Linia tlenowa- odbiorników wodnych charakteryzuje podstawowe przemiany w wodach płynących po wprowadzeniu do nich ścieków. Linia ma 4 podziały, które char. Wodę pod względem wartości tlenu, sposobu wprowadzeniu tlenu do wody. Zmiany zachodzące w zbiorniku wodnym mogą być powiązane z saprobowością.: I-doprowadzamy ścieki, najbardziej zanieczyszczone, wys. aapotrzebowanie tlenu, rzeki mają z dyfuzji i fotosyntezy tlenu z atm. ale jest organiczona poprzez (brak roślin) temp .wody, ilość subst. mineralnej w wodzie, szybkość nurtu rzeki Deficyt tlenu- rozpuszczony tlen osiaga 4mgO2/dm3, (wartość graniczna) , cały czas jest redukcja subst. org. i wzrasta zapotrzebowanie tlenu. II-woda brudna, L-saprobowa, częściowy rozkład białek, aminokwasó, brak roślin, duża ilośćbakterii, brak organizmów dla wód czystych. III-w miejscu przecięcia krzywej, gdy woda osiąga wartość wody z zanieczyszczeniem, procesy fotosyntezy, mało BZT5, obecność dyfuzji, różnorodność osobnika, mniej bakterii, pojawiają się okrzemki i zielenice. IV-procesy utleniania azotu, niska wartość stężenia tlenu,obecność dyfuzji i fotosyntezy, pojawiają się sinice, okrzemki i zielenice. KLASY WÓD(I-V)-klase różnią się stęż. Subst. troficznych, technologią oczyszczania wody: I-A1-(b.dobra jakość)-proste mechaniczne oczyszczanie za pomocą filtrów, usuwanie zawiesin, zastosowanie dezynfekcji II,III-A2- wymaga proceu fizycznego uzdatnianai wody , filtracja na złożach piaskowych koagulacja oraz dezynfekcja. IV-A3-wymaga metod wysokosprawnego uzdataniaani wody, metody A@, stosuje się też absorpcję na węglu aktywnym i dezynfekcja V-nie nadaja się do oczyszczalni Obieg wody w zakładach przemysłowych:- otwarty(przepływowy, szeregowy),zamknięty. -Otwarty-przepływowy- zapotrzebowanie zakładu pokrywane ze źródeł pierwotnych lub podziemnych jest jednorazowo wykorzystane do odbiorników. Zapatrz. stanowi sumę zapatrz. Przez wszystkie działy i procesy techno. Ilość powstających ścieków odpowiada ilość pobranej wody pomniejszoną o straty bezzwrotne. Zalety-prosty ukł. Urządzeń, i sieci, łatwy w eksploatacji, niskie koszty w przypadku uzdatniania wody oraz jakości ścieków nie wymaga ich dokładnego oczyszczania. Wady- wodochłonność produkcji, wys. Koszty w przypadku uzdatniania wody, duza wrażliwość na sytuacje awaryjne. -O-szeregowy-char. Się wielokrotnym wykorzystaniem wody przez kolejne działy produkcyjne. Uzależnione jest od: wymagań fizykochemicznych i bakteriologicznych wody, wielkości zapotrzebowania na wodę, jakości wód po wykorzystaniu procesów technologicznych Zalety- niska ilość wody pobrana na procesy techno, mniejsze koszty inwestycyjne i eksploracyjne , obniżenie kosztów na oczyszczanie, uzdatnianie większa elastyczność układu, ograniczone oddziaływania na środ. Wady- konieczność budowy wększej ilości pompowni zbiorników pośrednich, ograniczona możliwość zastosowania -Zamknięty-w tym modelu zapatrz. Na wodę w poszczególnych działach produkcyjnych realizowane jest poprzez obieg zamknięty, przed ponownym zastoso. Zużyte wody poddawane są oczyszczaniu w celu utrzymania dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń w temp. Wyróżniamy: działy produkcyjne w których podnosi się tylko temp. Wody, działy prod. W któerych stżenie zaniecz. W wodzie obiegowej wzrasta w wyniku wykorzystania jej w procesach., dzialy produkt.