Labory 2

1.Co to jest osad czynny?

Osad czynny jest kłaczkowatą zawiesiną złożoną głównie z bakterii (z rodzaju Pseudomonas, Acinetebacterium, Zooglea, Enterobacteriae, Aeromonas, Flavobacterium, Achromobacter, Micrococcus),a także pierwotniaków -orzęsków (z rodzaju Paramecium, Vorticella, Aspidisca, Suctoria) i wiciowców (z rodzaju Tetramitus, Trigonomonas, Bodo), oraz wrotków i niektórych grzybów. Kłaczki osadu czynnego powstają na skutek wydzielania przez komórki bakteryjne otoczek śluzowych, w wyniku czego powstają regularne formy-zooglea ramigera.

2. Na czym polega proces nitryfikacji?

Jest to dwuetapowy proces utleniania amoniaku i soli azotowych najpierw do azotynów a później do azotanów prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne w warunkach tlenowych

3. Wyjaśnij, na czym polega oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego (na podstawie schematu na rys. 1)?

Oczyszczanie ścieków za pomocą osadu czynnego polega na zgromadzeniu niezwykle dużej ilości drobnoustrojów w małej objętości i utrzymywania ich aktywności biologicznej przez sztuczne doprowadzanie odpowiednich ilości tlenu. Zasadniczy proces oczyszczania ścieków przeprowadza się w komorach napowietrzania. Pod wpływem napowietrzania wytwarza się tu charakterystyczny zespół drobnoustrojów - głównie bakterii i pierwotniaków - który utrzymywany w ciągłym ruchu powoduje powstanie kłaczków osadu czynnego. Kłaczki mają strukturę gąbczastą, dzięki czemu tworzą dużą powierzchnię czynną, zdolną do sorbowania związków organicznych znajdujących się w ściekach w postaci rozpuszczonej i koloidalnej. Sorbowane związki organiczne są zużywane jako pożywka, następuje przyrost liczby mikroorganizmów i wyniku procesów utleniania zwiększenie ilości związków mineralnych. Następnie oczyszczone ścieki wędrują wraz z osadem nadmiernym do osadnika, gdzie osad nadmierny sedyment uje i jest oddzielany od ścieków oczyszczonych, które wędrują dalej

4. Jaką grupę zanieczyszczeń charakteryzuje parametr ChZT?

ChZT - Chemiczne zapotrzebowanie na tlen ilość tlenu potrzebna do utlenienia zawartych związków organicznych i nieorganicznych.

5. Co to jest odbiornik ścieków?

Odbiornikiem ścieków mogą być wody płynące, wody stojące, rowy melioracyjne, grunt lub studnia chłonna, (dla ścieków nieoczyszczonych) doły gnilne.

6. Jakie związki określamy mianem substancji biogennych?

Takie związki które umożliwiają i intensyfikują wzrost komórek roślinnych i bakteryjnych, a znajdując się w nadmiernych ilościach w wodach powodują zaburzenie naturalnej równowagi w zbiorniku, czyli azot i fosfor

7. Co to jest „osad nadmierny”?

Nadmiar mikroorganizmów powstały w wyniku rozkładu związków organicznych w ściekach, który jest oddzielany w osadniku i usuwany.

