Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Laboratorium z Technologii Ścieków

„Osad czynny”

Wykonali:

Antosik Dominik gr - ISiW 2

Grochowski Karol gr - ISiW 2

Koźluk Łukasz gr - ISiW 2

Warszawa 2008

1. Wstęp teoretyczny

Proces oczyszczania ścieków osadem czynnym polega na usuwaniu zanieczyszczeń ze ścieków przez napowietrzenie ich w odpowiednich zbiornikach, zwanych komorami napowietrzenia, zawierających osad czynny, a następnie oddzieleniu oczyszczonych ścieków od osadu czynnego w osadnikach wtórnych. Osad czynny stanowi kłaczkowate zawiesiny o bardzo rozwiniętej powierzchni, składa się głównie z bakterii zooglealnych oraz z pierwotniaków i ewentualnie grzybów i glonów. Zasada usuwania substancji organicznych ze ścieków przy oczyszczaniu osadem czynnym polega na absorbowaniu tych substancji na powierzchni kłaczków. Część substancji organicznych ulega utlenieniu, część jest asymilowana w postaci przyrostu osadu czynnego, a z kolei część osadu czynnego ulega autooksydacji. Osad czynny, jak każdy żywy organizm czy zespół organizmów wymaga odpowiednich warunków do swego rozwoju. Podstawowymi warunkami są: obecność tlenu oraz substancji pożywkowych. Ponadto środowisko powinno mieć odpowiedni odczyn i nie zawierać substancji toksycznych dla mikroorganizmów osadu czynnego (np. cyjanki, sole metali, fenole, detergenty itp.)

Parametry pracy osadu to: obciążenie objętości osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń, obciążenie komory osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń organicznych, stężenie osadu czynnego, indeks osadu, wiek osadu, przyrost osadu.

2. Cel i zakres badań

Celem badań nad oczyszczaniem ścieków osadem czynnym jest kontrola efektu oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego, w zależności od wymaganego stopnia redukcji poszczególnych zanieczyszczeń ze ścieków. W zakres badania wchodzi również pomiar i obliczenie na podstawie dokonanych pomiarów parametrów pracy komory napowietrzania z osadem czynnym, a mianowicie:

-oznaczenie stężenia osadu czynnego,

-oznaczenie indeksu osadu,

-obliczenie obciążenia objętości komory ładunkiem zanieczyszczeń,

-obliczenie obciążenia osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń,

Zakres naszych badań obejmował:

- oznaczenie odczynu ścieków,

- oznaczenie chemicznego zapotrzebowania tlenu metodą dwuchromianową (ChZT)

- oznaczenie zawartości azotu azotanowego,

- oznaczenie zawartości azotu azotynowego,

- oznaczenie zawartości azotu amonowego.

- oznaczenie zawartości azotu Kjeldahla(NTK),

- oznaczenie zasadowości ścieków

3. Wyniki oznaczeń

Wyniki oznaczeń przedstawia tabela poniżej.

	Jednostka	Ścieki surowe [S]	Ścieki oczyszczone [O]	Stopień redukcji [%]
pH	-	6,63	5,81
ChZT	mgO2/l	224	36,8	83,6
N-NO3^-	mg/l	8,6	53,4
N-NO2^-	mg/l	0,08	0,4
N-NH4	mg/l	58	1,7	97,1
NTK	mg/l	70	4,7
Norg	mg/l	12	3
Nog	mg/l	78,68	58,5	25,6

Bilans azotu

Amonifikacja N_org NH₄

12 - 3 = 9 [mgNH₄/l]

Nitryfikacja NH₄ NO_x

9 + 58 - 1,7 = 65,3 [mgNO_x/l]

Denitryfikacja NO_x N₂

65,3 + 8,68 - 53, 8 = 20,18 [mgN₂/l]

Parametry złoża biologicznego

Stężenie osadu czynnego

S = 100 ml - 0,3694 [g s.m.]

1l - 3,694 [g s.m.]

G= 1,1586-0,7892=0,3694 [g s.m]

V= 10 [l]

Q = 0.28 [ml/s] = 0,024[m³/d]

S = 0,4688 / 0,01 = 46,88 [g s. m./m³] = 0,04688 [kg s. m./m³]

Obciążenie objętości osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń organicznych.

Ł= S*Q= 0,04688*0,024=0,001125 [kgChZT/d]

A_o.cz. = Ł[kgChZT/d]/G [kg s. m.]

A_o.cz.=2,4 [kgChZT/kg s. m.]

Obciążenie objętości komory osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń organicznych

A_v= Ł[kgChZT/d]/V_k

A_v = 0,001125/0,01 = 0,1125 [kgChZT/m³d]

Indeks osadu

IO= V_30sedm/G = [ml/g s.m.]

IO= 84 / 0,4688= 179,18 [ml/g s.m.]

4. Omówienie wyników

Analiza ścieków surowych wskazuje na konieczność ich oczyszczania przed wprowadzeniem do odbiornika.

Wskaźnik ChZT dla ścieków oczyszczonych wynosi 48mgO₂/l co oznacza, że spełnia wymagania dotyczące jego zawartości dla wszystkich oczyszczalni. Stopień redukcji ChZT = 91,3 % [w badaniach laboratoryjnych przyjmujemy BZT₅ = ChZT] również jest bardzo zadowalający i jego wartość spełnia wymagania, że niezależnie od liczby RLM każda oczyszczalnia spełnia kryteria rozporządzenia.

Ilość związków azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych nie przekracza dopuszczalnych wartości dla oczyszczalni poniżej RLM 2000. Dla oczyszczalni większych te wartości nie są już spełnione.

Spadek wartości azotu organicznego wskazuje, iż zaszedł proces amonifikacji przy udziale bakterii heterotroficznych.

Bardzo efektywny jest proces nitryfikacji. Możemy to zauważyć po znacznym spadku azotu amonowego, którego stopień redukcji wynosi, aż 98,33%, co spowodowało także spadek azotu Kjeldahla (NTK), i wzroście zawartości azotynów i azotanów. Nitryfikacja przebiega w warunkach tlenowych, efekt zawdzięczamy dobremu napowietrzaniu osadu. Proces ten zachodzi przy udziale bakterii autotroficznych, których źródłem energii są węglany (CO₃^2-, HCO₃^-). Spowodowały one spadek zasadowości o ponad 50%.

Stopień redukcji azotu ogólnego wynosi 61%, więc proces denitryfikacji przebiegał zadawalająco.

Indeks osadu nie jest zbyt duży, nie powinien on stwarzać problemów z sedymentacją. Obciążenie objętości komory osadu czynnego wynosi 112,5 [gChZT/m³d]. Komora jest nisko obciążona, więc proces nitryfikacji powinien przebiegać bardzo sprawnie. Tak też się dzieje na naszym modelu laboratoryjnym.

5. Wnioski

Na modelu laboratoryjnym komory osadu czynnego zaszły procesy amonifikacji, nitryfikacji i denitryfikacji. Efektywny proces nitryfikacji wskazuje na dobre napowietrzenie komory osadu czynnego. W komorze panowały także warunki niedotlenienia, gdyż zaszedł proces denitryfikacji. Warunki te mogły wystąpić np. w kłaczkach oraz w miejscach, gdzie tlen się nie rozpuścił. Stopień redukcji azotu ogólnego wynosi 61%, więc proces denitryfikacji przebiegał zadawalająco.

---