-woda ulega podgrzaniu i zanieczyszcz. Straty bezzwrotne-straty wody procesow porduk.straty związane z jej ochłodzeniem, starty powstające podczas uzdataniaani wody Zalety- niewielki wpływ na odbiornik scieków, niekie wymagania odnośnie niezawodności układu dostarczającego wodę czystą. Wady-wysokie koszy inwestycyjne i eksploatacyjne. Metody usuwania twardości wody: gotowanie, destylacja, fiz-chem, chemiczne. Chemiczna- polega na strąceniu nierozp. Osadów, w których skłąd będą wchodziły ze. Ca i Mg,jedną z chemicznych metod chem. Usuniecia twardości wody jest zastosowanie metody-sodowo-wapiennej, (Ca-usuwa wartość przemijajaca), (Soda- usuwa wartość stala). Inna metoda jest dodatek mocnych kwasów, w wyniku tego procesu zachodzi rozpad hodroweglanow co wody i CO2 i CaCl, dodatek mocnych kwasów powoduje zwiekszenie wł. korozyjnej wody. Fiz-chem-wykorzystanie jonitów subst, które mają zdolność do wymiany kationów lub anionów.stosowane zywice jednowymienne o dużej masie czast. Wychwytuja w I etapie kationy, w II etapie wode przepuszczamy przez ananiol, który wymienia jony na jony wodorotlenowe, które łączą się z jonami wodrowymi, tworząc cząst. Wody. USUWANIE Z WODY ZAWIESIN-zaniecz. Mechaniczne z wody usuwa się za pomoca filtrów: -filtry z ukł. Wymiennymi- materiałem filtrującym są wypełnienia gł. Z tworzywa sztucznych lub stali niedrzewnej, oczyszczonie znastepuje przez miare przepływu wody. -filtry piaskowe-elementem filtrującym jest złoże piasku w odpowiednio dobranej granulacji, znajdujące się w H2O zawiesiny są zatrzymywane w górnej warstwie złoża, zatrzymana zawiesina powoduje zwiększenie,oporów przpływu, kiedy spowodowana różnica ciśnień wzrośnie do określonej wartości , nastepuje regeneracja złoża, która polega na płukaniu wstecznym (przeciwnym do kierunku przepływu oczyszczonej wody)złoża filtrującego. Usuwanie zanieczyszczeń niejonowych-m.in. zw. org. służą filtry adsorpcyjne, gł. Stosowane są filtry z węglem aktywnym. Wykorzystywane do usuwania z wody takich zanieczyszczeń jak: rozp. org, srodki och. roślin, sr. pow-czynne, wolny chlor, chlorowane węglowodory. Usuwanie Fe i Mn z wody- muszą być usunięte w przemysle ziemniaczanym, piwowarskim, mleczarskim, spirytusowym. Pierwiastki te nie mogą być zatrzymywane na filtrach jonitowych ponieważ wiążą się z nimi w sposób trwały. Usuwanie Fe i Mn polega na przeprowadzeniu reakcji utleniacza i redukcji, Proces utlenienia prowadzi do powstania wodorotlenkow , które ulegaja wytraceniu w postaci osadow. Warunkiem skutecznego usuniecia tych jonow jest wartość pH wody poniżej 6,8. Osady powstale usuwa się za pomoca filtrow piaskowych. RODZAJE MIKROORG. OSADU CZYNNEGO: -bakt. Organotroficzne-Bacillus, Pseudomonas-enzymatyczny rozkład zw. org. zawartych w sciekach na drodze mineralizacji. -bakt chemilotoroficzne-Nitrosomans, Nitrobacter- enzymatyczny rozklad zw. N i P, , procesy nitryfikacji, denitryfikacji,defosfotratacji. -bak. Nitkowate- Zooglea ramigera, Spherothilus natans- uczestnicza we flokulacji- tworzenie kłaczków, utrudniaja sedymentacje osadu czynnego. -grzyby-(rzadko)Fussarium, Geotrichum- enzymatyczny rozkład zw. org. -pierwotniaki- odmładzaja populacje bakterii, poprawiaja jakość odpływu ścieków, -wrotki- -nicienie-odzywiaja się bakteriami, pierwotniakami. KLASYFIKACJA ODZYWAIANIA ORGANIZMÓW: -źródło węgla- *autotrofy- czerpią C do budowy subst. org z CO2, przy czym nie są zdolne do czerpania do z innych źródeł , *heter.