Parametry: Ilość ścieków 100 - 200 dm³/Md; -Rzeczywista liczba mieszkańców - liczba mieszkańców na danym obszarze; -Równoważna liczba mieszkańców - liczba przeliczeniowa otrzymana z porównania ścieków przemysłowych i bytowych RLM=∑Ł/Łj; -Obliczeniowa liczba mieszkańców; -Stężenie zanieczyszczeń - ilość zanieczyszczeń w jednostce objętości ścieków; -Ładunek zanieczyszczeń - ilość zanieczyszczeń odprowadzana w jednostce czasu

Ł = Q * S; -Ładunek jednostkowy - ładunek zanieczyszczeń odprowadzany przez jednego mieszkańca rzeczywistego

Ł_jBZT5 = 60 g/Md; - stężenie średnie S_sr=∑Ł_BZT5/∑Q Skład ścieków:

-Zanieczyszczenia mechaniczne - części stałe i zawiesiny; -Zanieczyszczenia organiczne - związki węgla oznaczane jako BZT5, ChZT, OWO;

-Zanieczyszczenia biogenne (1.azot - amonowy, azotynowy, azotanowy, organiczny, całkowity, ogólny Kjedahla; 2.fosfor - ortofosforany, organiczny całkowity (ogólny)); - zanieczyszczenia chemiczne - pochodzenia przemysłowego (np. metale ciężkie)

KRATY; -rzadkie - prześwit 40 - 200 mm;-średnie - prześwit 20 - 40 mm

gęste - prześwit 20 mm

Liczba prześwitów n=Q_hmax/(b*h*Vkr)

Przekrój czynny krat fkr=Q_hmax/3600Vkr

Ilość skratek vsk =(a*(M+RLM)) /(365*1000); -Rodzaje krat:-łukowa

-automatyczna schodkowa;-koszowa

SITA: -Statyczne:-wielkość otworów 0,25 -1,5 mm;-skuteczność usuwania:

(piasku 80 - 90%,zawiesiny 15-30 %, BZT₅ 15 - 25 %)Obrotowe:-wielkość otworu 2-4 mm; Ruchome:-wielkość otworu 1 - 3 mm ^x 30 - 50 mm;

-prędkość przepływu ścieków 0,2 m/s

- średnica tarczy lub bębna 2 - 6 m

- skuteczność usuwania;-Zawiesiny 5-20 %; -BZT₅ 5 - 10 %

ROZDRABNIARKI;-zatopione - kanałowe; -niezatopione (nożowa, młotkowa)Wydajność 500 - 5000 kg/h

Swobodne opadanie cząstek

Im większa średnica tym większa prędkość opadania

PIASKOWNIK; -Zawartość piasku w ściekach: -z kanalizy rozdzielczej -35 dm³/1000 m³ lub 0,02 dm³/Md

-z kanalizy ogólnospławnej - 150-200 dm³/1000 m³ lub 0,04 dm³/Md

Prędkość opadania cząstek:- dla ruchu burzliwego (wzór Newtona)

-dla ruchu laminarnego (wzór Stokesa)

Piaskownik o przepływie poziomym

Piaskownik przedmuchiwany

( napowietrzany);-pozioma prędkość przepływu 0,25 m/s; -szerokość części przepływowej do głębokości 1:1,5 do 1:2; -szerokość komory max 4m;

-szerokość komory piaskowej 0,3 - 0,5 m; - spadek dna w kierunku komory piaskowej max 45 stopnia;

-powierzchnia przekroju poprzecznego A = Qh_max/V

OSADNIKI- osadniki małe

Powierzchnia :F=(to/ts)*(Q/V₀)

Graniczne wartości prędkości opadania zawiesin do obliczania osadników o przepływie poziomym:- wody zabarwione o zawartości 200 - 250 g/m³ zawiesin po koagulacji - 0,35 - 0,45 mm/s; - wody mętne o zawartości zawiesin > 250 g/m³ po koagulacji - 0,5 - 0,6 mm/s; - mętne wody bez koagulacji 0,12-0,15 mm/s; Długość :L=F/B*n

Najczęściej stosowane osadniki samodzielne :Osadnik Imhoffa Typ 01

- bardzo głęboki; - osad usuwa się raz na kwartał lub pół roku; - projektuje się przed złożami biologicznymi; - usuwa 40 % BZT₅; Obliczenia tego osadnika:

- czas przepływu ścieków(samodzielny 2h.,wstępny 1,5h); - pozioma prędkość przepływu do 0,01 m/s

- odległość między ścianami sąsiednich koryt min 0,5 m; - powierzchnia koryt w planie max 80 % powierzchni osadnika