8. Co to są ścieki?

to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne

9. Co to jest eutrofizacja i jak wpływa na odbiornik ścieków?

Jest to proces zwiększania trofii (żyzności) zbiorników wodnych w wyniku wzrostu ilości pierwiastków biogennych jakimi są azot i fosfor. Jeżeli jest ona umiarkowana jej efekty są korzystne i powodują użyźnienie, jednak nadmierna powoduje niekorzystne efekty. Do pewnego momentu wzrost trofii powoduje wzrost liczebności mikroorganizmów w wodzie a co za tym idzie zwiększenie bogactwa i intensywności życia. Jednak po przekroczeniu pewnej granicy wyprodukowana w nadmiarze substancja organiczna zakłóca normalne funkcjonowanie ekosystemu. W powierzchniowej warstwie dochodzi do zakwitów spowodowanych masowym rozwojem glonów, co nadaje wodzie nieprzyjemny smak i zapach. Niektóre bakterie wydzielają enzymy powodujące rozkład glonów a potem korzystają z wydzielonej z rozkładu subst org jako z substratu pokarmowego. Dochodzi do dużego zróżnicowania stężeń tlenu w powierzchniowych i dolnych warstwach a w końcu do deficytu lub do jego zaniku. W konsekwencji powstają warunki sprzyjające tworzeniu się produktów niepełnego rozkładu materii, głównie nadmiernej ilości siarkowodoru i metanu. Wszystko to w konsekwencji prowadzi oczywiście do pogorszenia się jakości wody, a w takiej wodzie z toksycznymi zanieczyszczeniami mogą przeżywać dłużej bakterie feralne i chorobotwórcze. Wypłycanie, starzenie się zbiorników, tworzenie się torfowisk.

10. Jaką rolę pełni napowietrzanie w komorze napowietrzania?

Umożliwia i intensyfikuje procesy oczyszczania poprzez utrzymanie ścieków i osadu w ciągłym ruchu, oraz bycie substratem w zachodzących tam reakcjach biochemicznych

Labory 3

1. Co to jest Indeks Molhman?

określa własności sedymentacyjne osadu oraz jego uwodnienie i jest podstawową wielkością określającą pracę osadników wtórnych.

IO=V0/X cm3/gsmo (wyraża objętość w cm³, którą zajmuje 1 g osadu po półgodzinnym czasie zagęszczania w leju Imhoffa.), powinien wynosić od 50 - 150

1. Do lejka wlewamy 1000 ml ścieków

2. Czekamy 30 min aby osad opadł

3. Mierzymy objętość osadu(ile opadło)

4. Podstawiamy do wzoru

2. Jaki wpływ ma pH i temperatury na proces oczyszczania?

Mikroorganizmy posiadają swoje optima temperatury i pH więc

Temperatura ścieków wpływa na:- lepkość cieczy,- wielkość napięcia powierzchniowego,- stężenie tlenu rozpuszczonego,- rozpuszczalność substratów,- wymianę gazową między organizmami a cieczą otaczającą, - szybkość reakcji biochemicznych, - opadalność zawiesin, w tym kłaczków osadu czynnego.

W instrukcjach nie ma konkretnie napisanego wpływu pH no ale na pewno

- wpływ na aktywność biochemiczną mikroorganizmów a co za tym idzie tak jak z temperaturą na szybkość reakcji i ogólnie efektów oczyszczania

3. Jaki wpływ ma zawartość tlenu rozpuszczonego w reaktorze na procesy biologiczne?

Ważne jest odpowiednie stężenie tlenu w reaktorze, ponieważ jest on substratem w procesach biochemicznych przede wszystkim w oddychaniu substratowym w wyniku którego organiczne zanieczyszczenia ulegają utlenieniu co dostarcza energię niezbędną do budowy komórek . Musi się ono utrzymywać na odpowiednim poziomie gdyż zbyt wielka jego ilość spowoduje powstanie osadu spuchniętego co w konsekwencji może spowodować rozpad osadu: kłaczki będą ciągle mniejsze i przez to źle sedymentujące(obecność bakterii nitkowatych, które charakteryzują się luźną strukturą i w związku z tym cząstki wody przyczepiają się do nich na dość dużej powierzchni i wskutek tego ciężar właściwy układu woda - kłaczek jest zbliżony do ciężaru właściwego wody.)i będą wynoszone poza układ powodując zanieczyszczenie odbiornika.

4. Jakie niekorzystny efekt mogą wywoływać bakterie nitkowate w osadzie czynnym?

bakterie nitkowate które charakteryzują się luźną strukturą i w związku z tym cząstki wody przyczepiają się do nich na dość dużej powierzchni i wskutek tego ciężar właściwy układu woda - kłaczek jest zbliżony do ciężaru właściwego wody. Jest to tak zwany osad spęczniały który może być wymywany wraz ze ściekami poza układ powodując zanieczyszczenie odbiornika.

5. Czas zatrzymania biomasy osadu czynnego w komorze tlenowej?

Zazwyczaj jest równoznaczny z czasem napowietrzania czyli parametrem który określa czas w którym ścieki wraz z osadem są napowietrzane.

