Biologiczne metody oczyszczania ścieków

Osad czynny- kłaczkowata zawiesina mikroorganizmów zlepionych śluzem i wykorzystywanych do oczyszczania ścieków

Ekologiczna sukcesja mikroorganizmów w osadzie czynnym

Organizmy wchodzące w skład osadu czynnego

Bakterie wydzielające biofluktuanty (substancje chemiczne powodujące zlepianie w kłaczki). Podstawowym biofluktuantem w osadzie czynnym jest kwas polibetahydroksymasłowy z bakteriami, które wydzielają bioflukuanty. Jest ich kilka rodzajów.

Zooglea ramigera

Sphaerotilus natans (nitkowate)- kształtuje strukturę kłaczków osadu.

Nadmiar niekorzystny, wywołuje pęcznienie osadu czynnego

wytwarzanie piany

brak sedymentacji osadu w osadzie wtórnym

bakterie heterotroficzne- nadają osadowi złocistą barwę

Bacillus Pseudomonas Flavobacterium

Achromobacter

Bakterie hemoautotroficzne

nitryfikacyjne

• siarkowe

Pierwotniaki- w osadzie czynnym może znajdować się 10 000pierwotniaków/dm³; znamy 160 gatunków

Arcella sp. Centropyxis sp. Cyclidium sp.

Orzęski dzieli się na: wolnopływające i osiadłe. Są one wskaźnikiem dobrej kondycji osadu czynnego.

Colpidium cal poda Chilodonella sp. Aspidisca sp. Vorticella sp. Opercularia sp.

Wskaźniki złej kondycji:

Wiciowce

• Bodo sp.

Rola pierwotniaków:

mineralizacja materii organicznej

rola regulatora ilości bakterii

Wrotki- przy dobrej kondycji osadu czynnego wrotek może być 2000/dm³; znamy 50 gat.

Rotofirer sp.

Cephalodella sp.

Czynniki fizyczno-chemiczne wpływające na organizmy osadu czynnego

Temperatura

Optimum dla organizmów 28 C- dobrze pracuje między 4 C a 36 C

Powyżej 36 C- zanikają pierwotniaki, a przy 43 C przeżywają tylko korzenionóżki i część bakterii

1. Odczyn pH

Optymalne pH dla organizmów osadu czynnego 7,2-7,4

Przy pH 6 w osadzie czynnym masowo rozwijają się grzyby (mogą być przyczyną pęcznienia osadu czynnego).

Pracuje do pH 4, a poniżej tego pH następuje zjawisko lizy. Dobrze osad pracuje do pH 8,5. Między 8,5 a 10,5 ustępują pierwotniaki i wycofują się wrotki, a zaczynają dominować nicienie.

2. Dwutlenek węgla

Wpływa na organiczne nasycenie tlenem

Potencjał oksydacyjno-redukcyjny

Powinien być wyższy od 200mV w komorze napowietrzania. Dominacja procesu tlenowego rozkładu, panowanie warunków tlenowych niezbędnych do życia organizmów wyższych

Aeracja (napowietrzanie)

Co najmniej 2,5 mg gwarantuje dobre procesy tlenowe,

gdy poniżej 1,5 mg z biocenozy zaczynają ustępować pierwotniaki

0,5 mgO₂/dm³ - w takim osadzie zostają bakterie

Mieszanie

Cel główny: Ujednorodnienie składników biorących udział w oczyszczaniu ścieków

kłaczków osadu czynnego

związków mineralnych i organicznych

Cele poboczne

• wyrównanie temperatury całej masy

• wyrównanie poziomu pH

• wspomaganie usunięcia CO₂

• rozbijanie wielkości kłaczków do wielkości optymalnej

Substancje pokarmowe

Stosunek węgla do azotu do fosforu

Optymalny: 100:6:1,5

Z przemysłu cukrowniczego: 100:3:0,2 (rozwój b. nitkowatej Sphaerotilus natans)

Substancje szkodliwe i toksyczne (np. fenol)

Zjawisko adaptacji osadu czynnego

Wartość toksyczna fenolu 5-15 mg/dm³. Organizmy, które były stale narażone na działanie fenolu, żyją i metabolizują.

Przystosowanie organizmów do wyższych stężeń związków szkodliwych i toksycznych.

Powierzchnia materiału wypełniającego złoże zależy od jego wypełnienia i wzrasta wraz ze zmniejszeniem się wymiarów kruszywa wypełniającego złoże.

1m³ o kruszywa o uziarnieniu 4-8 cm daje ok. 95m² powierzchni.

1m³ o kruszywa o uziarnieniu 2-4 cm daje 190m² powierzchni.

Mniejsza granulacja kruszywa zapewnia korzystniejsze warunki dla ilościowego rozwoju błony biologicznej, jest natomiast niekorzystna z uwagi na zmniejszony dostęp powietrza i tlenu do złoża, przez co obniża skuteczność oczyszczania (2x zmniejszają się wymiary- 8x zmniejsza się objętość wolnych powierzchni).

W praktyce wymiary kruszywa mogą wynosić 5-8cm dla złóż wysokich i 3-6cm dla złóż niskich (poniżej 2,5m wyskości).

Od wysokości złoża zależy:

• czas przepływu ścieków przez złoże

• czas kontaktu ścieków z mikroorganizmami błony biologicznej

Czas kontaktu ścieków z materiałem zależy od tzw. obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża, wyrażonego w m³ ścieków przepływających przez m² w ciągu godziny (m³/m³*h=m/h)

Dla złóż wysokoobciążonych przyjmuje się obciążenie hydrauliczne powyżej 0,8m/h, na ogół do 1,5 m/h.

Rozróżnia się złoża niskoobciążone (zraszane), średnio- i wysokoobciążone (spłukiwane).

Podstawą podziału są następujące parametry technologiczne:

• obciążenie hydrauliczne powierzchni złóż

• obciążenie objętości złóż ładunkiem zanieczyszczeń

• efekt oczyszczania ścieków, wyrażony w redukcji BZT5 w % lub jako wartość BZT5 w mg/l

Na złożach oczyszczać można ścieki bytowo-gospodarcze oraz niektóre ścieki przemysłowe, poddane uprzednio oczyszczaniu mechanicznemu.

Stężenie ścieków dopływających nie powinno być wysokie:

• BZT5 do 100 mg O₂/l

• ChZT do 250 mg O₂/l

• zawartość azotu w ściekach powinna wynosić ok. 3-4%

• zawartość fosforu ok. 1% w stosunku do BZT5

Są to czynniki niezbędne do rozwoju błony biologicznej i procesów metabolizmu.

Czas potrzebny do wytworzenie 2mm błony nazywa się dojrzewaniem, albo wypracowaniem się złoża.

Skład błony biologicznej:

bakterie- takie jak w osadzie czynnym, więcej form nitkowatych (powodują, że błona będzie się lepiej trzymała)

pierwotniaki- jak w osadzie

grzyby: tu nie przeszkadzają, ułatwiają utrzymanie się w materiale wypełniającym

glony: na powierzchni (Cyanophycea- Phormodium, Chlorophycea)

pożądane są także inne organizmy wyższe- regulują ilość grzybów i błony biologicznej (nicienie, pajęczaki, larwy muchówek, wrotki)

Parametry wpływające na efekt oczyszczania ścieków na złożach:

odpowiednie obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń (ChZT, BZT5)

obciążenie hydrauliczne (zbyt szybki przepływ ścieków może powodować się odrywanie błony biologicznej)

temperatura

stężenie i rodzaj ścieków

natlenienie złoża (stale zanurzone: musi być ruszt!!!)

budowa złoża

---