1. Skład i własności ścieków bytowo gospodarczych

Ścieki bytowo - gospodarcze odprowadzane są z gospodarstw domowych zawierają zdyspregrowane w wodzie różnego rodzaju substancje organiczne i nieograniczne, takie jak wydaliny ludzkie i zwierzęce (kał i mocz), resztki i odpadki produktów żywnościowych, piasek, niekiedy popiół i żużel z pieców domowych, mydła i inne środki piorące (detergenty), szmaty, papiery itp. Tego rodzaju ścieki z sanitarnego punktu widzenia są bardzo niebezpieczne gdyż zawierają znaczne ilości gnijących lub fermentujących substancji organicznych, bakterie i wirusy chorobotwórcze, a także różnego rodzaju mikroorganizmy zwierzęce i roślinne, w tym pasożyty ludzi i zwierząt.

Temperatura ścieków - ma wpływ na szybkość procesów biologicznych, zachodzących zarówno w czasie oczyszczania ścieków, jak odprowadzania do odbiornika, w przypadku przydomowych oczyszczlani ścieków temperatura ich nie spada poniżej 10^oC.

Barwa - jest wskaźnikiem "świeżości ścieków", w stanie świeżym ścieki mają barwę żółtoszarą lub białoszarą, a zagniłe barwę czarnoszarą lub szarą.

Zapach - jest również wskaźnikiem świeżości ścieków. W ściekach zagniłych zapach jest powodowany obecnością siarkowodoru.

Zanieczyszczenia chemiczne - zawarte w ściekach dzieli się na substancje organiczne, związki nieorganiczne oraz rozpuszczone gazy. Substancje organiczne w ściekach odprowadzanych z gospodarstw domowych stanowią ok. 75% zawiesin oraz 40% związków rozpuszczonych. Główne pierwiastki zawarte w zanieczyszczeniach organicznych to węgiel, wodór, tlen i azot, a w mniejszym stopniu żelazo, fosfór i inne mikroelementy. Podstawowe grupy substancji w ściekach bytowo - organicznych to: białko - 40-60%, węglowodany - 25-50% oraz tłuszcze ok. 10%.

Charakterystyka oznaczeń analizy chemicznej ścieków istotnych dla właściwości ścieków bytowo - gospodarczych:

ODCZYN (pH) - jest wykładnikiem stężenia jonów wodorowych w ściekach. Jeżeli pH < 7 - odczyn kwaśny, pH>7 - odczyn zasadowy, pH = 7 - odczyn obojętny. Ścieki bytowo - gospodarcze charakteryzują się pH 6,6 - 8,0, co gwarantuje właściwy przebieg biologicznego oczyszczania oraz pozwala na odprowadzenie ścieków do wód płynących.

ZASADOWOŚĆ - jest miarą zawartości kwaśnych węglanów wapnia i magnezu. Związki te mają łącznie z fosforanami i węglanami sodu właściwości buforujące polegające na zobojętnieniu środowiska, co ma istotne znaczenie przy realizacji biochemicznych procesów oczyszcania ścieków.

SUCHA POZOSTAŁOŚĆ - oznacza się przez wysuszenie próbki w temp. 105^oC. Na podstawie tego badania określa się ogólną ilość substnancji zawartych w ściekach, zarówno w postaci stałej jak i rozpuszczonej.

ZAWIESINY - są one miarą całkowitej ilości zanieczyszczeń w postaci stałej. Ilość zawiesin jest bardzo istotna przy projektowaniu oczyszczalni ścieków, szczególnie urządzeń do przeróbki powstających osadów. Oprócz zawiesin ogólnych określa się także ilość zawiesin łatwo opadających, wytrącających się ze ścieków po dwóch godzinach sedymentacji w leju Imhoffa.

FOSFOR - występuje w glonach, bakteriach oraz innych organizmach roślinnych i zwierzęcych obecnych w wodzie i ściekach. Ścieki surowe zawierają fosfor w postaci ortoforsforanów, polifosforanów, jak też w postaci fosforu organicznego. Ponadto źródłem fosforu w ściekach są resztki pożywienia oraz detergenty. Z tego powodu ilość fosforu w ściekach odprowadzanych z gospodarstw domowych może dochodzić do 4g P/M x s.

ZWIĄZKI AZOTU - występują powszechnie w zanieczyszczeniach organicznych.

AZOT ORGANICZNY - jest miarą ogólnej ilości związków organicznych pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Naturalnym źródłem azotu organicznego w ściekach bytowo - gospodarczych są resztki pożywienia, kał i mocz, pozostałości obumarłych komórek roślinnych i zwierzęcych, organizmy auto - i heterotroficzne, jak glony, bakterie itp.

AMONIAK - w ściekach jest produktem aktywności mikroflory prowadzącej biochemiczny rozkład związków białkowych - kwasów aminowych - w warunkach tlenowych i beztlenowych. W ściekach z gospodarstw domowych źródłem amoniaku jest mocz (mocznik). Ilość amoniaku w tych ściekach wynosi zazwyczaj ok. 7,5 g/M x d.

AZOTYNY I AZOTANY - stanowią kolejne produkty biochemicznego utleniania amoniaku w warunkach tlenowych.

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA TLEN (BZT) - jest jednym z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia ścieków domieszkami organicznymi. BZT określa ilość tlenu zużywanego przez mikroorganizmy do utleniania w określonym czasie substancji organicznych i niektórych nieorganicznych zawartych w ściekach. Zapotrzebowanie (zużycie) na tlen oznacza się w standardowej analizie ścieków zazwyczaj w umownych warunkach, tzn. po 5 dniach przetrzymywania próbki w termostacie w temperaturze 20^oC, oznaczając otrzymaną wartość symbolem BZT₅ . Proces biochemicznego utleniania przebiega w dwóch fazach. W pierwszej fazie trwającej ok. 20 dni utleniane są węglowodany, natomiast rozkład związków azotowych następuje z opóźnieniem 3-10 dni. Na przebieg biochemicznych procesów, których odzwierciedleniem jest BZT, wpływają takie czynniki jak budowa związków organicznych, obecność substancji odżywczych, stężenie flory bakteryjnej, związki toksyczne i hamujące proces, mieszanie, temperatura, odczyn (pH) jak też stężenie i stopień dyspresji substancji organicznych.

CHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE NA TLEN (ChZT)- oznacza ilość tlenu jaką zużywa się na utlenianie związków organicznych w reakcji chemicznej z dwuchromianem potasu. Oznaczenia te są uzupełnieniem BZT.

Podstawowymi wskaźnikami zanieczyszczeń jakie uwzględnia się przy charakteryzowaniu ścieków odprowadzanych z gospodrstw domowych są: BZT₅, zawiesiny ogólne, azot ogólny i fosfor ogólny. Niekiedy oznacza się dodatkowo ChZT, azot amonowy i azot organiczny oraz ekstrakt eterowy charakteryzujący zawartość różnych tłuszczy w ściekach.

Wskaźniki - możliwość oczyszczania w dołach gnilnych:

BZT₅ - 40-70%

ChZT - 25 - 50%

N (azot) +P (fosfor) - 10 - 15%

T (tłuszcze) + O (oleje) - 78 - 80%.

2. Skład i własności ścieków deszczowych

Ścieki opadowe zawierają różnego rodzaju zanieczyszczenia. Opady atmosferyczne ulegają zanieczyszczeniu już w przyziemnych warstwach atmosfery, porywając z powietrza różne pyły, cząstki niespalonego pa­liwa, różne substancje stale i gazowe trafiające do atmosfery z zakładów przemysłowych itp. Większa część zanieczyszczeń dostaje się jednak do wód opadowych w czasie ich spływania z powierzchni terenu osiedla lub zakładu przemysłowego.

Ilość zanieczyszczeń dostających się do wód opadowych odprowadza­nych z terenu osiedla zależy głównie od zanieczyszczeń atmosfery w ob­rębie zabudowań, rodzaju nawierzchni ulic, placów i chodników oraz od organizacji sprawności oczyszczania ulic ze śmieci, a także od intensyw­ności i czasu trwania opadu.

Dla przykładu można podać, że BZT₅ wód deszczowych pochodzących bezpośrednio z opadu atmosferycznego zawiera się w granicach 3—30 gO₂/m³, natomiast spływy z ulic i placów trafiające do kanalizacji desz­czowej charakteryzuje bardzo duża rozpiętość wskaźnika BZT₅ - od 30 do 300 g.

3. Jakość ścieków odprowadzanych do wód i do ziemi.

Warunki jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego określa rozporządzenie Ministerstwa Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 5 XI 1991 w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzana do wód lub do ziemi.

Na podstawie art. 6 ust 3 i 4 pkt.

Ustala się trzystopniową klasyfikację czystości śródlądowych wód powierzchniowych

klasa I - wody nadające się do

zaopatrzenia ludności w wodę do picia

zaopatrzenia zakładów przemysłowych które wymagają wody o jakości wody do picia

bytowania w warunkach naturalnych ryb łososiowatych

klasa II - wody nadające się do bytowania w warunkach naturalnych innych ryb niż łososiowate np. karpiowate

dla hodowli zwierząt i chowu zwierząt gospodarczych

celów rekreacyjnych i uprawiania sportów wodnych

klasa III

zaopatrzenia zakładów innych niż wymagających wody do picia

nawadniania terenów rolniczych, wykorzystania do upraw ogrodniczych oraz upraw pod szkłem lub innymi osłonami

Wartości wskaźników zanieczyszczeń śródlądowych wód powierzchniowych

Zabrania się wprowadzania ścieków do:

wód podziemnych

śródlądowych wód powierzchniowych i do ziemi jeżeli byłoby to sprzeczne z wymaganiami wynikającymi z ustanowienia strefy ochrony źródła i ujęcia wody

śródlądowych wód powierzchniowych w obrębie zorganizowanych kąpielisk i plaż publicznych

jezior bezodpływowych

Pozwolenie wodno - prawne może nie zostać wydane - gdy średniodobowa ilość wprowadzanych ścieków przekracza 10% wartości średniego niskiego przepływu wody.

