wykłady ¶ cieki, Ekologia, Gospodarka odpadami, Energetyka, Ścieki przemysłu spożywczego

GOSPODARKA WODNO ŚCIEKOWA

Cykl hydrauliczny - opad(deszczu, wody, mgły) → retencja wody słodkiej po powierzchni(spływ wody do rzek, jezior) → przesiąkanie do wód gruntowych → spływ wody z rzek do mórz i oceanów → transpiracja (parowanie) wody z rzek, jezior, roślin → kondensacja wody w chmury → opad - powrót wody na ziemie

W czasie cyklu zmienia się stan skupienia wody. 70,5% powierzchni ziemi zajmuje woda, kiedy powierzchnia lądu stałego wynosi 29,5%. ¾ ziemi to woda. 96% stanowią morza i oceany, 2% lodowce, 2% woda słodka

Zasoby Wody:

96%- wody i oceany

2%- lodowce

2%- woda słodka (wykorzystywana przez człowieka)

Podział wód:

Wody morskie

- Morza

- Oceany

Wody śródlądowe

-płynące

-stojące (jeziora, stawy)

Wody podziemne (płytkie, głębokie)

Gospodarstwa domowe:

40% kąpiele i prysznice

21% pranie, mycie naczyń

20% spłukiwanie toalet

19% inne cele (picie)

Rolnictwo:

- nawadnianie pól

- pojenie zwierząt

Przemysł:

Cele technologiczne

-mycie surowca

-hydrotransport

-ługowanie składników z surowca

-jako dodatek do produkcji

-wytwarzanie środowiska - dla reakcji enzymatycznych

Cele energetyczne-jako nośnik energii cieplnej

Cele gospodarcze-do mycia urządzeń i pomieszczeń produkcyjnych

Cele higieniczno- sanitarne

-natryski

-toalety

Cele przeciwpożarowe

Systemy gospodarki wodno- ściekowej w zakładach przemysłowych

-system otwarty

- szeregowy

- zamknięty

- mieszany

System otwarty

-całość wody (po uwzględnieniu strat) odprowadzana jest do odbiornika

-prosty układ elementów

-nieskomplikowana eksploatacja

Zapotrzebowanie na wodę w obiegu otwartym ∑ⁿ_i Q_i = Q₁+ Q₂ + …Q_n,

System szeregowy

Woda wykorzystywana w jednym z oddziałów jest wykorzystywana w innym oddziale.

Zapotrzebowanie na wodę w obiegu szeregowym Q_c=Q_1,Q₂=Q₁-q₁, Q₁>Q₂

System zamknięty (obiegowy)

Woda stale krąży w obiegu a doprowadza się do zakładu tylko wodę dodatkową w ilości powstałych strat w zakładzie. Ilość doprowadzonej wody: Q_d= ∑ⁿ_i =q_str=q₁+q₂+…q_n

System mieszany

Połączenie systemu obiegowego z otwartym lub szeregowego, bądź mieszanina wszystkich trzech Q_c=Q₁+Q₂…q_n+Q_d

Skład wód

Domieszki- substancje trafiające do wody jako efekt zjawisk naturalnych. Usuwanie domieszek nazywa się uzdatnianiem wody

Zanieczyszczenia- substancje i związki trafiające do wody w wyniku działalności człowieka (zanieczyszczenia antropogeniczne). Usuwanie zanieczyszczeń nazywa się oczyszczaniem wody.

Podział domieszek i zanieczyszczeń:

H2O, domieszki i zanieczyszczenia

↓

Stan skupienia

Gaz, ciecz, ciało stałe

↓ ↓

naturalne, sztuczne←substancje nieorganiczne─substancje organiczne→naturalne, sztuczne

↓ ↓

substancje rozpuszczone substancje nierozpuszczone

↓ ↓

zdysocjowane (K^-,An⁺) niezdysocjowane (KAn)

Usuwanie zanieczyszczeń i domieszek

- zawiesiny i koloidy powodujące mętność

- substancje humusowe powodujące barwę

- subst organiczne (pochodzenia naturalnego i antropogenicznego)

- subst wywołujące zapach i smak

- zw żelaza manganu oraz metali ciężkich

- gazy rozpuszczone

- subst powodujące twardość wody (zasolenie)

Zanieczyszczenia antropogeniczne

Punktowe→ ścieki bytowo gospodarcze, ścieki przemysłowe, wody kopalniane→ Odcieki z zagospodarowanych wysypisk śmieci.

Obszarowe→ spływy z dróg, spływy z terenów rolniczych, spływy z terenów zurbanizowanych, suche i mokre opady atmosferyczne→ Odcieki z niezagospodarowanych wysypisk śmieci.

Wody powierzchniowe

- Wody słone (morza i oceany)

- Wody słodkie: 1) Wody stojące (jeziora, stawy), 2) Wody płynące (potoki, strumyki, rzeki).

Skład wód powierzchniowych zależy od:

- budowy geologicznej zlewni

- wielkości kompleksu sorpcyjnego gleby

- topografii zlewni

- procesów wietrzenia i rozpuszczania minerałów budujących zlewnię

- procesów fizycznych (sedymentacja, sorpcja) i chemicznych (hydroliza, reakcje redoks, strącania, kompleksowania) zachodzących w środowisku wodnym

- prędkości i natężenia przepływu

- wielkości i kontaktu wody z powietrzem atmosferycznym

- mieszania się wód o różnym składzie

- rodzaju organizmów wodnych

- warunków atmosferycznych

- sposobu i stopnia zagospodarowania zlewni

- sposobu użytkowania wód

- głębokości zbiorników wodnych i ich lokalizacja w stosunku do źródeł emisji zanieczyszczeń

Naturalne czynniki wpływające na jakość wody powierzchniowej

- mikroorganizmy, klimat, charakterystyka zlewni, budowa geologiczna terenu, intruzja wód słonych, termiczna stratyfikacja wód w zbiorniku

Podział wód podziemnych

Ze względu na głębokość zalegania (- zaskórne, - gruntowe, - wgłębne)

Ze względu na pochodzenie

- wody kondensacyjne- wody powstające pod powierzchnią ziemi w wyniku kondensacji pary wodnej zawartej w atmosferze

- wody juwenilne- wody powstające z ostygającej magmy, które po raz pierwszy włączyły się w ogólny obieg wody

- wody reliktowe- leżące pod dużymi seriami warstw nieprzepuszczalnych, które uniemożliwiają włączenie ich w obieg

- wody metamorficzne- powstające w czasie przeobrażenia termicznego niektórych materiałó (hydrokrzemiany)

Skład wód podziemnych zależy od:

Procesów hydrogeochemicznych oraz

- utlenianie i redukcja subst przepływających przez grunt

- rozpuszczania i ługowania skał, przez które przepływa

- sorpcja i desorpcja

- przemian biochemicznych zachodzących w całym przekroju pionowym gruntu.

Skład wód powierzchniowych i podziemnych wynika ze zjawisk naturalnych zachodzących w wodach i zależy od budowy zlewni oraz środowiska gruntowo- skalnego, jak również poziomu zanieczyszczeń antropogenicznych. Migracja zanieczyszczeń do wód podziemnych jest ograniczona. Naturalna barierę stanowią gleba i grunt oraz procesy samooczyszczania przebiegające w glebie i gruncie.

Do procesów samooczyszczania zaliczamy (filtrację, sorpcję, wymianę jonową, strącanie, rozkład na drodze biochemicznej).

Klasyfikacja stopnia zagrożenia wód podziemnych

Klasa zagrożenia	Stopień zagrożenia	Średni czas migracji z powierzchni do zbiornika podziemnego
A1	Bardzo silne	< 2 lat
A2	Silnie	2- 5 lat
B	Średnio	5- 25 lat
C	Słabo	25- 100 lat
D	Nie zagrożone	> 100 lat

Na poziom zanieczyszczenia wód powierzchniowych duży wpływ mają mikroorganizmy.

Do głównych zagrożeń które wynikają z obecności i aktywności mikroorganizmów w wodach należą problemy z (smakiem, zapachem, wzrostem mętności, wzrostem barwy, okresowym deficytem tlenu.)

