10. Co to jest filtr piaskowy (definicja, elementy)?

Filtr piaskowy (FP) - działanie polega na okresowym doprowadzaniu mechanicznie oczyszczonych ścieków na złoże filtracyjne, w których pod wpływem procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych następuje oczyszczanie ścieków z zanieczyszczeń stałych, koloidalnych i rozpuszczonych. W filtrze piaskowym zawiesiny stałe i koloidalne są adsorbowane na powierzchni złoża, natomiast mikroorganizmy rozkładają w warunkach tlenowych związki organiczne oraz zachodzi proces nitryfikacji, natomiast w warunkach niedotlenionych (tlen w postaci azotanów) zachodzi proces denitryfikacji. Na filtrze piaskowym są również usuwane fosforany (są one adsorbowane na ziarnach). Aby wytrącić fosfor należy dodać związki żelaza i glinu.

Elementy filtru piaskowego: Studzienka rozdzielająca.; Układ pełnych przewodów zapewniających doprowadzenie ścieków do przewodów drenażowych.

Układ perforowanych przewodów rozprowadzających obłożonych żwirem. ; Właściwa warstwa filtracyjna.; Żwirowa warstwa podtrzymująca.;

Układ perforowanych przewodów zbierających obłożonych żwirem.

11. Rodzaje filtrów piaskowych, rysunki (wymiarowanie)

Podział Filtrów Piaskowych: Za względu na kierunek przepływu ścieków: pionowe, poziome

Pionowe dzielimy na: podziemne, o swobodnej powierzchni

Ze względu na sposób doprowadzania i odbierania ścieków:, zdrenowane (kilka przewodów rozprowadzających i zbierających),

nie zdrenowane (pojedyncze przewody rozprowadzające i zbierające)

12. Obliczenia Filtrów Piaskowych.

Powierzchnia Filtru piaskowego Fz = qdśr / qf = 150/40 = 3,75 m²/M

q_F- obciążenie hydrauliczne pow. Przyjmujemy 40 l/m²∙d

q_dśr- jednostkowe obciążenie ilością ścieków … w l/M∙d

A_F- obciążenie powierzchni filtru ładunkiem zanieczyszczeń, przyjmujemy A_F≤ 5 gBZT₅/m²∙d

q_BZT5- jednostkowe obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń w gBZT₅/M∙d

Przyjmujemy większa wartość!

W filtrach poziomych wartością stałą jest długość filtru- zawsze 5,5 m

Grubość właściwej warstwy filtracyjnej 35cm.

13.Studnia chłonna (definicja, zastosowanie)

Wprowadza wcześnie oczyszczane ścieki do gruntu poprzez pozorne dno i ściany studni chłonnej w celu ich dalszego oczyszczania (do 1m³/d).

Ścieki wsiąkają w grunt przez spód studni, który wypełniony jest piaskiem oraz przez otwory w ścianach, rozlokowane na całej wysokości warstwy filtracyjnej. Minimalna średnica studni powinna wynosić 1 m, a powierzchnia wsiąkania (łącznie przez ściany i dno) - 1 m² na 1 mieszkańca. Odległość między poziomem wód gruntowych a dnem studni musi wynosić minimum 1m. Studnia chłonna powinna mieć otwór rewizyjny i rurę wywiewną.

W pytaniu nic o obliczaniu nie ma, ale dorzucam wzór obliczeniowy:

Q_s- wydajność studni (ilość odprowadzanych ścieków)

d_s- średnica wewnętrzna

q - obciążenie ściekami (q= 0,08 m³/m²d - piaski, q= 0,04 m³/m²d - grunty gliniasto piaszczyste)

14 Fitoreaktor Hydroponiczny

Fitoreaktor hydroponiczny składa się z: zbiornika betonowego okrągłego; kanału cyrkulacyjnego (co najmniej jednego)

Zalety: niskie koszty; łatwa obsługa; tworzy środowisko do życia roślin i zwierząt; toleruje zmienność przepływu; odporny na zmienne temperatury

pozbawione są zawiesin ze względu na osadnik gnilny; dzięki zainstalowanym pompom mała ilość zawiesin i ciągły ruch ścieków

Fitoreaktor hydroponiczny składa się z kanału dopływowego na którego dnie znajduje się pompa mamucia wraz z napowietrzaniem. Kanał jest głęboki na 2m, a ścieki przepływają z prędkością 2m/s. Na górze znajdują się ażurowe rury plastikowe, które posypane są keramzytem. Wierzch reaktora porośnięty jest następującymi makrofitami (gatunki): trzcina pospolita; pałka wodna; wiklina; tatarak zwyczajny; kn(m)ieć błotna - kaczeniec; strzałka japońska

rzęsa wodna; mięta wodna

15. Oczyszczalnie hydrobotaniczne, co to jest, do czego służy? Rodzaje i podział oczyszczalni.

Inne nazwy to: roślinne, korzeniowe, korzeniowo-roślinne, trzcinowe - wykorzystują one zdolności roślin.