4. Schematy małych oczyszczalni.

Układy technologiczne przydomowych oczyszczalni ścieków:

Dół gnilny--- Drenaż rozłączający--- Ścieki oczyszczone odprowadzone bezpośrednio do gruntu

Dół gnilny ---Filtr piaskowy---- Rów, rzeka lub studnia chłonna

Dół gnilny--- Złoża ----Rów, rzeka lub studnia chłonna

Stosowane układy technologiczne oczyszczania ścieków charakteryzują się różnymi stopniami oczyszczania ścieków zależnymi od stawianych im wymogom z uwagi na odbiornik. Ze względu na wymagany efekt oczyszczania rozróżnia się następujące stopnie oczyszczania:

I stopień -oczyszczanie mechaniczne polega na usuwaniu zanieczyszczeń pływających i zawiesin łatwo opadających, zawartość zawiesin zmniejsza się o 40 - 70 % a BZT5 o 25 - 40 %.

II stopień - oczyszczanie biologiczne poprzedzone oczyszczaniem mechanicznym polega na mineralizacji związków organicznych metodą tlenową ( najczęściej )rozróżnia się częściowe oczyszczanie biologiczne obniżające do 95% BZT5 i pełne oczyszczanie biologiczne zmniejszające o ponad 90% BZT5.

III stopień - zastosowanie metod mechanicznych, biologicznych i fizyko - chemicznych do dalszego oczyszczenia ścieków w celu zwiększenia efektu i usunięcia pozostałych po biologicznym oczyszczaniu niepożądanych domieszek w tym biologicznych (zawiesin, BZT5 CHZT, utlenialności, usuwania azotu, fosforu, bakterii) zależne od potrzeb.

IV stopień - odnowa wody polega na usunięciu prawie wszystkich ciał rozpuszczonych. Umożliwia ono wtórne wykorzystanie wody odzyskanej ze ścieków do różnych potrzeb.

Przy odprowadzeniu ścieków do odbiornika wód powierzchniowych zgodnie z przepisami należy stosować:

oczyszczanie biologiczne ( II stopień ), zapewniając obniżenie zawiesiny BZT5 o około 90% przy niewielkiej ilości ścieków ( do 200m3/d) i dużej chłonności zanieczyszczeń ich odbiornika.

pełne oczyszczanie

5. Proces samooczyszczania się wód w zbiornikach i rzekach.

Przez pojęcie samooczyszczania się należy rozumieć złożone zjawiska fizyczne, chemiczne i biologiczne przebiegające w sposób naturalny w wodach zanieczyszczonych ściekami.

Na proces samooczyszczania się wód składają się następujące procesy podstawowe:

- mineralizacji substancji organicznych w wyniku reakcji biochemicznych,

- obumieranie bakterii wprowadzonych do wody rzecznej,

- reakcje neutralizacji,

- wytrącanie związków chemicznych,

- sedymentacja zawiesin,

- sorpcja,

- rozcięczanie wód rzeki czystymi dopływami,

- pobór tlenu z atmosfery,

Najważniejszym z wymienionych wyżej procesów jest mineralizacja substancji organicznych. W wyniku tego procesu powstają takie produkty jak: dwutlenek węgla, woda, amoniak, siarczany, fosforany i substancje organiczne. Z przebiegiem tego procesu wiąże się bezpośrednio zużycie tlenu rozpuszczonego w rzece, a także i jego pobór przez wodę rzeczną z atmosfery. Z tego też powodu podstawowym zagadnieniem przy analizie procesu samooczyszczania się rzeki jest bilans tlenowy rzeki.

6. Czynniki wpływające na bilans tlenowy rzeki.

Zawartość tlenu w rzece w danym przekroju poniżej punktu wprowadzenia ścieków jest uwarunkowana trzema czynnikami:

- zawartość tlenu w wodzie dopływającej do miejsca wprowadzenia ścieków,

- zużcyiem tlenu na procesy utleniania i mineralizacji występujące w mieszaninie wody i ścieków na danym odcinku rzeki, pomiedzy miejscem wprowadzenia ściekow, a danym przekrojem rzeki.

- poborem tlenu przez wodę rzeki na wymienionym wyżej odcinku.

7. Ustalenie stopnia oczyszczania ścieków.Wymagany stopień oczyszczania ścieków jest to stosunek ładunku zanieczyszczeń, który musi być usunięty ze ścieków do ładunku zanieczyszczeń zawartych w ściekach doprowadzonych do oczyszczalni.Wymagany stopień może być określany ze wzoru:
gdzie:L_xładunek określonego rodzaju zanieczyszczen doprowadzonych do oczyszczalni wyrażony w kg/d;C_d - miarodajna chłonność odbiornika określona w stosunku do danego rodzaju zanieczyszczeń

9. Oczyszczanie ścieków w dołach gnilnych.

Osadnik gnilny jest podstawowym urządzeniem stosowanym w przydomowych oczyszczalniach ścieków. W urządzeniu tym zachodzą procesy sedymentacji i flotacji zanieczyszczeń zawartych w ściekach oraz fermentacji osadu.

Pojemność czynna osadnika gnilnego powinna obejmować część przepływową, w której zachodzi proces sedymentacji zawiesin oraz część fermentacyjną. Zazwyczaj czas zatrzymywania ścieków w osadnikach wstępnych jest przyjmowany 1-2h. Biorąc pod uwagę specyfikę przydomowych oczyszczalni ścieków, a szczególnie nierównomierność spływu ścieków i ładunków zanieczyszczeń, proponuje się aby przy określaniu pojemności osadników gnilnych przyjmować czas zatrzymywania ścieków 4-8h w odniesieniu do średniego dobowego odpływu ścieków. Na tej podstawie określamy jednostkową pojemność części przepływowej osadnika gnilnego. Pojemność części fermentacyjnej wynika z ilości zatrzymywanego osadu oraz częstotliwości jego usuwania z uwzględnieniem czasu pełnej jego fermentacji. Ilość osadu zależy od układu technologicznego oczyszczalni ścieków. W przypadku osadnika gnilengo współpracującego z drenażem rozsączającym lub filtrem piaskowym, zatrzymywany w osadniku gnilnym osad to wyłącznie osad wstępny, powstający z sedymentacji zawiesin zawartych w ściekach dopływających do oczyszczalni ścieków. Ilość tego osadu wynosi średnio 0,65dm³/Mxd.

Jeżeli osadnik będzie współpracował z urządzeniami do biologicznego oczyszczania ścieków w warunkach sztucznych, to w osadniku gnilnym będzie unieszkodliwiony osad wstępny oraz osad nadmierny powstający w procesie biologicznego oczyszczania.

Osadniki gnilne są zbiornikami dwu- lub trzykomorowymi, wykonywanymi jako żelbetowe prefabrykowane bądź monolityczne, a w ostatnich latach jako konstrukcje z tworzyw sztucznych. Urządzenia tego mogą mieć różne kształty i wzajemne połączenia komór.

Osadniki gnilne mogą być wykorzystywane zarówno do wstępnego mechanicznego oczyszczania ścieków i fermentacji osadów jak i do biologicznego oczyszczania ścieków w warunkach beztlenowych. Zaleca się aby ogólna pojemność osadnika nie była mniejsza niż 3m³. Norma informuje, iż do 4m³ należy stosować osadniki dwukomorowe, natomiast powyżej tej pojemności - trzykomorowe. Jeżeli osadniki gnilne byłyby stosowane do biologicznego oczyszczania ścieków w warunkach beztlenowych to całkowita objętość nie może być mniejsza niż 6m³. Osadniki te powinny być budowane jako co najmniej trzykomorowe.

Zgodnie z normą w przypadku osadników gnilnych dwukomorowych pierwsza komora powinna mieć 2/3 objętości ogólnej, natomiast w przypadku osadników trzy lub czterokomorowych pierwsza komora powinna mieć objętość równą 1/2 objętości ogólnej.

Ścieki do osadnika należy doprowadzać przewodem o średnicy 150mm, przy czym przewód doprowadzający powinien być wyniesiony o około 100mm powyżej maksymalnego zwierciadła ścieków w osadniku. Norma precyzuje sposób połączenia komór przy założeniu aby do przepływających ścieków nie przedostawały się ani zanieczyszczenia flotujące, ani osad. W przegrodach należy umieszczać szczeliny przepływowe. W przypadku osadników dwukomorwych możliwe jest obniżenie BZT₅ i ChZT o ok. 30% oraz stężenia azotu ogólnego o ok. 30%. Natomiast przy osadnikach trzykomorowych BZT₅ i ChZT obniża się o ok. 50%, azot ogólny ok. 15%.

Efekty oczyszczania ścieków w prawidłowo zaprojektowanych i eksploatowanych osadnikach gnilnych są następujące:

- BZT₅ < 40%

- zawiesiny ogólne < 80%

- azot ogólny < 40%

- fosfor ogólny = 0%.

Podstawowe parametry techniczne osadników gnilnych:

- czas zatrzymywania ścieków przy średnim dobowym dopływie 2-3 doby

- minimalny czas zatrzymywania ścieków przy max. dopływie dobowym - 0,5 doby

- jednostkowa pojemność części osadowej 03-05/Mxd

- częstotliwość usuwania osadów 6 - 12 miesięcy

- minimalna zalecana objętość osadnika 3m³

- liczba komór i włazów 1 -3

Informacje z ćwiczeń:

Osadnik gnilny monolityczny, odgrodzony przegrodami uniemożliwiające przepływ, maxymalne wydłużenie drogi ścieków, zmniejszenie prędkości. W osadnikach gnilnych zachodzą 2 podstawowe procesy:

- proces sedymentacji (opadania)

- proces flotacji (unoszenia)

Części opadowe - piasek, kamyki, materiał nierozkładalny, staramy się aby te części zatrzymać.

Część mat. organicznej, gęstość > 1 (będzie opadać).

Będą flotować: tłuszcze, oleje, będzie się tworzyć kożuch w osadnikach gnilnych.

Deflektory ścieków = przegrody powodują, że części się zatrzymują.

Redukcja w dołach gnilnych:

- BZT₅m - 40 - 70%

- ChZT - 25 - 50%

- N (azot) + P (fosfor) - 10 - 15%

- tłuszcze + oleje - 78 - 80%

Usuwanie osadu powinno następować raz na pół roku.

11. Oczyszczanie ścieków przy pomocy:

- drenażu rozsączającego,

- filtrów piaskowych,

- filtrów gruntowych.

DRENAŻ ROZSĄCZAJĄCY - stanowi układ podziemnych perforowanych drenów, wprowadzających mechanicznie oczyszczone ścieki do gruntu w celu dalszego ich biologicznego oczyszczania. Ścieki infiltrujące przez porowaty grunt są oczyszczane w wyniku zachodzących procesów fizycznych, biologicznych i chemicznych. Adsorpcja (gromadzenie się) 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 w gruncie zachodzą chemiczne reakcje strącania zanieczyszczeń nieorganicznych, które w zależności od panujących w środowisku warunków (pH, zawartość tlenu w gruncie) mogą być gromadzone lub wymywane. W końcowym efekcie w gruncie odbierającym ścieki tworzy się wokół jego cząsteczek warstwa biochemiczna (biomata). Biomata działa zatem tak jak filtr mechaniczny i biologiczny.

