Skład grupy: Politechnika Wrocławska

Marta Parnowska Wydział Inż. Środowiska

Magdalena Górka Technologia Wody i Ścieków

Kinga Bosak gr.2 pon.17.05 - 20.35

Tomasz Chudy

Temat: Oczyszczanie ścieków w procesie tlenowego osadu czynnego z nitryfikacją.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z procesem biologicznego oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego w warunkach laboratoryjnych i porównanie z rzeczywistym procesem osadu czynnego. Aby przystąpić do oceny oczyszczania ścieków osadem czynnym należało:

- wyznaczyć parametry pracy komory osadu czynnego (KOCZ)

- wyznaczyć wybrane parametry pracy osadnika wtórnego

- sporządzić bilans związków organicznych, azotu, fosforu i tlenu

2. Określenie składu ścieków surowych oraz oczyszczonych po osadniku wtórnym.

2.1 Azot amonowy N-NH₄⁺, azot azotynowy N-NO₂^-, azot azotanowy N-NO₃^-

Oznaczenie azotu azotanowego przeprowadzono z jednej 100cm³ próby ścieków. Do oznaczenia N-NH₄⁺ i N.-NO₂^- w ściekach surowych i oczyszczonych należało sporządzić rozcieńczenia. Wszystkie oznaczenia były wykonywane metodą kolorymetryczną przez porównanie badanej próby ze skalą wzorców.

N-NH₄⁺

ŚCIEKI SUROWE

1:100 - N-NH₄⁺=0,05mgN/100cm³=0,5gN/m³
=50 gN/m³

rozcieńczenie

1:200 - N-NH₄⁺=0,04mgN/100cm³=0,4gN/m³
=80 gN/m³

średnia N-NH₄⁺=65 gN/m³

ŚCIEKI OCZYSZCZONE

1:1 - N-NH₄⁺=0,15mgN/100cm³=1,5 gN/m³

rozcieńczenie

1:2 - N-NH₄⁺=0,15mgN/100cm³=1,5gN/m³
=3 gN/m³

średnia N-NH₄⁺=2,25 gN/m³

Stopień usunięcia N-NH₄⁺

N-NO₂^-:

ŚCIEKI SUROWE

1:2 - N-NO₂^-= ślady

rozcieńczenie

1:5 - N-NO₂^-= ślady

ŚCIEKI OCZYSZCZONE

1:5 - N-NO₂^-=0,15mgN/100cm³=1,5gN/m³
=7,5 gN/m³

rozcieńczenie

1:10 - N-NO₂^-=0,1mgN/100cm³=1gN/m³
=10 gN/m³

średnia N-NO₂^-=8,75 gN/m³

N-NO₃^-

ŚCIEKI SUROWE

N-NO₃^-=ślady

ŚCIEKI OCZYSZCZONE

N-NO₃^-=50g N-NO₃^-/m³

N_og

Azot ogólny jest sumą azotu Kjeldahla (N_org+N-NH₄⁺) oraz azotu azotanowego i azotu azotanowego.

N_og = N-NH₄⁺ + N-NO₃^- + N-NO₂^- + N_org

ŚCIEKI SUROWE

N_og=65+26,7=91,7 gN/m³

ŚCIEKI OCZYSZCZONE

N_og=2,25+50+8,75+1,1=62,1 gN/m³

Stopień usunięcia N_og

2.2 Utlenialność

ŚCIEKI SUROWE

1:10 - utlenialność=51 gO₂/m³

rozcieńczenie

1:20 - utlenialność=54 gO₂/m³

średnia utlenialność =52,5 gO₂/m³

ŚCIEKI OCZYSZCZONE

1:2 - utlenialność=16,2 gO₂/m³

rozcieńczenie

1:5 - utlenialność=20 gO₂/m³

średnia utlenialność=18,1 gO₂/m³

2.3 BZT₅

Ilość tlenu w próbie przed inkubacją

rodzaj ścieków	rozcieńczenie	ilość Na2S2O3 zużyta do miareczkowania, cm^3	ilość tlenu w ściekach mgO2/dm^3
surowe	1:50	3,8	7,6
surowe	1:100	3,4	6,8
oczyszczone	1:2	3,7	7,4
oczyszczone	1:5	3,7	7,4
W.R	-	3,7	7,4