T =
[h]

gdzie:

V - objętość komory napowietrzania, [m³],

Q - natężenie dopływu ścieków, [m³/h].

Czas, w którym organiczne zanieczyszczenia zostaną usunięte ze ścieków, zależy od:

rodzaju zanieczyszczeń, stężenia substancji zanieczyszczającej, ilości i aktywności osadu czynnego, adaptacji osadu do rodzaju zanieczyszczeń, warunków środowiskowych (np. temperatury, odczynu, proporcji substancji odżywczych, stopnia wymieszania).

Ścieki są zwykle mieszaniną substancji rozpuszczonych, z których każda usuwana jest proporcjonalnie do upływającego czasu. Jednakże prędkość usuwania może być różna dla każdej z rozpuszczonych substancji.

Parametr ten określa czas, w którym ścieki wraz z osadem czynnym są napowietrzane, co z reguły jest równoznaczne z ich hydraulicznym czasem zatrzymania w komorze napowietrzania. Czas zatrzymania można obliczyć ze wzoru

6. Jakie procesy zachodzą w osadniku wtórnym?

Osadniki wtórne służą do oddzielenia osadu czynnego(nadmiernego) od oczyszczonych ścieków. Sedymentacja i zagaszanie osadu, klarowanie ścieków

7. Jaką rolę pełni recyrkulacja osadu w procesie oczyszczania ścieków?

Recyrkulację czyli zawracanie osadu z osadników wtórnych do komór napowietrzania stosuje się w celu utrzymanie odpowiedniej ilości i jakości (obecności konkretnych mikroorganizmów) zawiesin

8. Wyjaśnij wpływ obciążenia osadu ładunkiem zanieczyszczeń na efekt oczyszczenia ścieków.

wraz z obciążeniem osadu zmienia się też naturalnie aktywność biocenozy bakteryjnej. Dany układ osadu czynnego powinien być obciążony ładunkiem zanieczyszczeń w takim stopniu, aby mikroorganizmy były w stanie zużyć większość materii organicznej dopływającej wraz ze ściekami.

Obciążenie ładunkiem BZT5 /g s. masy większe niż już 0,05 uniemożliwia stabilizację osadu, a większe niż 0,15 nitryfikacje. Przy 0,3 % usunięcia BZT5 spada ze 100 do 60 %. Przez cały czas aż do przekroczenia granicznej wartości 5 kiedy osad czynny jest już wysoko obciążony nastepuje całkowite utlenienie Corg.

Im większe obciążenie osadu tym krótszy czas życia mikroorg i mniejsza ich różnorodność- mniejsza skuteczność oczyszczania

9. Jakie zanieczyszczenia w ściekach charakteryzuje BZT₅?

BZT5, Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen to parametr używany do oceny stanu wody lub ścieków , jest to ilość tlenu zużyta do utlenienia w warunkach aerobowych związków organicznych zawartych w ściekach (albo w wodzie) przy udziale mikroorganizmów. BZT5 oznacza pięciodniowy okres analizy, bo wtedy procesy te zachodzą najintensywnej, Jako że temperatura ma duży wpływ na prędkość zachodzenia reakcji chemicznych, przyjęło się oznaczanie wskaźnika w temperaturze 20 C bez udziału światła. Zwykle pięciodniowe BZT równa się około siedemdziesięciu procentom całego BZT. BZT jest częścią ChZT

10. Na czym polega intensyfikacja procesów biologicznego samooczyszczania się w systemach technologicznych?

Stymulowanie naturalnie zachodzących procesów biologicznych poprzez zmienianie warunków fizycznych i chemicznych takich jak temperatura, pH , czy stężenie tlenu rozpuszczonego (napowietrzanie)

Doprowadzenie substratu organicznego pozbawionego substancji hamujących wzrost mikroorganizmów

Zapewnienie odpowiedniego stosunku między substratem a zapotrzebowaniem mikroorg na substancje odżywcze czyli odpowiednie obciążenie chyba :P

Labory 4

1. Na czym polega oczyszczanie ścieków w systemach złoż biologicznych?

Oczyszczanie na złożu biologicznym jest naśladownictwem i intensyfikacją procesów samooczyszczania zachodzących głównie w środowisku w glebowym. Oczyszczanie polega na przepuszczaniu ścieków przez warstwę wypełnienia, na którym rozwinęły się mikroorganizmy, tworząc śluzowatą otoczkę, zwaną błoną biologiczną. Pokrywająca wypełnienie błona biologiczna, w której panują warunki tlenowe, jest grubości 2 -3 mm. Do głębszych warstw błony rozwijającej się na wypełnieniu dyfuzja tlenu jest już ograniczona.

