POLITECHNIKA WARSZAWSKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
ZŁOŻE BIOLOGICZNE
Wykonały:
Patrycja Szymańska ISiW1
Joanna Krasa ISiW1
Agnieszka Garlicka ISiW1
Aleksandra Ways ISiW1
Olga Martiszek ISiW1
Wstęp teoretyczny:
Proces oczyszczania ścieków na złożach biologicznych odbywa się podczas przepływu ścieków przez materiał wypełniający złoże. Główną część złoża stanowi materiał wypełniający, na powierzchni, którego tworzy się błona biologiczna tworzona przez bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki i inne mikroorganizmy. Absorbują one zawarte w ściekach zanieczyszczenia organiczne i następnie rozkładają je w warunkach tlenowych. Błona biologiczna rozwija się na powierzchni materiału wypełniającego, a procesy tlenowego rozkładu zachodzą w jej cienkiej 2-3 mm warstwie. Powierzchnie zwiększymy, gdy wymiary kruszywa się zmniejszają, ale jest to niekorzystne z uwagi na trudność dostępu tlenu do złoża. W kruszywie o mniejszym uziarnieniu jest mniej wolnych przestrzeni pomiędzy ziarnami złoża, co utrudnia dostęp tlenu i obniża skuteczność oczyszczania. Od wysokości złożą biologicznego zależą wymiary 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 niż od wysokości złoża zależy od tzw. obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża, wyrażonego w m3 ścieków przepływających przez m2 powierzchni złoża w ciągu godziny. 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.
Złoża możemy podzielić na dwie grupy:
złoża niskoobciążone
złoża średnioobciożone
złoża wysokoobciążone
złoża bardzo wysoko obciążone
Kryterium podziału są następujące parametry technologiczne procesu: obciążenie hydrauliczne powierzchni złóż, obciążenie objętości złóż ładunkiem zanieczyszczeń
Celem badań nad przebiegiem procesów oczyszczania ścieków na złożu biologicznym jest dobór parametrów pracy złoża, aby umożliwić uzyskanie efektów oczyszczania zgodnych z obowiązującymi przepisami.
Do realizacji tego celu konieczne jest poznanie wpływu na efekt oczyszczania poszczególnych czynników technologicznych :
obciążenia hydraulicznego
obciążenia ładunkiem zanieczyszczeń
Zakres badań obejmuje oznaczenie:
zasadowość ogólna,
chemiczne zapotrzebowanie na tlen,
azot amonowy,
azot azotynowy,
azot azotanowy,
Obliczenia 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, 002 m3/h = 0,048 m3/d
obciążenie hydrauliczne złoża
wysokość złoża biologicznego H = 132 cm = 1, 32 m.
obciążenie złoża ładunkiem zanieczyszczeń
Bilans Azotu
Wydajności poszczególnych etapów
Wydajność amonifikacji
Wydajność nitryfikacji
Wydajność denitryfikacji
Stopień redukcji Azotu ogólnego
ηazotu=
Stopień redukcji ChZT ηChZT=89,5%
Zestawienie wyników badań
Wyniki przeprowadzonych badań przedstawiono w poniższych tabelach.
| Oznaczenie | surowe | oczyszczone | Jednostka |
|---|---|---|---|
| ChZT | 296 | 31,2 | mg O2/l |
| Azot amonowy | 44 | 7,3 | mg NNH4/l |
| Azot azotynowy | 0,09 | 0,35 | mg NNO2/l |
| Azot azotanowy | 0,000 | 30 | mg NNO3/l |
| Azot organiczny | 10 | 0 | mg Norg/l |
| pH | 6,43 | 0,8 | |
| zasadowość | 7,8 | 0,8 | mval/l |
| Parametr | Jednostka | Wartość |
|---|---|---|
| Obciążenie hydrauliczne | m3/m2*h | 0,4 |
| Obciążenie objętości | g BZT5/m3*d | 2,14 |
Analiza otrzymanych wyników
W otrzymanych wynikach widać wyraźny spadek wskaźnika ChZT .Doszło do redukcji ChZT z 296 mg O2 / dm3 w ściekach surowych do 31,2 mg O2 / dm3 w ściekach oczyszczonych. Stopień redukcji wskaźnika wyniósł 89%. Zmniejszenie chemicznego zapotrzebowania na tlen wskazuje na bardzo dobrą redukcję związków organicznych.
Podczas procesu oczyszczania na złożu zawartość azotu amonowego zmalała aż o 83 % co wskazuje, że zaszedł bardzo zaawansowany proces nitryfikacji. Zawartość azotanów i azotynów wskazuje również na obecność procesów nitryfikacji (warunki tlenowe) i denitryfikacji (warunki anoksyczne). Oba procesy były efektywne(efektywność została przedstawiona za pomocą bilansu azotu)
Wnioski
Wyniki przeprowadzonej analizy ścieków surowych wskazują na konieczność ich oczyszczania przed wprowadzeniem do odbiornika. Podczas przeprowadzenia doświadczenia badaliśmy efektywność oczyszczania ścieków na złożu biologicznym i na podstawie powyższej analizy wyników wnioskuje się, że:
Obciążenie hydrauliczne złoża wynoszące 0, 4 m3/m2h wskazuje, że złoże laboratoryjne jest złożem średnioobciążonym.
Zmniejszenie chemicznego zapotrzebowania na tlen wskazuje na bardzo dobrą redukcję związków organicznych, co jest spowodowane dobrze rozwiniętą błoną biologiczną.
Przeprowadzana analiza porównana z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. (Dz.U nr.137 poz 284) wykazała, że w najbardziej odpowiednia oczyszczalnia ścieków, dla jakości oczyszczonych ścieków przez złoże biologiczne będzie taka, która ma od 2000-9999RLM.
Oczyszczone ścieki spełniły kryteria zawarte w rozporządzeniu. Zarówno wartość wskaźnika ChZT (31, 2 mg O2/ dm3) jaki i procent jego redukcji (89 %) dopuszcza do odprowadzania oczyszczonych ścieków przez każdą z oczyszczalni. Jednak stopień redukcji azotu ogólnego wynosi 30, 4% co zawęża wybór do oczyszczalni do 9999RLM dla odprowadzenia oczyszczonych ścieków jedynie do rzeki.