Ilość tlenu w próbie po inkubacji

rodzaj ścieków	rozcieńczenie	ilość Na2S2O3 zużyta do miareczkowania, cm^3	ilość tlenu w ściekach mgO2/dm^3
surowe	1:50	2,8	5,6
surowe	1:100	3,0	6,0
oczyszczone	1:2	3,2	6,4
oczyszczone	1:5	3,4	6,8
W.R	-	3,4	6,8

Ścieki surowe 1:50

BZT₅=

	1:50	1:100	średnia
BZT5 ścieków surowych gO2/m^3	80	-	80

	1:2	1:5	średnia
BZT5 ścieków oczyszczonych gO2/m^3	1,6	-	1,6

Stopień usunięcia BZT₅

Tabelaryczne zestawienie składu ścieków surowych i oczyszczonych, a także stopnie redukcji poszczególnych właściwości ścieków.

cecha ścieków	ścieki surowe	ścieki oczyszczone	% redukcji
pH	8,2	7,9	4
zasadowość, val/m^3	8,8	3,1	65
utlenialność, gO2/m^3	52,5	18,1	65,5
N-NH4^+, gN-NH4^+/m^3	65	2,25	96,5
N-NO3^-, gN-NO3^-/m^3	ślady	50	-
N-NO2^-, gN-NO2^-/m^3	ślady	8,75	-
Norg, gN/m^3	26,7	1,1	96
Nog, gN/m^3	91,7	62,1	32
Pog, gP/m^3	15,3	14,5	5
ChZT, gO2/m^3	359	61,8	83
BZT5, gO2/m^3	80	1,6	98

3. Wyznaczenie parametrów pracy KOCZ

3.1 Parametry charakteryzujące KOCZ

3.1.1 Natężenia przepływu ścieków Q_O

Q_O=4cm³/min=
dm³/min=
dm³/h=
m³/h=
m³/d

Q_O=
m³/d

3.1.2 Wymiary i objętość komory KOCZ

Komora nr.1 Komora nr.2

Q_O=
m³/d Q_O=
m³/d

V_cał=
m³ V_cał=
m³

V_k=
m³ V_k=
m³

WO=8d

3.1.3 Obciążenie hydrauliczne objętości KOCZ

O_hKOCZ=

O_hKOCZ=

3.1.4 Czas przetrzymania ścieków w KOCZ

T_KOCZ=

T_KOCZ=
=14h

3.2 Parametry charakteryzujące osad w KOCZ

3.2.1 Stężenie osadu w KOCZ

Stężenie osadu uzyskujemy z różnicy suchej pozostałości i suchej pozostałości przesączu.

	KOMORA NR.1	KOMORA NR.2
sucha pozostałość gsm/dm^3	2,62	3,26
sucha pozostałość przesączu gsm/dm^3	1,05	1,05
stężenie osadu - X gsm/dm^3	1,57	2,21

3.2.2 Indeks osadu IO

IO=

V_OS - objętość osadu czynnego po 30 minutowym zagęszczaniu w cylindrze

	KOMORA NR.1	KOMORA NR.2
VOS, cm^3/dm^3	93	120
X, gsm/dm^3	1,57	2,21
IO, cm^3/gsm	59	54

3.2.3 Stężenie tlenu w KOCZ

Z_O = Z_O^ChZT +Z_O^nit

Z_O^ChZT = ChZT_i Q_i - ChZT_e Q_e - ChZT_N Q_N

ChZT_i - wartość ChZT w dopływie do KOCZ ChZT_i = 359gO₂/m³

Q_i - natężenie dopływu ścieków do KOCZ Q_i=Q_e=Q_O=
m³/d

ChZT_e - wartość ChZT w odpływie z KOCZ ChZT_e = 61,8gO₂/m³

ChZT_N - wartość ChZT w masie osadu w KOCZ ChZT_N=2590gO₂/m³

Q_N - natężenie przepływu osadu nadmiernego Q_N=1/8 V_k/d=
m³/d

Z_O^ChZT =

Z_O^ChZT = 0,6gO₂/d

Z_O^nit = 4,6 Q_e N-NO₃^-_e

N-NO₃^-_e - stężenie azotu azotanowego w odpływie z KOCZ N-NO₃^-_e=50gN/m³

Z_O^nit =

Z_O^nit = 1,3gO₂/d

Z_O = 0,6 + 1,3 = 1,9 gO₂/d

3.2.4 Ilość odprowadzanego osadu nadmiernego

Do obliczenia ilości osadu nadmiernego korzystamy ze wzoru na wiek osadu WO, który wynosi WO = 8d.