Polskie przepisy dopuszczają odprowadzanie do ziemi ścieków mechanicznie oczyszczonych w ilości nie przekraczającej 5m³/d, przy jednoczesnym spełnieniu warunku, że zwierciadło wody podziemnej znajduje się co najmniej1,5m poniżej poziomu ułożenia drenów.

Drenaż rozsączający składa się z dwóch podstawowych elementów, a mianowicie z układu rowów, w których ułożone są dreny z obsypką (warstwa rozsączająca) oraz warstwy rodzimego gruntu położonego poniżej tych rowów. Właśnie ta druga warstwa decyduje o wymiarach drenażu i sposobie jego ułożenia, a przede wszystkim daje podstawę do określenia najistotniejszego parametru jakim jest obciążenie hydrauliczne drenów. Określenie dopuszczalnego hydraulicznego obciążenia drenów wymaga przeprowadzenia każdorazowo badań gruntowych, których celem jest określenie rodzaju gruntu, a właściwie jego przepuszczlaności. Przepuszczalność gruntu musi być ustalona na podstawie badań gruntowych, które powinny obejmować badanie położenia zwierciadła wody gruntowej, krzywej przesiewu oraz testu infiltracji zwanego testem perkolacyjnym. Zaleganie wody gruntowej musi być co najmniej 1,5 m pod poziomem posadowienia drenów.

Test perkolacyjny - wykonujemy w ten sposób, że kopiemy odkrywkę do poziomu posadowienia drenów, w tej odkrywce kopiemy otwór o wymiarach 0,30m x 30m i głębokości 0,15 m, po uprzednim zwilżeniu ścian i dna tego otworu, wlewamy do niego 12,5 litra wody i mierzymy czas wsiąkania wody. Wyróżniamy cztery rodzaje gruntu (A, B, C - nadaje się do budowy drenażu rozsączającego i D - nie nadaje się.

Grunt kategorii A:

- czas wsiąkania do 20 minut, przepuszczalność bardzo dobra (pospółki, grube żwiry, piaski gruboziarniste), dopuszczalne obciążenie ściekami q_d= 12 - 25dm³/d, odległość między sąsiednimi ciągami 2m

Grunt kategorii B:

- czas wsiąkania 20 - 30 minut, przepuszczalność dobra (średnie i drobne piaski), dopuszczalne obciążenie ściekami q_d= 6 - 20dm³/d, odległość między sąsiednimi ciągami 2,5m

Grunt kategorii C:

- czas wsiąkania 30 - 180 minut, przepuszczalność słaba (gliny piaszczyste), dopuszczalne obciążenie ściekami q_d= 4 - 10 dm³/d, odległość między sąsiednimi ciągami 3m

Grunt kategorii D:

- czas wsiąkania ponad 180 minut, przepuszczalność niedostateczna (gliny, iły ciężkie), nie nadaje się do budowy drenażu.

Jeżeli jest to grunt C to należy zbudować warstwę wspomagającą, dren układamy na żwirze, utrudniamy zakolmatowanie się gruntu słabo - przepuszczalnego.

Obenice zaleca się wykonywanie drenażu z perforowanych rur PCV z taką perforacją, aby zapewnić równomierne rozprowadzanie ścieków po całym złożu gruntowym.

Propozycja zasad projektowania drenażu rozsączającego:

1. Ułożenie drenażu rozsączającego należy poprzedzić badaniem gruntu oraz testem perkolacyjnym, celem określenia rodzaju gruntu i jego przepuszczalności.

2. Jednostkowa długość drenażu dla głębokości zalegania wody gruntowej nie mniejszej niż 1,5m od poziomu drenów, grunt kat. A, B, C jw.

3. Długość ciągu drenarskiego nie powinna przekraczać 20m.

4. Odległość między ciągami drenażowymi powinna wynosić dla:

- gruntu kat. A - 1m (2m - podawano na ćw.)

- gruntu kat. B - 1,5m (2,5m - podawano na ćw.)

- gruntu kat. C - 2m (3m - podawano na ćw.)

5. Spadek przewodów drenażowych powinien być zgodny z kierunkiem przepływu ścieków nie mniejszy od 5 promili.

6. Warstwa rozsączająca, otaczająca dreny powinna być wykonana ze żwiru o uziarnieniu 12-32mm, przy czym całkowita wysokość tej warstwy nie powinna być mniejsza od 0,3m, z czego nad drenem nie mniej niż 0,05m a pod drenem nie mniej niż 0,15m.

7. Średnica drenów nie powinna być mniejsza od 80mm, zaleca się stosowanie rur z PCV o średnicy 110mm z otworami średnicy 8mm.

FILTRY PIASKOWE - stosowane jako II stopień oczyszczania ścieków po osadnikach gnilnych lub osadnikach Imhoffa. W tym przypadku ścieki oczyszczone odprowadzane są zazwyczaj do wód powierzchniowych, ale mogą być również odprowadzane do gruntu przez studnię chłonną.

Istota działania filtrów piaskowych polega na okresowym doprowadzaniu ścieków do złoża filtracyjnego, w którym pod wpływem procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych następuje oczyszaczanie ścieków z zanieczyszczeń stałych, koloidalnych i rozpuszczonych. Drobne zawiesiny stałe i koloidalne są adsobrowane na powierzchni materiału złoża filtracyjnego. Dużą rolę odgrywają również procesy biologiczne. Mikroogranizmy rozwiające się w złożu powodują rozkład substancji organicznych w warunkach tlenowych oraz przemianę amoniaku w azotany (nitryfikacja). W złożu filtracyjnym może również zachodzić proces denitryfikacji w niedotlenionych częściach wypełnienia filtru.

Filtry piaskowe można podzielić na:

- filtry z pionowym przepływem ścieków (zwane też filtrami pionowymi) w tym:

- filtry pionowe zakryte

- filtry pionowe odkryte z jednorazowym przepływem ścieków oraz wieloktronym przepływem ścieków, zwane też filtrami z recyrkulacją,

- filtry z poziomym przepływem ścieków, które zawsze pracują jako zakryte.

W praktyce najczęściej stosowane są filtry piaskowe z pionowym przepływem ścieków z okresowym zalewaniem ściekami doprowadzanymi z urządzenia dawkującego lub pompowego.

Zasadnicze elementy składowe filtru piaskowego o pionowym przepływie ścieków:

- układ perforowanych przewodów rozprowadzających ułożonych w górnej części filtru i obsypanych żwirem,

- właściwa warstwa filtracyjna,

- żwirowa warstwa podtrzymująca

- układ perforowanych przewodów zbierających ułożonych w dolnej części filtru i obsypanych żwirem.

Najważniejsze zalecenia:

- jednostkowa długość filtru piaskowego równa długości perforowanego przewodu rozporowadzającego nie może być mniejsza od 6m/M,

- maxymalna długość filtru piaskowego nie powinna przekraczać 30m,

- przewody rozprowadzające i zbierające należy wykonać z rur średnicy 100mm,

- warstwa filtracyjna powinna mieć grubość nie mniejszą niż 0,6m i należy ją wykonać z piasku gruboziarnistego i grubego żwiru,

- jeżeli konieczne jest ułożenie dwóch lub więcej przewodów rozprowadzających to odległość między nimi nie powinna być mniejsza od 1m.

Powierzchnia filtru 12m² na 1m³ osadnika gnilnego, objętość piasku 8,5m³na 1m³ osadnika gnilnego.

Do zbierania ścieków z filtru piaskowego pionowego a następnie ich odprowadzania do odbiornika zaleca się stosować studzienki zbierające.

Filtry piaskowe powodują nie tylko znaczne obniżenie stężenia związków węgla (BZT₅ i ChZT) i stężenia zawiesin ogólnych, ale również zachodzą w nich procesy nitryfikacji i częściowej defosfatacji biologicznej.

FILTRY GRUNTOWE

Są to wydzielone działki gruntu dobrze przepuszczal­nego, przeznaczone wyłącznie do oczyszczania ścieków (norma BM-70/ /6210-03). Działki te są zdrenowane. Warunkiem stosowania filtrów gruntowych jest dysponowanie gruntami piaszczystymi oraz zaleganie na tych terenach wód gruntowych na głębokości poniżej 1,20 m,

Złoże piasku jest zalewane ściekami okresowo i każdorazowo powin­no pozostawać przez określony czas (np. przez 4 dni) bez obciążenia ście­kami dla stworzenia lepszych warunków do napowietrzania. Powierzch­nię filtrów dzieli się na możliwie dużą liczbę kwater. Wielkość jednej kwatery nie powinna przekraczać 0,4 ha.

Powierzchnie terenu przeznaczone na filtr gruntowy należy odpowied­nio przygotować. Wierzchnią, próchniczną warstwę gleby używa się do usypania grobli. W groblach układa się rurociągi doprowadzające ścieki. Powierzchnię każdej kwatery wyrównuje się w celu bardziej prawidłowego rozprowadzenia ścieków. Ścieki rozprowadza się za pomocą rynien drewnianych lub betonowych.

Filtry gruntowe są drenowane sączkami o średnicy 7,5 - 10 cm ułożo­nymi w rozstawie 8 - 10 m, na głębokości 1,20 - 1,30 m. Przy tym pożą­dane jest zainstalowanie kominków wywiewnych do przewietrzania sieci drenów.

Poszczególne kwatery są oddzielnie nawadniane warstwą ścieków (każdorazowo) 100 - 150 mm, w zimie do 250 mm. Czas nawadniania wy­nosi około 15 minut. W okresach międzypolewowych odbywa się natu­ralne przewietrzanie złoża. Obciążenie filtrów gruntowych wynosi 10 000 - 25 000 mm/rok, tj, 300 - 750 m³/ha⋅ d. Jeżeli natężanie dopływu ścieków jest niewielkie, zaleca się wybudowanie zbiornika o pojemności wystarczającej do szybkiego i równomiernego zalewu całej powierzchni jednej kwatery.