-źr. C sa dla nich zw. org. -źródló energii- *fotorofy- energia z promieniowania słonecznego, *chemotrofy- z utlenienia org. lub nieorg. Zw chemicznych -źródło elektronów- w procesie biosyntezy, * litotrofy- subst. nieorg. H2,NH3,H2S,Fe,Co,* organotrofy- korzystają z organicznych źródeł elektronów. Podział heterotrofów- *prototrofy(oprocz subst. mineralnych, tylko jednego org. źródła węgla),*auksotrofy(muszą posiadać jakiś czynnik wzrostu),*saprofity(wykorzystuja martwa materie org),*pasożyty(rozwiaja się na organizmie żywym,ze szkoda)*komensale(rozwijaja się na org. żywym,bez szkody i korzyści)*symbionty(zyja w symbiozie). DEZYNFEKCJA WODY-(ozon,dwutlenek chloru, chlor gazowy, podchor.) -produkty uboczne stosowania chloru-trichalomeatany,kw.halogenooctowe, halogenoketony,halogenonitryle,trichlorobeznzeny,trichlorofenole,hydroksyfurany) THM-zwiazki chloroorganiczne-chloroform,bromodichlorometan,dichromochromoetan,bromoform Prekursory THM-kw. kumusowe, chlorofil,metabolity org. wodnych, alifatyczne hydroksykwasy, aromatyczne kw. karboksylowe. Na ilość powstaacych THM wpływa, czas, kontakt z chlore, pH,tem, dawka chloru, stezenie i rodzaj prekursora. OZON-produkowany jest w generatorach ozonu, powstaje poprzez wyładowania elektryczne w gazach mających tlen, efektywność jego zalezy od: jakości gazu, sily pola ele, budowy generatora. Wymagana ilość energii 6-164 wh/kg (poro). W roztworach kwasnych nastepuje bezpośrednie utl. Subst. org. znajdujących się w wodzie, w roztworach alkaicznych nastepuje rozklad ozonu z wytworzeniem rodników i jonorodników o silnych wł. utleniających. Zalety- wys. Skuteczność, brak zaminy barwy i zapachu wody, W przemysle spożywczym ozon stosuje się do : utl Fe i Mn, ult. Azotynów, poprawy barwy i zapachu, dezynfekcji wody i butelek. H2O2-stosuje się w przemysle spożywczym, zalezy od pH srod, Reaguje ebzposrednio z subst org. W alkalicznych roztworach rozklada się z wydzielenie rodników hydroksylowych. Przy silnych utleniaczach zachowje się jak reduktor, rozkładając się wydziela tlen. Celem zwiekszenia intensywności dzialania poszczególnych czynników dezynfekujących laczy się je ze soba jak np.: ozon + H2O2, ozon + prom.UV, H2O2 + prom UV, O3+ H2O2+prom UV, zalicza się tez: reakcje Fentona H2O2 +Fe2+ , promieniowanie jonizujące (radioliza), łączne działąnie H2O2 + gamm (jonizujące), O3 + gamm(jonizujące), odcz. Dentona + jonizujące (gamm), odcz. Dentona + prom UV. KANALIZCJE SOC-BYT: -kan. Ogolnospływna- scieki opadowe, byt-gosp, przemysłowe, płyną do oczyszczalni jednym kanałem, posiada ona przelewy burzowe-odpowiadaja czesci scieków i wód opadowych bezpośrednio do odbiornika. -kan. Rozdzielcza- są dwie nitki, scieki sanitarne osobno a scieki opadowe Ida bezpośrednio do odbiornika -kan. Półrozdzielcza- jest to czesc sanitarna i deszczowa, oczyszczalnia przyjmuje wody opadowe w I okresie silnych opadów atm. po przekroczeniu pewnego poziomu separatora czesc wod jest jest kierowana bezpośrednio do odbiornika. Mech. OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW: -socj-bytowecedzenie, kraty i sita(skratki-utilizacja czyli wapnowanie,wywoz na składowisko bądź fermentacja beztlenowa)piaskowni(piasek do paletko oczekowe-wywoz)osadnik wstępny(zawiesiny opadające). WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE NA TWORZENIE OSADU: -Czas napowietrzania-optymalne stezenie tlenu dla org. osadu czynnego wynosi 2g/cm3. Spadek tlenu poniżej 0,5g/cm3 powoduje obumieranie pierwotniaków. Ilość doprowadzanego powietrza jest uzalezniona od rodzaju napowietrzania (drobno-srednio-grubo-pecherzykowe). Napowietrzanie sprężonym powietrzem w dyfuzorach lub lub wykorzystanie szczotek Esetera. Scieki nie tylko musza trafic do zbiornika ale również przechodzic reakcje z tlenem. Czas napowietrzania ścieków związany z metodami nisko i wysoko obciążonymi. Czas przebywania ścieków w komorze napowietrzania = obciazenbiu hydraulicznemu. Związane sa z tym skutki: *metody z wysokoobciazonym osadem wiaze się z niepelnym rozkładem subst. org. oraz znaczny przyrost osadu czynnego. *metody z niskoobciążonym osadem, stosujemy dlugi czas napowietrzania, który powoduje: całkowity rozkład zw org. , zmniejszenie przyrostu biomasy, możliwość mineralizacji osadu nadmiernego. pH-proces osadu czynnego przebiega przy pH 6,5-9, Niższa wartość pH powoduje rozwoj grzybow, które sa nieporzadane, a wyzsza zachamowywyje proces oczyszczania scieków. Optymalna dawka dla rozwoje mikroorg. Osadu czynnego wynosi pH=7,2-7,4 Temp- pow 43'C gina pierwotniaki, nastepuje spadek oczyszczania, wzrost temp ogranicza rozpuszcalnosc tlenu, optymalna temp to 20-25'C, Zima jest zahamowana aktywność mikroorg. Gdy temp spadnie pozniez 12'C oczyszczalnia może nie dotrzymywac narzuconych wskazników oczyszczania scieków Skłąd ścieków- dla właściwego rozwoju bakterii osadu czynnego przyjmuje się stosunek wegla do azotu, C:N=10:1, C:P=30:1 PARAMETRY PRACY układu osadu czynnego: *efekt oczyszczania(procentowe obniżenie wartości oznaczanego wskaźnika),*pełne biologiczne oczyszczenie,*obciążenie osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczen(dobowy ład. zaniecz. W komorze w ciagu doby przypadający na 1kg suchej masy osadu czynnego.:Ł=q*c)*obciążenie komory o.c(ładunek przez objętość)*koncentracja o.c w komorze napowietrzania(wyaza ilość kg suchej masy o c przypadajaca na i kg zawartości komory .)*czas napowietrzania cieków(stosunek obj. kom. Do Sr. dobowego dopływu scieków do komory, kilka-kilkadziesiay godz),*przyrost o.c w kom.napowietrzani(przyrost osadu nadmiernego ; stosunek suchej masy osadu czynnego do 1g usuniętego ładunku subst org. -Reaktory- (podst typy)-komora calkowietgo wymieszania, kaskada komór, przepływ tłokowy, przepływ obiegowy Zastosowanie reaktorów wiążę się z: *wiek osadu od5-15dni a gdy chcemy pozbyc się przyrostu to 10-30dni, *obciążenie osadu- im dłuższy czasnapowietrzania tym nizszy obciążenie substratowe 0,2-0,6 do1* koncentracja osadu 1,5-3 lub 2-4 w układach przedłużonego napowietrzania *czas napowietrzania 3-50godzin USUWANIE ZW BIOGENNYCH:(gł azotu) -Amonifikacja-plega na sprowadzeniu N z formy org do jonu amonowego, zachodzi gł w układach kanalizacyjnych, procesach aeronowych jak również w warunkach tlenowych -asymilacja-do bud biomasy kom niezbędne jest