osady z oczyszczalni Płaszów i Kujawy, poddano zabiegom technicznym i agrotechnicznym. Odtworzono gleby, odbudowano zbocza, wyregulowano warunki hydrologiczne. Dzięki temu gleby odzyskały wartość użytkową i pozwoliło to na oddzielenie pasem zieleni osiedli mieszkaniowych od przyległych terenów przemysłowych i oczyszczalni.

Ostatnio wybudowana została Stacji Termicznej Utylizacji Osadów, która pozwala wykorzystywać technologię termicznej utylizacji osadów (spopielania) - spalanie fluidalne. Spalanie odbywa się w złożu fluidalnym. Paliwo, po rozdrobnieniu i wysuszeniu trafiają do pieca. Strumień wdmuchiwanego powietrza unosi je, zawieszając cząsteczki złoża, mieszając je i rozdzielając. Dzięki temu całość ulega spaleniu w jednakowej temperaturze. Powstające spaliny wędrują do wymienników ciepła, gdzie ulegają schłodzeniu. Następnie są oczyszczane z zanieczyszczeń w rozdzielaczu elektrostatycznym do wydzielenia popiołu i metali ciężkich w formie pyłów oraz filtrze workowym do usuwania kwaśnych gazów i pozostałości metali. Pozwala to na wychwycenie popiołów pozbawionych substancji szkodliwych, które można ponownie wykorzystać (np. w budownictwie przemysłowym). Ponownie wykorzystywane jest też ciepło - służy w postaci energii elektrycznej do ogrzania obiektów oczyszczalni.

Wpływ zrzutu ścieków na jakość wody w Wiśle. Przed modernizacją oczyszczalni ścieków „Płaszów” oraz „Kujawy” Kraków bardzo przyczyniał się do degradacji Wisły i Bałtyku: około 80% ścieków zrzucane było bezpośrednio (bez jakiegokolwiek oczyszczania) do rzeki. Zanieczyszczenie było tak wielkie, że miasto oraz źródła zanieczyszczenia znalazły się na liście tzw. „Gorących punktów” ujętych w Konwencji Helsińskiej. Oczyszczalnie krakowskie otrzymały kategorię priorytetowych do modernizacji. Uruchomienie oczyszczalni „Płaszów II” pozwoliło na sześciokrotne zmniejszenie opłat za odprowadzanie zanieczyszczeń do środowiska i umorzenie 200mln zł kary z tego tytułu. Woda, która dostaje się obecnie do Wisły ma II klasę czystości – co jest dużym osiągnięciem w porównaniu, z tym, że przed budową oczyszczalni wody Wisły nie spełniały norm. Jakość wód Wisły w ostatnich latach uległa niewielkiej poprawie, jednak ten stan ciągle nie jest zadowalający.

Poniższy wykres pokazuje ścieki odprowadzane do wód powierzchniowych [hm³]:

W ciągu ostatnich 10 lat ilość ścieków doprowadzanych do odbiorników bez oczyszczania znacznie spadła. Nastąpił też wzrost ilości ścieków oczyszczanych biologicznie z podwyższonym usuwaniem biogenów.

Żródł

Wiki

http://www.oczyszczanie-sciekow.pl/kategoria/oczyszczanie-sciekow/

1. http://www.mpwik.krakow.pl/

2. http://www.mos.gov.pl/

3. http://zb.eco.pl/article/oczyszczalnia-sciekow-w-krakowie-a468l1