Ochrona wód.

ZASOBNOŚĆ POLSKI W WODĘ: Polska jest krajem ubogim w wodę ( odpływ wód powierzchniowych średnio na mieszkańca wynosi ok. 1,6 tys. m3/rok, czyli około trzy razy mniej niż europejska średnia a pięć razy mniej niż światowa.), stąd gospodarowanie nią powinno być rozsądnie zagospodarowane.

Zasoby wodne charakteryzują się dużą zmiennością sezonową i nierównomiernością rozmieszczenia na terytorium. Ok. 38% naszego kraju- rejony deficytowe w wodę.

PODZIAŁ WÓD POD WZGLĘDEM SANITARNYM:

1. OPADOWE- ich skład zależy od składu atmosfery, zawiera ok. 25cm3/dm3 rozpuszczonych gazów.

• Zawierają związki nieorganiczne głównie: aniony chlorkowe, siarczanowe, azotanowe oraz kationy Na+ i NH4+ (do 10 mg/dm3).

• Zawierają substancje nierozpuszczone: sole Ca, Mg, sadze, pyłki, mikroorganizmy na poziomie kilkaset mg/dm3., pH 0k 6.

Na terenach przemysłowych: metale ciężkie i ich związki, połączenia węgla, fosforu, tlenki węgla i siarki, pestycydy i radioizotopy.

2. POWIERZCHNIOWE- (5 klas dla celów monitoringu) ich skład jest bardzo zmienny i zależy od warunków geologicznych zlewni, stopnia i sposobu gospodarowania. Przeważnie zabarwione, posiadają zdolność samooczyszczania, pH 6.5-8.5 (zalecane).

Główne źródło zanieczyszczeń:

• Wprowadzenie nieoczyszczonych lub zbytnio niedostatecznie oczyszczonych ścieków.

• Zanieczyszczenia pochodzące z wód opadowych, spływów powierzchniowych rolniczych i transportowych.

• Drenaże i wody kopalniane.

3. PODZIEMNE- (5 klas dla celów monitoringu) ich skład i stopień zanieczyszczenia zależy od usytuowania geologicznego.

Podział: zaskórne, gruntowe, podziemne (w tym artezyjskie).

Główne źródło zanieczyszczeń:

• Infiltracyjne z rolnictwa.

• Transportowe.

• Uszkodzenia rurociągów,

• Wylewiska ścieków,

• Składowiska odpadów.

Zawierają: azotany, siarczany, mniej fosforanów, materiały ropopochodne i pędne, pestycydy, zanieczyszczenia infiltrujące w głąb gleby, znaczące ilości związków Mn i Fe pochodzące ze złóż.

PODZIAŁ ŹRÓDEŁ ZANIECZYSZCZENIA WÓD ZE WZGLĘDU NA POWSTAWANIE:

1. PUNKTOWE- dotyczą głównie wód powierzchniowych. Są to przede wszystkim ścieki komunalne i przemysłowe, w tym podgrzane wody chłodnicze, opadowe i roztopowe z terenom skanalizowanych (kanalizacja deszczowa), wody infiltracyjne trafiające do kanalizacji w wyniku awarii i nieszczelności sieci, zrzuty zasolonych wód kopalnianych.

2. LINIOWE- dotyczą głównie wód płytkich podziemnych oraz wód powierzchniowych. Powstają w wyniku przedostawania się z wodami odpadowymi zanieczyszczeń powstających przy użytkowaniu szlaków komunikacyjnych.

3. OBSZAROWE- odpływy z terenów rolniczych, przemysłowych, ze składowisk odpadów, wylewisk ścieków i wody opadowe.

Podział składników wody ze względu na zawartość ilościową:

• składniki podstawowe- od kilkudziesięciu do kilkuset mg/dm3.

• Makroskładniki- od kilkuset mikro-g/dm3 do kilku mg/dm3.

• Mikroskładniki- są to substancje śladowe. Poniżej kilkuset mikro-g/dm3.

RODZAJE ZANIECZYSZCZEŃ WÓD:

• NATURALNE (AUTOCHTONICZNE)- domieszki występujące w wodach powierzchniowych i podziemnych (zasolenie, substancje humusowe, związki Fe).

