KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA I ROLNICTWO

OCHRONA ŚRODOWISKA

GRUPA 5

Sadowski Marcin

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie nr. 2: „EFEKTYWNOŚĆ USUWANIA ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH ORAZ BIOGENNYCH Z ODCIEKÓW
Z ZASTOSOWANIEM ZŁÓŻ ZANURZONYCH Z RUCHOMYM WYPEŁNIENIEM”

1. WSTĘP

Odcieki ze składowisk odpadów komunalnych charakteryzują się wyższą w porównaniu ze ściekami komunalnymi, koncentracją składników organicznych i nieorganicznych.

Doświadczenie polegało na doprowadzeniu do pierwszego stopnia złoża ścieków za pomocą pompy perystaltycznej, następnie ścieki przepływały przelewem na drugi stopień złoża i kolejno do odbieralnika odcieków oczyszczonych. Złoże tworzył reaktor pracujący w warunkach tlenowych zawierający wypełnienie w postaci kształtek, które są nośnikami błony biologicznej. Wypełnienie kształtkami reaktora wynosiło 30% jego objętości.

Nasze doświadczenie polegało na określeniu wskaźników fizyko-chemicznych tj. odczynu, ChZT_Cr, amoniaku, azotynów, azotanów, oraz ortofosforanów w odciekach surowych oraz oczyszczonych oraz obliczeniu parametrów technologicznych złoża tj. obciążenia powierzchni złoża ładunkiem substancji organicznych oraz azot. Określiliśmy również sprawność usuwania substancji organicznych oraz stopień nitryfikacji.

Celem ćwiczenia była ocena efektywności oczyszczania ścieków ze składowiska odpadów komunalnych z zastosowaniem złóż zanurzonych z ruchomym wypełnieniem.

2. ZESTAWIENIE WYNIKÓW BADAŃ

Tabela 1.

Wyniki analiz odcieków surowych i oczyszczonych.

Wskaźnik	Jednostka	Odcieki surowe	Odcieki oczyszczone po 1 stopniu	Odcieki oczyszczone po 2 stopniu
Odczyn	pH	8,26	8,05	7,38
ChZTCr	mg O2/dm^3	288	448	464
Ortofosforany	mg P/dm^3	4,09	3,72	3,53
Amoniak	mg N-NH4/dm^3	287	154,97	111,74
Azotany III	mg N-NO2/dm^3	13,3	196	203
Azotany V	mg NO3/dm^3	0,943	2,415	5,428

Obciążenie objętości złoża ładunkiem substancji organicznych oraz azotu:

gdzie:

A₂ - powierzchnia wypełnienia [m²]

Q₁ - natężenie przepływu odcieków [m³/d]

C₁ - stężenie zanieczyszczeń w odciekach [g/m³].

[g/m² *d]

[g/m²*d]

Tabela 2.

Parametry technologiczne złoża

Wskaźnik zanieczyszczenia	Obciążenie powierzchni złoża (g/m^2*d)
Substancje organiczne	2,808
Amoniak	2,798

3. OPIS UZYSKANYCH WYNIKÓW BADAŃ

1. Ortofosforany:

gdzie:

E - ekstynkcja

0,282 - przelicznik z krzywej wzorcowej

V - objętość próby użytej do oznaczenia [cm³]

• Ścieki surowe

• Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia

• Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia

2. Amoniak

1. metoda destylacji bezpośredniej:

gdzie:

f - współczynnik przeliczeniowy,

a - objętość roztworu kwasu solnego odmierzona do odbieralnika [cm³]

b - objętość roztworu wodorotlenku sodowego, zużyta do odmiareczkownia nadmiaru kwasu [cm³]

V - objętość próby użytej do oznaczenia [cm³].

• Ścieki surowe

2. metoda bezpośredniej Nessleryzacji:

gdzie:

0,257 - przelicznik z krzywej wzorcowej

E - ekstynkcja

V - objętość próby [cm³]

• ścieki po 1 stopniu oczyszczenia

• ścieki po 2 stopniu oczyszczenia

3. Azot azotynowy:

gdzie:

E - ekstynkcja

0,035 - przelicznik z krzywej wzorcowej

V - objętość próby [cm³]

• Ścieki surowe

• Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia

• Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia

4. Azot azotanowy:

gdzie:

E - ekstynkcja

0,23 - przelicznik z krzywej wzorcowej

V - objętość próby [cm³]

• Ścieki surowe

• Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia

• Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia

5. ChZT-Cr (metoda dwuchromianowa)

gdzie:

a - ilość soli Mohra zużyta na miareczkowanie próby kontrolnej [cm³]

b - ilość soli Mohra zużyta na miareczkowanie próby właściwej [cm³]