Zaletą filtrów gruntowych jest możliwość ich wykorzystania do bio­logicznego oczyszczania ścieków również w zimie. W okresie zimowym zmniejsza się liczbą pracujących poletek, natomiast zwiększa grubość warstwy zalewu, co wpływa pozytywnie na zmniejszenie straty ciepła. Ścieki można doprowadzać do kwatery (poletka) nawet przy istnieniu pokrywy lodowej. Aby umożliwić dopływ powietrza do gruntu pokry­tego lodem, usypuje się z piasku stożki wentylacyjne (jak na polach fil­tracyjnych) wystające ponad pokrywę, lodową.

Filtry gruntowe można stosować jako samodzielne urządzenia do oczy­szczania ścieków po ich wstępnym oczyszczeniu, lub jako urządzenia rezerwowe, pracujące w zespole z polami nawadnianymi lub polami fil­tracyjnymi. Efekt oczyszczania ścieków na filtrach gruntowych zbliżony jest do efektów osiąganych na polach nawadnianych i filtracyjnych, tj. około 90 - 95% redukcji BZTS oraz powyżej 95% bakterii. Odpływ jest całkowicie klarowny.

Filtry gruntowe mogą być również stosowane do oczyszczania ście­ków przemysłowych z zanieczyszczeniami organicznymi, np. z browarów lub gorzelni, pod warunkiem, że w pobliżu znajdują się tereny z grun­tem piaszczystym. Prosta budowa i łatwa eksploatacja filtrów grunto­wych pozwala na stosowanie ich nawet w małych zakładach.

W trakcie eksploatacji omawianych filtrów, mimo różnych zabiegów, następuje stałe, choć powolne zatykanie złoża. Po kilku latach górną warstwę złoża trzeba wymienić, a po kilkudziesięciu latach sprawność całego terenu bardzo maleje. Należy wówczas zrezygnować z dalszego użytkowania tego terenu, zastępując go innymi terenami lub inaczej ro­związując oczyszczanie ścieków. Stare filtry gruntowe mogą być ewen­tualnie użytkowane jako poletka osadowe.

Filtry gruntowe stosuje się jako urządzenia II lub III stopnia oczyszczania ścieków. Mogą one być stosowane jako samodzielne urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych lub o własnościach do nich zbliżonych bądź tej jako obiekty awaryjne lub uzupełniające przy rolniczym wykorzystaniu ścieków.

Oczyszczanie ścieków w filtrach gruntowych polega na okresowym zalewaniu ście­kami wydzielonych działek gruntu charakteryzującego się dobrymi właściwościami filtracyjnymi. Z tego też względu filtry gruntowe należy zakładać na glebach piaszczy­stych, a wyjątkowo na sztucznie wytworzonych powierzchniach filtracyjnych wyko­nanych z warstwy piasku, żwiru, koksu, żużla itp.

Zalewanie filtrów gruntowych ściekami dokonywane jest do 4 razy na dobę warstwą grubości 5-10 cm, co odpowiada jednorazowemu obciążeniu 500-1000 m³/ha. Przeciętny czas trwania zalewu wynosi 5-20 min.

W czasie przesączania przez warstwę gruntu ścieki ulegają oczyszczaniu, a następnie przez system drenażowy odprowadzane są do najbliższego odbiornika. W przerwach między dopływem ścieków złoże filtracyjne ulega naturalnemu przewietrzeniu.

W celu zapewnienia odpowiednich warunków oczyszczania ścieków w filtrach grun­towych niezbędne jest:

• dobrze zdrenowane złoże filtracyjne,

• okresowe dawkowanie ścieków pozbawionych zawiesin łatwo opadających oraz tłuszczów i olejów,

• równomierne rozprowadzenie ścieków po powierzchni złoża filtracyjnego,

• regularne usuwanie zanieczyszczeń stałych zatrzymywanych na powierzchni.

W okresie zimowym filtry powinny być przygotowane do pracy pod lodem. W tym celu zaleca się wykonanie na powierzchni części poletek głębokich bruzd oraz grunto­wych stożków wentylacyjnych, jak również zwiększenie wysokości zalewu do 20-30 cm. Tworzy się wówczas pokrywa lodowa, pod którą odprowadzane są ścieki.

Złoże filtracyjne filtrów gruntowych powinno spełniać następujące warunki:

• wymiar czynny uziarnienia złoża filtracyjnego d₁₀ = 0,2-0,5 mm,

• współczynnik nierównomiemości uziarnienia K = d₆₀/d₁₀ ≤ 5

Obciążenie hydrauliczne powierzchni filtrów gruntowych można uzależniać z jed­nej strony od wstępnego oczyszczania ścieków, z drugiej zaś — od rodzaju gruntu i głębokości zalegania wody gruntowej.

W zależności od wstępnego oczyszczania ścieków obciążenie hydrauliczne powierzchni filtrów gruntowych przy złożu filtracyjnym o średnicy miarodajnej uziarnienia d₁₀ = 0,2 - 0,5 mm oraz współczynniku K ≤ 5 można przyjmować następująco:

• dla ścieków po osadnikach wstępnych q_F = 0,0375 - 0,140 m³/m² ⋅ d

• dla ścieków po osadnikach gnilnych qF — 0,11 m³/m³ ⋅ d,

• dla ścieków po oczyszczaniu biologicznym q_F = 0,33-1-0,75 m³/m² ⋅ d.

Obciążenie filtrów gruntowych ładunkiem zanieczyszczeń organicznych w zależ­ności od rodzaju gruntu zaleca się przyjmować następująco:

• dla piasku A = 4-12 g BZT₅/m² ⋅ d

• dla piasku gliniastego A = 2 - 4 g BZT₅/m² ⋅ d

• dla gliny piaszczystej A = 1 - 2 g BZT₅/m² ⋅ d

• dla gliny A = 0,5 - 1 g BZT₅/m² ⋅ d

Całkowitą powierzchnię filtrów gruntowych dzieli się na kwatery o powierzchni do 0,4 ha, przyjmując, co najmniej 2 kwatery. Każda kwatera powinna być otoczona groblą umocnioną darnią od strony zewnętrznej oraz płytami betonowymi lub narzutem kamiennym. Szerokość korony powinna wynosić 0,7 m, a w przypadku, gdy na skarpie ułożone jest koryto doprowadzające ścieki - 1,3 m. Wysokość skarpy powinna wynosić ok. 0,5 m, a nachylenie 1:2 dla grobli piaszczystych oraz 1: 1,5 dla innych gruntów.

Przy dawkowaniu ścieków zaleca się projektować układy grawitacyjne z zastosowaniem komór dawkujących. Pojemność komory dawkującej powinna odpowiadać jednorazo­wemu zalaniu jednego poletka (kwatery).

W wypadku braku możliwości rozwiązania grawitacyjnego doprowadzania ścieków zaleca się stosowanie pomp dawkujących.

Rozprowadzanie ścieków projektuje się w postaci koryt betonowych otwartych lub (niekiedy) przewodów zamkniętych. Koryta zaopatrzone w otwory regulowane zastawkami umieszcza się z boku poletka lub pośrodku, łącząc je korytkami bocznymi. Otwory wypływowe powinny być umieszczone w takiej odległości, aby promień zasilania nie przekraczał 6: 9 m. Dla przeciwdziałania wymywaniu piasku pod wylotami zaleca się umieszczenie płyt betonowych grubości 5-10 cm i szerokości ok. 0,5 - 0,6 m. Zasilanie filtrów gruntowych może być dokonywane przez punktowy wypływ z przewodu zamkniętego umieszczonego w skarpie.

Projektując układ drenażowy filtrów gruntowych, należy przestrzegać następują­cych zasad:

• Przewód główny średnicy 100 - 150 mm powinien być ułożony w środku lub wzdłuż dłuższego boku kwatery (na zewnątrz lub wewnątrz),

• przewody boczne powinny mieć średnicę 75 - 100 mm; układa się je z rurek
  ceramicznych połączonych na styk, ze szczeliną 5 - 10 mm przysłoniętą z góry papą
  (na 1/2 obwodu), ze spadkiem w kierunku odpływu (co najmniej 2‰),

• odległość między przewodami bocznymi powinna wynosić 3, 6 lub 9 m, zależnie od przepuszczalności gruntu.

8. Rola biopreparatów w oczyszczaniu ścieków.

Biopreparaty to zestawy enzymów i witamin będących katalizatorami zachodzących w oczyszczalni procesów biologicznego rozkładu ścieków. Środki te upłynniają osady stałe, niszczą bakterie chorobotwórcze, udrożniają rury kanalizacyjne oraz warstwy filtracyjne oczyszczalni.

Zastosowany na oczyszczalni np. w komorach osadu czynnego wprowadza populacje bakterii wykorzystujących metabolity wtórne prostych szlaków metabolicznych, zmniejsza szkodliwe oddziaływanie substancji toksycznych na komórki. Dzięki temu następuje większe wykorzystanie substratów pierwotnych i wtórnych, zwiększa się endogenna respiracja osadu.

Przykłady biopreparatorów:

• - biopreparat Trigger-2

- biopreparaty Bio-7

Korzyści wynikające ze stosowania biopreparatów:

zmniejszenie ładunków odprowadzanych przez oczyszczalnie,

zmniejszenie ilości osadów (nawet 4-krotnie),

zmniejszenie ilości w ściekach oczyszczonych związków azotu i fosforu, metali, detergentów, tłuszczy i trudno rozkładalnych związków organicznych.

uzyskać lepszy efekt oczyszczania ścieków w posiadanym urządzeniu, zmniejszyć problemy spowodowane złym użytkowaniem lub doborem oczyszczalni,

uniknąć występowania lub zlikwidować brzydkie zapachy w domu, zakładzie i wokół niego pochodzące z kanalizacji lub szamba i oczyszczalni,

wyhodować i utrzymać osad czynny właściwy dla dopływających ścieków w oczyszczalniach z napowietrzaniem,

udrażniać zatykającą się kanalizację wewnętrzną, system drenażu rozsączającego i warstwy filtracyjne,

zmniejszyć częstość wywożenia osadów z osadników gnilnych i czyszczenia filtrów w tych osadnikach,

zapobiegać powstawaniu kożuchów na powierzchni ścieków w szambach i osadnikach oraz likwidować już istniejące,

16. Metody oczyszczania ścieków

W przydomowych oczyszczalniach ścieków wykorzystywane są procesy mechanicznego i biologicznego oczyszczania ścieków.