• ANTROPOGENICZNE (ALLOCHTONICZNE)- obejmujące zanieczyszczenia komunalne, przemysłowe i rolnicze. Źródła: ścieki przemysłowe (bardzo zróżnicowane), ścieki komunalne (głównie substancje łatwo rozkładalne, organiczne, zanieczyszczenia mikrobiologiczne), zanieczyszczone wody opadowe i spływy powierzchniowe.

PODZIAŁ WÓD POD KĄTEM SANITARNYM:

• Wody zanieczyszczone- zawierają składniki szkodliwe lub niebezpieczne dla zdrowia.

• Wody czyste- zawierają składniki naturalne w dopuszczalnych stężeniach.
  

FORMY WYSTĘPOWANIA ZANIECZYSZCZEŃ:

• FIZYCZNE- zawiesiny organiczne i nieorganiczne o różnym stopniu rozdrobnienia >0,5 mikro-metrów, w tym wytrącone związki k oloidowe.

• CHEMICZNE- roztwory właściwe (10A) i koloidy organiczne i nieorganiczne 1nm-0,5 mikrom., w tym substancje toksyczne.

• BIOLOGICZNE- bakterie, wirusy, grzyby (w tym chorobotwórcze), glony, pierwotniaki, toksyny wydzielane przez organizmy.

• Wirusy: zapalenia opon mózgowych, Heinego-Medina, żółtaczki

• Bakterie: pałeczka duru brzusznego (Salmonella typhi), pałeczka durów rzekomych (Salmonella paratyphi), pałeczka czerwonki (Shigella), przecinkowiec cholery (Vibrio cholerae), krętek żółtaczki (choroby Weila- Leptospira).

• Grzyby: grzybice skórne, choroby włosów.

• RADIOAKTYWNE- małe ilości; awarie jądrowych, wycieki, opady z atmosfery.

Zanieczyszczenia wód w Bałtyku

- 650 km3 wód słodkich i 450 km3 wód słonych (Morze Północne)

Narażenie na zanieczyszczenia:

• Morze słonawe (9g/dm3),

• Morze niewielkie, płytkie, prawie zamknięte,

• Powolna wymiana wody (długi okres pozostawiania zanieczyszczeń),

• Wysoka gęstość zaludnienia zlewni ( 70 mln ludzi, 70 000t fosforu/rocznie, 70 000t azotu/rocznie, utrzymuje się zanieczyszczenie DDT, skażenie metalami ciężkimi Hg, Cd, Pb, Zn, Cr, Ni),

• Niska temperatura wody,

• Pozostałości powojenne,

• Brak pełnej informacji o postępowaniu i ochronie wód przez kraje zlewni,

• Udział Polski w wprowadzeniu zanieczyszczeń (w szczególności związki fosforu i azotu).

STRUKTURA POBORU WODY

Podstawowym sposobem użytkowania zasobów wodnych oddziaływujących na ich stan jakościowy i ilościowy jest:

- pobór wody do celów gospodarczych:71% dla przemysłu, 20% dla gospodarki komunalnej, 9% dla rolnictwa i leśnictwa.

- wykorzystanie cieków i zbiorników wodnych jako odbiorników wód wykorzystanych (ścieków)

Najlepsze zużycie wody występuje w energetyce, hutnictwie, górnictwie, przemyśle chemicznym i przemyśle papierniczym.

Źródła poboru wody:

• 83,8% wody powierzchniowe,

• 14,0% wody podziemne,

• 2,2% wody kopalniane.

GOSPODARKĘ WODNĄ POWINNO CECHOWAĆ:

1. Oszczędność wody- stosowanie technologii mniej wodochłonnych, wykorzystywanie obiegów zamkniętych wód.

2. Wprowadzanie efektywnych technologii oczyszczania ścieków umożliwiających wtórne wykorzystanie wód i utrzymanie ich wysokiej jakości.

3. Zmiany technologii uzdatniania, odsalania i oczyszczania wód umożliwiające szersze wykorzystanie istniejących zasobów wodnych.
   

JAKOŚĆ WODY POBIERANEJ DLA POTRZEB PRZETWÓRSTWA SPOŻYWCZEGO:

W przeważającej liczbie przypadków niezbędne jest STOSOWANIE WODY ODPOWIADAJĄCEJ WYMAGANIOM STAWIANYM WODZIE PITNEJ.