Do cech fizycznych wody należą: (Barwa, mętność, smak, zapach, temperatura)

Do cech chemicznych wody należą (odczyn, zasadowość, kwasowość, twardość, zawartość poszczególnych związków i pierwiastków)

Do cech biologicznych wody należą (miano coli, indeks saprobowości, obecność mikroorganizmów patogennych)

Indeks saprobowości

Organizmy stanowiące wskaźnik zanieczyszczenia wody dzieli się na 4 grupy

- polisaprobrowe- wody najbardziej zanieczyszczone

- £ mezosaprobowe- wody średnio zanieczyszczone

- β mezosaprobowe- wody średnio zanieczyszczone

- oligosaprobowe- wody najmniej zanieczyszczone.

Określenie składu fizyczno- chemicznego i biologicznego wód naturalnych daje podstawę do oceny jakości wody. Skład fizyczno- chemiczny wody jest bardzo złożony, oznaczenie wszystkich domieszek i zanieczyszczeń nie jest możliwy, jest prawie nieograniczony tak jest ich wiele- wynika to z zanieczyszczenia środowiska.

Cel i zakres badań sanitarnych

Ustalenie składu 1- fizyczno chemicznego, 2- bakteriologicznego

A na tej podstawie ocenia się przydatność wody do - picia, - na potrzeby gospodarcze, - na potrzeby przemysłowe, zgodnie z ustalonymi wymaganiami.

Wodę bada się ponadto - w celu stwierdzenia występowania w niej substancji niepożądanych czy też szkodliwych, - ochrony urządzeń przed korozją

Rodzaje badań sanitarnych - analiza sanitarna skrócona, - analiza sanitarna rozszerzona, - analiza sanitarna pełna.

Analiza sanitarna skrócona - ma na celu stwierdzenie czy woda nie wykazuje zanieczyszczenia pod względem fizyczno- chemicznym. Tego typu badania SA wykonywane podczas kontroli jakości wody do picia ze źródeł stale zaopatrujących w wodę mieszkańców (wodociągi). Badania te obejmują (temperaturę, mętność, barwa, zapach, odczyn, twardość ogólna, zasadowość, żelazo ogólne, wolny CO2, mangan, chlorki, amoniak, azotany, azotyny, utlenialność).

Analiza sanitarna rozszerzona - Ma na celu stwierdzić przydatność wody - do picia, - na potrzeby gospodarcze, - niektórych rodzajów przemysłu (spożywczy), - orientacyjny charakter nowych źródeł wody. Badania obejmują (badania sanitarne skrócone, suchą pozostałość, pozostałość po prażeniu, stratę podczas prażenia, siarczany).

Analiza sanitarna pełna Ma na celu określenie ogólnego składu fizyko- chemicznego ze źródeł dokładnie niezbadanych, a przeznaczonych do zaopatrzenia centralnego i ustalenia ich przydatności. Obejmuje (badania sanitarne rozszerzone, fluor, siarkowodór, sód, potas, cynk, inne wymienione w rozporządzeniu MZiOS (miedz, glin, ołów, fosforany, chrom, agresywny CO2, tlen rozpuszczalny), BZT5, ChZT, fenole, substancje powierzchniowo czynne, WWA, detergenty).

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27. XI. 2002 w sprawie wymagań jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrywania ludności w wodę przeznaczoną do spożycia. Na tej podstawie wody powierzchniowe dzieli się na kategorie w zależności od procesów, jakie trzeba zastosować, aby przygotować wodę do celów spożywczych.

Kategorie jakości wody

A1- woda wymagająca prostego uzdatniania fizycznego: filtracji i dezynfekcji.

A2- woda wymagająca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego: utleniania wstępnego, koagulacji, filtracji, dekantacji, flokulacji, dezynfekcji.

A3- woda wymagająca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego: jak wyżej + adsorpcja na węglu aktywnym.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z 11. II. 2004 w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenie monitoringu, oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód. Rozporządzenie określa - klasyfikację dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, - sposobu prowadzenie monitoringu stanu wód powierzchniowych i podziemnych, - sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu wód powierzchniowych i podziemnych.

Klasy czystości - 5 klas czystości wód podziemnych, - 5 klas czystości wód powierzchniowych

Woda powierzchniowa

Klasa I- woda o bardzo dobrej jakości, spełnia wymagania określonych dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrywania ludność w wodę przeznaczoną do spożycia w przypadku ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A1. Wartość wskaźników jakości wody nie wykazują na żadne oddziaływania antropogeniczne.

Klasa II- wody dobrej jakości, spełniające w odniesieniu do większości wskaźników jakości wody wymagania określone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, uzdatniana sposobem właściwym dla kategorii A1. Niewielki wpływ oddziaływań antropogenicznych.

Klasa III- wody o zadawalającej jakości, spełniają wymagania dla wód powierzchniowych wykorzystanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A2. Wartość biologiczna wskaźników jakości wody- umiarkowanie antropogeniczne.

Klasa IV- wody o niezadowalającej jakości, uzdatniane sposobem A3. Wartość biologiczna wskaźników jakości wody wykazują na skutek oddziaływań antropogenicznych zmiany jakościowe i ilościowe.

Klasa V- nie spełniają wymagań wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia. Duże zmiany antropogeniczne- zanik występowania znacznej części populacji biologicznej.

Wody podziemne

Klasa I- wody o bardzo dobrej jakości. Wartość wskaźników jakości wody są kształtowane jedynie w efekcie naturalnych procesów zachodzących w warstwie wodonośnej. Wskaźniki nie przekraczają wartości dopuszczalnych dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Klasa II- wody o dobrej jakości. Wartość wskaźników jakości wody nie wskazują na oddziaływania antropogeniczne. Wskaźniki jakości wody z wyjątkiem żelaza i manganu, nie przekraczają wartości dopuszczalnych dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Klasa III- wody o zadawalającej jakości. Wskaźniki jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów lub słabego oddziaływania antropogenicznego. Mniejsza część wskaźników jakości wody przekracza wartości dopuszczalne dla jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Klasa IV- wody o niezadowalającej jakości. Wartości wskaźników jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów oraz słabego oddziaływania antropogenicznego. Większość wskaźników wody przekracza wartości dopuszczalne dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Klasa- wody o złej jakości. Wartość wskaźników potwierdza oddziaływanie antropogeniczne. Woda nie spełnia wymagań określonych dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Wymagania stawiane wodzie do picia i na cele gospodarcze, Rozporządzenie MZ z 19.11.2002- określa jakość wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, w tym bakteriologiczne, fizykochemiczne i organoleptyczne.

A) wskaźniki fizyczne B)Subst nieorganiczne w mg/l

Parametr, wskaźnik	Dopuszczalne zakresy	Parametr, wskaźnik	Dopuszczalne zakresy
Barwa	15	Azotany	50
Mętność(NTU)	1	Azotyny	0,5
pH	6,5- 9,5	Chlorki	250
Przewodność	2500 (us/cm w 20*C)	Magnez	30- 125
Smak	Akceptowalny	Ołów do 31.12.2005 Do31.12.2012 Od 01.01.2013	0,5 0,025 0,01
Zapach	Akceptowalny	Siarczany	250
		Twardość	60- 500
		Żelazo	0,2

C) Subst organiczne w ug/l - benzen 1,0, - pestycydy 0,1, - utlenialność z KMnO₄ 5000

D) uboczne produkty dezynfekcji w ug/l - chlorany 200, - chloryny 200

E) Radionuklidy, - całkowita dopuszczalna dawka (msv/l0- 0,1, - Tryt (Bq/l) - 100.

Wody w wybranych zakładach przemysłu spożywczego

Woda w browarze

Zapotrzebowanie 3,1- 5,7dm³/ litr piwa. Bez pośrednio do produkcji ok. 2,0dm³/ litr piwa. W browarze obowiązuje alkaliczność resztkowa. RA= (twardość Ca +1/2 twardość Mg)/ 35 [*dH]. Twardość wody decyduje o cechach piwa - woda miękka daje delikatny cierpki smak, - woda twarda stosowana jest do piwa ciemnego, - woda o wysokiej twardości stosowana do piwa typu Dortmunder.