- powierzchnia przekroju poprzecznego koryta; - wysokość części trapezowej koryta; - wysokość części prostokątnej koryta; - czas fermentacji osadów 90 - 150 dni; - pochylenie ścian komory fermentacyjnej 30 - 50 stopni

- średnica dna komory fermentacyjnej 0,4 m;- jednostka objętości komory fermentacyjnej

Osadnik gnilny; -pojemność części osadowej 60-120 dm³/M rok;

- minimalna pojemność na ciecz (bez osadu i kożucha) tuż przed opróżnieniem osadnika Qdmax * 1doba (m³);

-pojemność zajęta przez kożuch 20 - 40 dm³/M rok; - głębokość ścieków w 1 komorze 100 - 350 cm; - wysokość części powietrznej 30 cm; - głębokość ścieków w następnych komorach 100 - 225 cm; - pojemność na ciecz 0,5 - 0,7 m³/M , min 3,0 m³; - minimalna średnica przewodów 100 mm

USUWANIE WĘGLA; Związki organiczne; -podlegają utlenieniu (heterotrofy);-podlegają asymilacji i biomasie; -podlegają przemianą w inne substancje organiczne; -nie podlegają przemianą (są nierozkładalne)

a)reakcja bez nitryfikacji

C₁₈H₁₉O₉N + 17,5O₂ + H⁺-> 18CO₂

+ 8H₂O + NH₄⁺; -b)reakcja z nitryfikacją

C₁₈H₁₉O₉N + 19,5O₂-> 18CO₂ +9H₂O +NO₃^-+H⁺

Wpływ środowiska; -temperatura

-zawartość tlenu; -odczyn pH

; -substancje toksyczne - powodują hamowanie procesu; -azot i fosfor - powodują hamowanie procesu

OSAD CZYNNY:BILANS BIOMASY

(Q+Qr)X=(Q-Qw)Xe+(Qr+Qw)Xu

WIEK OSADU (teoretyczny czas przebywania biomasy w układzie)

OBCIĄŻENIE OSADU ŁADUNKIEM ZANIECZYSZCZEŃ;rx=So*Q/(V*X)

(g BZT₅/g d),S-steż.zaniecz,X-Stez.biom

STOPIEŃ RECYRKULACJI OSADU

n=X/(Xu-X)*100%

PRZYROST OSADU CZYNNEGO

ΔX=Y(So-Se)Q-Kd*X_o*V=Y_obs(So-Se)Q(g/d);Y-współ. przyrostu biomasy (g/g BZT₅);Yobs - obserwowany współ. przyrostu biomasy (g/g BZT₅);Kd- współ. autolizy (obumierania) (1/d)

Xo - zawartość zawiesin organicznych w osadzie (75%) (g/m³)

ZAPOTRZEBOWANIE NA TLEN

-na utlenianie zanieczyszczeń organicznych

OCorg = y₁*(So-Se)*Q (kgO₂/d)

-na utlenianie zw. azotowych

Qutl = (S_ON-Se_N-NH4-Nsyn)*Q

Nsyn = Y*(So-Se)*F_N

F_N- zawartość azotu ogólnego w suchej masie osadu (6-10%); -na oddychanie endogenne OCe = k₁*Xo*V (kgO₂/d)

k₁ - współ. oddychania endogennego (0,1 g O₂/ g d); USUWANIE AZOTU

Corg+Norg+O₂->synteza biomasy+oddychanie komórkowe.

Synteza biomasy->biomasa

-> (amonifikacja)-> NH₄+ CO₂ + H₂O - >(O₂)-> NO₂^-> (nitryfikacja)

->NO₃->(denitryfikacja)(CH₂)->N₂+N₂O

Amonifikacja - przekształcenie azotu organicznego w amonowy

Nitryfikacja

2NH₄ + 3O₂ -> 2NO₂^- + 4H⁺ + 2H₂O (Nitrosomonos) NO₂^- + O₂ -> 2NO₃^- (Nitrobacter)

2NH₄⁺ + 4O₂ -> 2NO₃^- + 4H⁺ + 2H₂O

1 etap;15 CO₂ + 13 NH₄ -> 10 NO₂ + 3C₅N₇NO₂^- + 23H⁺ + 4H₂O

2 etap - spada pH; 5 CO₂ + NH₄ + 10 NO₂ + 2H₂O ->10NO₃^- + C₅N₇NO₂^- + H⁺

Szybkość procesu nitryfikacjii; -stężenie tlenu w komorze napowietrzania

-obciążenie osadu ładunkiem azotu

-zasadowość i pH; -amoniak i kwas azotowy; -BZT₅/Nog w ściekach surowych; -parametry osadu;