Oczyszczanie ścieków opiera się na wielu procesach fizycznych, chemicznych i biochemicznych. W wyniku tych procesów usuwane są ze ścieków zanieczyszczenia w postaci stałej, koloidalnej i rozpuszczonej. Najważniejsze z nich to adsorpcja i biokoagulacja, a następnie biochemiczne utlenianie substratu organicznego. W pierwszej fazie procesu zatrzymane na powierzchni błony biologicznej zanieczyszczenia są tak przekształcane, aby jako produkty enzymatycznej hydrolizy organicznego substratu mogły wnikać do komórek mikroorganizmów. W drugiej fazie procesu przekształcone drobiny ulegają dalszym przemianom już w komórkach mikroorganizmów. Zaś w trzeciej fazie część z tego przekształconego substratu ulega bezpośredniemu biochemicznemu utlenieniu. Pozostała cześć jest asymilowana w postaci biomasy, z której z kolei pewna część ulega autooksydacji. Usuwanie z błony produktów metabolizmu mikroorganizmów następuje w procesie dyfuzji do ścieków i powietrza lub przez wypłukiwanie wraz z obumarłą i nadmierną błoną biologiczną..

2. Jaki wpływ ma pH i temperatury na proces oczyszczania?

było

3. Jakie charakterystyczne strefy „saprobów” można zauważyć zgodnie z kierunkiem przepływu ścieków na złożach biologicznych?

Saproby - cudzożywne organizmy charakterystyczne dla stref wody o różnym stopniu zanieczyszczenia ściekami organicznymi, używane jako wskaźniki tych stref. Istnieją 3 grupy s.: polisaproby, mezosaproby, oligosaproby.

- polisaproby, żyjące w bardzo zanieczyszczonych wodach,
- mezosaproby, żyjące w wodach umiarkowanie zanieczyszczonych
- oligosaproby, żyjące w wodach czystych.

No to można zauważyć tak jak jest wyżej napisane po kolei na górze, czy na początku złoża zależy jakie mamy złoże będą zawsze polisaproby potem mezosaproby i na końcu w ściekach oczyszczonych oligosaproby

3. Wymień różnice między oczyszczaniem metodą osadu czynnego a metodami złóż biologicznych.

Osad czynny - różnica w budowie układu :

-komora napowietrzania

-osadnik

- mikroorganizmy odpowiedzialne za oczyszczanie wolno pływają w postaci kłaczkowatej zawiesiny

Oczyszczanie ścieków w warunkach tlenowych(tylko nitryfikacja)

Złoże- budowa:

- warstwa wypełnienia,

- ściana lub siatka boczna otaczająca warstwę wypełnienia,

- konstrukcja stanowiącą dno i podtrzymującą wypełnienie,

mikroorganizmy odpowiedzialne za oczyszczanie porastają wypełnienie tworząc śluzowatą otoczke czyli błone biologiczną, są dzięki temu bardziej oporne na działanie związków toksycznych i na zmiany środowiskowe, nie ulegają wymywaniu z układu w takim stopniu jak w osadzie czynnym

oczyszczanie ścieków w procesach tlenowych atoksycznych beztlenowych(np. denitryfikacja czego nie ma w osadzie)

4. Opisz sposób pobierania pokarmu i tlenu przez mikroorganizmy immobolizowane na suporcie złoża tarczowego.

Na powierzchni liczne makropory - „kanały wodne” które ułatwiają transport masy przez błonę

W pierwszej fazie zatrzymane na powierzchni błony biologicznej zanieczyszczenia są tak przekształcane, aby jako produkty enzymatycznej hydrolizy organicznego substratu mogły wnikać do komórek mikroorganizmów(rozkład węglowodanów do heksoz, białek do aminokwasów, tłuszczy do gliceryny i kwasów tłuszczowych). Później przekształcone drobiny ulegają dalszym przemianom już w komórkach mikroorganizmów. Pozostała cześć jest asymilowana w postaci biomasy, z której z kolei pewna część ulega autooksydacji.

