Wydział Inżynierii Środowiska
TECHNOLOGIA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW
Sprawozdanie
Temat: Mechaniczne oczyszczanie ścieków.
Wykonane przez zespół z gr. ISIW1:
Zuzanna Paź
Magdalena Sawa
Marta Wardzińska
Bartosz Jóźwiak
1. Wstęp teoretyczny
Mechaniczne oczyszczanie ścieków polega na usuwaniu zawiesin opadających w procesie sedymentacji.
Oprócz zawiesin w ściekach występują jeszcze substancje pływające i ciała wleczone. Mogą one płynąć ze ściekami przy większej prędkości przepływu, przy mniejszej ciała te osadzają się na dnie urządzeń. W ramach oczyszczania mechanicznego usunięcia wymagają również substancje pływające.
Zanieczyszczenia mechaniczne, spotykane w ściekach bytowo-gospodarczych nadają ściekom wyjątkowo nieprzyjemny wygląd i powodują dość znaczne zapotrzebowanie tlenu. Mechaniczne oczyszczanie ścieków jest więc konieczne ze względu na wygląd wody w odbiorniku oraz utrzymanie w nim warunków tlenowych.
Zgodnie z obowiązującym prawem w Polsce mechaniczne oczyszczanie ścieków jest konieczne, aby odprowadzić ścieki do wód powierzchniowych. Ścieki te nie mogą powodować w wodzie, do której są odprowadzane, formowania się osadów i piany, zmian naturalnej mętności, barwy i zapachu oraz zmian w naturalnej biocenozie. Nie mogą również zawierać odpadów stałych i ciał pływających.
Mechaniczne oczyszczanie ścieków składa się z kolejnych procesów:
-cedzenie - usuwanie ze ścieków substancji pływających i ciał wleczonych o dużych wymiarach. Obecnie w tym procesie można usunąć zanieczyszczenia o wielkości 5mm. Używane są kraty i sita.
-wznoszenie - usuwa ze ścieków zanieczyszczenia pływające, głównie oleje i tłuszcze, które zbierają się na powierzchni ścieków; urządzenia, które służą do ich usuwania to odtłuszczacze i odolejacze.
-sedymentacja - usuwa zanieczyszczenia o małych wymiarach i ciężarze właściwym niewiele większej od wody. Proces ten zachodzi przy malej prędkości przepływu w osadnikach lub w urządzeniach bezprzepływowych (o pracy cyklicznej).
-filtracja - usuwa ze ścieków zanieczyszczenia bardzo drobne.
Skuteczność metod mechanicznego oczyszczania ścieków jest bardzo zróżnicowana i zależy od wielu czynników. Orientacyjnie skuteczność tego procesu można określić na podstawie składu ścieków (w poniższej tabeli opisującej ilość zanieczyszczeń pochodzącej od 1 mieszkańca w ciągu doby wg Imhoffa [g/M*d]).
Lp. |
składnik |
Związki mineralne |
Związki organiczne |
razem |
BZT5 |
1 |
Zawiesiny opadające |
20 |
30 |
50 |
20 |
2 |
Zawiesiny nieopadające |
5 |
10 |
15 |
10 |
3 |
Substancje rozpuszczone |
75 |
50 |
125 |
30 |
|
Razem |
100 |
90 |
190 |
60 |
2. Cel i zakres ćwiczenia.
Celem badań nad procesami jednostkowymi, wchodzącymi w zakres mechanicznego oczyszczania ścieków jest ustalenie przydatności i efektywności poszczególnych procesów osadzania i flotacji do oczyszczania danych ścieków.
Ćwiczenie obejmuje próby bezpośredniego osadzania, a zatem ustalenie wpływu czasu sedymentacji na stopień usuwania zawiesin i innych wskaźników zanieczyszczeń, ustalenie wpływu czynnika wspomagającego na proces sedymentacji.
Badania opadalności zawiesin łatwo sedymentujących zostało przeprowadzone w lejach Imhoffa o pojemności 1 dm3.