V - objętość próbki ścieków [cm³]

n - normalność soli Mohra = 0,05

• Ścieki surowe

• Ścieki po 1 stopniu oczyszczenia

• Ścieki po 2 stopniu oczyszczenia

Przeprowadzone doświadczenie polegało na ocenie efektywności oczyszczania odcieków ze składowiska odpadów komunalnych z zastosowaniem złóż zanurzonych z ruchomym wypełnieniem. Złoże stanowił reaktor, który pracował w warunkach tlenowych. Odcieki doprowadzane były do reaktora za pomocą pompy perystaltycznej z natężeniem 6,6 cm³/min. Napowietrzanie reaktora dostarcza tlen niezbędny do metabolizmu organizmów zasiedlających złoże oraz usuwa CO₂ powstający w procesie mineralizacji substancji organicznych. Reaktor zawierał wypełnienie w postaci kształtek, które były swobodnie zanurzone w całej objętości reaktora. Kształtki tworzą powierzchnię czynną dla błony biologicznej i optymalne warunki do życia dla różnych kultur mikroorganizmów.

W przeciwieństwie do technologii osadu czynnego żywe mikroorganizmy nie unoszą się w ściekach tylko porastają złoże, dlatego ryzyko wypłukania z reaktora znaczniejszych ilości czynnego biologicznie osadu nie występuje. Ciągły dopływ powietrza jest źródłem tlenu dla procesów mikrobiologicznych oraz zapewnia wyrównanie składu ścieków w reaktorze. Mikroorganizmy tworzące błonę biologiczną uczestniczą w procesie biologicznego redukowania zanieczyszczeń oraz odpływie ścieków ze złoża po oczyszczeniu.

Usuwanie zanieczyszczeń następuje w wyniku ich wychwytywania z przepływających ścieków oraz w wyniku przemian biochemicznych prowadzonych przez mikroorganizmy rozwijające się na powierzchni ruchomego wypełnienia reaktora.

Reaktory z ruchomym wypełnieniem są bardziej odporne na przeciążenia hydrauliczne złoża i mogą przyjąć większy ładunek zanieczyszczeń.

W przeprowadzonym doświadczeniu w wyniku zachodzących procesów redukcji związków organicznych i nieorganicznych zauważyć możemy zobojętnianie się odczynu.

Jako miarę stężenia substancji organicznych przyjęto wskaźniki pośrednie oparte na zapotrzebowaniu na tlen. Metoda dwuchromianowa ChZT_Cr pozwala na pomiar zapotrzebowania na tlen większości występujących w odciekach związków organicznych. Wartość ChZT_Cr w odciekach odzwierciedla stężenie związków organicznych ulegających utlenieniu, w określonym czasie i odpowiednich warunkach reakcji. W przeprowadzonym doświadczeniu obserwujemy także znaczne obniżenie się ilości ortofosforanów w oczyszczanych odciekach. Te formy fosforu przeważają w odciekach przy pH ok. 7,5. Znacznemu obniżeniu uległ także azot amonowy. W temperaturze od 10˚C do 20˚C i przy odczynie obojętnym, ponad 95% azotu amonowego występuje w postaci zjonizowanej. Jon amonowy w wyniku procesu nitryfikacji zachodzącej w warunkach tlenowych zostaje utleniony do azotynów a następnie azotanów.

4. WNIOSKI

1. Zastosowanie metody złóż zanurzonych z ruchomym wypełnieniem pokazało, iż ścieki surowe zawierające znaczne ilości amoniaku i ortofosforanów uległy znacznemu zmniejszeniu.

2. W miarę oczyszczania zwiększało się natomiast stężenie azotanów i ChZT_Cr tłumacząc to można tym, iż nitryfikacja wchodzi w stan 2 fazy.

3. Chemiczne zapotrzebowanie na tlen wskazuje nam na zawartość substancji organicznej, która powinna zmniejszać się w kolejnych etapach oczyszczania. W badanym przypadku jest inaczej, ponieważ występują tutaj duże zawartości azotanów.

4. Na utlenienie azotanów potrzebna jest duża ilość tlenu i w wyniku tego procesu wartości ChZT_Cr wzrosły. Można przyjąć ze wyniki dotyczące tego wskaźnika są zafałszowane.

5. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdza się, iż zastosowanie złóż z ruchomym wypełnieniem przynosi zadawalające efekty w postaci znacznej redukcji zanieczyszczeń w odciekach.

---