Błona posiada włókniste struktury usprawniające pobieranie tlenu ( i jak ktoś coś mądrego wymyśli o tym tlenie to proszę dać znać :P)

6. Co to jest błona biologiczna?

Śluzowata otoczka złożona z mikroorganizmów które rozwinęły się na warstwie wypełnienia w złożu

7. Dlaczego w procesach biologicznego oczyszczania ścieków miejskich wykorzystuje się zawsze

mieszane populacje mikroorganizmów?

dlatego że mamy do czynienia z różnego rodzaju zanieczyszczeniami i związkami toksycznymi, a różne mikroorganizmy posiadają różne aparaty enzymatyczne i są zdolne przeprowadzać różne reakcje w różnych warunkach

8. Na czym polega proces denitryfikacji?

proces przekształcenia związanego azotu do azotu wolnego przez bakterie denitryfikacyjne w warunkach beztlenowych. Jest to jedyny biologiczny proces w którym azot ze związków org lub nieorg może zostać uwolniony i ponownie włączony do obiegu. Proces denitryfikacji wymaga źródła węgla. Przebiega etapami:

No3 -> No2 -> NO-> N2O -> N2

Labory 5-6

1. Omów jak wpływa odczyn gleby na właściwości gleb.

decyduje o wielu biologicznych i fizykochemicznych procesach zachodzących w glebach. wpływ na rozwój i zasiedlenie gleb przez mikroorganizmy, zdolności sorpcyjne gleby, przyswajalność składników pokarmowych, biodostępność i fitotoksyczność metali ciężkich, rozwój roślin.

Odczyn gleby w bardzo dużym stopniu decyduje o mobilności i biodostępności metali ciężkich i jonowych zanieczyszczeń organicznych. Uruchamianie metali ciężkich wzrasta wraz ze wzrostem zakwaszenia. Zmiana odczynu w kierunku zasadowym zmniejsza ryzyko pobierania metali ciężkich przez rośliny i włączania ich do łańcucha żywieniowego oraz ich migrację do wód gruntowych, natomiast w odniesieniu do pierwiastków takich jak arsen, molibden i selen przy wyższym pH ich mobilność wzrasta. Uważa się że w glebach o odczynie zbliżonym do obojętnego dominują bakterie, zaś w kwaśnym - grzyby. Od wartości odczynu uzależniony jest więc skład ilościowy i jakościowy drobnoustrojów gleby biorących udział w procesach remediacyjnych.

2. Wymień podział glebę ze względu na pH.

Bardzo kwaśne pH<4,5

Kwaśne 4,5-5,5

Słabo kwaśne 5,6-6,5

Obojętne 6,6 - 7,2

Zasadowe pH>7,2

3. Co to jest woda higroskopijna i od czego zależy jej zawartość w glebie?

cienka warstwa wody powstała w wyniku adsorpcji cząsteczek pary wodnej z powietrza na wolnej powierzchni ciała stałego. Woda higroskopijna jest tak silnie związana, że nie posiada ona zdolności zwilżania innych ciał stykających się z powierzchnią, na której się znajduje.

Wody higroskopijne związane są siłami molekularnymi z ziarnami mineralnymi skał. Powstają na drodze adsorbcji przez ziarna drobin pary wodnej z powietrza. Więc może zależy od składu i struktury gleby(różne minerały, różna siła wiązania z wodą higroskopijną- mi się tak wydaje przynajmniej).

4. Jaki wpływ na właściwości gleb ma zawartość substancji organicznej?

Materia organiczna w glebie- organiczna część gleby składająca się z resztek roślinnych i zwierzęcych oraz organicznych produktów działalności życiowej organizmów glebowych podlegająca procesom mineralizacji i humifikacji.