Obecność jonów magnezu i wapnia wpływa pozytywnie na kwasowość brzeczki piwnej.

Idealna woda do produkcji piwa: - niska zawartość azotanów i chlorków,- twardość magnezowa poniżej 4*dH w celu uniknięcia nieszlachetnej goryczki, - niska zawartość soli (siarczany, sód) powodują zmianę smaku na słony i wytrawny, - minimalna zawartość substancji węglowodorowych (pestycydy, fenole itp.)

Uzdatnianie wody w browarze to: - dekarbonizacja wapnem, - filtracja, - technologie membranowe.

Woda w cukrowniach

Najbardziej wodochłonna gałąź przemysłu spożywczego. Zapotrzebowanie 1100- 1740 %/c.b- ciężar buraka. Duża zawartość soli nieorganicznych utrudnia ługowanie cukru, co wpływa na zmniejszenie wydajności procesu- utrudnia krystalizację cukru, zwiększa jego popiołowość. Sole potasowe zwiększają zabarwienie. Niepożądane są również: azotany, siarczany, węglany alkaliczne, chlorki, które powodują zatrzymanie cukru w melasie oraz nadają ciemnobrązowy kolor sokom.

Woda używana do hydrotransportu może mieć gorsze parametry niż woda technologiczna, dlatego jest też najczęściej używana w obiegu zamkniętym z lokalnym podczyszczaniem.

Woda w drożdżowniach

Zapotrzebowanie wody: - drożdże piekarskie,01- 0,11dm³/kg, - drożdże paszowe 0,27- 0,30 dm³/kg.. Woda ma być pozbawiona całkowicie: amoniaku, azotanów, siarkowodoru. Dopuszczalna zawartość wybranych wskaźników: - sucha pozostałość 500mg/dm³, - tlenki wapnia i magnezu 180- 200mg/dm³, -chlorki 20- 30mg/dm³, - twardość wody 450g/m³. Zwiększona zawartość żelaza i manganu nadaje drożdżom zabarwienie niebieskie. Podwyższona twardość hamuje rozwój drożdży

Woda w przemyśle owocowo- warzywnym

Zapotrzebowanie: - mycie owoców i warzyw 0,5- 2,0dm³/kg surowca, - produkcja dżemów 13- 15dm³/kg produktu, - soki owocowe 15dm³/kg produktu, - soki warzywne 19dm³/kg produktu. Wymagania dla tej gałęzi są jak wymagania do wody do picia. Jedynie przy produkcji (klarowanych pitnych soków owocowych, napojów na bazie koncentratów) należy zmniejszyć zawartość wapnia i magnezu.

Woda w piekarniach

Zapotrzebowanie: - woda technologiczna 2m³/1000kg pieczywa, - woda gospodarcza 0,65m³/1000kg pieczywa. W piekarniach zwraca się uwagę na żelazo, mangan- powodują one zabarwienie pieczywa (0,2g Fe/m³, 0,05gMn/m³- dopuszczalne dla wody do picia)

Woda w zakładach spirytusowych

Zapotrzebowanie: - parowanie zboża 2,4dm³/kg żyta, - produkcja spirytusu 4,8dm³/dm³ 100% spirytusu, - produkcja wódek 4,0dm³/dm³ wódki. Woda używana bezpośrednio do produkcji wyrobów alkoholowych musi być dodatkowo uzdatniana. Najczęściej jest ona zmiękczana do całkowitego usunięcia twardości. Odczyn powinien wahać się w granicach 7- 8. Do produkcji alkoholi gatunkowych- demineralizacja całkowita.

Woda w przemyśle ziemniaczanym

Zapotrzebowanie: - spławianie i mycie 2,5dm³/kg ziemniaka, - produkcja syropu ziemniaczanego ogółem 21,5dm³/kg krochmalu, - produkcja krochmalu 15- 24dm³/kg ziemniaka. Przy produkcji krochmalu woda musi spełniać wyższe wymagania:

- mniej zw żelaza i manganu, gdyż powodują one jego żółte zabarwienie

- mniej magnezu gdyż powoduje on zwiększenie higroskopijności

- zmniejszenie zawartości zawiesin i twardości, gdyż powoduje to podwyższenie zawartości popiołu

- całkowity brak soli amonowych, których obecność wskazuje na obecność związków organicznych i pochodzenia gnilnego

- utlenialność do 0,1g O₂/m³

Ścieki- wprowadzane do wody lub ziemi to:

- wody zużyte na cele bytowo gospodarcze

- ciekłe odchody zwierząt z wyjątkiem gnojówki i gnojowicy do rolniczego wykorzystania

- wody opadowe i roztopowe, ujęte w system kanalizacyjny

- wody pochodzące z odwadniania zakładów górniczych

- wody z obiektów gospodarki rybackiej

- wody odciekowe ze składowisk odpadów

Ogólny podział zw zawartych w ściekach

Subst nierozpuszczone + subst rozpuszczone = ilość subst w ściekach

Ładunek zanieczyszczeń- masa zanieczyszczeń przepływających w jednostce czasu, np ładunek zanieczyszczeń organicznych wyrażony jako BZT₅ (kg BZT₅/d), ładunek zanieczyszczeń azotem (kg N/d).

Rodzaje zanieczyszczeń występujące w ściekach to: - roztwory rzeczywiste > 0,1mm, - koloidy 0,1mm- 0,1nm, - zawiesiny < 0,1nm.

Rodzaje ścieków: opadowe, przemysłowe, bytowo- gospodarcze

Ścieki opadowe- pochodzą z opadów atmosferycznych, topnienia śniegu i lodu, z polewania ulic i placów. Ścieki przemysłowe- z procesów technologicznych ze wszystkich rodzajów zakładów przemysłowych. Ścieki bytowo- gospodarcze- z gospodarstw domowych i obiektów użyteczności publicznej. Są to odpływy z ubikacji, umywalek, natrysków, kuchni, pralni. Ilość zanieczyszczeń przypadających na jednego mieszkańca w ciągu doby w ściekach bytowo- gospodarczych jest wielkością stałą.

Zawartość azotu na mieszkańca - dla azotu 15,5g N/M/d, - dla fosforu 3,0g P/M/d

Równoważna liczba mieszkańców RLM (MR)- wskaźnik określający ilość zanieczyszczeń w ściekach przemysłowych. Pozwala na porównanie wielkości zanieczyszczeń odprowadzanych przez różne zakłady

RLM = (Dobowa objętość ścieków[m³/d] x średnie BZT₅ [gO₂/m₃] ) / 60 [gO₂/M x d]

Wybrane ścieki z przemysłu spożywczego

Rodzaj przemysłu	Jednostka	RLM
Mleczarnia bez serowni	1000l mleka	25- 70
Mleczarnia z serownią	1000l mleka	45- 230
Rzeźnia	1 tona żywca	130- 400
Cukrownia	1 tona buraków	45- 70
Gorzelnia	1 tona zboża	2000- 3500

Określenie stopnia zanieczyszczeń

Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu BZT- jest to ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie zużyta przez bakterie tlenowe (mg/dm³) w ciągu określonego czasu. 50% zanieczyszczeń zostaje utlenione w ciągu 3 dni, a po ok. 20 dniach proces jest zwykle zakończony. Przyjmuje się czas 5 dni jako reprezentatywny do wyznaczenia charakterystyki biochemicznej zapotrzebowania tlenu BZT₅.

ChzT- metoda dwuchromianowa polega na utlenieniu obecnych w zanieczyszczonych wodach i ściekach zw organicznych i niektórych nieorganicznych za pomocą dwuchromianu potasowego, w środowisku silnie kwaśnym, w temperaturze 408 K w obecności katalizatorów.

Utlenialność- jest to umowny wskaźnik określający zużycie nadmanganianu potasu przez zawarte w wodzie łatwo utleniające się substancje organiczne i nieorganiczne.

Sucha pozostałość- to pozostałość po odparowaniu wody i wysuszeniu osadu w temp 105*C wyrażona na 1dm³ wody. Składają się na nią wszystkie substancje stałe, rozpuszczone i zawieszone w wodzie.