Oczyszczalnie hydrobotaniczne poprzedzone są osadnikiem gnilnym. Zasada działania polega na wykorzystaniu sorpcji zanieczyszczeń, chemicznych reakcji utleniająco redukcyjnych oraz biologicznej aktywności odpowiednio dobranych roślin wodnych lub wodolubnych zasiedlających ekosystemy bagienne.

Rośliny to: trzcina pospolita, pałka wodna, sit, sitowie, wiklina, wierzba krzewiasta, osaciec, rzęsa wodna.

Zasada oczyszczania:

przepływ tlenu do korzeni i kłączy, z czym wiąże się przedostawanie tlenu do warstwy gruntowej; rozwój bakterii w strefie korzeniowej; rozluźnienie korzeniami struktury gruntu i utrzymanie dobrej wodoprzepuszczalności; pobieranie związków azotu i fosforu przez rośliny i wbudowanie w masę roślinną

Podział ze względu na przepływ: poziomy; pionowy

Ponadto wyróżniamy: systemy z powierzchniowym przepływem ścieków - ścieki utrzymywane są ponad powierzchnią gruntu, a rośliny ponad powierzchnią ścieków;

systemy z podpowierzchniowym przepływem ścieków - poziom ścieków jest poniżej pow. terenu, a przepływ odbywa się w gruncie lub złożu gruntowym

Rodzaje oczyszczalni HB: Złoża żwirowe z roślinnością bagienną; Filtry gruntowe ze strefą korzeniową roślin bagiennych; Kombinacje systemów hydrobotanicznych i stawów; Zbiorniki z roślinnością pływającą

16. Procesy zachodzące w przydomowych oczyszczalniach ścieków

1.Fizyczne - sedymentacja, flotacja, filtracja, cedzenie

2.Biologiczne - rozkład zw. Organicznych i zawierających związki biogenne przez różne grupy mikroorganizmów

3.Chemiczne - stosuje się chemiczną defosfatację

Oczyszczanie wstępne - procesy fizyczne

Osadnik gnilny OG - gromadzenie ścieków, sedymentacja zawiesiny

Oczyszczanie mechaniczne

W osadniku zachodzi proces oczyszczania mechanicznego, w czasie którego w procesach flotacji i sedymentacji oddzielane są części stałe zawarte w ściekach od części płynnych. Części stałe opadają na dno tworząc osad, tłuszcze unoszą się na powierzchni, a płynne ścieki przedostają się przez kosz filtracyjny do II etapu oczyszczania - tzw. oczyszczania biologicznego. Nagromadzony osad w osadniku gnilnym ulega fermentacji, zmniejszając częściowo swoją objętość (osad należy usuwać z osadnika). W osadniku imhoffa, składającym się z dwóch zespolonych i połączonych ze sobą komór: górnej - sedymentacyjnej (przepływowej) oraz dolnej - osadowej (fermentacyjnej). W górnej komorze następuje oddzielenie od ścieków zanieczyszczeń stałych (sedymentacja), które następnie spływają przez szczelinę w dnie do komory fermentacyjnej., gdzie przebiega beztlenowy rozkład osadów ściekowych. 

Sedymentacja To proces, w którym  usuwane są zawiesiny mające ciężar właściwy większy niż woda i pod wpływem działania sił grawitacji opadają na dno osadnika

Flotacja Jest procesem usuwania z wody cząstek o ciężarze mniejszym niż ciężar właściwy  wody, bądź większym przy zastosowaniu do flotacji powietrza. 
Flotacja niekiedy zastępuje sedymentację w układach oczyszczania wody, a stosowana jest do usuwania zawiesin trudno sedymentujących np.: glonów.