-temperatura

Denitryfikacja

6NO₃^- + 5CH₃OH ->5CO₃+3N₂ + 7H₂O + 6OH^- 2NO₂^-->2NO + N₂O

aerobacter, achromobacter,bacillus

2NO₂^- -> 2(NOH) -> (NOH)₂ + H₂O

Szybkość procesu denitryfikacji-

-temperatura; -stężenie tlenu

;-odczyn pH; -źródło węgla

-parametry osadu

PROCES ANAMOX

Warunki procesu: -NH₄:NO₂ = 1:1,32;

- pH 6,7-8,temp.20-43 C

- wydajność 0,7 - 2,6 kg N-NH₄/m³ d

- powolny wzrost biomasy

USUWANIE FOSFORU

a)akumulacja polifosforanów (warunki tlenowe)CH₃COOH + 0,16NH₄⁺ + 1,2O₂+PO₄³>0,16C₅H₇NO₂+12CO₂+0,2HPO₃+0,44OH +1,44H₂O Faza anaerobowa :

- brak tlenu i azotanów;- łatwo rozkładana substancja organiczna

- energia ;- fosforany

Faza aerobowa :

- w obecności tlenu lub azotanów

a)rozkład polifosforanów (warunki beztlenowe)2CH₃COOH + HPO₃ + H₂O ->(C₂H₄O₂)₂+PO₄^-3+3H⁺

Warunki dla procesu usuwania fosforu:

-wymagane przemiennie warunki aerobowe i anaerobowej; -temperatura

-odczyn pH; -potencjał red - OX

- uwalnianie ortofosforanów poniżej 150 m; -tlen rozpuszczony; -związki azotu; -związki węgla; -metale-czas

zatrzymywania ścieków; -zawartość fosforanów w biomasie - ok. 5%

SBR (reaktor sekwencyjny)

Fazy pracy sekwencyjnej reaktora biologicznego 1.Faza wstępna : ścieki surowe dopływają do reaktora;2.Faza mieszania i napełniania - ścieki surowe nadal dopływają do reaktora w którym na przemian wytwarzane są warunki tlenowe i niedotlenione, mechanicznie przebiegają procesy nitryfikacji i denitryfikacji; 3.Faza końcowa - kończą się procesy technologiczne i poziom ścieków zbliża się do maksymalnego

4.Faza sedymentacji - wstrzymana jest praca urządzenia napowietrzająco - mieszającego, rozpoczyna się proces sedymentacji osadu i klarowanie ścieków5.Faza dekantacji i usuwania osadu nadmiernego - następuje pompowa lub stateczna dekantacja ścieków, po zakończeniu dekantacji usuwany jest osad nadmierny

REAKTOR PORCJOWY Z ZASILANIEM BEZ ZBIORNIKA RETENCYJNEGO

Cykl pracy reaktora porcjowego:

-napełnienie - ścieki surowe dopływają do reaktora; -mieszanie - bez dopływu tlenu, warunki anaerobowe

napowietrzanie - doprowadzenie tlenu i nitryfikacja; -reakcja - mieszanie bez dopływu tlenu, denitryfikacja

-sedymentacja - osad na dnie

-dekantacja; -postój - odprowadzanie osadu nadmiernego

REAKTOR PORCJOWY Z ZASILANIEM CHWILOWYM ZE ZBIORNIKIEM RETENCYJNYM

Ocena zdolności sedymentacyjnych osadu czynnego; próba osadowa - objętość osadu po 0,5 h sedymentacji w cylindrze o pojemności 1 litra powinna wynosić max 500 cm³; -indeks osadu;

Io=Vos/M_OS [cm3/g.sm]

ZŁOŻA BIOLOGICZNE

a)złoża zraszane;- wypełnione kruszywem lub tworzywem: złoża nisko obciążone: Dane wyjściowe- przepływ obliczeniowy Qdśr; - stężenie zanieczyszczeń na dopływie do oczyszczalni So; - temp. ścieków

- obciążenie hydrauliczne powierzchni złoża q, 0,5 - 1,5 m³/m²h Obliczenia - wymagany efekt oczyszczania; η_max=(So-Se)/So;

-obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń organicznych;

A=[(0,93-η)/0,00017]*K

K -współ. zależny od temp. ścieków

- ustalenie wysokości złoża

H=(24*q*So)/A

-powierzchnia łożaF=[(Q_dśr*(1+R)]/q)[m²]