Charakterystyka ścieków z różnych gałęzi przemysłu spożywczego.

Cukrownie- 1. Wody odpływowe o niewielki stopniu zanieczyszczenia lub praktycznie czyste. Do tej grupy należą tzw wody gorące ( skropliny, woda ze stacji wyparek, wody z chłodzenia. 2. Ścieki zanieczyszczone mechanicznie (spławiakowe, z spłuczek, z odmulania kotłów). 3. Ścieki silnie zanieczyszczone chemicznie (z wyrzynarek wysłodków, z pralni tkanin filtracyjnych, wody przelewowe z odstojników, defekacyjne)

Browary i słodownie: 1. Płukanie i moczenie jęczmienia. 2. Z warzelni, piwnic fermentacyjnych, leżakowni, rozlewni, mycia opakowań. 3. Odcieki z młota, wysłodzin chmielowych. 4. Mycie i odprasowywanie drożdży odpadowych. 5. Mycie aparatury, kadzi, butelek, prania tkanin filtracyjnych. 6. Wody pochłodnicze.

Gorzelnie: 1. Odpływy ze słodowni. 2. Transport i mycie ziemniaków. 3. Wody surowe z parowania ziemniaków. 4. Wody z mycia aparatury, kadzi fermentacyjnych i zaciernych. 5. Wody chłodnicze i kondensacyjne. 6. Wody lutrynkowe, powstające tylko w przypadku stosowania aparatu odpędowego z kolumną składającą się z dwóch części.

Drożdżownie: 1. Odcieki pofermentacyjne. 2. Odcieki z płukania mleczka drożdżowego. 3. Odcieki z pras filtracyjnych lub filtrów próżniowych. 4. Po myciu aparatury. 5. Wody pochłodnicze.

Przemysł ziemniaczany: 1. Ścieki ze spławików i spłuczek. 2. Wody pochodzące z obierania, krojenia i płukania surowca. 3. Wody z blanszowania, gotowania, tłoczenia, sterylizacji. 4. Wody pochłodnicze.

Przemysł mleczarski: 1. Ścieki bezpośrednio z produkcji. 2. Wody pochłodnicze.

Przemysł owocowo- warzywny: 1. Mycie surowca. 2. Płukanie i oczyszczanie. 3. Popłuczyny z obierek. 4. Odcieki z blanszowania. 5. Straty przy napełnianiu (zalewa). 6. Wody pochłodnicze.

Zakłady mięsne: 1. Ścieki poprodukcyjne (technologiczne). 2. Ścieki z magazynów żywca i myjni samochodów. 3. Wody pochłodnicze.

Warunki odprowadzania ścieków do środowiska. Ścieki nie mogą powodować w nim:

- tworzenia się piany, warstwy filmu olejowego, złogów osadu.

- zmiany barwy, mętności i zapachu naturalnej wody.

- występowania ciał stałych i odpadów pływających

- zmian w naturalnej biocenozie

- zwiększenie ilości patogennych drobnoustrojów pochodzących z lecznictwa chorób zakaźnych

Warunki, kiedy można odprowadzać ścieki do ziemi: 1. Zwierciadło wód podziemnych znajduje się co najmniej 1,5m poniżej poziomu wprowadzania ścieków do ziemi. 2. Nie zagrażają jakości wód podziemnych.

Rozporządzenia przy wprowadzaniu ścieków do wód i ziemi: 1. Warunki, jakie należy spełniać przy wprowadzaniu ścieków do wód i ziemi oraz w celu rolniczego wykorzystania ścieków. 2. Miejsce i częstotliwość pobierania próbek ścieków, metody analizy, sposobu oceny, warunków pobierania. 3. Substancje szczególnie szkodliwe należy w całości eliminować, oraz te, które mogą być odprowadzane w ograniczeniach (ze ściekami).

Ilości odprowadzanych ścieków: przemysłowe- 84,1%, komunalne- 15,9%.

Cel oczyszczania ścieków: 1. Usunięcie zw organicznych. 2. Usunięcie zw biogennych. 3. Usunięcie zw refrakcyjnych. 4. Usunięcie drobnoustrojów patogennych. Występują one w postaci zawiesin i koloidów.

Procesy jednostkowe w technologii oczyszczania ścieków:

- procesy rozdzielania układów niejednorodnych za pomocą przegród porowatych (cedzenie)

- procesy rozdzielania układów niejednorodnych z wykorzystaniem różnicy gęstości (sedymentacja, flotacja)

- procesy chemiczne (neutralizacja, chemiczne strącaniea0.

- procesy biologiczne.

Cedzenie- wydzielanie ze ścieków zanieczyszczeń przez odpowiednio dobraną przegrodę (butelki, szmaty).

Sedymentacja- Usuwanie ze ścieków zanieczyszczeń łatwo opadających o gęstości większej od gęstości wody (zawiesiny, piasek).

Flotacja- usuwanie zanieczyszczeń trudno opadających, wypływających na powierzchnie wody (tłuszcz).

Procesy chemiczne: 1. Chemiczne strącanie. 2. Zobojętnianie. 3. Utlenianie. 4. Koagulacja.

Chemiczne strącanie- 1. Strącanie zw fosforu. 2. Strącanie wapniem. 3. Strącanie metalami ciężkimi.

Zobojętnianie- neutralizacja ścieków jest to doprowadzenie ścieków silnie kwaśnych lub zasadowych do odczynu bliskiego obojętnemu.

Procesy biologiczne- Odbywają się przy udziale mikroorganizmów. Wykorzystując metabolizm organizmów roślinnych i zwierzęcych do przemian zw organicznych i mineralnych zawartych w ściekach.

Stopnie oczyszczania ścieków

Minister Ochrony Środowiska z dnia 05.11.2002 dzieli limitowane zanieczyszczenia na 5 grup: A- podstawowe, 5 wskaźników. B- eutroficzne, 4 wskaźniki. C- nieorganiczne, 7 wskaźników. D- nieorganiczne niebezpieczne, 19 wskaźników. E- organiczne niebezpieczne, 11 wskaźników.

Schemat oczyszczania ścieków:

Rodzaj oczyszczania	Mechaniczne	Biologiczne	Usuwanie biogenów	Odnowa wody
Stopień	I*→	II*→	III*→	IV*
Procesy	Fizyczne Chemiczne	Biologiczne Biologiczno- Chemiczne	Biologiczne Chemiczne	Fizykochemiczne
Procesy jednostkowe	Cedzenie Sedymentacja Flotacja Odtłuszczanie	Rozkład biologiczny Strącanie chemiczne	Strącanie chemiczne	Filtracja Sorpcja Utlenianie Wymiana jonowa Procesy membranowe

Strefy ochronne ujęć wód

-ochrony bezpośredniej(tzw. I strefa)

-ochrony pośredniej (tzw. II strefa)

strefa I

-część zbiornika w miejscu poboru wody

-budowle i urządzenia bezpośrednio związane z poborem wody

-budowle i urządzenia pośrednio związane z poborem wody, gdy są zlokalizowane na terenie ujęcia

-teren przyległy bezpośrednio do wymienionych urządzeń

strefa II

to obszar w obrębie którego wprowadza się ograniczenia dotyczące

-wprowadzania ścieków do wód powierzchniowych lub gruntu

-pojenia bydła

-moczenia lnu i konopi

-pranie bielizny oraz kąpieli

-rolniczego wykorzystania ścieków (nie wolno podlewać gnojówką w okolicy)

-grzebania zwierząt

-urządzać obozowisk

-postoju obiektów pływających

-lokalizacji zbiorników i rurociągów do olejów oraz materiałów łatwopalnych.

Ujęcia wód podziemnych

-pionowe

-poziome promieniste

-ujęcia na strumieniach podziemnych.

Pionowe

-studnie kopane

-studnie wiercone i szybowe (różnią się głębokością poziomów wody studnie kopane są płytkie- pierwsza warstwa wody-, głębinowe są głębokie).