Procesy mechaniczne - ograniczone są do sedymentacji, flotacji oraz filtracji. W procesach tych następuje usuwanie ze ścieków zanieczyszczeń łatwoopdadających, a więc o gęstości większej od gęstości ścieków oraz zanieczyszczeń flotujących, a więc o gęstości mniejszej od gęstości ścieków. Realizacja tych procesów następuje w osadnikach gnilnych bądź też w osadnikach Imhoffa.

Procesy biologiczne - bazują na działalności życiowej mikroorganizmów i mogą zachodzić w warunkach tlenowych i beztlenowych. Tlenowe procesy biologiczne wykorzystywane są do oczyszczania ścieków, co pozwala na rozkład zanieczyszczeń organicznych zawartych w ściekach. Końcowymi produktami tych procesów są bezwodniki kwasów węglowego, azotowego i siarkowego, które tworzą ze związkami zasadowymi zawartymi w ściekach rozpuszczalne sole tych kwasów. Część powstającego dwutlenku węgla wydzielana jest ze ścieków w formie gazowej. W przypadku przydomowych oczyszczalni ścieków procesy biologiczne relizowane są z wykorzystaniem różnej konstrukcji złóż biologicznych bądź też urządzeń osadu czynnego.

Beztlenowe procesy biologiczne wykorzystywane są do unieszkodliwiania osadów ściekowych w procesie fermentacji.

W przydomowych oczyszczalniach ścieków stosowane są powszechnie urządzenia, w których wykorzystywane są zarówno fizyczne procesy filtracji i adsorpcji, jak i tlenowe procesy biologiczne. Stosowane urządzenia to przede wszystkim drenaż rozsączający, filtr piaskowy oraz studnia chłonna. Te ostatnie pełnią rolę urządzeń pozwalających na wprowadzenie ścieków do gruntu po uprzednim ich oczyszczeniu w filtrach piaskowych.

Biologiczne oczyszczanie ścieków może być też zrealizowane przez zastosowanie oczyszczalnie hydrobotanicznych. Hydrobotaniczna metoda oczyszczania ścieków polega na wykorzystaniu procesów sorpcji zanieczyszczeń, chemicznych reakcji utleniająco - redukujących oraz biologicznej aktywności odpowiednio dobranych roślin wodolubnych lub wodnych zasiedlających systemy bagienne.

Wybór sposobu unieszkodliwiania ścieków w oczyszczalni przydomowej zależy od ilości odprowadzanych ścieków i zawartych w nich ładunków zanieczyszczeń, warunków gruntowo - wodnych, dostępnej powierzchni terenu oraz aspektów ekonomicznych, które w wielu przypadkach będą miały decydujący wpływ na wybór rozwiązania. Podstawowym czynnikiem powinna być dobrze pojęta ochrona środowiska zewnętrznego. W każdym przypadku wybór rozwiązania powinien być uzgodniony ze specjalistą z zakresu inżynierii sanitarnej.

17. Procesy stosowane w oczyszczalniach ścieków

Do podstawowych procesów stosowanych w oczyszczaniu ścieków należą:

- cedzenie

- sedymentacja

- flotacja

- aeracja

- utlenianie biologiczne

- denitryfikacja

- defosfatacja

- neutralizacja

- zagęszczanie

- wirowanie i suszenie

CEDZENIE - jest to przepływ strumienia cieczy przez płaską przegrodę perforowaną lub porowatą. Z technologicznego punktu widzenia służy ono usunięciu ze ścieków zanieczyszczeń o rozmiarach najczęściej powyżej 1cm.

SEDYMENTACJA - jest to opadanie w płynie cząstek pod wpływem sił grawitacji. Z technologicznego punktu widzenia sedymentacja polega na oddzieleniu od płynu zawieszonych w nim cząstek (zawiesin) wskutek opadania w polu grawitacji. Rozróżnia się sedymentację swobodną i skrępowaną.

FLOTACJA - jest to rozdział fazy stałej lub ciekłej od płynu na skutek unoszenia unoszenia cząstek ku powierzchni zwierciadła cieczy. Rozróżnia się flotację samoistną (grawitacyjną) i flotację wspomaganą (ciśnieniową).

AERACJA - polega na wtłoczeniu powietrza lub tlenu do ścieków.

UTLENIANIE BIOLOGICZNE (rozkład biochemiczny) - jest to usuwanie zanieczyszczeń (głównie organicznych) ze ścieków oraz unieszkodliwianie osadu z wykorzystaniem procesów życiowych mikroorganizmów do rozkładu zanieczyszczeń. Rozróżniamy rozkład biochemiczny tlenowy i beztlenowy (rozkładające enzymy utleniają związki organiczne do związków prostych nieorganicznych - CO₂, wody, azotanów, azotynów, siarczanów).

DENITRYFIKACJA - jest to usuwanie ze ścieków związków azotu, które mogą w nich występować w postaci azotu amonowego, azotynowego i azotowego zależnie od faz procesu nitryfikacji.

DEFOSFATACJA - jest to usuwanie ze ścieków związków fosforu występujących najczęściej w postaci fosforanów. W procesach biologicznych fosfor jest eliminowany ze ścieków tylko w 30%. Przy strąceniu syntetycznym chlorkiem żelazowym, siarczanem glinowym i wapnem fosforowym są usuwane w 85%.

NEUTRALIZACJA (zobojętnienie) jest to usuwanie ze ścieków kwasów lub zasad przez zamianę ich w sole o małej rozpuszczalności. W wodzie wytrącające się w postaci osadów. Polega na zmieszaniu ścieków kwaśnych i zasadowych i w odpowiednich proporcjach dodawaniu reagentów chemicznych lub przepuszczaniu ścieków przez filtr wypełniony reagentami. Ma ona na celu korektę odczynu ścieków (gdy spada pH <5 proces jest powolny, niska temp. - nie intensywny proces.

ZAGĘSZCZENIE - jest to pozbawienie osadów części wody przez zastosowanie sedymentacji zakłóconej (uwodnienie osadu czynnego 90,5% (1,5% sucha masa, 98,5% osad)

WIROWANIE - jest to oddzielanie fazy stałej od ciekłej pod wpływem siły odśrodkowej wytworzonej przez wprawienie w ruch obrotowy mieszaniny fax.

SUSZENIE - jest to usunięcie wody z osadu przez odparowanie. Może ono przebiegać bez dodatkowego doprowadzenia energii (w warunkach naturalnych), a także z doprowadzeniem energii cieplnej i jednoczesnym obniżeniu wilgotności otoczenia.

19. Kraty

Służą one do zatrzymywania ciał stałych pływających i wleczo­nych przez ścieki. Stosuje się je w celu ochrony przed uszkodzeniem mechanicznym i zatykaniem pomp, w celu zabezpieczenia przewodów przed zatkaniem oraz głównie jako urządzenia do wstępnego oczyszczania ścieków. Zadaniem krat jest, więc niedopuszczenie grub­szych zanieczyszczeń do osadników i innych urządzeń oczyszczalni. Kra­ty wykonuje się zazwyczaj z prętów stalowych, odpowiednio zabezpie­czonych przed korozją, o wymiarach przekroju poprzecznego: b = 8 - 10 mm, I = 40 - 60 mm. Pręty krat zebrane są w pakiety o prześwitach między prętami wynoszącymi 10 - 15 mm dla krat gęstych, 20—30 mm dla krat średniej gęstości i powyżej 40 mm dla krat rzadkich.

Kraty ustawia się pod kątem 30 - 60° w stosunku do poziomu. Skratki mogą być zbierane ręcznie i mechanicznie.

20. Sita

Służą do zatrzymywania zanieczyszczeń wleczonych, zawieszo­nych i pływających w ściekach, o wymiarach powyżej 3 mm. W kraju sita stosuje się sporadycznie do oczyszczania ścieków bytowo - gospodarczych i mieszanych. Często natomiast celowe jest stosowanie sit do wstępnego oczyszczania ścieków przemysłowych - w ramach zabiegów wewnątrzzakładowych, np. ścieków zawierających zawiesiny włókniste. Głównym elementem roboczym sita jest blacha nierdzewna perforowana lub specjalna tkanina z odpowiednimi otworami. Otwory sit zazwyczaj mają kształt podłużny o szerokości 1 - 5 mm i długości 30 - 50 mm.

Stosuje się sita tarczowe w postaci obrotowej tarczy oraz częściej sita bębnowe, w postaci bębna obracającego się, którego powierzchnię bocz­ną stanowi blacha perforowana lub tkanina. Sita wszystkich rodzajów są wykonywane jako ruchome i oczyszczane mechanicznie w sposób ciągły, niekiedy za pomocą strumienia wody pod ciśnieniem.

Oczyszczanie na sitach powoduje obniżenie BZT₅ o 5 do 10% i re­dukcję zawiesiny w ściekach od 5 - 2O%.

21. Piaskowniki

Zadaniem ich jest usunięcie ze ścieków zawiesin ziarnistych zanieczyszczeń mineralnych przy wykorzystaniu procesu sedymentacji.

Przeciętny skład granulometryczny piasku usuwanego ze ścieków miejskich:

ziarna >1mm - 5,4%

0,5-1mm - 11,8%

0,25-0,5mm - 34,4%

<0,25mm - 48,4%

Zawartość piasku w ściekach zależy od rodzaju kanalizacji.

Piaskowniki możemy podzielić ze względu na sposób przepływu ścieków na:

- poziome (korytka)

- pionowe

- poziomo - wirowe

- szczelinowe

W piaskowniku winny być zatrzymywane ziarna piasku o średnicy 0,1 - 0,2mm i większej, przy czym ziarna mineralne winny być zatrzymywane w 65-75%. Zawartość cząstek organicznych nie powinna przekraczać 10% w stosunku masowym. Minimalny czas przepływu przez piaskownik poziomy wynosi 60 sekund.

Piaskownik pionowy - pionowa prędkość przepływu 0,02 - 0,03m/s winna umożliwić opadanie na dno piaskownika cząstek stałych o wymiarach większych od 0,2mm.

Zmniejszenie prędkości poniżej ww. wartości spowodowałoby niecelowe zatrzymywanie dużej ilości substancji organicznych. Czas przepływu ścieków w piaskowniku pionowym wynosi 2,5 - 3min.

22. Rozdrabniarki

Służą do rozdrabniania stałych większych, zanieczysz­czeń w ściekach, Zastosowanie tych urządzeń pozwala na uniknięcie uciążliwej pracy przy kompostowaniu lub innym sposobie przeróbki skratek. Unika się też gromadzenia stosów cuchnących skratek. Rozdrob­nione części stałe dostają się z powrotem do ścieków, a następnie są one zatrzymywane w osadnikach i poddawane fermentacji wraz z innymi osadami. Mogą one tez być kierowane do fermentacji bezpośrednio po rozdrobnieniu. Stosuje się rozdrabniarki niezatopione i zatopione, tzw. kanałowe. Rozdrabniarki niezatopione stanowią urządzenia ustawione w pobliżu krat, natomiast rozdrabniarki zatopione są zespolone konstruk­cyjnie wraz z kratami.