R-stopień recyrkulacji ścieków

Q-obciążenie hydrauliczne pow.złoża

-Stopień recyrkulacji:R=(So-Sm)/(Sm-Se)

b)Złoże denitryfikujące

- obciążenie 0,2 - 1 kg BZT₅/m³d

- pojemność denitryfikacyjna S_NO3/S_BZT5

- denitryfikacja wstępna, symultaniczna, wtórna

c)Złoże obrotowe (tarczowe)

Dane wyjściowe

- przepływ obliczeniowy Qdś; - stężenie zanieczyszczeń na dopływie do oczyszczalni S; - temp. ścieków

- obciążenie powierzchni złoża F ładunkiem zanieczyszczeń q_SF, 2 - 10 g/m²d

Obliczenia

- powierzchnia złoża F=S*O_śr./q_sf

- liczba tarcz n=(2*S*O_śr.)/(π*D²*q_sf)

d)Złoża ruchome

Parametry obliczeniowe;- powierzchnia właściwa wypełnienia 300 - 500 m²/m³

- obciążenie powierzchni właściwej wypełnienia 5 gBZT₅/m²d;- obciążenie biomasy ładunkiem zanieczyszczeń 0,2 - 0,5 gBZT₅/g s.m. d;- stopień recyrkulacji wewnętrznej 25 - 50%;- czas zatrzymania ścieków w reaktorze 3 - 4h

- wypełnienie objętości reaktora kształtkami 30-75%

złoża spłukiwane, złoża wieżowe

- złoża tarczowe(złoża zatopione;złoża ruchome (wypełnienie z kształtek)

złoża fluidalne (wypełnienie z ziaren)

RÓWNANIA SZYBKOŚCI REAKCJI

a)reakcja zerowego rzędu

b)reakcja pierwszego rzędu

c)reakcja drugiego rzędu

KINEMATYKA REAKCJI ENZEMATYCZNYCH

kierunki przemian metabolicznych utlenianie (katabolizm); -biosynteza (anabolizm); -r. egzoenergetyczna r. endoenergetyczna; -enzymy indukcyjne enzymy represyjne

Schemat reakcji enzymatycznej

KINETYKA OCZYSZCZANIA BIOLOGICZNEGO

W procesie oczyszczania zmianie ulegają: stężenie zanieczysz S

ilość biomasy X

Równanie Monoda

- bez inhibicji μ=μmax*S/Ks+S

- z inhibicją kompetycyjną

- z inhibicją niekompetycyjną

- z inhibicją substratową

inhibicja to spowolnienie reakcji

I - stężenie inhibitoraK - stała inhibicji

WSPÓŁCZYNNIKI KINETYCZNE

-współ.charakteryzujące przyrost osadu

Yt, Yobs, Kd

współ. charakteryzujące szybkość usuwania zanieczyszczeń μmax i Ks lub q_max i Ks

HAMOWANIE REAKCJI ENZYMATYCZNYCH - INHIBICJA

Inhibicja kompetycyjna - współzawodnicza (w tym hamowanie produktem)-Inhibitor współzawodniczy z substratem o centrum aktywne enzymu:K₁=k₅/k₄- stała inhibicji

Inhibicja niekompetycyjna - niewspółzawodnicza ( w tym hamowanie substratem)

Inhibitor łączy się z enzymem lub kompleksem ES

OCZYSZCZANIE ROŚLINNE

a)Obiekty rol.wykść. b)fakultatywne stawy glonowe c)oczysz.hydrobiologiczne:*stawy z roślinnością wyższą pływającą: *złoża z roślinnością zakorzenioną (-z powierzchniowym przepływem ścieków; - z podpowierzchniowym przepł.ścieków(z poziomym lub pionowym przepł.ść.) Oczyszczanie w systemie Lemna

schemat technologiczny

(hydrobotaniczne oczyszczanie)

ścieki surowe-> punkt zlewowy->

część mechaniczna-> staw napowietrzany

->system napowietrzany-> system nitryfikacji-> system koagulacji

->staw Lemna-> urządzenie kontrolno - pomiarowe-> ścieki oczyszczone.