[lej depresyjny -obniżenie poziomu wody wokół studni]

Poziome

-promieniste- składają się z pionowych szybów oraz poziomych drenów

-na nurcie strumyka podziemnego[strumień płynie i do zbiornika napływa woda skąd pompowana jest do zakł. uzdatniana. Musi być odpowietrzanie, żeby gazy nie zbierały się pod ziemią.

Ujęcia wód powierzchniowych

* wód płynących

wód potoków i małych rzek
ujęcia rzek średnich i dużych

*wód stojących

ze zbiorników naturalnych
ze zbiorników sztucznych

*wód potoków i małych rzek za pomocą

jazów
progów spiętrzających
poddennych?
denne-pompa znajduje się na dnie

*wód rzek średnich i dużych

brzegowe
nurtowe
wieżowe
poddenne infiltracyjne

ujęcia brzegowe - komorowe - najczęściej spotykane

ujęcia nurtowe

ujecie poddenne infiltracyjne- pod dnem rzeki znajduje się zbiornik, do którego przesiąka woda skąd pompa doprowadzana jest do stacji. Przykład takiego ujęcia „Gruba Kaśka” w Warszawie

Ze zbiorników naturalnych

brzegowe
zatopione(denne)

Ze zbiorników sztucznych

w zaporze

Zatopione denne - kosz w rzece z pompą

Ujęcia infiltracyjne - jest to rodzaj ujęć mieszanych wód podziemnych(tak jest we Wrocławiu)

[woda z rzeki spływa do stawu infiltracyjnego, wsiąka w ziemię i stamtąd jest odprowadzana do studni infiltracyjnej i do zakładu]

SPOSOBY OCZYSZCZANIA WODY- zanieczyszczenia usuwane z wody

- zawiesiny i koloidy powodujące mętność wody

- substancje humusowe zmieniają barwę

- substancje organiczne

- substancje wywołujące smak i zapach

- związki żelaza i manganu oraz metali ciężkich-usuwa się je tylko z wód podziemnych bo w wodach powierzchniowych ich nie ma

gazy rozpuszczone
substancje powodujące twardość wody

[Związki manganu i żelaza usuwane są poprzez napowietrzanie]

W badaniach technologicznych ustala się:

rodzaj procesów jednostkowych
parametry technologiczne poszczególnych procesów
rodzaj i dawki niezbędnych chemikaliów
rodzaj materiału filtracyjnego lub sorpcyjnego
sposoby dezynfekcji

Procesy oczyszczania wody:

fizyczne
chemiczne

*Napowietrzanie - powoduje usuwanie z wody gazów rozpuszczalnych

CO2
H2S
CH4
innych powodujących zapach i smak
Fe, Mn

*Koagulacja- to destabilizacja zawiesiny koloidalnej przy użyciu cząstek o wysokiej gęstości ładunku jonowego. Stosowana jest do usuwania

cząstek koloidalnych
drobno zdyspergowanych, trudno opadających zawiesin

Istota koagulacji polega na zamianie zolu w żel, co można uzyskać przez:

dodanie koloidów (koagulanty) o znaku przeciwnym do tych, które są w wodzie
dodanie elektrolitu obniżającego potencjał elektrokinetyczny cząstek koloidalnych, co umożliwia łączenie się koloidów w większe aglomeraty
działanie promieni β i γ (tylko laboratoryjnie).

Najczęściej stosowanymi koagulantami są:

chlorek żelazowy(FeCl₃* H₂O)
siarczan glinu( Al ₂(So₄)₃ * 18H₂O)
siarczan żelazawy(Fe₂(SO₄)₃* 9H₂O)
siarczan żelazowy (FeSO₄*6H₂O)

Zachodzi w dwóch etapach:

I etap - bezpośrednio po dodaniu koagulatu(trwa kilka sekund) przy szybkim mieszaniu. Są to reakcje fizyczne i chemiczne prowadzące do destabilizacji cząstek koloidów.

II etap - zwany flokulacją (trwa znacznie dłużej - kilkanaście minut). W wyniku transportu i zderzeń cząstek destabilnych, powstają kłaczki, które usuwane są w procesie sedymentacji lub filtracji.

Sedymentacja - służy do usuwania zawiesiny, tych cząstek zawartych w wodzie, które mają gęstość większą od gęstości wody.

Efektywność tego procesu zależy od:

wielkości, wymiaru i kształtu cząsteczek
stężenia cząsteczek
gęstości i temperatury wody
prędkości przepływu wody

Flotacja - proces, w którym cząstki o gęstości mniejszej od gęstości wody wpływają na jej powierzchnie

Proces ten jest wspomagany przez:

flokluanty (subst. Chemiczne)
napowietrzanie

Filtracja - stosuje się w celu usunięcia cząst. Stałych(zawiesin) najczęściej do ostatecznego klarowania wody.

O efektywności filtracji decydują:

cedzenie
sedymentacja
flokulacja
kohezja
adhezja
adsorpcja

Wymiana jonowa: usuwa z wody substancje rozpuszczone na zasadzie wymiany kationów lub anionów. Prowadzona jest na żywicach jonowymiennych:

kationity(Kt)-kationów
anionity(An)-aniony

Sorpcja (adsorpcja) - usuwanie

rozpuszczonych związków organicznych (refrakcyjnych)
zanieczyszczeń powodujących barwę, smak i zapach wody.

Utlenianie chemiczne - usuwanie niektórych jonów w postaci trudno rozpuszczalnych związków.

Stosuje się w celu:usuwanie związków barwnych usuwania związków powodujących smak i barwęusuwania związków trudno usuwalnych i innych procesach (np. związk. refrakcyjne)wspomaganie koagulacji utlenianie żelaza i manganuutleniania siarkowodoru i siarczkówusuwania mikroorganizmów dezynfekcjaUtleniacze: chlor, dwutlenek chloru, ozon.Procesy membranowe stosuje się :do odsalaniaw technikach specjalnych (uzyskanie wody super czystej)w farmaceutyce.Jest to:odwrócona osmoza (OO)elektrodializa(ED)ultrafiltracja(UF)nanofiltracja(NF)Procesy membranowe UF i NF wykorzystuje się do:usuwania związków barwnychprekursorów THMniektórych zanieczyszczeń nieorganicznych (np. twardość)usuwania wirusów i bakteriiDEZYNFEKCJA- podstawowym jej celem jest zniszczenie żywych i przetrwalnikowych form organizmów chorobotwórczych oraz zapobieganie ich wtórnemu rozwojowi w sieci wodociągowej.Metody dezynfekcji fizyczne i chemiczne.Fizyczne: gotowanie, UV, ultradźwięki,.Chemiczne(w postaci gazowej)chlor, podchloryn sodu, dwutlenek chloru, chloraminy, ozon.URZĄDZENIA STOSOWANE W PROCESIE UZDATNIANIA WODYTest naczyniowy - w zlewkach jest woda, dodaje się koagulat, miesza i porównuje. Istota koagulacji- zanieczyszczenia w wodzie + koagulat = powstaje osad.Komora szybkiego mieszania - urządzenie, w którym zachodzi szybkie i pełne wymieszanie reagentów (koagulantów) z całej objętości wody.Czas szybkiego mieszania:30-120s ciekłe(r-ry)120-180s substancje stałeKomora wolnego mieszania -wolne mieszanie ma na celu przyspieszenie powstawania kłaczków i łączenia ich w większe aglomeraty. Czas wolnego mieszania - 10-30min. Prędkość mieszania 0,3-0,45m/s.Wolne mieszanie to proces flokulacji.Osadniki - służą do usuwania zawiesin w procesie sedymentacji. W nich zatrzymują się zawiesiny łatwo opadające (takie, które opadają w ciągu 2h) naturalne obecne w wodzie powstałe podczas chemicznego oczyszczania wody.Podział osadników ze względu na kierunek przepływu:poziomepionowepoziomo-pionoweodśrodkowe wielopiętrowekontaktowe- to specjalna odmiana osadników, w których zachodzą jednocześnie procesy koagulacji i sedymentacji.Filtry służą do usuwania z wody cząstek stałych. Podział filtrów:grawitacyjne i ciśnienioweotwarte i zamkniętepowolne i pośpiesznejedno, dwu lub wielowarstwowe - piasek, żwir, węgiel aktywny.Filtry pospieszne są w celu wsunięcia z wody:zawiesin naturalnych lub powstałych w procesach chemicznego oczyszczania wody (koagulacja, strącanie)zawiesin żelaza i manganuzw. Organicznych-węgiel aktywny.Filtry pospieszneprędkość filtracji 5-25m/hwysokość złoża 0,7-1,0mobciążenie hydrauliczne złoża filtracyjnego 25m3/m2h(ilość wody jaką może przyjąć dany filtr) Materiały filtracyjnepiasek kwarcowyantracytwęgiel aktywnyrzadziej inne naturalne materiały(granit, dolomit, marmur)Cechy materiałów filtracyjnychduża wytrzymałość mechanicznaodp. Gęstość i porowatośćdobry skład chemicznyodp. UziarnienieCzas pracy filtru cykl filtracyjny jest od płukania do następnego płukania.Długość cyklu zależy odmętności wody (ilości zawiesin dopływających na złoże)uziarnienia złożaprędkość filtracjiFiltry powolneprędkość filtracji 0,1m/hwysokość złoża filtracyjnego 0,7-1,5mUkł. uzdatniania wodyUkład oczyszczania wód powierzchniowychWoda surowa → ujecie wody podziemnej → koagulacja → sedymentacja → filtracja → dezynfekcja → czysta wodaUkł. Oczyszczania wód powierzchniowych