3. Wyniki badania procesu grawitacyjnego zagęszczania osadu:
Objętość osadu
Czas [cm3] |
Ścieki bez wspomagania
|
Ścieki po 5 min napowietrzaniu
|
Ścieki po 5 min Napowietrzaniu + AIF
|
||||||
2 min |
0,8 |
1,8 |
0,8 |
||||||
5 min |
2 |
2 |
20 |
||||||
10 min |
3,5 |
3,5 |
22 |
||||||
15 min |
4 |
4,2 |
24 |
||||||
30 min |
4,5 |
4,5 |
26 |
||||||
40 min |
4,7 |
5,6 |
32 |
||||||
50 min |
5 |
6 |
34 |
||||||
60 min |
5 |
6 |
34 |
||||||
|
Barwa
|
Mętność
|
Przezro-czystość
|
ChZT
|
Procent redukcji ChZT |
||||
|
- |
NTU |
cm |
mg O2/l |
% |
||||
Ścieki surowe |
Ciemno-szara |
66,7 |
4 |
208 |
- |
||||
Ścieki surowe po sedymentacji |
Szara |
43,5 |
5 |
112 |
46,2 |
||||
Ścieki napowietrzone |
Jasno-szara |
43,5 |
6 |
112 |
46,2 |
||||
Ścieki napowietrzone + ALF |
Jasno-żółta |
17,3 |
12 |
80 |
61,5 |
l.p. |
masa sączków |
masa osadu [g] |
zawiesina [mg/l] |
redukcja zawiesiny % |
|
|
przed sączeniem [g] |
po sączeniu [g] |
|
|
|
surowe |
1,4240 |
1,5377 |
0,118 |
590 |
|
surowe po sedym. |
1,4611 |
1,5011 |
0,040 |
200 |
66,1 |
po napow. |
1,5027 |
1,5317 |
0,029 |
145 |
75,4 |
po napow.+AIF |
1,3412 |
1,3602 |
0,019 |
125 |
78,8 |
Przykładowe obliczenie zawiesiny dla ścieków po sedymentacji:
zawiesina = (różnica mas sączków / ilość ścieków w oznaczeniu)·10^6 [mg/l]
gdzie ścieków przesączono każdorazowo po 200 ml.
zawiesina
Przykładowe obliczenia:
Obliczenie procentowego stopnia redukcji zawiesiny ogólnej :
gdzie:
V1 - objętość zawiesiny ogólnej dla ścieków surowych,
V2 - objętość zawiesiny ogólnej dla ścieków surowych po sedymentacji.
Analiza wyników i wnioski:
Analizując otrzymane wyniki widać, że już sama sedymentacja wyraźnie poprawiła jakość wody (ChZT z 208 mg O2/l zmalało do 112 mg O2/l, mętność zmalała o jedną trzecią). Ścieki, które przeszły proces napowietrzania przed sedymentacją charakteryzują się zbliżonymi wartościami wskaźników takich jak ChZT, przezroczystość, mętność, barwa do ścieków nienapowietrzonych. Jedyna wyraźna różnica dotyczyła barwy i przezroczystości. Pięciominutowe napowietrzanie okazało się nieefektywne, prawdopodobnie przedłużenie tego procesu dałoby bardziej wymierne efekty.
Ostatnia badana próbka zawierała 0,2 ml/l związku o nazwie „AlF” i została poddana zarówno sedymentacji jak i pięciominutowemu napowietrzaniu. Widać, że ten sposób mechanicznego oczyszczania ścieków (z zastosowaniem obu wspomagaczy) w porównaniu z pozostałymi był najefektywniejszy. Koagulant zredukował zawartość zawiesin do 95% jej pierwotnej zawartości. Koagulantu miał również wpływ na spadek wskaźnika ChZT (procentowa redukcja wyniosła 61,5%). Na podstawie wyników po pewnym czasie (t = 50 minut) zauważa się zaprzestanie osadzania się zawiesin. Jest to spowodowane zagęszczeniem osadu pod wpływem sił ciężkości.
W Rozporządzeniu Ministra Zdrowia normowa wartość ChZT (w zależności od wielkości oczyszczalni) waha się od 150 mg O2/l dla oczyszczalni poniżej 2 000 RLM , dla większych zaś wynosi 125 mg O2/l lub wyraża się minimalnym procentem redukcji równym 75% .
Najefektywniejszy wariant (z napowietrzaniem i związkiem „AlF”) dał % redukcji ChZT równy 61,5%. Ilość zawiesin ogólnych znacznie przekracza dopuszczalną wartość (50 mg/l dla oczyszczalni < 2 000 RLM, dla większych 35 mg/l). Również wymagany minimalny procent redukcji wynoszący dla najefektywniejszego oczyszczania 78,8% jest za mały (dla oczyszczalni > 2000 RLM wynosi 90%).
Wnioskować można, że proces samej sedymentacji jest istotnym, lecz niewystarczającym procesem oczyszczania ścieków. Wskaźniki procentowej redukcji zarówno ChZT jak i zawiesin ogólnych są za małe. Zastosowanie koagulantu znacznie zwiększa efektywność oczyszczania.
2