X =

3.3 Wyznaczenie parametrów pracy KOCZ

3.3.1 Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń

S_BZT5 - stężenie zanieczyszczeń organicznych w ściekach doprowadzanych do KOCZ

S_BZT5 = 80 gBZT₅/m³

V_OS - objętość osadnika wtórnego V_OS=
m³

3.3.2 Obciążenie objętości komory ładunkiem zanieczyszczeń

O_k. =

4. Wyznaczenie parametrów pracy osadnika wtórnego.

4.1 Objętość osadnika wtórnego

Osadnik wtórny pionowy traktowany jest jako walec o średnicy D=0,11m oraz wysokości H=0,52m.

4.2 Powierzchnia rzutu pionowego osadnika wtórnego

4.3 Obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika wtórnego

4.4 Czas przetrzymania ścieków w osadniku wtórnym

5. Bilans związków organicznych, azotowych, fosforu oraz tlenu

BILANS ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

Z_O^ChZT = ChZT_i Q_i - ChZT_e Q_e - ChZT_N Q_N

Z_O^ChZT=0,6gO₂/d

BILANS ZWIĄZKÓW AZOTOWYCH

N_i Q_i - N_e Q_e - N_N Q_N = 0

N_N - stężenie azotu ogólnego w masie osadu w KOCZ

N_i - stężenie azotu ogólnego w dopływie do KOCZ N_i=91,7 gN_og/m³

N_e - stężenie azotu ogólnego w odpływie z KOCZ N_e=62,1 gN_og/m³

BILANS ZWIĄZKÓW FOSFORU

P_i Q_i - P_e Q_e -P_N Q_N = 0

P_N =

P_N - stężenie fosforu ogólnego w masie osadu w KOCZ

P_i - stężenie fosforu ogólnego w dopływie do KOCZ P_i=15,3 gP_og/m³

P_e - stężenie fosforu ogólnego w odpływie z KOCZ P_e=14,5 gP_og/m³

6. Podsumowania i wnioski

Celem ćwiczenia było określenie skuteczności oczyszczania ścieków w procesie tlenowego osadu czynnego z nitryfikacją. Po procesie osadu czynnego widoczny jest wyraźny wzrost liczby azotynów i azotanów, a zmniejsza się liczba azotu amonowego. Jest to wynikiem zachodzącego w masie osadu procesu nitryfikacji, w wyniku którego azot amonowy rozkłada się do azotynów i azotanów. Znaczny spadek ilości azotu amonowego w ściekach oczyszczonych wskazuje, że proces nitryfikacji zachodzi bardzo intensywnie.

Indeks osadu o wartości poniżej 100cm³/gsm wskazuje na świeżość osadu i jego prawidłową pracę. Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń klasyfikuje go osadów niskoobciążonych. Bilans związków azotu i fosforu określa ilość tych związków zmagazynowanych w masie osadu. Według danych literaturowych stężenie azotu ogólnego w osadzie powinna wynosić N_N=
,a ilość fosforu P_N=
.

Uzyskane na ćwiczeniach wartości wskazują, że stężenie azotu ogólnego w masie osadu czynnego było dwukrotnie większe, a stężenie fosforu blisko trzykrotnie mniejsze.

Proces tlenowego osadu czynnego z nitryfikacją jest niezwykle istotnym procesem oczyszczania ścieków. Pozwala on znacząco obniżyć wartości BZT₅ oraz ChZT, a także znacznie zredukować azot amonowy. Wynikiem tych procesów jest znaczny wzrost, ale dopuszczalny i zgodny z normą azotanów w ściekach oczyszczonych.

8

---