Surowa woda → komora szybkiego mieszania → komora szybkiego mieszania → osadnik o przepływie poziomym → filtr → dezynfekcja → czysta woda

Woda surowa → komora szybkiego mieszania → osadnik o przepływie pionowym z komorą reakcji → filtr → dezynfekcja → czysta wodaUkł. Z filtrami powolnymi [dla w miarę czystej wody]Woda surowa → sedymentacja zawiesin(osadnik) → filtracja powolna → dezynfekcja → czysta woda

Schemat technologiczny oczyszczania wody w wodociągu centralnym w Warszawie

Woda surowa → ujęcie wody powierzchniowej → sedymentacja t=4h → wstępna filtracja pośpieszna V=6m/h → filtracja powolna V=0,15m/h → dezynfekcja Cl2.(chlor)

Jeżeli woda jest na początku bardzo zanieczyszczona robi się wstępne chlorowanie.

Ukł. Oczyszczania wód podziemnych

Ukł grawitacyjny:

Woda surowa → napowietrzanie otwarte → komora reakcji do wytwarzania kłaczków Fe(OH)3 lub osadnik do wytracania Fe(OH)3 → filtracja na filtrach grawitacyjnych ze złożem piaskowym pokrytym tlenkiem żelaza i manganu → dezynfekcja

[nie ma koagulacji, charakterystyczne jest napowietrzanie]

Ukł. Ciśnieniowy

Woda surowa → napowietrzanie ciśnieniowe → filtracja ciśnieniowa → dezynfekcja

Ukł. Mieszny

Woda surowa → napowietrzanie otwarte → zbiornik reakcji lub osadnik → filtr ciśnieniowy → dezynfekcja

Ukł. Ze złożem wiążącym chemicznie CO2

Woda surowa → napowietrzanie → złoże z marmuru lub dolomitu → czysta woda

Ukł. Stosowany w b. małych obiektach, np. w sanitariach, domach wczasowych, (do 100 osób)

SYSTEMY ZAOPATRZENIA W WODE

Składają się z :

ujęć wody
urządzeń do uzdatniania wody
urządzeń do podnoszenia wody(pompy)
urządz. Do gromadzenia wody(zbiorniki wodociągowe)
sieci wodociągowej, składającej się z przewodów przesyłanych i rozprowadzających wodę
wewnętrzna instalacja wodociągowa

Ukł. Instalacji

ukł. Przewodów rozdzielczych - w każdej ulicy znajduje się przewód rozdzielczy, do którego podłączone sa przełącza domowe
ukł. Przewodów magistralnych, od tych przewodów odchodzą przewody rozdzielcze.

Sieci wodociągowe

rozdzielcza
jednolita
kombinowana

Siec wodociągowa rozdzielcza oddziela sieci wodociągowe o różnym przeznaczeniu. Zakład może mieć oddzielne sieci wodociągowe:

produkcyjną
bytowo - gospodarczą
przeciwpożarową
specjalnego przeznaczenia( np. zasilanie kotłów)

Sieć wodociągowa jednolita :- woda do zakładu na wszystkie cele jest doprowadzana przez jeden rurociąg.

Siec wodociągowa kombinowana w tym systemie niektóre z sieci wodociągowych o różnym przeznaczeniu łączy się w jedną sieć.

Ukł. Sieci wodociągowych

* otwarte

rozgałęzione
promieniste

*zamknięte

obwodowe
pierścieniowe

*mieszane

obwodowo - końcówkowy
pierścieniowo - promienisty

Armatura - (uzbrojenie)sieci wodociągowej

Podział uzbrojenia:

*regulujące przepływ wody:

- zasuwy, klapy zwrotne

*czerpalne:

- hydranty, zdroje (punkty czerpalne)

* zabezpieczające:

-odpowietrzniki

- wydłużki (kompensatory)

- zawory przeciwuderzeniowe (spusty)

* pomiarowe:

- wodomierze

- manometry

Rozkład uzbrojenia

Zasuwy- odcinają dopływ wody

na przewodach rozdzielczych w odległości nie wyższej niż 400m
na magistralach 500-700m
na przewodach tranzytowych nie większej niż 5000m

Hydranty pożarowe

wzdłuż dróg i ulic oraz na skrzyżowaniach lub możliwie blisko skrzyżowania
odległość od budynku powinna wynosić co najmniej 5m
odległość hydrantu od ulicy nie większa niż 2m
odległość między hydrantami nie może być większa niż 100m, w wiejskich jednostkach osadniczych nie powinna przekroczyć 150m.

Odpowietrzniki - stosuje się na przewodach magistralnych i tranzytowych, powinny być umieszczone w najwyższych punktach przewodów.

Odwodniki (spusty)- stosuje się je na wszystkich rodzajach sieci (przewodów) powinny być umieszczone w najniższych punktach przewodu.

Wydłużki- kompensatory [latem kurczy się a zimą na odwrót co powoduje że rury są cały czas takie same i nie pękają.]

Urządzenia stosowane do oczyszczania ścieków

Fizyczne:

Ścieki surowe

↓ dopływ

kraty → prasa do kratek → wysypisko

↓ piasek

piaskownik → separator piasku → wysypisko

↓ tłuszcze i oleje

odtłuszczacz → unieszkodliwianie

biologiczne

↓

osadnik wstępny

↓

komora osadu wstępnego

powietrze

↑ recyrkulacja osadu ← stacja dmuchaw

osadnik wtórny

Kraty i sita - na kratach odbywa się proces cedzenia dużych zanieczyszczeń płynących i wleczonych. W ten sposób powstają skratki. Na sitach oddziela się drobniejsze zanieczyszczenia występujące w ściekach.

Podział krat i sit wg. Amerykańskich danych

mikrosita o prześwicie 0,001 - 0,3nm stosowane do oczyszczania odpływu z oczyszczalni ścieków
sita gęste, zastępujące osadniki wstępne o prześwicie 0,2 - 1,5mm
sita zbliżające odpływ do odpływu z osadników wstępnych 1,5 - 6mm
kraty gęste o prześwicie do10mm
kraty rzadkie powyżej 10mm prześwitu

Efektywność oczyszczania - mimo że na kratach nie następuje znaczna redukcja wskaźników BZT5 i zawiesin, to zatrzymane części stałe (np. owoce) mają potencjalny ładunek, który jest eliminowany w ten sposób?

Piaskowniki - podstawowa ich funkcja to oddzielenie zawiesin mineralnych od organicznych w procesie sedymentacji . w urządzeniu tym usuwa się: żużel, piasek, drobne kamienie, stłuczkę szklaną, zwane generalnie piaskiem. Prędkość przepływu 0,3m/s pozwala usunąć piasek, a zanieczyszczenia organiczne pozostają nadal w ściekach.