Wyjątek: wykorzystywanie wody jako formę transportu surowca (hydrotransport- przemysł cukrowniczy i ziemniaczany).

Jakość ścieków odprowadzanych z przetwórstwa spożywczego powinna odpowiadać:

• w przypadku odprowadzania ścieków do wód i do ziemi- wymagania dotyczące warunków jakie trzeba spełnić oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego zawarte są w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z 28.01.2009 D.U.2009, nr 27 poz. 169.

• wymagania jakościowe są bardziej RESTRYKCJYJNE niż w przypadku kierowania ścieków do kanalizacji (Ustawa z 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzeniu ścieków- Dz.U z 2006r. nr 123, poz.858 oraz Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 20 lipca 2002 r. w sprawie sposoby realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych- Dz.U. nr 129 poz. 1108)

Ustawodawca przewiduje również możliwość rolniczego wykorzystania odpowiednio przygotowanych (oczyszczonych) ścieków z przetwórstwa spożywczego.

Wskaźniki jakości wody i ścieków- miara zanieczyszczenia wód:

1. WSKAŹNIKI FIZYCZNE

• Temperatura

a) wody podziemne- stała temperatura

b) wody powierzchniowe i zaskórne- zmienna temperatura, wahania sezonowe (wpływ odprowadzania podgrzanych wód chłodzących). Skutki: zmniejszenie rozpuszczalności tlenu, przyspieszenie rozkładu zanieczyszczeń organicznych (deficyt tlenu), zaburzenie składu ekosystemów wodnych, intensywny rozwój bakterii i wirusów.

ZALECANE: woda do picia: od -7 do 12oC; odprowadzane ścieki: max. 35oC.

• Mętność

a) pochodzenie naturalne- cząstki skał, gleby, osady denne, cząstki zawieszone i koloidy, nadmierny rozwój organizmów żywych.

b) pochodzenie antropogeniczne- ścieki przemysłowe, komunalne, opadowe, spływy rolnicze.

WODA DO PICIA: 1mg SiO2/dm3= NTU

WODY POWIERZCHNIOWE: kilka do kilkuset mg SiO2/dm3.

• Zapach i smak: cechy te zależą od temperatury, ilości i rodzaju rozpuszczonych gazów i innych substancji rozpuszczonych, zapach może być pochodzenia naturalnego (źródłem są żywe i martwe organizmy wodne).

Zanieczyszczenia antropogeniczne- zapach ścieków zależy od ich pochodzenia i stopnia oczyszczenia (ścieki specyficzne- np. zapach fenolu). Smak bada się w odniesieniu do wody pitnej, obecność w wodzie rozpuszczonych soli, kwasów, zasad (związki organiczne i nieorganiczne).

SPECYFIKACJE ZAPACHÓW: R- roślinny, G- gnilny, S-specyficzny.

SMAK I ZAPACH: akceptowalne w odniesieniu do wody pitnej.

• Tlen rozpuszczony

Procesy aerobowe- rozkład zanieczyszczeń prowadzący do produktów utlenionych.

Procesy anaerobowe- NH2, H2S

20oC- stan nasycenia wynosi 9mgO2/dm3

Wody powierzchniowe: w zależności od temperatury 6,7-15,9 mgO2/dm3

Ścieki: bardzo niewielkie, brak- procesy gnilne.

Skutki niedoboru: 2-3 O2/dm3 powoduje śnięcie ryb i zaburzenia funkcji organizmów wodnych.

2. WSKAŹNIKI CHEMICZNE

Pozwalają na ocenę wody i ścieków w zakresie najważniejszych zanieczyszczeń chemicznych. Analiza chemiczna pozwala na ocenę, czy woda nadaje się do celów konsumpcyjnych lub może być użyta do celów przemysłowych (wymagających ściśle określonych parametrów jakościowych np.; woda kotłowa, produkcja konserw mięsnych, owocowo-warzywnych, produkcja piwa)

• pH

Odczyn wód powierzchniowych zależy od:

• układu węglanowego: bogate w węglany powodują odczyn zasadowy, natomiast ubogie warunkują odczyn zasadowy.

• rodzaju gleb zlewni.

• doprowadzanych zanieczyszczeń.