23. Osadnik Imhoffa

Osadnik Imhoffa jest to dwupoziomowy, zazwyczaj betonowy zbiornik, składający się z dwóch zespolonych i połączonych ze sobą komór: górnej - sedymentacyjnej oraz dolnej - osadowej (fermentacyjnej). W górnej komorze następuje oddzielanie od ścieków zanieczyszczeń stałych (sedymentacja), które zsuwają się po pobcznych, nachylonych powierzchniach ścian, a następnie przez szczelinę w dnie komory górnej spływają do komory fermentacyjnej, w której następuje beztlenowy rozkład osadów ściekowych. Deflektor przy szczelinie pomiędzy częścią sedymentacyjną i osadową przeciwdziała przedostawaniu się do komory sedymentacyjnej gazów z komory fermentacyjnej i wynoszonych przez nie cząstek przefermentowanego osadu. Woda osadowa oddzielająca się przy fermentacji osadów, odpływa stale do górnej komory przepływowej wypierana przez opadające zawiesiny. Powoduje to zagęszczenie osadów w komorze fermentacyjnej. Gaz uchodzi przez wolne powierzchnie pomiędzy ścianami osadnika i ścianami komory przepływowej. Na powierzchni ścieków w tej otwartej przestrzeni tworzy się kożuch z unoszących się cząsteczek osadu.

W prawidłowo zaprojektowanym i eksploatowanym osadniku Imhoffa można osiągnąć obniżenie stężenia zawiesin o ok. 60-70% oraz BZT₅ o ok. 30-40%. W ściekach odpływających z osadników Imhoffa stwierdza się niekiedy obecność azotynów i azotanów, które nie występują na ogół w odpływie z osadników gnilnych.

24. Osadniki poziome, pionowe i odśrodkowe

Osadnikami nazywamy obiekty lub urządzenia służące do wydzielenia ze ścieków zawiesin łatwo opadających o gęstości większej od 1g/cm³. Mogą one także zatrzymywać substancje lżejsze od wody tj. tłuszcze.

Przeznaczenie i rodzaj osadników:

- samodzielne - w oczyszczalniach mechanicznych

- wstępne w oczyszczalniach mechaniczno - biologicznych

- wtórne - po oczyszczeniu biologicznym.

Działanie:

- osadniki o działaniu ciągłym - przepływowe

- osadniki o działaniu okresowym - odstojniki

Osadniki przepływowe dzielimy na:

- konwencjonalne - głęboka sedymentacja

- wielostrumieniowe - płytka sedymentacja

Kierunek przepływu:

- osadniki poziome:

- zwykłe

- odśrodkowe

- osadniki pionowe

- osadniki poziomo - pionowe (przepływ w kierunku ukośnym od dołu do góry)

W osadniku można wyróżnić:

- część przepływową - zachodzi w niej sedymentacja

- część osadową - gromadzenie osadu

- neutralną

25. Złoża zraszane, spłukiwane, tarczowe

Procesy biochemicznego rozkładu substancji organicznych, zawartych w ściekach doprowadzanych do złoża przebiegają w warunkach tlenowych i są połączone z wydzielaniem gazowych produktów przemian biochemicznych. Wymaga to zapewnienia dopływu do błony biologicznej odpowiedniej ilości tlenu z powietrza atmosferycznego oraz usunięcia gazowych produktów przemian biochemicznych. Realizacja tego procesu biochemicznego rozkładu zanieczyszczeń przez błonę biologiczną złoża wymaga zatem zapewnienia kontaktu ścieków z błoną przy praktycznie jednoczesnym dopływie tlenu z powietrza atmosferycznego. Kontakt ścieków z błoną biologiczną zapewnia się przez:

- okresowe zalewanie złoża ściekami

- przepuszczanie ścieków przez warstwę złoża

- okresowe zanurzanie złoża w ściekach

Z tego względu wyróżnia się następujące rodzaje złóż biologicznych:

- ZŁOŻA ZALEWANE - obecnie już nie stosowane

- ZŁOŻA ZRASZANE - które mogą pracować jako urządzenia do usuwania zanieczyszczeń organicznych (usuwanie związków węgla organicznego wyrażane przez wskaźniki BZT₅ i ChZT) lub do usuwania azotu amonowego (złoża nitryfikujące), w złożach nitryfikujących zachodzi również proces częściowej denitryfikacji w niedotlenionych częściach wypełnienia złoża,

- ZŁOŻA ZANURZANE, ZWANE TEŻ TARCZOWYMI LUB OBROTOWYMI - przy wykorzystaniu, których można realizować te same procesy co w przypadku stosowania złóż zraszanych.

Dopływ powietrza do błony biologicznej w dużym stopniu jest związany ze sposobem zapewnienia kontaktu ścieków z błoną biologiczną i może być zapewniony przez:

- usunięcie ścieków ze złoża, przy okresowym zalewaniu złóż (złoża zalewane)

- przepływ powietrza przez warstwę złoża, wywołany tzw. ciągiem naturalnym (złoża zraszane)

- okresowe wynurzanie złoża ze ścieków, występujące na przemian z okresowym zanurzaniem złoża w ściekach (złoża zanurzane, tarczowe).

Ścieki poddawane oczyszczaniu w złożach biologicznych są zazwyczaj wstępnie oczyszczone mechanicznie. W przypadku przydomowych oczyszczalni ścieków rolę urządzenia do wstępnego oczyszczania pełni dwu- lub trzykomorowy osadnik gnilny bądź też osadnik Imhoffa.

Techniczna realizacja procesu wymaga zastosowania złoża biologicznego i osadnika wtórnego, połączonych ze sobą hydraulicznie

18. Komory o głębokim wprowadzaniu powietrza.

Napowietrzanie sprężonym powietrzem polega na wtłaczaniu i rozbijaniu na pęcherzyki powietrza wody. Urządzenia do napowietrzania sprężonym powietrzem składają się ze źródła sprężonego powietrza (dmuchawy, wentylatory), przewodów

rozprowadzających sprężone powietrze oraz elementów napowietrzających. W celu

otrzymania jak największej powierzchni międzyfazowej stosuje się różne elementy do

dyspergowania powietrza. Najczęściej są to elementy porowate wykonane z materiałów

ceramicznych lub tworzyw sztucznych w kształcie rur, płyt itp. Znacznie rzadziej stosuje

się rury perforowane lub szczelinowe.

Na stopień wykorzystania tlenu zawartego w powietrzu wprowadzanym do ścieków

mają wpływ:

 wielkość pęcherzyków powietrza zależna od konstrukcji elementów napowietrzających,

 głębokość założenia elementów napowietrzających,

 kształt komory napowietrzania,

 sposób ułożenia elementów napowietrzających w stosunku do rzutu poziomego komory.

Ilość tlenu rozpuszczonego w cieczy zależna jest proporcjonalnie od natężenia

doprowadzonego powietrza w zakresie 0,5  3,0 m3/ m3h przy drobno-pęcherzykowym

napowietrzaniu. Powyżej 3,0 m3/ m3h zależność staje się nieliniowa.

Wielkość oraz kształt pęcherzyków pozostaje w przybliżeniu złożoną funkcją średnicy

otworów (wielkości porów), natężenia przepływu powietrza, głębokości zanurzenia

elementu doprowadzającego sprężone powietrze, dodatkowo przyłożonych sił

mechanicznych, geometrycznych cech komór napowietrzania i obecności substancji

powierzchniowo czynnych.

Napowietrzanie sprężonym powietrzem za pomocą rury perforowanej, umieszczonej

na dnie zbiornika przedstawiono na rysunku 1d. W przypadku doprowadzania sprężonego

powietrza do komory napowietrzania zachodzi samowolne mieszanie cieczy, zwane

barbotażem (natlenianie wody jest celem nadrzędnym, któremu towarzyszy zjawisko

mieszania). Napowietrzanie połączone z kontrolowanym mieszaniem cieczy można

uzyskać przez doprowadzenie sprężonego powietrza za pomocą pompy mamutowej,

umieszczonej centralnie w komorze napowietrzania (rys. 1e).

Z ekonomicznego punktu widzenia przy budowie i wyborze sposobu natleniania

należy dążyć do uzyskania maksymalnie dużego wykorzystania tlenu przy jak najniższym

zużyciu energii. Lepsze wykorzystanie tlenu można osiągnąć między innymi przez

zwiększenie powierzchni fazowej. Zwiększenie powierzchni międzyfazowej oznacza

zmniejszenie wielkości pęcherzyków powietrza, które można osiągnąć stosując ulepszone

metody generowania pęcherzyków powietrza.

26. Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego

Oczyszczanie ścieków w przydomowych oczyszczalniach powoduje powstawanie osadów, którch źródłem są:

- zawiesiny mineralne i organiczne zawarte w ściekach surowych,

- organiczne substancje rozpuszczone i koloidalne ulegające biologicznym przemianom w procesie oczyszczania, przede wszystkim oczyszczania biologicznego; przy tlenowym biologicznym oczyszczaniu obserwuje przyrosty biomasy osadu.

Ze względu na miejsce powstawania osady można podzielić na następujące rodzaje:

- osad wstępny zatrzymywany w osadniku gnilnym lub osadniku Imhoffa,

- osad wtórny, po biologicznym oczyszczaniu ścieków na złożach biologicznych lub przy wykorzystaniu metody osadu czynnego.

Ilość osadów charakteryzowana jest przez jego suchą masę, uwodnienie oraz objętość.

Osady powstające w trakcie oczyszczania ścieków w oczyszczalniach przydomowych poddawane są procesowi stabilizacji beztlenowej, zwanej procesem fermentacji. Ponieważ realizowany w osadnikach gnilnych lub komorach fermentacyjnych osadników Imhoffa proces fermentacji przebiega w temperaturze naturalnej to czas jego trwania wynosi 90 do 180 dni. W tym czasie następuje całkowity rozkład zanieczyszczeń organicznych oraz znaczne zagęszczenie osadu, powodujące z kolei obniżenie jego uwodnienia do ok. 94-95%. Powoduje to oczywiście znaczne zmniejszenie ilości osadu okresowo usuwanego z osadników wstępnych.