asymilowanie N ,najłatwiej przyswajalna forma jest jon amonu, proces może przebiegac w war tl jak i beztl wiaze się z powstawaniem jonow wodorowych lub prowadzi do obniżenia pH -Nitryfikacja- polega na utl jonu amonowego przez mikroorg do azotynow albo azotanow(III) II etap nitryfikacji prowadzony jest przy uzyciu bakterii Niktrobacter prowadzi do powstania azotanow. Podstawowe czynniki wolywajace na ten proces : odczym, zasadowość, temp, stezenie ścieków, obciążenie Komor ład zanieczyszzcen, stezenie tlenu, wiek osadu, do czynnikow inhibitujących zaliczamy obecność soli mineralnych , zw. nieorg , ograniczającym czynnikiem nitryfikacji jest prędkość wzrostu bakterii Nictrobacter. Powody usuniecia N- niekorzystny wpływ na odbiorniki wodne, GL zuzywanie telnu, toksyczność azotanow i azotynow na mikroorg, wpływ pH przy pH=7 wzrasta ilość amoniaku w wodzie oraz ilość glonów. Denitryfikacja-polega na redukcji azotanow do azotynow a nastepnie redukcja azotynow do azotu czast . azot czast dyfunduje do atm. W procesach technologicznych wyroznia się 2 typy dezynfekcji: -egzogenna-konieczna obecność wegla ,latwo przyswajalnego, warunki procesu: stez tlenu poniżej 0,5g, odpowiednia aktywność mikroorg, odpowiednia wartość pH, temp 25-37;C, zostaje odzyskana czesc tlenu z redukcji azotanow (2,8g, zostaje odzyskana zasadowość . -endogenne-z wew źródłem wega, polega na redukcji azotanow z wykorzystaniem wewkomorkoej subst org, warunki: temp 15'C, wzrost zasadowości ścieków, może powstac jon amoniowy. Usuwanie fosforu ze ścieków-konieczny jest proces defosfatacji na dwa etapy: I-kom beztlenowa(wzrost fosforu), II-tlenowa.(spadek). W I etapie (mikroorg pobieraja z otoczenia produkty kwasnej fermentacji (lotne kw tluszczowe),magazynuja je w Komorkach w postaci PHM, materialzapasowy zgromadzony w komorce w postci polifosforanow jest w tych warunkach zbędny.W II etapie nastepuje pobor fosforanow i zgromadzenie energi ATP, w tych warunkach w wyniku wyższego zapotrzebowania energetycznego nastepuje wykorzystanie materialu zapasowego i utlenienie ich do CO2. Na efektywność defosfatacji ma wpływ: stosunek BZT5 do fosforu 20-25, ilość usuniętego subst org, obecność w sciekach prostych kw tluszczowych co znacznie zwieksza intensywność uwalniania fosforu do środowiska.,temp i odczyn środowiska, przyjęty iklad oczyszczania, parametry techniczne. Systemy oczyszczania ścieków soch-bytowych: A/O(anaerobie/ofic. Betlej-tlenoe),phoredox, jednoczesne usuwanie azotu i fosforu, UCT,A2/O,Bardenpho. A/O(nie ma denitryfikacji)osad wstępny(sedymentacja wstepna)osad powrotny(zwrotne rozp.)-(napowietrzenie)osad nadmierny(sedymentacja wtorna UCTosad powrotnydenitrygikacja-napowietrzanie Poprawa oczyszczania ścieków- dodatek koagulantow, stracaniew stepne: KMOW(recyrkulacja osadu)KNOWT Z-mniejszy lad, obciąż kom, napow. Kom, wielkość kom mniejsza, W- wieksza obj osadu, zaburzenies stosunku C:N:P -stracenie symultaniczne: OWKNOWT Z-mozliwosc związania fosforu, Stracenie wielostopniowe:KMOWKNOWT starcenie wtorne: OWKNOWTKROWT W-dolozenie osadnika, Z- mnijszca ilość osadu, regenta, sole Al. I Fe nie wpływają na prece mikroorg., Układy do oczysz siekow przemysłowych : -Reaktor cyrkulacyjny -skląda się z jednego zblokowanego urzadzenia,który podzielony