Woda do picia: pH 6,5-9,5

Wody powierzchniowe wysokiej jakości: pH 6,5-8,5 (wody nizinne- lekko alkaliczne z powodu obecności węglanów; wody bagienne 9 deszczowe są kwaśne).

Ścieki; 6,5-9,0 (wartości dopuszczalne przy odprowadzaniu do wód i ziemi.

• Przewodność: określa zdolność roztworu wodnego do przewodzenia prądu, w wodach naturalnych jony pochodzą prawie wyłącznie z dysocjacji związków nieorganicznych (udział dysocjujących związków organicznych jest znikomy), zatem pomiar tego wskaźnika odnosi się do zanieczyszczeń nieorganicznych wody i ścieków.
  

WARTOŚĆI PRZEWODNOŚĆI:

- woda świeżo destylowana 0,5-2 mikroS/cm

- woda destylowana po kilku dniach (absorpcja CO2 i NH4) 4 mikroS/cm

- woda do picia 2500 mikroS/cm

- woda powierzchniowa 500-2000 mikroS/cm

- ścieki do kilku tysięcy mikroS/cm

• Zasadowość: zdolność do zobojętnienia mocnego kwasu (właściwości te nadają zasady- jony HCO2-, CO22-, OH-, a także krzemiany, borany, amoniak, fosforany oraz zasady organiczne.
  

• Kwasowość: zdolność do zobojętnienia mocnej zasady (wynika z obecności głównie słabych kwasów: H2CO3, HCO2, czasami mocnych kwasów H20+.
  

• Twardość: określa zawartość kationów Ca i Mg. Rozróżniamy następujące rodzaje twardości:

• ogólną (całkowita zawartość jonów Ca2+, Mg2+ i innych dwuwartościowych)

• węglanową (przemijającą): wynika z obecności węglanów, wodorowęglanów i wodorotlenków wapnia i magnezu, usuwana poprzez zagotowanie wody.

• niewęglanową (nieprzemijająca): wynika obecności chlorków, siarczanów, krzemianów, fosforanów i innych związków wapnia i magnezu.

Twardość wód podaje się w przeliczeniu na węglan wapnia jako:

-mg CaCO3/dm3 (zwyczajowo podajemy twardość w stopniach niemieckich, francuskich, brytyjskich).

Stopień niemiecki 10mgCaO/dm3= 17,84 Mg CaCO3/dm3, stopnień francuski 10mgCaCO3/dm3, stopień brytyjski uncja/galon= 14,28 CaCO3/dm3.

Twardość wód naturalnych: od kilku do kilkuset mgCaCO3/dm3 (zależy od warunków geologicznych.

WODA TWARDA- zużycie mydła wytrącanie soli może powodować podrażnienia skóry; osadzanie soli Ca i Mg na włóknach pogarsza właściwości użytkowych tkanin; pogorszenie wymiany ciepła w wyniku wystąpienia kamienia kotłowego; wzrost korozji na skutek hydrolizy soli magnezu.

0-50- woda miękka

50-100- woda średnio miękka

100-150- woda mało twarda

150-200- woda średnio twarda

200-300- woda twarda

Powyżej 300- woda bardzo twarda

Wody kotłowe < 9mg CaCO3/dm3

Woda zbyt miękka powoduje odwapnienie i odmagnesowanie.

ZANIECZYSZCZENIA NIEORGANICZNE. PIERWIASTKI BIOGENNE.

AZOT

Związki azotu odgrywają istotną rolę w procesach zachodzących w wodach naturalnych i azot podstawowy składnik białka, nieodzowny do życia roślin i zwierząt. Szczególne duże ilości białka zawierają glony 10-80%. Występuje w formie NH2, NH4+, NO2-, NO3-, związki organiczne azotu.

Przy dużym stężeniu fosforanów graniczne stężenie eutroficzne azotu: 0,3 mgN/dm3 w postaci nieorganicznej.

DZIAŁANIE:

• duża zawartość azotu organicznego nie jest korzystna, gdyż świadczy o degradacji wód na skutek dopływu zanieczyszczeń organicznych.

• duża zawartość azotu amonowego jest toksyczna dla organizmów wodnych, wpływa na skuteczność chlorowania.

• NO3- szczególnie szkodliwy dla niemowląt. Methemogonienia- prekursor teratogennych i kancerogennych nitrozo amin.