Wykorzystanie osadu: rolnicze, rolnicze poprzedzone kompostowaniem lub wywożenie osadu na wysypisko odpadów stałych.

28. Komory Kessenera

Kształt komory zależy od sposobu napowietrzania oraz rozmieszczenia elementów lub urządzeń napowietrzających. Przy napowietrzaniu sprę­żonym powietrzem w małych oczyszczalniach spotyka się przeważnie boczne ustawienie elementów napowietrzających. Głę­bokość komory nie przekracza z reguły 3,0 m przy szerokości równej w przybliżeniu jej głębokości. Ten stosunek h/b umożliwia dobrą cyrkulację ścieków. Przy rozmieszczeniu elementów napowietrzających na ca­łym dnie szerokość może być parokrotnie większa od głębokości.

Przy napowietrzaniu rotorami Kessenera, które z reguły instaluje się jako równoległe do dłuższej ściany komory, stosowane są przekroje po­przeczne komory. Wyjątkowo w rowkach cyrkulacyjnych rotory Kessenera są instalowane prostopadle do kierunku ruchu cieczy.

29. Rowy cyrkulacyjne

Rowy cyrkulacyjne stanowią specyficzne w formie komory osadu czynnego, szczególnie przydatne do oczyszczania małych ilości ścieków. Ich konstrukcje opracowano i wdrożono w latach pięćdziesiątych tego stulecia w Holandii. Ze względu na prostotę budowy, łatwość wykonania i nieskomplikowaną obsługę rozpowszechniły się one szeroko również i w kraju, szczególnie przy oczyszczaniu ścieków z przemysłu mleczarskiego. Podstawowym rozwiązaniem rowu cyrkulacyjnego są dwa równolegle usytuowane kanały o trapezowym lub prostokątnym kształcie przekroju poprzecznego, połączone na końcach odcinkami półkolistymi. Napowietrzanie mieszaniny ścieków z osadem czynnym w rowie cyrkulacyjnym. odbywa się za pomocą specjalnego typu aeratora mechanicznego o osi poziomej, tzw. szczotki napowietrzającej. Ze względu na charakter pracy rozróżnia się:

• rowy o pracy okresowej,

• rowy o pracy ciągłej,

• rowy kombinowane,

Rowy o pracy okresowej charakteryzują się porcjowym (okresowym) lub ciągłym dopływem ścieków i porcjowym odpływem ścieków oczyszczonych. Dopływające do rowu o pracy okresowej ścieki są w nim gromadzone, mieszane i napowietrzane z osadem czynnym. Okresowo (przykładowo 1 raz na dobę) unieruchamia się szczotkę napowietrza­jący w godzinach braku lub zmniejszonego dopływu ścieków i poddaje się sedymentacji zawartość rowu. Następnie odprowadza się wierzchnią warstwę oczyszczonych ścieków do odbiornika, po czym włącza się ponownie szczotkę, rozpoczynając następny cykl pracy rowu. Wywoływanie w rowie pracującym okresowo na przemian warunków tlenowych (w czasie pracy szczotki) i beztlenowych (w czasie postoju szczotki związanego z sedymentacją) sprzyja występowaniu zjawisk denitrynkacyjnych i usuwaniu substancji azotowych ze ścieków oczyszczonych, co jest zaletą rowów o pracy cyklicznej.

31. Podstawy biochemicznego rozkładu zanieczyszczeń

Biologiczne oczyszczanie ścieków polega na biochemicznym rozkładzie z udziałem żywych organizmów zawartych w ściekach. Ścieki stanowią wielofazowy skład, którego podstawową fazą jest woda.

Celem oczyszczania ścieków jest rozdzielanie faz tak aby wydzielić z wody możliwie największą liczbę zawartych w niej substancji uznanych za zanieczyszczenia.

Biochemiczne oczyszczanie ścieków sprowadza się do zmiany postaci i składu zanieczyszczeń na formę usuwalną ze ścieków medotami mechanicznymi.

Przemiany biochemiczne dokonują się na poziomie pojedynczej komórki. Wnętrze komórki stanowi woda nasycona różnymi składnikami: białka, kwasy nukleinowe, uformowane są one w struktury istotne dla życia komórki (jądro, mitochondria, chloroplasty, DNA, RNA).

W komórce i jej otoczeniu przebiegają reakcje biochemiczne powodujące przemianę materii i energii - czyli metabolizm - całość funkcji życiowych komórki.

Podstawowe znaczenie dla umożliwienia życia komórki ma dopływ energii. Źródłem tej energii jest proces utleniania biologicznego, czyli oddychania w trakcie którego następuje utlenianie energii z pobranej przez komórki substancji.

Uzyskana energia jest wykorzystywana w procesach metabolicznych. Nie zawsze przebiegają one w tym samym miejscu i czasie, gdzie procesy utleniania - redukcji. W związku z tym komórki wyposażone są w swoisty "akumulator energii" - kwas adezynotrójfosforowy (ATP) w postaci cząstek.

ATP współuczestniczy w reakcjach i oddaje energię - adezynodwufosforan ADP. ADP może być ponownie użyty do magazynowania energii, po której pobraniu przechodzi w ATP.

Utlenianie substratów czyli zw. organicznych polega na oderwaniu elektronu pod wpływem enzymów.

Im łańcuch oddechowy jest dłuższy, tym, ilość wydzielonej energii jest większa. Ostatnim ogniwem łańcucha jest końcowy akceptor, którym mogą być tlen atmosferyczny, utlenione sole.

Tlen atmosferyczny - najdłuższy, ilość energii największa - oddychanie tlenowe.

Produkty beztlenowe - amonika lub azot gazowy, H₂S, CH₄.

Ze względu na rodzaj pokarmu rozróżnia się organizmy samożywne (autotrofy) oraz cudzożywne (heterotrofy). Samożywność - proste zw. nieorganiczne, heterotrofy - zw. organiczne.

Źródłem C jest CO₂ przyswajany w wyniku foto lub chemosyntezy, źródłem N są sole amonowe, a nawet azot atmosferyczny. Zjawiska występujące w biocenozie oddziałują na pewne związki. Główną rolę rozkładu zanieczyszczeń odgrywają bakterie. Realizują I etap rozkładu.

Warunki:

- zachowanie równowagi między podażą pokarmu (ilość wprowadzonych zanieczyszczeń) a ilością mikroorganizmów,

- zapewnienie w doprowadzonym pokarmie odpowiedniej ilości substancji biogennych,

- utrzymanie korzystnego dla mikroorganizmów odczynu i temperatury środowiska C:N:P - 100:5:1

32. Nitryfikacja i denitryfikacja

NITRYFIKACJA - zachodzący proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotynu, a następnie do azotanu, dokonywany przez samożywne bakterie tlenowe.

NITRYFIKACJA - jest wynikiem działania autotroficznych bakterii i przebiega dwustopniowo.

Przebieg nitryfikacji zależy m.in. od:

- temperatura - intensywność nitryfikacji wzrasta wraz ze wzrostem temp. w granicach 5-30C, optimum to temp. rzędu 25-28^oC, przy temp. 5^oC nitryfikacja zostaje zahamowana,

- pH - optymalny odczyn zawiera się w granicach 7,5 - 8,5,

- stężenie tlenu rozpuszczonego - aby proces nitryfikacji przebiegał prawidłowo, minimalne stężenie tlenu powinno wynosić 1-2g/m³

- obciążenie osadu czynnego - parametr ten nie powinien przekraczać wartości 0,2kg BZT₅/kgs.m.o.xd

- stężenie substancji toksycznych - dotyczy to szczególnie metali ciężkich, których oddziaływanie na bakterie nitryfikacyjne jest zazwyczaj większe niż na bakterie heterotroficzne.

DENITRYFIKACJA - jest to proces desymilacji azotu azotanowego i azotynowego w wyniku działania bakterii fakultatywnych heterotroficznych. Do realizacji procesu denitryfikacji konieczne są obecność azotanów w mieszaninie ścieków i osadów, warunki niedotlenione, odpowiednia masa bakteryjna i źródło energii w postaci substnancji orgnicznych.

W procesie denitryfikacji oprócz redukcji związków azotu ulegają rozkładowi również związki węgla. Wyraża się to obniżeniem wartości ChZT. Denitryfikacja przebiega najsprawniej przy zachowaniu następujących warunków:

- w ściekach muszą się znajdować azotany i związki węgla,

- pH powinno się zawierać w przedziale 6,5 - 7,5,

- zawartość tlenu rozpuszczonego nie może przekraczać o,5g/m3,

- optymalna temp. procesu powinna wynosić 20^oC, przy obniżeniu temp. do 5^oC proces denitryfikacji ulega zahamowaniu.

36. Rodzaj i właściwości osadów

Osady powstające w oczyszczalniach Ścieków można podzielić na osady surowe i osady zmineralizowane (stabilizowane). Wśród osadów surowych można wydzielić następujące rodzaje:

• osad wstępny, powstający z zawiesin zawartych w ściekach dopływających do
  oczyszczalni i wydzielany w osadnikach samodzielnych lub wstępnych,

• osad wtórny, powstający z przyrostu masy mikroorganizmów biorących udział
  w biologicznym oczyszczaniu Ścieków i wydzielany w osadnikach wtórnych,

• osad z chemicznego strącania, powstający w wyniku stosowania reagentów przy
  fizyczno-chemicznym oczyszczaniu ścieków,

• osad mieszany, powstający w wyniku zmieszania osadów wstępnych i wtórnych
  w oczyszczalniach ścieków.

Osady zmineralizowane, zależnie od sposobu ich unieszkodliwiania, można podzie­lić na:

• osad przefermentowany, powstający po procesie fermentacji metanowej,

• osad stabilizowany, powstający po procesie przeróbki tlenowej,

• osad zagęszczony, powstający po procesie zagęszczania,

• osad odwodniony, tzn. pozbawiony części wody (uwodnienie ok. 70-50%),

• osad wysuszony, powstający po stosowanych procesach odwadniania lub susze­nia.

Do podstawowych właściwości osadów powstających w oczyszczalniach ścieków należy zaliczyć:

• uwodnienie, objętość i gęstość,

• zdolność do fermentacji,

• właściwości filtracyjne (zdolność do odwadniania),

• ciepło spalania i inne właściwości paliwowe,

• właściwości nawozowe.

