Biologiczne oczyszczanie ścieków

Oczyszczanie ścieków przebiega w dwóch etapach tj. oczyszczanie mechaniczne i biologiczne.

1. oczyszczanie mechaniczne - polega na usuwaniu ciał o stosunkowo dużych, makroskopowych rozmiarach, oraz nierozpuszczalnych w wodzie mikroskopowych cząsteczek stałych utrzymujących się w ściekach w postaci zawiesiny. w tym celu stosuje się kraty, sita, rozdrabniarki, piaskowniki, odtłuszczacze, odolejacze, aparaty flotacyjne, a także separatory, osadniki, filtry. O.M. połączone jest z procesami chem. mającymi na celu:

• neutralizację ścieków zbyt kwaśnych lub zasadowych

• usunięcie subst. toksycznych ( usuwanie metodą sorpcji, ekstrakcji rozpuszczalnikami nie mieszającymi się z wodą, reakcjami utleniania lub redukcji, metodą wymieniaczy jonowych)

• usunięcie trudno opadających zawiesin

2. Oczyszczanie biologiczne

W czasie O.B. dochodzi do biodegradacji rozpuszczalnych subst. organicznych, które stanowią substrat dla enzymów wytwarzanych przez bakterie saprofityczne i inne drobnoustroje. Wydzielają się wówczas zw. org. :CO2, azotany, siarczany, fosforany(mineralizacja tych subst.) Jednocześnie przebiega biosynteza składników komórkowych - przyrost biomasy bakterii i drobnoustrojów. Po zakończeniu biodegradacji oczyszczony płyn wraz z całą masą org. żywych skierowywany jest do osadników wtórnych w celu usunięcia biomasy na drodze sedymentacji uzyskanie klarownego odpływu (odprowadzanego do rzeki lub jeziora). Negatywnym skutkiem może być wysokie stężenie w oczyszczonej wodzie azotanów i fosforanów. W celu zapobieżenia temu zjawisku stosuje się dodatkowo trzeci stopień oczyszczania polegający na usuwaniu tych związków.

Jednocześnie prowadzi się przeróbkę osadów ściekowych (gromadzących się podczas oczyszczania) poprzez odwodnienie osadów, mineralizację nierozpuszczalnych w H2O subst. org., likwidację drobnoustrojów chorobotwórczych.

Proces oczyszczania ścieków prowadzi się na złożach biologicznych lub w komorach napowietrzania zawierających osad czynny.

ZŁOŻA BIOLOGICZNE

Złoża biologiczne to najczęściej duże zbiorniki wypełnione luźno porowatym materiałem, przez który przepuszcza się ścieki. (z góry i z dołu jest dopływ powietrza)

Jako wypełnienie stosuje się tłuczeń granitowy, żużel lub koks, a także ostatnio wprowadzane tworzywa sztuczne (styropian, PCV). Spływające ścieki stykają się z błoną biologiczną ( patrz niżej) - krótko mówiąc ścieki stanowią pożywkę dla bakterii i drobnoustrojów występujących w błonie biologicznej.

Złoża biologiczne - typy

• złoża nisko obciążone, zraszane - konstrukcja otwarta, ścieki doprowadzane od góry przez użycie urządzenia rozdeszczowującego (obraca się wokół własnej osi), średnica 20-30m, wysokość wypełnienia 1,5-2,5m, wypełnienie gruboziarniste, obciążenie złoża 0,2 kg BZT₅/m³ , szybkość przepływu 0,1-0,2m³/m² przekroju złoża na 1h. Stopień oczyszczania wysoki 95%. Z

Zalety: prosta konstr., łatwa eksploatacja, mała wrażliwość na zmiany obciążenia i przeciążenia hydrauliczne.

Wady: uzależnione od temp., gromadzenie się w pobliżu owadów (MUCHA ), potworny smród (fe), błona biologiczna gruba- niska aktywność enzymatyczna, zamulanie,

• spłukiwane - konstrukcja jak w zraszanych, jednak mają obudowę ( mniejszy smrodek i mniej much- miodzio, mniej wrażliwe na czynniki atmosferyczne), stosuje się wymuszony przepływ powietrza, wysokość od 4m, średnica do 20m, przepływ szybki 1,5 m³/m² przekroju złoża na 1h, obciążenie ???, błona biologiczna cienka (1mm - wysoka aktywność biodegradacujna)