FOSFOR

Występuje w postaci fosforanów, polifosforanów i fosforanów organicznych. Źródła: ścieki komunalne, przemysłowe, rolnicze, środki antykorozyjne i zapobieganie wytrącania soli Fe i Ca.

PIERWIASTEK KRYTYCZNY W ZAKRESIE EUTROFIZACJI WÓD: stężenie 0,3 mgP/dm3 w postaci nieorganicznej.

Eutrofizacja- prowadzi do zakwitu glonów. Wynikiem jest ostre pogorszenie się wskaźników organoleptycznych wody. Zakwity pogarszają przezroczystość i barwę wody (zmiana barwy: zielona. błękitnozielona, brunatnozielona, błękitna). Nadmiar substancji pożywkowej wpływa też na rozwój bakterii purpurowych.

Efekt: deficyt tlenu, obumieranie flory i fauny wodnej, zanik procesów samooczyszczania, pojawienie się toksycznych produktów metabolicznych organizmów wodnych (woda nieprzydatna do picia i celów gospodarczych).

PRZY OKREŚLANIU WYSTĘPOWANIA ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH W WODZIE ROZRÓŻNIA SIĘ:

• WSKAŹNIKI OGÓLNEGO ZANIECZYSZCZENIA ZWIĄZKAMI ORGANICZNYMI:

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU (na tlen) BZT- związki organiczne w warunkach tlenowych, w obecności substancji pokarmowych i przy udziale mikroorganizmów rozkładają się biochemicznie. Miarą zawartości związków organicznych jest zużycie tlenu. Zwykle mierzy się zużycie tlenu w temp 20oC przez okres 5 dób (BZT5). Metoda pozwala na określenie substancji łatworozkładalnych biologicznie.

Pomiary OxiTop polegają na pomiarach ciśnienia w zamkniętym systemie: mikroorganizmy znajdujące się w próbie zużywania tlenu i produkują przy tym CO2, absorbowany przez NaOH. Powstaje podciśnienie, które jako wartość pomiarowa może być bezpośrednio odczytana w mg/l.

CHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU (na tlen) ChZT- związki organiczne utlenia się w standardowych warunkach za pomocą silnych utleniaczy np. di chromianu, nadmanganianu, nadjodanu w podwyższonej temperaturze. Najczęściej stosuje się utlenianie nadmanganianem ChZTMn (tzw. utlenialność) lub di chromianem ChZTCr. Wyniki podaje się w przeliczeniu na tlen niezbędny do procesu utleniania. Jest to oznaczenie przybliżone, ponieważ nie obejmuje wszystkich związków organicznych, tylko te które ulegają utlenianiu w warunkach oznaczenia. Wynika oznaczenia podnosi natomiast utlenianie niektórych jonów nieorganicznych.

ChZT_Mn < ChZT_Cr, ChZT_Cr > BZT_5, ChZT_Mn ≈ BZT₅

Dla większości wód naturalnych i ścieków można określić korelację pomiędzy wartościami BZT5 i ChZT ( iloraz między nimi-alfa- oznacza podatność zanieczyszczeń na rozkład biochemiczny)

Alfa < 2- ścieki mogą być oczyszczane klasycznymi metodami biologicznymi, warunek ten spełniają ścieki z przetwórstwa spożywczego.

2 < alfa < 5-mikroorganizmy występujące w ściekach nie są zdolne do dokonania całkowitej biodegradacji substancji organicznej i niezbędne jest wcześniejsze podczyszczenie chemiczne ścieków

Alfa > 5- ścieki nie nadają się do oczyszczania metodami biologicznymi.

• INDYWIDUALNE ZWIĄZKI ORGANICZNE I ICH GRUPY

Oleje mineralne, tłuszcze, pestycydy

Wskaźniki ogólnego zanieczyszczenia związkami organicznymi pozwalają na ogólną ocenę zawartości związków organicznych w wodzie lub ściekach.

Badania obejmować mogą sumaryczną zawartość określonych grup związków np. jako ekstrakt węglowo-chloroformowy czy substancje ekstrahujące się eterem naftowym, etylowym, jak również określania zawartości poszczególnych przedstawicieli danych grup związków (metody chromatograficzne gazowa, cieczowa i metody chromatografii gazowej połączonej ze spektrofotometrią masową).