jest na pewne sekcje z roznymi warunkami tlenowymi : dopływ___=>OWTodplyw Jest denitryfikacja z zew zrodelm wega. Z- latwy przpelyw sciekwo, zajmuje malo miejsca, W- malo wrażliwy na zakłócenia i zle funkcjonowanie kom. Denitryfikacja wapienna: ->C+N+D(recyrkulacja osadu)->OWT(osad namierny)-> SBR-sekwencyjny biologiczny reaktor- usuwa zw C,P,N, oczyszczanie sklada się z kilku faz. W-uklad stracenia, Układ Ludzocka-Ettinhgera: ->k.anoksyczn->k.tlenowa(recyrkulacja wew azotanow)->osadnik->(recyrkulacja zwe) W układzie tym prowadzi się denitryfikacje wstepna KA poprzedza KT. Proces nitryfikacji prowadzony jest w warunkach tlenowych przy obniżonym obciążeniu substratowym.Recylkulacja wew azotanow wynosi ok. 400%, Recyrkulacja zew dostarcza nam do Ka dodatkowe źródło wegla, czyli możemy wydłużyć wiek osadu, osadnik może być mniejszy (mniejsza ilość osadu) Układ ASC: ->Os->KA->Kt->Os(recyrkulacja zwe)-> (osad namierny) Usuwanie N i P, pomimo braku kom defosforylacji warunki do usuwania fosofu zapewnia się poprzez czas zatrzymania osadu w osadniku wstępnym. Do tego osadnika doprowadzana jest biomasa z recyrkulacji zwe stanowi ona źródło wegla dla miko=roorg przeprowadzających defosfatacje. W KA i KT przeprowadzany jest proces denitryfikacji i nitryfikacji. Układ z wydzielona denitryfikacja: ->KT->Osadnik(osad)->(źr. C)->KA->KT->osadnik_>(osad nadmierny) Złożony z dwoch etapów: I- usuwanie wegla i nitryfikacja, II- proces nitryfikacji i denitryfikacji., do II etapu niezbędny jest zew źródło C . Układ zapewnia dobre usuwanie N oraz niski poziom usuwania P. Czynniki wpływające na wydajność fermentacji; pH-odgrywa b wazna role, optymalna wartość pH dla przebiegu FB 6,5-7,5. Spadek wartości pH poniżej 5 powoduje zahamowanie wzrostu bakterii metanowych, obniżenie pH spowodowane jest nagromadzeniem lotnych kw tluszczaowych,które nie sa wykorzystane przez bakterie metanowe oraz niskimi wł buforującymi środowisko. Czas fermentacji- jest zależnością od czasu generacji bakt metanowych. Czas retencji HRT- podstawowy parametr prowadzenia procesu FB czas po kotnym nastepuje czynna wymiana obj fermentora(czas fermetacji60 dni, czas HTR-20dni) Skłąd biogazu-jest uzależniony od rodzaju substratu. Przyjmuje się ze z 1 kg subst org można uzyskac ok. 0,55dm3 metanu. Skrobia(metan-50. CO2-50), węglowodany(50,50),tłuszcze(68,32)bialka(71,29) Obróbka osau- zagęszczanie, stabilizowanie, ustabilizowanie, odwodnienei, ahigrenizowanie Kompostowanie osadu- można poddawac osady surowe lub ustabilizowane po fermentacji tlenowej i beztlenowej zapeniaja: stabilizacje zw org, dezynfekcje naturalna, redukcje masy i uwodnienia osadow, produkcje stabilnego produktu koncowego, . Kompostowanie przechodzi przez 3 fazy: 1-inicjalna-obejmuje procesy hydrolizy i ult subst org 2-mechanicznego rozkładu-rozdrobnienei subst org pod wpływem makro-mezofauny jej przemieszczenie i wymieszanie z innymi skalnikami kompostu 3-mikrobiologiczny rozklad- zywe org prowadzace do humunifikacji. Utylizacja odpadow metoda pryzm energetycznych-polega na mineralizacji subst org znajdujących się w osadach w warunkach bez Tl w wyniku tego procesu uzyskujemy bezpieczne i nieuciążliwe skladowanie, czas utylizacji do 5 lat,,efektywaniejesze wykorzystanie pow pod pryzmy. |