Rodzaje piaskowników:

piaskowniki o poziomie podłużnie oczyszczanym mechanicznie pompą wędrującą wzdłuż osadnika
piaskowniki kołowe, wykorzystujące siłę odśrodkową
piaskowniki napowietrzane

[piaskownik stożkowy - schemat

napowietrzany - schemat]

Odtłuszczacze (separatory tłuszczu)- podstawą funkcjonowania odtłuszczaczy jest oddzielenie substancji o gęstości mniejszej od gęstości wody, zachodzi podczas flotacji.

[odtłuszczacze - schemat]

separator tłuszczu koalescencyjny

Efektywność oczyszczania w odtłuszczaczach - 80-90%

Osadniki - w nich w procesie sedymentacji, następuje oddzielenie organicznych zawiesin łatwo opadających od ścieków

Rodz. Osadników -

osadniki samodzielne, występujące jako zasadnicze urządzenie w danej oczyszczalni, przeznaczone do oczyszczania ścieków odprowadzanych bezpośrednio do odbiornika (np.. osadnik wód deszczowych)
osadniki wstępne przeznaczone do wstępnego oczyszczania ścieków przed następnymi procesami ich oczyszczania, przeważnie przed oczyszczaniem biologicznym.
Osadniki wtórne (końcowe lub pośrednie),stosowane po biologicznym oczyszczaniu ścieków, osadniki pośrednie są stosowane między dwoma stopniami oczyszczania biologicznego
Osadniki pokoagulacyjne przeznaczone do oczyszczania ścieków po procesie koagulacji, poddawanych następnie dalszemu oczyszczaniu

Podział osadników ze względu na kształt: osadniki prostokątne[schemat], radialne[schemat], kwadratowe

Efekt oczyszczania - obniżenie wart. Wskaźników zanieczyszczeń w osadnikach wstępnych wynosi:

BZT5 25-40%

Zawiesin ogólnych 50-70%

Zawiesin łatwo opadających 90-99%

BIOLOGICZNE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW

Metody:

a)sztuczne

*tlenowe-osad czynny, SBR, złoże biologiczne

*beztlenowe - komory fermentacyjne

b)półnaturalne - stawy biologiczne, oczyszczalnie hydrobotaniczne, rolnicze wykorzystanie ścieków, nawadnianie pól, nawadnianie łąk.

Sztuczne met. Oczyszczania ścieków - beztlenowe rzadko są wykorzystywane do oczyszczania ścieków, natomiast wykorzystuje się je przy przeróbce osadów ściekowych.

Beztlenowe:

Stawy beztlenowe[rzadko stosowane]

Komory fermentacyjne- najczęściej, najszybciej.

Komory fermentacyjne podział:

osadniki gnilne
komora fermentacyjna zespolona z osadnikiem
Wydzielone Komory Fermentacyjne (WKF)
Komory fermentacyjne dwustopniowe

Osadnik gnilny(Imhoffa)-schemat [ w osadzie zachodzi fermentacja]

Efekt beztlenowego oczyszczania ścieków: obniżenie ChZT-75-85%, BZT5-50-65%

Z 1 kg usuniętego ChZT można uzyskać 0,35m3 metanu.

Tlenowe metody oczyszczania ścieków

*osadem czynnym

reaktory przepływowe- Komory osadu czynnego(KOCz)
reaktory okresowe - biologiczne reaktory sekwencyjne SBR

*złoża biologiczne

*stawy biologiczne

*oczyszczanie hydrobotaniczne

Komory osadu czynnego - oczyszczanie ścieków następuje w trakcie ich przepływania przez napowietrzane komory zawierające mikroorganizmy (osad czynny), w których powietrze utrzymuje je w stanie zawieszenia i stałego mieszania

Komory osadu czynnego - schematy

Biologia osadu czynnego - prawidłowo rozwinięty osad czynny tworzy drobne agregaty(kłaczki) o luźnej strukturze złożone z komórek bakterii zlepionych śluzem. Skupiska te, jeśli pozostają bez ruchu, łatwo sedymentują, dlatego są łatwo oddzielone w osadnikach wtórnych.

Czynnikami selekcjonującymi i kształtującymi skł. Osadu czynnego są:

warunki panujące w komorze napowietrzania
skł. Chemiczny i odczyn ścieków
wiek osadu [ ze skryptu]
warunki tlenowe

wiek osadu - średni czas zatrzymania komórek (biomasy) w komorach napowietrzania.

WO=M. osadu w KOCz i osadniku / M. osadu usuwanego z ukł. da dobę [d]

Najczęściej spotykane gatunki to:

Zooglea ramigeria
Pseudomonas putidia

Bakterie z rodzaju:

Bacterium
Bacillus

KOCz- związki organiczne zawarte w ściekach przetwarzane są przez mikroorganizmy w: gazy, proste związki organiczne.

[schemat ukł. Z osadem czynnym]

Sekwencyjne Biologiczne Reaktory(SBRy pracują w pięciu fazach:

napełnianie komory ściekami
biologiczna reakcja (napowietrzanie)
oddzielanie osadu czynnego od oczyszczonych ścieków (dekantacja)
przestój komory, w czasie którego może następować odprowadzanie osadu nadmiernego

Złoża biologiczne - oczyszczanie ścieków odbywa się w zbiornikach z wypełnieniem, na którym rozwijają się mikroorganizmy, tzw. błona biologiczna - schemat.

Czynniki wpływające na proces oczyszczania, za pomocą złóż biologicznych

obciążenie złoża ładunkiem zanieczyszczeń
obciążenie hydrauliczne powierzchni złoża
stężenie i właściwości zanieczyszczeń zawartych w ściekach
temperatura panująca w złożu(dodatnia)
konstrukcja złoża

osady czynne są najczęściej przystosowane do oczyszczania ścieków komunalnych.

Wypełnianie złóż biologicznych: żużel, kamień, żwir, koks, tufy wulkaniczne, kostki ceramiczne, tworzywa sztuczne.

PÓŁNATURALNE METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

*stawy biologiczne

tlenowe ( stabilizacyjne)
napowietrzane
fakultatywne- najczęściej
beztlenowe

stawy beztlenowe ze wzgl. Na głębokość:

od 0,15 do 0,45m intensywny rozwój glonów
do 1,5m intensyfikacja produkcji tlenu (rośliny zielone)

stawy fakultatywne: 3 strefy

powierzchniowa- dużo tlenu
przejściowa- trochę tlenu
beztlenowa-denna- brak tlenu

stawy beztlenowe (laguny osadowe)- stosowane do podczyszczania ścieków silnie stężonych z dużą ilością zawiesin. Odpływ charakteryzuje się obecnością siarkowodoru!!!

Oczyszczalnie hydrobotaniczne:

filtry gruntowo roślinne
płytkie zbiorniki z roślinnością zakorzenioną
uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływająca [takie rośliny to np. pałka szerokolistna]

rolnicze wykorzystanie ścieków; nawadnianie: pól, łąk, pastwisk {pól już się nie nawadnia ze wzgl. na dużą zawartość metali ciężkich, patogenów. Sezonowe wykorzystanie ścieków w oczyszczalniach roślinnych (biologicznych) max Pół roku można je wykorzystywać.

DOCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW W PRZEMYSLE SPOŻYWCZYM

BROWARY

usuniecie zawiesin na kratach
metody beztlenowe dla ścieków najbardziej stężonych (wstępne oczyszczanie przed odprowadzeniem do kanalizacji miejskiej)
metody tlenowe (osad czynny) jeśli azot nie stanowi więcej niż 10% BZT5.