Wady: wysoka szybkość przepływu powoduje zmniejszenie efektywności - wydajność 65 -90% (konieczność dwustopniowego oczyszczania na dwóch złożach pracujących szeregowo lub równolegle), doprowadzane ścieki muszą być rozcieńczone

• wieżowe wysokość 6-20 m., średnica 1-3,5m., wypełnienie ułożone warstwami o wysokości 1 -2m., warstwy spoczywają na rusztach, a pomiędzy nimi 0,5 wolnej przestrzeni- dobre napowietrzanie i doskonała sprawność - 100% !!. Szybkość przepływu przez złoże 1 m³/m² przekroju złoża na 1h, wysokie obciążenia 1,2-3 BZT₅/m³. Ze względu na dużą wysokość wykształcają się w złożach strefy o różnych zespołach biocenotycznych. W warstwach wyższych dominują polisaproby, niżej drobnoustroje o char. α- mezosaprobowym.

Zalety: 100% sprawność, degradacja zanieczyszczeń toksycznych (np. fenoli)

• rotacyjne - tarczowe i bębnowe

Tarczowe- błona rozwija się na okrągłych tarczkach polistyrenowych, tarcze zamontowane na wspólnej osi poziomej - zespół tarcz osadzony jest w korycie (heh), przez które przepływają ścieki, tarcze się obracają

Zalety- niski koszt eksploatacji i konstrukcji, sprawność 99%

Bębnowe - błona biologiczna rozwija się na kształtach z mas plastycznych( polietylen), kształtki wypełniają w całości wnętrze bębna zanurzonego częściowo w korycie (heh),

Błona biologiczna i jej biocenoza

B.b jest to śluzowata warstewka 1-3mm, przylegająca ściśle do powierzchni elementów wypełniających złoże. W skład błony wchodzą organizmy żywe, które stopniowo metabolizują subst. zawarte w ściekach przekształcając je do związków prostych.

Najważniejszymi składnikami biotycznymi b.b. są -- grzyby (drożdżaki, pleśnie , pleśnie typu Deuteromycetes, Fusarium, Suuaromyces, Geotrichum),

- bakterie (Zooglea, Psudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, niekiedy bakterie nitryfikacyjne,

• sinice i glony należące do typu zielenic, mikrotroficzne glony należące do typu euglenin, pierwotniaki

• pierwotniaki (orzęski wolnopływające m.in. pantofelek, bezbarwne wiciowce-Bodo, korzenionóżki)

• organizmy wyższe (robaki-wrotki,nicienie, larwy much)

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW OSADEM CZYNNYM

Wydajna i szeroko stosowana metoda biologicznego oczyszczania ścieków.

Przebieg oczyszczania; surowe ścieki poddaje się oczyszczeniu mech które kończy się usunięciem ze ścieków najdrobniejszych cząstek stałych w osadniku wstępnym. Z osadników ścieki kierowane są do komór napowietrzania, gdzie znajduje się osad czynny czyli kłaczkowata zawiesina zawierająca drobnoustroje, bakterie, pierwotniaki. Podczas kontaktu ścieków z kłaczkami dochodzi do oksydatywnej biodegradacji subst, organicznych i ich mineralizacji. Czas przetrzymania ścieków w komorze wynosi 4 -10 h., przy czym zawartość komory skierowywana jest do osadnika wtórnego. Po oddzieleniu oczyszczonego płynu od opadających na dno kłaczków (w osadniku wtórnym), odpływ odprowadzany jest do rzeki lub przechodzi inne fazy oczyszczania. Część kłaczków osadzona na dnie osadnika może być ponownie wykorzystana - osad zwrotny. Pomiędzy osadnikiem wtórnym, a komorą napowietrzania na drodze osadu powrotnego znajdują się komory regeneracyjne (utlenienie cząstek organicznych). W komorze napowietrzania, równolegle z procesem mineralizacji przebiega proces biosyntezy subst, komórkowych.

Najważniejszym urządzeniem jest komora napowietrzania, gdzie odbywa się biodegradacja zanieczyszczeń organicznych. Znajdujące się w niej ścieki oraz kłaczki znajdują się w ciągłym ruchu (natlenienie, utrzymywanie się kłaczków w całej objętości zbiornika). Odpowiednie napowietrzanie uzyskuje się za pomocą: mieszadła, wirników pływakowych, turbin, aeratorów, doprowadzenie do komory sprężonego powietrza. Poprzez napowietrzanie uzyskujemy także rozdrobnienie osadu - większa efektywność oczyszczania.

---