Defosfatacja Jest to proces usuwania fosforu i może być realizowany jedną z następujących metod: a) chemicznego strącania solami glinu lub żelaza oraz wapnem; b) podwyższonej biologicznej defosfatacji w wyniku wzrostu asymilacji fosforu przez biomasę biorącą udział w procesie oczyszczania; c) chemicznego strącania wspomaganego filtracją; Nitryfikacja Jest to biologiczne utlenianie amoniaku do azotanów zachodzące w dwóch etapach. W pierwszym jon amonowy jest utleniany (amonifikacja) do jonu azotynowego przez bakterie z rodzaju Nitrosomonas: NH4+ + 1½ O2 → NO2- + 2H + H2O
w drugim jon azotynowy jest utleniany do jonu azotanowego przez bakterie z rodzaju Nitrobacter: NO2-+ ½ O2 → NO3-
Proces ten zachodzi przy udziale tlenowych bakterii autotroficznych (autotrofy, nitryfikatorów), które wykorzystują związki nieorganiczne jako źródło energii koniecznej do wiązania CO2. Denitryfikacja Jest to redukcja azotanów i azotynów do azotu cząsteczkowego lub jego podtlenku (denitryfikacja całkowita) lub amoniaku (denitryfikacja częściowa), wywołana przez bakterie denitryfikacyjne (denitryfikatory). Zachodzi w warunkach beztlenowych, przede wszystkim w glebach o wysokiej zawartości wody i świeżej substancji organicznej. W wyniku denitryfikacji następuje zubożenie gleby w azot mineralny. Jest korzystnym zjawiskiem przy naturalnym oczyszczaniu się wód ściekowych. Procesy w drenażu rozsączającym Drenaż rozsączający to układ podziemnych perforowanych drenów, wprowadzających mechanicznie oczyszczone ścieki do gruntu w celu dalszego ich biologicznego oczyszczania. Ścieki infiltrujące przez porowaty grunt są oczyszczone w wyniku zachodzących procesów fizycznych, chemicznych oraz biologicznych. Adsorpcja zanieczyszczeń na powierzchni cząstek gruntu powoduje intensywny rozwój mikroorganizmów tworzących tzw. błonę biologiczną. Mikroorganizmy te powodują rozkład zanieczyszczeń organicznych na stałe i gazowe produkty nieorganiczne oraz na masę komórkową. Jednocześnie zachodzą chemiczne reakcje strącania zanieczyszczeń nieorganicznych, które, w zależności od pH i zawartości tlenu w gruncie, mogą być gromadzone lub wymywane. W końcowym efekcie w gruncie odbierającym ścieki tworzy się wokół jego cząstek warstwa biochemiczna, zwana również biomatą, która działa jak filtr mechaniczno- biologiczny. Proces oczyszczania ścieków osadem czynnym Polega na wykorzystaniu przemian metabolicznych mikroorganizmów aerobowych swobodnie pływających w napowietrzonych ściekach. Organizmy te tworzą kłaczkowato- gąbczastą zawiesinę, która spełnia te rolę co błona biologiczna. Mikroorganizmy tworzące zawiesinę, w pierwszej fazie powodują biokoagulację zanieczyszczeń, które następnie absorbują i utleniają. 
Oczyszczanie ścieków osadem czynnym prowadzone jest w zbiornikach zaopatrzonych w urządzenia napowietrzające i mieszające osad ze ściekami

17. Parametry złoża biologicznego i osadu czynnego:

-Uziarnienie materiału wypełniającego złoże - mniejsza granulacja kruszywa zapewnia leprze warunki rozwojowe błony biolog.

-Wysokość złoża - im większa wysokość tym dłuższy czas przepływu.

-Obciążenie hydrauliczne złoża - ilość m³ gówna przepływająca przez przekrój poprzeczny m² złoża w ciągu godziny [m³/m² h]

-Obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń A. A= (V_h*F*t / V)* BZT₅ [gBZT₅/m³dn] ;

-Zdolność natleniająca - ilość tlenu która może rozpuścić się w ściekach w czasie ich przepływu przez złoże, na jednostkę jego objętości i w jednostce

czasu. Zdolność natleniającą wyraża się w [gO₂/m³dn]

Parametry osadu czynnego:

-Indeks osadu - objętość osadu po 0,5h osadzania wyrażona w cm³ i odniesiona do 1g jego suchej masy

-Obciążenie objętości komory napowietrzania ładunkiem zanieczyszczeń: A = BZT₅*(Q*24) / V [gBZT₅/m³*dn]; Q - przepływ l/h, V-obj.komory

-Obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń osadu czynnego: A'= BZT₅*(Q*24) / (V*G) [gBZT₅/g*dn]; BZT₅ - stęż. ść.dopł; G-zawartość os.czynn.w kom. [mg/l]

-Czas napowietrzania; - zawartość osadu czynnego w reaktorze kg.sm./m³; -OC - zdolność wprowadzania tlenu do cieczy kgO₂ / h

-wiek osadu [d]; -zawartość telnu w komorze mgO₂/ l; -efekt oczyszczania n [ %]

---