Parametry- czas zatrzymania 20 - 30 dni

- rzęsa;-warstwa tlenowa, nitryfikacja, rośliny pobierają zanieczyszczenia

- im głębiej tym mniej tlenu, denitryfikacja; -na dnie zachodzi mineralizacja beztlenowa

Na złożu poziomym dopływ ścieków jest ciągły, a na pionowym porcjowy

Złoża pionowe najczęściej są nitryfikacyjne. Zasady projektowania

Złoża poziome(przepływ powierzchniowy);- spadek do 0,5%

- głębokość do 30 m; - rowy serpentynowe

Przepływ podpowierzchniowy

- spadek 1 - 3 %;- głębokość 0,6 - 1,2 m

- obciążenie do 40 dm³/m²d;- minimalna powierzchnia 25 m² (5m² na 1M)

- sorpcja, filtracja, rozkład mikrobiologiczny ( utlenianie węgla i denitryfikacja - przy recyrkulacji)

- granulacja większa - system Coopera

- granulacja mniejsza - system Kickutha

Złoża pionowe;- dopływ okresowy, zalewanie cykliczne;- min powierzchnia 15 m² ( 1- 5 m² na 1M);- filtr wielowarstwowy- usuwanie węgla i nitryfikacja;- w układzie szeregowym 0,8 m²/M i 0,4 m²/M

RODZAJE OSADÓW SUROWYCH; osad wstępny - ze ścieków surowych; -osad wtórny - po oczyszczaniu biologicznym(recyrkulowany, nadmierny); -osad chemiczny ze strącania reagentami; -osad mieszany - wstępny i wtórny zmieszany

PODZIAŁ OSADÓW

- w zależności od sposobu unieszkodliwiania; -osad przefermentowany - po stabilizacji beztlenowej ( fermentacji metanowej)

;-osad stabilizowany - po stabilizacji tlenowej; -osad przemyty; -osad zagęszczony; -osad odwodniony

;-osad wysuszony

Właściwości technologiczne osadów

objętośćosaduVos=(100*Gos)/ρos(100-W) Gos - sucha masa osadu kg sm./d

gęstość osadu

ρos=[100*ρ_G*ρ_W/(100-W)*ρ_W+W*ρ_G

zmiana objętości osadu

- dla końcowego uwodnienia

- zdolność osadu do fermentacji jest oceniana na podstawie ilości i składu wydzielanego gazu

- właściwości filtracyjne osadu (zdolność do odwodnienia)

- ciepło spalania dla osadu wstępnego

- dla osadu czynnego nadmiernego

- wartość nawozowa osadu zależy od zawartości

Właściwości fizyczne osadu

- zaw. sub. Stałych sucha masa lub sucha masa organiczna osadu; - skład granulometryczny cząstek osadu, duży wpływ na odwodnienie osadu zwłaszcza frakcja 1-100mm; - indeks osadu zdolność osadu do sedymentacji , odwodnienia 30-150 cm³/g

IO= Vos/Gos cm³/g

Vos - objętość osadu po 0,5 h sedymentacji w cylindrze o objętości 1dm³ - uwodnienie

- opór właściwy filtracji - ciśnienie wymagane do wytworzenia jednostkowego natężenia przepływu filtratu o jedn. Lepkości przez jedn. Masy placka filtracyjnego

- pozorny właściwy opór filtracyjny

-rzeczywisty właściwy opór ;

- zmniejszenie oporu koagulanty

- ściśliwość osadu ; - czas ssania kapilarnego (CSK) ocena zdolności odwodnienia wyznaczenie dawki elektrolitu( wyznaczamy jako czas wsiakania w bibułe o określonych wymiarach)

Właściwości chemiczne osadów

- odczyn;W zależności od rodzaju osadu ph=5-8; -Osad wstępny w fazie fermentacji kwasnej ph=6; -Osad przefermentowany ph=7-7,5

- zasadowość (mg CaO₃/dm³)

; -Osad wstępny i wtórny kilkaset mgCaCO₃/dm³; -Osad przefermentowany 2000-6000 mgCaCO₃/dm³; -Zasadowość osadu 2xwiększa niż cieczy zasadowej

- zawartość kwasów lotnych (mg CaO₃/dm³) ilość kwasów oraganicznych w osadzie; -zawartość związków biogennych decyduje o wykorzystaniu do nawodnieniazawartość substancji szkodliwych , utrudniona fermentacji i odwodnienie

Odwodnienie osadu

- zagęszczanie(grawitacyjne,flotacyjne, mechaniczne)

-odwadnianie termiczne(suszenie i granulacja, suszenie)

-odwadnianie naturalne(poletka osadowe, laguny)

- odwadnianie mechaniczne(prasy komorowe, prasy filtracyjno taśmowe, wirówki)

Stabilizacja przeróbka osadu

Met biologiczne Fermentacja(klasyczna,wielostopniowa)

-Stabilizacja tlenowa(klasyczna , termofitowa); -Kompostowania

Met chemiczne; -Mieszanie z CaO z Ca(OH)₂Met fizyczne ;-Termokondycjowanie;