W ekstrakcji tłuszczu najczęściej stosuje się eter naftowy, eter etylowy, eter izopropylowy i chloroform.

Oleje mineralne można oznaczyć za pomocą spektrofotometrii w podczerwieni.

WSKAŹNIKI DOTYCZĄCE ZANIECZYSZCZEŃ ORGANICZNYCH I NIEORGANICZNYCH:

ZAWIESINY- są to substancje nie rozpuszczone w wodzie, pływające lub zawieszone w wodzie. Pod względem fizycznym podzielić je można na łatwo i trudno opadające. Pod względem chemicznym dzielą się na mineralne i organiczne. Wody podziemne na ogół nie zawierają zawiesin, natomiast wody powierzchniowe mogą ich zawierać bardzo dużo. Ścieki zawierają znaczne ilości zawiesin. Wywierają one wpływ na zbiorniki naturalne.

Oznaczenia zawiesin wykonuje się metodą wagową. Zawiesiny łatwo-opadające oznacza się z wykorzystanie lejów Imhoffa.

SUBSTANCJE ROZPUSZCZONE- są to związki organiczne i nieorganiczne tworzące z wodą roztwory właściwe lub koloidy. Zawartość tych substancji określa się metodą przefiltrowania wody/ścieków.

SUCHA POZOSTAŁOŚĆ - prażenie suchej pozostałości wody lub ścieków w 550oC.

WSKAŹNIKI BAKTERIOLOGICZNE

W wodach naturalnych występują mikroorganizmy. Zawartość bakterii w wodzie zależy od m.in.: obfitości substancji pokarmowych, warunków termicznych, świetlnych, stopnia natlenienia, dopływu ścieków, spływów powierzchniowych i wód opadowych.

Skażenia mikrobiologiczne- wody naturalne:

• Bakterie typu kałowego obecne w ściekach zanieczyszczonych bakteriami chorobotwórczymi przeżywają dłużej niż inne bakterie, są odporne na dezynfekcję

• E.coli: dominująca

• gronkowiec fekalny- mniej i krócej żyje.

Dla gleby- Clostridium perfrngens.

WSKAŹNIKI BIOLOGICZNE

Zastosowanie do wód, w których odbywa się życie biologiczne.

Stan biologiczny wód stan zanieczyszczeń.

System Kolkwitza i Marssona- podział wód w zależności od organizmów zasiedlających.:

• Kataroby- bardzo czyste wody (tylko wody źródlane)

• Saproby- organizmy zasiedlające wody słodkie o różnym zanieczyszczeniu.

• Oligosaprobowe (wody czyste, warunki tlenowe)

• Beta-mezosaprobowe ( warunki tlenowe)

• Alfa-mezosaprobowe (tlenowo/beztlenowe)

• Polisaprobowe (brudne warunki beztlenowe)

UZDATNIANIE WODY

Zakład przetwórstwa spożywczego korzystające z sieci wodociągowej pobierają wodę o jakości wody pitnej. Uzdatnianie wymagać może woda stosowana do specjalnych celów (stosowane w procesach pomocniczych np. woda do celów cieplnych). Zakłady korzystające z własnych ujęć wody muszą ją uzdatniać.

MOŻE OBEJMOWAĆ:

• METODY MECHANICZNO-FIZYCZNE: usuwanie zawiesin (sączenie, sedymentacja, filtracja oraz odparowanie, napowietrzanie)

• METODY FIZYCZNO-CHEMICZNE: koagulacja flokulantów (NaAlO2, Al2(SO4)2 x 18 H2O, FeCl2, Fe2(SO4)2), elektrokoagulacja, zmiękczanie Ca(OH)2, NaOH, Na2CO2, para wodna o temp. 100oC, demineralizacja (jonity), odżelazianie 2Fe(OH)2 + ½ O2 +H2O 2Fe(OH)3, odmanganianie (utlenianie, pH 9,5 + filtracja), odbarwianie.

• DEZYNFEKCJĘ

UZDATNIANIE ŚCIEKÓW

ŚCIEKI są to wody zanieczyszczone substancjami nieorganicznymi, organicznymi, mikroorganizmami, substancjami radioaktywnymi powstałe w wyniku wykorzystania wód do celów bytowo-gospodarczych, komunalnych, przemysłowych i innych. Możemy podzielić je na: bytowo-gospodarcze, przemysłowe (w tym wody kopalniane), miejskie (bytowe-gospodarcze i przemysłowe), opadowe (wody opadowe zmywające powierzchnie ziemi).