Przykład oczyszczalni w browarze 10mln. hl piwa rocznie

krata
piaskownik
zbiornik wyrównawczy
trzy osadniki radialne (2h przetrzymania)
6 komór osadu czynnego
4 osadniki wtórne (ok. 4h przetrzymania)
2 stawy tlenowe

CUKROWNIE

- wody ze spławików i płukania buraków- osadniki

- wody dyfuzyjne i z pras wysłodkowych- oczyszczanie w układzie

- fermentacji kwaśnej i zasadowej(metanowej), odpływ doczyszczany tlenowo np. pola irygowane

mogą też być zastosowane met. Tlenowe:

rowy napowietrzające
złoża biologiczne
osad czynny

przykład oczyszczania w cukrowni:

zbiornik uśredniający
komora fermentacji mezofilowej
zbiornik odgazowania
komora osadu czynnego z usuwaniem biogenów
osadnik wtórny

GORZELNIE I DROŻDŻOWNIE

odpady stałe( zboża, ziemniaki) odcedzane na sitach
dalej oczyszczalnie biologiczne tlenowe (osad czynny i złoża biologiczne) lub rolnicze wykorzystanie
ścieki z mycia surowca i hydrotransportu- osadniki

MLECZARNIE

wstępne oczyszczanie - odtłuszczacze, zbiorniki uśredniające
oczyszczanie chemiczne - koagulacja, flokulacja
flokulacja wokół punktu izoelektrycznego białek(np. wytracanie przy pomocy kw. Sulfonowego)
koagulacja przy użyciu konwencjonalnych koagulantów (siarczan glinu, chlorek żelazowy)
wytracanie przy użyciu wapna(pH>10) [bo innych nie można odprowadzać]

*najskuteczniejsze - złoża biologiczne z dużą recyrkulacją

możliwe rolnicze wykorzystanie- niebezpieczeństwo zarażenia gruźlicą i pryszczyca.

Przykł. Oczyszczalni 130m3 mleka na dobę:

osadnik wstępny
2 rowy biologiczne(średni czas napowietrzania 98h)

ZAKŁADY DROBIARSKIE

generalnie ścieki odprowadzane są do kanalizacji miejskiej po wstępnym oczyszczeniu na sitach i odtłuszczaczach napowietrznych
małe zakłady gromadzą ścieki w szambach skąd wywożone są do kompostowni, dużych oczyszczalni [teraz coraz częściej budowane są małe oczyszczalnie]

ZAKŁADY MIĘSNE

grubsze części stałe zatrzymywane są na kratach i sitach
krew i tłuszcz w odtłuszczaczach
w dalszej części biologiczne tlenowe i beztlenowe met. oczyszczania (osad czynny, złoża biologiczne, komory fermentacyjne)

Metody beztlenowe - rzadko jako samodzielny sposób oczyszczania ścieków ze względu na dużą zawartość tłuszczu. Stanowią składnik sekwencyjnego oczyszczania (beztlenowo potem tlenowo)

Metody rolniczego wykorzystania:

Ograniczenia:

obecność org. Chorobotwórczych
duża zaw. Tłuszczu - zaklejanie porów gleby
zbyt wysokie stężenia azotanów
znaczna zaw. Sodu zmniejszenie przepuszczalności gleby

możliwość odzyskiwania białek

obniżenie pH poniżej 4 i wytracenie białek za pomocą lignosulfonianów lub heksametafosforanu
maksymalizację biomasy w komorze osadu czynnego - odzysk białek z biomasy
ultrafiltracja{droga i rzadko się ja stosuje]

PRZEMYSŁ UTYLIZACYJNY

oczyszczanie wstępne w odtłuszczaczach, osadnikach przedmuchiwanych

*biologiczne metody

tlenowe- osad czynny silnie napowietrzany
beztlenowe - komory fermentacyjne
rolnicze wykorzystanie

Zagrożenia

możliwość wystąpienia org. Patogennych
możliwość zanieczyszczenia wód azotem
zmniejszenie przepuszczalności gleby - zaw. Tłuszczu i sodu w odprowadzanych ściekach

ZAKŁADY OWOCOWO - WARZYWNE

duże części surowca - sita
najczęściej stosowany jest osad czynny
ze wzgl. na szybkie zagniwanie - strącanie chem.
Dobrze sprawdzają się stawy ściekowe z dodatkiem saletry

ZAKŁADY TŁUSZCZOWE

najczęściej stosuje się:

odtłuszczacze - oddzielenie oleju
flotacja - rozpuszczonym powietrzem
oczyszczanie met. tlenowymi - osad czynny
systemy membranowe - usuwanie substancji zemulgowanych[bardzo drogie]

PRZEMYSŁ ZIEMNIACZANY

wody ze spławiaków i płukania ziemniaków- piaskowniki, osadniki
wody silnie zanieczyszczone ( z obierek, krajania i płukania) metody tlenowe, tlenowo - beztlenowe, beztlenowe.

Met. tlenowe

*SBR

*Osad czynny:

Ukł z osadem czynnym:
Komora napowietrzania(48h)
Osadnik wtórny (4h)
Laguny napowietrzane (16dni)
Chlorowanie

Met. Tlenowo -beztlenowe

proces beztlenowy jako oczyszczanie wstępne, następuje usuwanie znacznej części zanieczyszczeń niewielkim kosztem
proces tlenowy faza końcowa, doczyszczanie ścieków i pozbawianie nieprzyjemnego zapachu

Zalety ukł. Tlenowo -beztlenowego

niewielki pobór energii
powstanie niewielkich ilości osadów
mniejsze zapotrzebowanie na teren

Met. beztlenowe

komory fermentacyjne
laguny (stawy beztlenowe)

Zalety ukł. Beztlenowego, przewaga nad ukł. Tlenowym

duża odporność na większą koncentrację zanieczyszczeń o większym zróżnicowaniu
mniejszy pobór energii
wytwarzanie mniejszej ilości osadów
produkcja gazów

Najczęściej stosowane met. w Polsce:

Pola irygowane- 75%

Na świecie

met. biologiczne z doczyszczaniem na polach i łąkach

Kryteria stawiane systemom oczyszczania ścieków z przemysłu spożywczego

niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
małe wymagania w zakresie kontroli operacyjnej i utrzymania
odporność na przyjmowanie ścieków o zmiennym natężeniu i składzie
dostosowanie do okresowego działania (do kampanijności w niektórych zakł.- tłuszczowe, mięsne, mleczarskie)
wysoki współczynnik usuwania (odzysk tłuszczu)
niewielka wrażliwość na dużą koncentrację tłuszczu

Doczyszczanie ścieków stosuje się gdy I i II stopień oczyszczanie ścieków jest niewystarczający. Usuwa się dodatkowo związki zużywające tlen, fosfor, azot.

Usuwanie zw. Zużywających tlen:

stawy tlenowe
mikrosita
filtracja naturalna

Usuwanie fosforu

strącanie wstępne
strącanie symultaniczne
strącanie wtórne
stawy glonowe

Usuwanie azotu

nitryfikacja
denitryfikacja

Procesy samoczyszczenia, decyduje o nich: temp., ciśnienie, nasłonecznienie, prędkość przepływu, głębokość wody, wpływ człowieka poprzez budowle wodne i regulacje rzek.

Podstawowe procesy w samoczyszczeniu

biochemiczne- prędk. Rozkł. I przemian zanieczyszczeń
pobór tlenu, uzupełnienie z pow. Tlenu zużytego na procesy biochemiczne
sedymentacja - opadanie zanieczyszczeń
adsorpcja, przyleganie zanieczyszczeń do różnych powierzchni w wodzie
rozcieńczenie przez dopływ

Przeróbka osadów ściekowych- ilość uwolnionych osadów to około 1% oczyszczonych ścieków, zawierają one:

- mikroorganizmy chorobotwórcze

- metale ciężkie

szybko zagniwają

Procesy technologiczne:

Zagęszczenie: grawitacyjne, wirówka

Stabilizacje: fermentacja gnilna, stabilizacja tlenowa, kompostowanie, spalanie[ ale się nie stosuje]

Odwodnienie: stawy osadowe, urządzenia mechaniczne, suszarki, prasy do osadów

Komory fermentacyjne: w wydzielonych komorach fermentacyjnych (WKF) odbywa się beztlenowa przeróbka silnie stężonych ścieków organicznych oraz przeróbka osadów ściekowych.

Prawo gospodarką wodna regulują:

ustawa z 18 lipca 2001r.
rozporządzenie ministra środowiska z 8 lipca 2004r.
rozporządzenie ministra środowiska z 27 listopada 2002r.
11 luty 2004r.- [podział wód na 5 klas - już nie istnieje]