-Piroliza(odwodnienie osadu)

-Spalanie całkowite; -Pole elektromagnetyczne;-Ultradźwięki

Ostateczne unieszkodliwianie osadu

- składowanie;-rolnicze wykorzystanie

(Bezpośrednie,Pośrednie(kompostowanie, wernikompost)- spalanie całkowite

- woda występuję w osadzie w postaci

(Wody wolnej międzycząsteczkowej,

Kapilarnej luźno związanej z cząsteczkami osadu, Wody zawieszonej przylegającej do cząsteczek)

Zagęszczacze flotacyjne ( zbieramy osad z powierzchni); -cząstki osadu są wiązane czynnikiem flotacyjnym, naj. Powietrzem; -stosowane dla osadu mieszanego i nadmiernego

zwiększenie efektywności polimerem

Zagęszczacze mechaniczne

a) sitowe;- cylindryczne obracające się bębny z tkaniną filtracyjną;- osad kondycjonowany ;- wydajność 3 - 100 m³/h lub 15 - 1500 kgsm/h

- średnia bębna 600 - 1200 mm

- dł. bębna 1500 - 3500 mm

-obroty bębna 2 - 30 obr/min

b) taśmowe;- praca ciągła

- osad kondycjonowany- zgarniacz usuwa osad;- wydajność 10 - 150 m³/h lub 50 - 2250 kgsm/h;- szerokość taśmy 800 - 2700 m;- prędkość taśmy 7 - 30 m/min

c) ślimakowa pras

- osad kondycjonowany;- cylindryczne sito szczelinowe- kąt nachylenia 30 ⁰

- wewnątrz podajnik ślimakowy

- wydajność 8 - 50 m³/h lub 40 - 750 kgsm/h;- średnia sita bębnowego 300 - 700 mm;- dł. bębna 1200 - 1750

- obroty ślimaka 1 - 12 obr/min

- sito oczyszczane przez dysze

Stabilizacja tlenowa osadu

Definicja: Aerobowy, biochem. rozkład substancji organicznych zawartych w osadzie w warunkach niedoboru substratu, prowadzony przez heterotrofy i stosowany dla osadu nadmiernego i mieszanego a)stabilizacja w komorach osadu czynnego, bardzo długi wiek osadu b)stabilizacja w komorach wydzielonych ( okresowe doprowadzanie i odprowadzanie osadów) c)termofitowa tlenowa stabilizacja ( okresowe doprowadzanie odprowadzanie osadów)

Cechy stabilizacji tlenowej:

- porównywalna z fermentacją redukcja suchej masy osadu- mniejszy niż w procesie fermentacji ładunek BZT₅ w wodzie nad osadowej i większa wartość nawozowa osadu;- stabilny biologicznie produkt końcowy

- mniejsze nakłady inwestycyjne niż na fermentację i stosunkowo prosta obsługa

- wysokie koszty energii elektrycznej ( napowierzchnie);- wpływ temp. zewnętrznej i geometrii zbiornika

- brak produkcji biogazu;- mniejsza zdolność do odwadniania niż osadu przefermentowanego

Osad jest ustabilizowany gdy: sucha masa podatna na rozkład = 0,1 - 0,2

Reakcje w procesie stabilizacji tlenowej

1.Redukcja biomasy

C₅ H₇ NO₂ + 5O₂->4CO₂ + H₂O + NH₄HCO₃ ;2.Nitryfikacja

NH₄ + 2O₂->NO₃ + 2H + H₂0

3.Reakcja sumaryczna z pełną nitryfikacją C₅H₇NO₂ + 7H₂O-> 5CO₂ + 3H₂O + HNO₃

4.Denitryfikacja C₅H₇NO₂ + 4NO₃ + H₂O->NH₄ + 5HCO₃ + 2NO₂

5.Reakcja sumaryczna z pełną nitryfikacją i denitryfikacją

2C₅H₇NO₂ + 11,5O₂->10CO₂+7H₂O

+ 2N₂

Czynniki wpływające na proces stabilizacji tlenowej

- temp. - niska hamuje, wysoka przyspiesza proces ( izolacja zbiorników)- stężenie suchej masy - wzrost zwiększa zużycie tlenu; zalecane 3,5 - 4,5 % s.m

System anoksyczno - tlenowy

Uzyskuje się;- proces z całkowitą nitryfikacją i denitryfikacją;- zmniejszone zapotrzebowanie tlenu w fazie tlenowej;- częściowe odzyskanie zasadowości ( do 50%);- odpowiednie pH bez bez dawkowania alkolidów