37. Klasyfikacja procesów w unieszkodliwianiu osadów

Wszystkie osady powstające w oczyszczalniach ścieków poddawane są procesom przeróbki i unieszkodliwiania. Celem tych procesów jest zmniejszenie objętości osadów i pozbawienie ich szkodliwego wpływu na środowisko, a także przystosowanie ich do wykorzystania.

Zmniejszenie objętości osadów można w wyniku:

• zagęszczania — zmniejszenie uwodnienia do ok. 85% oraz zmniejszenie objętości do ok. 33% pierwotnej objętości,

• mechanicznego odwadniania — zmniejszenie uwodnienia do ok. 60% oraz zmniej­szenie objętości do ok. 18% pierwotnej objętości,

• suszenia — zmniejszenie uwodnienia do ok. l - 2% oraz zmniejszenie objętości do ok. 7% pierwotnej objętości.Pozbawienie osadu szkodliwego wpływu na środowisko może polegać na:

• stabilizacji tlenowej, po której osad nie wykazuje zdolności do zagniwania,

• pozbawieniu przykrego zapachu,

• zabiciu helmintów,

• neutralizacji, polegającej na zmianie odczynu,

• dezynfekcji

W przypadku oczyszczania małych ilości ścieków unieszkodliwianie osadów może się odbywać przy wykorzystaniu takich procesów, jak: zagęszczanie grawitacyjne, fermentacja metanowa, stabilizacja tlenowa, odwadnianie i kompostowanie.

38. Rodzaje fermentacji

Fermentacja metanowa złożonym procesem biochemicznym, który polega na roz­kładzie substancji organicznej w warunkach beztlenowych. Bakterie beztlenowe roz­kładają substancje organiczne na związki proste ustabilizowane, a głównie metan i dwu­tlenek węgla. Fermentacja metanowa może się odbywać bezpośrednio w osadniku gnilnym, w komorze fermentacyjnej osadników Imhoffa lub w komorach wydzielonych.

Cel fermentacji, polegający na przemianie osadu w nie zagniwającą, łatwo odwad­niającą się i pozbawioną odrażającego zapachu masę, zostaje osiągnięty wówczas, gdy rozkładowi ulegnie 40 - 50% substancji organicznych zawartych w osadzie. Rozkład 50% uważa się za techniczną granicę rozkładu substancji organicznych.

W zależności od temperatury, w której prowadzony jest proces fermentacji, oraz od rodzaju bakterii metanowych, biorących udział w procesie, rozróżnia się:

• fermentację mezofilową, powodowaną przez bakterie mezofilne żyjące w tem­
  peraturze 5-40°C,

• fermentację termofilową, powodowaną przez bakterie termofilne żyjące w tem­
  peraturze 40-60°C.

Optymalny zakres temperatury, przy którym działalność życiowa bakterii jest naj­bardziej aktywna, to: 32-33°C dla fermentacji mezofilowej i 52-53^oC dla fermenta­cji termofilowej.

22. Usuwanie związków biogennych - układy technologiczne reaktorów z osadem czynnym.

Do usuwania związków fosforu ze ścieków wykorzystuje się zdolność niektórych bakterii, na przykład z rodzaju Acinetobacter i Arthrobacter, magazynowania w komórkach takich ilości fosforu, które przewyższają ich potrzeby fizjologiczne. W komórkach bakterii fosforowych (bakterii wykazujących właściwości akumulowania dużej ilości fosforu) mogą być gromadzone cykliczne, skondensowane metafosforany, liniowe skondensowane polifosforany oraz usieciowane skondensowane polifosforany. Wzmożone gromadzenie polifosforanów komórkach może być wynikiem:

 chwilowego deficytu azotu lub siarki w podłożu,

 wzrostu stężenia fosforu w podłożu po okresie jego deficytu (mechanizm ten nosi nazwę nadmiernej kompensacji fosforanów i charakterystyczny jest on dla mikroorganizmów bytujących w wodach powierzchniowych),

 przemiennego występowania warunków beztlenowych i tlenowych.

Ostatni mechanizm jest powszechnie wykorzystywany do eliminacji fosforu ze ścieków, które oczyszcza się najpierw w środowisku beztlenowym, a następnie tlenowym, co sprzyja rozwojowi bakterii fosforowych. Ideę biologicznego usuwania fosforu ze ścieków ilustruje rys. 1. Efektywność tego procesu zależy od wielu czynników: m.in. od wieku osadu czynnego i jego obciążenia ładunkiem zanieczyszczeń organicznych. Skuteczność tej metody usuwania fosforu pogarsza się w miarę dłuższego czasu przebywania biomasy w układzie oczyszczania i zmniejszania ilości zanieczyszczeń organicznych. Istotne znaczenie ma także właściwa praca osadnika wtórnego. Zbyt długi czas przetrzymywania w nim osadu sprzyja powstawaniu warunków beztlenowych, co skutkuje uwalnianiem fosforu do ścieków, a jego przeciążenie sprawia, że do odpływających oczyszczonych ścieków przedostaje się zbyt dużo zawiesin z wbudowaną podwyższoną ilością fosforu.

Rys. 1. Idea biologicznego usuwania fosforu ze ścieków

1) BARDENPHO

Zintegrowane usuwanie zanieczyszczeń zawierających azot i fosfor zapewnia także zmodyfikowany (5-stopniowy) system Bardenpho (rys. 2). Druga komora anoksyczna zapewnia dodatkową denitryfikację azotanów(V) wytwarzanych przez nitryfikatory w komorze tlenowej. Nitryfikatory te wykorzystują azotany(III) jako akceptor elektronów i endogenny (wewnątrzkomórkowy) węgiel jako źródła elektronów. Ostatnia komora tlenowa służy usuwaniu azotu z oczyszczonych ścieków oraz zapobieganiu uwalnianiu się fosforu z biomasy w osadniku wtórnym. Metoda ta jest skuteczniejsza w utlenianiu zanieczyszczeń organicznych w porównaniu z metodą A2/O, głównie dzięki dłuższemu wiekowi osadu czynnego.

2) BIODENITRO

Opatentowany system Bio-Denitro i jego pochodna Bio-Denipho to uznane w Świecie technologie oczyszczania ścieków na drodze biologicznej. Systemy te należą do grupy układów sekwencyjnych, w

których w tych samych reaktorach stwarza się zamiennie warunki tlenowe i anoksyczne.

Fazy oczyszczania ścieków sterowane są czasowo co pozwala na elastyczną eksploatację zależnie od

rzeczywistego składu ścieków poddawanych oczyszczaniu.

Technologia BioDenitro zapewnia biologiczne usuwanie azotu.

3) Układ UCT

Do usuwania związków zawierających azot i fosfor służy także metoda zwana UCT, którą opracowano w RPA w University of Cape Town. Dziś bardziej znana jest jej wersja zmodyfikowana, którą zilustrowano na rys. 3. Powracający osad czynny (recyrkulowany osad zagęszczony) kierowany jest w tej metodzie do tej części komory anoksycznej, do której nie recyrkuluje się azotanów(V) z komory tlenowej. Azotany(V) zawarte w powracającym osadzie czynnym są redukowane w tej komorze do azotu gazowego, a ścieki zawracane do komory beztlenowej. Do drugiej części komory anoksycznej trafia główny strumień azotanów(V) z komory tlenowej i są one konwertowane do azotu gazowego. Sekwencja: komora beztlenowa- komora anoksyczna, zapewnia eliminację fosforu.

24. Reaktor hybrydowy.

Hybrydowy, cyrkulacyjny reaktor biologiczny - komora osadu czynnego - działa w ciągłym

przepływie i uśrednianiu czynnika, powtarzając kompletną sekwencję procesu wspólnych przemian

węgla, azotu i fosforu. Prędkość cyrkulacji i ilości obiegów (powtórzeń) dzięki właściwościom ASD

dostosowuje się automatycznie, proporcjonalnie do wielkości stale dopływającego ładunku.

Wnętrze komory reaktora zaprojektowane jest tak, żeby wpływające do niego mechanicznie

oczyszczone ścieki, zanim przepłyną do osadnika wtórnego, przepłynęły przez strefę beztlenową oraz

co najmniej kilkakrotnie opłynęły pierścień reaktora przechodząc kolejno przez szereg stref tlenowych

i niedotlenionych. Komora reaktora skonstruowana jest w ten sposób, żeby przepływ ścieków tworzył

obieg, przez kolejno naprzemiennie występujące strefy funkcjonalne. Często realizowane jest to

w formie pierścienia.

Podział pierścienia komory na strefy funkcjonalne realizowany jest przy pomocy ścian

zbudowanych z przepływowych złóż zanurzonych. Ciąg stref funkcjonalnych buduje trójfazowy

proces oczyszczania. Jest to możliwe dzięki temu, że jak wspomniano wcześniej - zasiedlone biomasą

złoże, ustawione poprzecznie do przepływu strugi, stanowi barierę troficzną i tlenową. Schemat

hybrydowego biologicznego reaktora cyrkulacyjnego przedstawiono na rys.

Strefy funkcjonalne reaktora to:

- strefa beztlenowa (B),

- strefy anoksyczne (niedotlenione o zawartości tlenu rzędu 0,2 ÷ 0,3 g O2/m3) (N),

- strefy tlenowe ( nitryfikacji, o stęŜeniu tlenu - 2 g O2/m3) (T).

Strefa „B” jest jedna natomiast strefy „N” i „T” występują na obwodzie reaktora naprzemiennie i

jest ich od kilku do kilkunastu.

Cyrkulację w komorze wywołują aeratory strumieniowe denne (ASD), ktore jak wspomniano

wcześniej - hydraulicznie zachowują się jak pompa mamut. Ich wydatek cyrkulacyjny jest wprost

proporcjonalny do ilości podawanego powietrza. Ilość podawanego powietrza jest sterowana

zapotrzebowaniem na tlen zaleŜnym od ilości dopływającego do oczyszczalni ładunku zanieczyszczeń.

Zapotrzebowanie na tlen jest jednocześnie wskaźnikiem dynamiki procesu (im jest ono większe, tym

większe są przemiany ilościowe). Zapewnieniem właściwej dynamiki procesu jest regulacja

wydajności cyrkulacyjnej aeratorow, ktora rośnie lub maleje automatycznie i proporcjonalnie do ilości

podawanego powietrza (tlenu).

Otrzymuje się w ten sposob całkowicie samosterowny układ cyrkulacyjny, bez potrzeby montaŜu

drogiego i często zawodnego osprzętu, a ingerencja obsługi w proces jest nie tylko niepotrzebna,

ale i niewskazana.

---