No więc skoro humifikacja to zawartość humusu czyli żyzność gleby.

5. Co to jest humifikacja?

procesy przekształceń materii organicznej gleb polegające na częściowym rozkładzie pierwotnych związków organicznych i wtórnej syntezie. W wyniku humifikacji powstaje humus glebowy, nadający poziomom próchnicznym gleb ciemne zabarwienie.

Humifikacja składa się z dwóch etapów:

• rozkładu (butwienie z udziałem tlenu i beztlenowe gnicie)

• syntezy swoistych związków próchnicznych, które składają się z: kwasów humusowych ,kwasów fulwowych ,huminów i ulminów. Im tych związków jest więcej, tym żyźniejsza jest gleba.

6. Co to jest homeostaza?

stan równowagi biologicznej. Zasadniczo sprowadza się to do równowagi płynów wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych

7. Co to jest mineralizacja?

zespół procesów, w wyniku których związki organiczne przekształcają się w glebie w związki nieorganiczne, czyli tzw. mineralne. W procesie mineralizacji biorą udział mikroorganizmy, mikrofauna i mezofauna glebowa (destruenci). Mineralizacja w warunkach tlenowych nazywa się butwieniem, natomiast w beztlenowych - gniciem.
Pierwszym etapem mineralizacji jest amonifikacja, tj. przejście azotu zawartego w związkach organicznych pod wpływem działalności mikroorganizmów w amoniak, w etapie drugim azot amonowy przechodzi w formę azotanową (nitryfikacja).

8. Co to jest bioremediacja?

metoda oczyszczania gruntów i wód podziemnych przy użyciu mikroorganizmów i roślin, jest przyjazna dla środowiska przyrodniczego, gdyż wykorzystuje się w niej procesy samoistnie zachodzące w tych ekosystemach.

i)·bioremediacja podstawowa polega na monitoringu naturalnego procesu biodegradacji, z udziałem naturalnej biocenozy skażonego gruntu bez żadnej dodatkowej interwencji.

ii) gdy tempo naturalnego procesu usuwania zanieczyszczeń jest niewystarczające, zazwyczaj stosuje się stymulację rodzimej biocenozy w celu przyspieszenia tego procesu (biostymulacje). Proces polega na poprawie warunków tlenowych, termicznych, ilości pożywek , zmiany pH.

iii) gdy rodzima populacja, na skażonym terenie, nie wykazuje pożądanej aktywności w

kierunku biodegradacji zanieczyszczeń, stosuje się tzw. bioaugmentację. Metoda polega na wprowadzeniu dodatkowych mikroorganizmów specjalnie wyselekcjonowanych pod katem zdolności do biodegradacji zanieczyszczeń.

Fitoremediacja- technologia szczególnie używana w przypadku oczyszczania gleb skażonych metalami ciężkimi. Wykorzystuje zdolności niektórych gatunków roślin do gromadzenia nawet metali w tkankach (hiperakumulatory

9. Na czym polega test fitotoksycznosci? Podaj przykład.

zjawisko selektywnego niszczącego działania na rośliny określonych substancji chem. lub biol.

A ten test i przykład to nasze całe labory gdzie badaliśmy wpływ metali na ogóreczki :p

10. Co to znaczy „mikroorganizmy autochtoniczne”?

Mikroorganizmy naturalnie bytujące i rozmnażające się w danym środowisku

11. Wymień sposoby remediacji środowiska gruntowego

Remediacje fizykochemiczne

remediacja termiczna,

remediacja ekstrakcyjna

elektroreklamacja

Bioremediacje:

1. Z użyciem mikroorganizmów:

In situ

Ex situ : on site, off site

2. Z użyciem roślin:

Ryzofiltracja (kumulacja zanieczyszczeń w systemie korzeniowym)

Fitoekstrakcja (kumulacja zanieczyszczeń w częściach nazemnych)

Fitostabilizacja (zapobiega dalszej degradacji gruntu)

Fitodegradacja (rozkład przez rośliny i mikroorganizmy ryzosfery)

Fitoewaporacja (odparowanie zanieczyszczeń)

---