- automatyczna termofitowa stabilizacja osadów

Charakter procesu

- proces proces tlenowy z mikroorganizmami termofilnymi- silne napowietrzanie i mieszanie;- egzotermiczny rozkład subst. organ. 55 - 80 ⁰C;- brak nitryfikacji i denitryfikacji

- redukcja patogenów;- dużo amoniaku w produkcie przy pH 8 - 9 ;- czas zatrzymania osadu 6 - 8 dni;- obciążenie komory s.m. osadu 5 - 8,7 kg s.m / m³d

- redukcja zw organ. 30 - 50 %;- temp. procesu 60 - 65 ⁰C

Fermentacja metanowa

Faza I - bakterie hydrolityczne rozkładają nierozpuszczalne związki organ. Faza II - fermentacja kwaśna, bakterie kwasowe rozkładają rozpuszczone związki do prostych kwasów ( octowy, propionowy), wodoru i CO₂;Faza III - f. metanowa - autotrofy i heterotrofy metanowe rozkładają kwasy do CH₄, CO₂ i H₂O

Fermentację można podzielić

- jednostopniowo;-dwustopniowo (50 - 60 % przefermentowania)

Wielkości wpływające na proces fermentacji;Temperatura

- ferm. psychrofilowa T < 20 ⁰C

- ferm. mezofilowa T = 30 - 38 ⁰C

- ferm. termofitowa T = 45 - 58 ⁰C

Ilość i częstotliwość odprowadzania osadu;- decyduje o czasie fermentacji

- ferm.psychrofilowa - jedno lub kilkakrotnie na dobę;- ferm. mezofilowa - min 6 razy na dobę;- ferm. termofitowa - kilkanaście razy na dobę

Mieszanie osadu

- zapewnia jednorodność masy osadu w komorze;-Wydajność urządzeń mieszających w m³/d-f.psydrofilowa-Qm; Ogrzewanie osadu

- stosuje się wymienniki ciepła spiralne, płytowe, rurowe;- temp. wody 60 - 90 ⁰C; - ogrzewanie parą

Ogrzewanie osadu w WKF

a)ogrzew.wewnętrzne b)ogrzew. zewnętrzne c)ogrzew. tzw. „żywą parą”

Wymiarowanie komór fermentacyjnych

Podstawowe parametry;- czas fermentacji;- obciążenie objętości komory subst. organ.

Odwadnianie osadu

Metody:1.wirowanie ( siła odśrodkowa)

2.filtracja (włókniny)

Zwiększanie efektu:a)wstępne zagęszczanie statyczne,b)kondycjonowanie

Kondycjonowanie - działania prowadzące do zmian, które polepszają zdolność osadów do zagęszczenia i odwodnienia 1.chemiczne

Stosowane środki:-nieorganiczne - sole żelaza, glinu i wapna - zwiększają ilość osadu do przeróbki, stosowane w prasach komorowych; -organiczne - polielektrolity ( anionowe, kationowe, obojętne )Dawki:

- średnio 1 - 4 g/kg s.m. osadu

- do nadmiernego osadu czynnego 3 - 10 g/kg s.m. osadu;- do osadu mieszanego 2 - 18 g/ kg s.m. osadu;- dla osadu czynnego ustabilizowanego 4 - 10 g / kg s.m. osadu 2.fizyczne; a)mechaniczne - zmiana struktury osadu bez reakcji chemicznej(- stosuje się : popiół, miał węglowy, trociny, piasek, żwir;- stosowane przy prasach filtracyjnych

- zwiększa gęstość osadu

b) termiczne - rozbicie struktury osadu

- wymrażanie do temp. 20C

- podgrzanie do temp. 60 -80C

- podgrzanie do temp. 180-230C przy ciśnieniu 10-25 bar

WIRÓWKI 1.rozdział fazy stałej od ciekłej za pomocą siły odśrodkowej

2.kondycjonowanie osadu; 3.wirówki przeciwprądowe - przeciwny ruch fazy stałej i ciekłej; 4.wirówki współprądowe - woda odprowadzana rurą wewnętrzną, osad w części zewnętrznej; 5.parametry:

- współ. rozdziału - zawartość części stałych w osadzie odwodnionym w stosunku do osadu doprowadzanego

WR=Xe/Xo>95%

- uwodnienie osadu po odwodnieniu zależy od rodzaju osadu i dawki

PRASY FILTRACYJNE

a)taśmowe;- przeznaczone do pracy ciągłej; - kondycjonowany osad tłoczony pompą; - stopniowo zwiększany nacisk na osad; - taśma płukana wodą (filtratem); - regulacja stopnia odwodnienia szybkością przesuwu taśmy

