15. Charakterystyka i metody oczyszczania ścieków z zastosowaniem złóż biologicznych.
Złoża biologiczne są to urządzenia, w których zachodzą tlenowe procesy rozkładu zanieczyszczeń zawartych w ściekach. Procesy te są przede wszystkim wynikiem działalności życiowej organizmów żywych (roślinnych i zwierzęcych) osiadłych w postaci błony biologicznej na materiale wypełniającym złoże. Ważną rolę w procesie oczyszczania ścieków mają również zjawiska fizykochemiczne zachodzące przy przepływie ścieków przez złoże biologiczne, do których należy w pierwszym rzędzie sorpcja.
Istotnymi czynnikami wpływającymi na efekt działania złóż są:
- obciążenie (A) złoża zanieczyszczeniami w g BZT5 przypadających na 1m3 złoża w ciągu doby,
- obciążenie hydrauliczne (q) powierzchni złoża w m3/(m2•h), m3/(m2•d),
- temperatura ścieków doprowadzanych do złoża,
- zawartość i charakter zanieczyszczeń w ściekach doprowadzanych do złoża,
- konstrukcja złoża - jego wymiary, a przede wszystkim wysokość, charakterystyka wypełnienia, konstrukcja rozdziału doprowadzanych ścieków, warunki napowietrzania złoża.
W zależności od sposobu zapewnienia kontaktu ścieków z błoną biologiczną rozróżnia się:
- złoża biologiczne zalewane; budowane były w ten sposób, że materiał wypełniający w postaci warstwy kilkucentymetrowych ziaren umieszczono w szczelnym zbiorniku, do którego nalewano 2 razy dziennie ścieki; po 2-godzinnym pozostawaniu ścieków w złożu, spuszczano je jako biologicznie oczyszczone;
- złoża biologiczne zraszane; materiał je wypełniający umieszczany jest w obudowie szczelnej w ten sposób, że rozkraplane po powierzchni złoża ścieki mogą przepływać przez całe złoże z góry na dół; ścieki po przecieknięciu przez materiał są już biologicznie oczyszczone.
W zależności od zakresu wielkości obciążenia zanieczyszczeniami złoża biologiczne zraszane dzieli się następująco:
- złoża niskoobciążone, wypełnione są materiałem naturalnym, pracują przy obciążeniach mniejszych od 0,4kg BZT5/m3•d; wysokość warstwy czynnej wynosi 0,9 - 2,4 m; większość stanowią zbiorniki okrągłe w planie, wyposażone w okrągłe zraszacze doprowadzające ścieki; obciążenie powierzchni złoża wynosi 0,01 - 0,04 l/m2•s; czasami spotyka się zbiorniki prostokątne, w których ścieki doprowadzane są okresowo na powierzchnię złoża za pomocą syfonów dozujących;
- złoża średnioobciążone (stosowane w zasadzie jako złoża dwustopniowe pracujące na przemian w różnych stopniach, stąd nazwa - złoża przemienne); ładunek organiczny doprowadzony doprowadzany do nich nie powinien być większy od 0,63 kg BZT5/m3•d; często w tego typu złożach stosowana jest recyrkulacja części oczyszczonych ścieków w celu zapewnienia odpowiedniej intensywności zraszania złoża i odpowiedniego stężenia ścieków doprowadzanych;
- złoża wysokoobciążone (często nazywane złożami spłukiwanymi); maksymalny ładunek jaki może być usunięty wynosi 0m48 - 0,96 kg rozpuszczonego BZT5/m3•d w zależności od temperatury, charakterystyki ścieków i innych warunków; natomiast obciążenia złoża wynoszą 0,46 - 1,6 kg BZT5/m3•d; w systemach złożonych złoża te stosowane są przed komorą doczyszczania ponieważ jakość oczyszczanych ścieków nie odpowiada zazwyczaj wymaganym normom; obciążenie hydrauliczne złóż doprowadzanymi ściekami i recyrkulacją wynoszą 0,3 - 0,4 l/m2•s;
- złoża bardzo wysokoobciążone; utożsamiane ze złożami wieżowymi, co nie w pełni jest słuszne, gdyż w niektórych systemach oczyszczania biologicznego stosuje się niskie złoża bardzo wysoko obciążone.
Złoża można również podzielić na:
- złoża jednostopniowe i dwustopniowe,
- złoża odkryte i przykryte lub złoża z naturalnym i sztucznym napowietrzaniem,
- złoża pracujące na pełne biologiczne oczyszczanie i częściowe biologiczne oczyszczanie.
Biologiczne złoża tarczowe wykonywane są w postaci płaskich okrągłych tarcz o średnicy 2 - 3 m (z blachy stalowej ocynkowanej lub z tworzyw sztucznych) umieszczonych na wspólnym poziomo ustawionym wale. Tarcze te są zanurzone częściowo w ściekach. Ustawia się je pionowo i równolegle do siebie w jednakowych odstępach wynoszących 20 - 30 mm. Obracają się te tarcze wolno, z szybkością około 0,5 obrotów na minutę, zgodnie z kierunkiem przepływu ścieków. W czasie obrotu powierzchnia tarcz zanurza się do około 45% w ściekach, a następnie wynurza się z nich. Dzięki temu błona biologiczna, która tworzy się na powierzchni tarcz styka się ze ściekami, a następnie jest poddawana napowietrzaniu ścieków.
Obrastanie tarcz nie zwiększa ich grubości do tego stopnia, aby odstępy między nimi zatykały się, ponieważ siły poprzeczne przy obrocie tarcz i stosowany przepływ ścieków zgodny z kierunkiem obrotu, powodują zrywanie nadmiaru błony biologicznej. Wypłukiwana ciągle błona biologiczna przechodzi w postaci osadu do osadnika wtórnego.
Na złożach o bardzo małym obciążeniu błona biologiczna jest prawie niewidoczna. Rozwój białej lub szarej błony wskazuje na rozwój niepożądanych organizmów nitkowatych i jest oznaką, że proces nie przebiega poprawnie. Prawidłowy przebieg procesu oczyszczania ścieków można poznać po jasnobrązowym kolorze błony biologicznej na pierwszych i złotawym lub czerwonawym na następnych tarczach.