- zalecana zawartość suchej masy w osadzie do odwodnienia 3-8 %;

- szerokość taśmy 800-1000 mm

- wydajność 2 - 30 m³/h

b)komorowe;- filtracja przez tkaninę filtracyjną pod ciśnieniem statycznym

- współ. rozdziału bliski 100%

- wydajność zależna od liczby komór ( do 200 płyt);- cykl pracy prasy komorowej(napełnienie osadem; zamknięcie płyt do uzyskania maksymalnego ciśnienia; filtracja osadu

;redukcja ciśnienia; stopniowe przesuwanie płyt, otwieranie komór)

WORKOWNICE- kosze ze stali nierdzewnej z zamocowanymi workami z tkaniny filtracyjnej; - sterowanie ręczne lub automatyczne; - 2,3,6 lub 12 worków; - wymiana worków 1 lub 2 x na dobę; - górny i dolny czujnik poziomu osadu; - zestaw do kondycjonowania osadu; Obliczanie liczby worków

N=Vos*s/85*a

Vos- dobowa produkcja osadu dm³/d

a - staładla osadu wstępnego

Cykl pracy;- napełnienie worków do górnego czujnika;- odwodnienie pod ciśnieniem do dolnego czujnika poziomu

- dopełnienie worków do górnego

czujnika poziomu;- odwodnienie pod ciśnieniem;- zakończenie procesu po osiągnięciu dolnego poziomu

SUSZENIE OSADÓW

-Suszenie na poletkach

-Suszenie z wykorzystaniem naturalnego procesu filtracji i parowania

Warunki procesu:- czas suszenia 1-1,5 m-ca;- zalewanie od razu do eksploatacyjnej wysokości zalewu

- filtracja w pierwszym okresie po zalaniu;- kondycjonowanie osadu

- uwodnienie końcowe 50-60%

- po wysuszeniu składowanie ok. 1 roku

- kompostowanie i wykorzystanie rolnicze Obliczanie powierzchni poletek osadowych Vp=365*Vos/n*h

n -liczba wylewów na rok (5-6)

h - wysokość warstwy osadu (20-30 cm)

Vos - dobowa objętość osadu

Suszenie termiczne Cele suszenia osadu:- eliminacja wody związanej z osadem; - zmniejszenie objętości osadu (składowanie, transport)- zmniejszenie uwodnienia osadu do 50% (spalanie częściowe) lub 90 % (spalanie całkowite); - zwiększenie wartości opałowej osadu; - stabilizacja i higienizacja osadu; - polepszenie struktury osadu przed wykorzystaniem rolniczym; Warunki prowadzenia procesu: - kondycjonowanie osadu olejem, rozpuszczalnikiem lub mieszanie z suchym osadem; - osad wysuszony - granulki o średnicy 1-4 mm; - powstaje 1-2 m³ gazów z jednej tony odprowadzanej cieczy; - chłodzenie, odprowadzanie i oczyszczanie gazów

- zapobieganie wybuchom pyłów poprzez schłodzenie oparów 50 - 100 m³ na 1 tonę s.m osadu; - odprowadzanie i oczyszczanie ścieków; Spalanie osadu Cel spalania: -zmniejszenie masy i objętości osadu; Wymagania:- odwodnienie i podsuszenie osadu do 35-50 % s.m.;- zawartość substancji organicznej min. 40 %; - zawartość substancji palnych min.25 %

Piroliza - rozkład termiczny substancji bez udziału tlenu; - piroliza niskotemperaturowa 300-600C

- piroliza wysokotemperaturowa 750 - 1000 C Produkty pirolizy;- faza gazowa - gaz pizolityczny (wodór, metan, tlenek i dwutlenek węgla);- faza stała - koks pizolityczny (węgiel, metale, substancje niepalne);- faza płynna (olej, smoła)

Kompostowanie - termiczna przeróbka osadów w warunkach tlenowych

Kompostowanie zapewnia:- stabilizację zw. Organicznych; - naturalną

dezynfekcję w wysokej temperaturze

- zmniejszenie masy i uwodnienia osadu

- stabilny produkt końcowy do dalszego wykorzystania Wymagania :- osad odwodniony; - mieszanina osadu i słomy, trocin, odpadów o uwodnieniu 40-60%; - stosowanie węgla organicznego do azotu 26:1 Warunki prowadzenia procesu:- pryzmy lub reaktory; - samorzutne ogrzewanie do 50-70%];- dezodoryzacja powietrza do napowietrzania; - kontrola uwodnienia

---