SAMOOCZYSZCZANIE wód powierzchniowych jest zjawiskiem fizyczno-biochemicznym polegającym na samoistnym zmniejszaniu się stopnia zanieczyszczenia wód. Procesy te biegną w wodach płynących i stojących, jednak z różną intensywnością. Z uwagi na większą intensywność procesu i skuteczność natleniania rozpatruje się zwykle procesy przebiegające w wodach płynących.

SAMOOCZYSZCZANIE OBEJMUJE NASTĘPUJĄCE PROCESY:

• BIODEGRADACJĘ- polega na biochemicznym rozkładzie związków organicznych, mineralizacji w obecności tlenu z równoczesnym przyrostem biomasy organizmów rozkładających substancje wykorzystujących rozkładane substancje i zgromadzoną w nich energię.

• SEDYMENTACJĘ- osadzanie zawiesin organicznych, co może wiązać się z rozkładem anaerobowym wydzielonych zanieczyszczeń w gromadzonych się osadzie dennym.

• ADSORPCJĘ- zatrzymanie zanieczyszczeń na granicy faz. powierzchni brzegów i dna, organizmów roślinnych (tworzenie błon biologicznych, gdzie następuje rozkład substancji organicznych).

• ROZCIEŃCZANIE ZANIECZYSZCZONYCH WÓD- dopływ czystej wody lub spływy powierzchniowe.

MOŻEMY RÓWNIEŻ WYRÓŻNIĆ METODY MECHANICZNE, CHEMICZNE I BIOLOGICZNE UZDATNIANIA ŚCIEKÓW.

OCZYSZCZANIE MECHANICZNE- wykorzystuje się procesy cedzenia, sedymentacji i flotacji.

OCZYSZCZANIE CHEMICZNE- wykorzystuje się koagulację, flokulację, neutralizację, sedymentację, utlenianie i redukcję chemiczną.

WYMAGANY EFEKT OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Inaczej określony JAKO STOPIEŃ OCZYSZCZENIA LUB STOPIEŃ REDUKCJI ZANIECZYSZCZEŃ wynika z zanieczyszczania i właściwości ścieków doprowadzonych do urządzeń oczyszczających ścieki (oczyszczalni) oraz warunków jakim powinny odpowiadać ścieki odprowadzane do odbiornika (lub kanalizacji) Jest określany w procentach.

n- wymagany efekt oczyszczenia ścieków w % (redukcja zanieczyszczenia)

Ss- stężenie danego zanieczyszczenia w ściekach dopływających do oczyszczania [g/m3]

So- dopuszczalne maksymalne stężenie danego zanieczyszczenia

BIOLOGICZNE METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO (metody naturalne, półnaturalne, sztuczne, metody tlenowe: osad czynny, złoża biologiczne, oczyszczanie beztlenowe- fermentacja metanowa-zalety i wady metod tlenowych i beztlenowych).

Oczyszczanie biologiczne prowadzi się z wykorzystaniem procesów biochemicznych związanych z działalnością życiową organizmów:

• WARUNKI NATURALNE- pola nawadniane, filtry gruntowe, stawy stabilizacyjne, stawy napowietrzane, stawy trzcinowe, stawy glonowe, stawy rybne.

• WARUNKI SZTUCZNE- komory z osadem czynnym, komory hybrydowe, złoża biologiczne, komory fermentacyjne.

Metody sztuczne biologicznego oczyszczania polegają na wielokrotnym zintensyfikowaniu procesów biochemicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych w porównaniu z warunkami naturalnymi lub półnaturalnymi.

OCZYSZCZANIE W WARUNKACH TLENOWYCH: metoda osadu czynnego (jest to zbiorowisko różnego rodzaju mikroorganizmów, które w wyniku swojej działalności życiowej wymagającej warunków tlenowych, powodują rozkład substancji organicznych zawartych w ściekach. Organizmy skupiają się w kłaczki, które mają zdolność do sorpcji zanieczyszczeń. Następnie są biologicznie utleniane, a częściowo wykorzystywane do biosyntezy nowych komórek osadu czynnego) bądź złóż biologicznych (zasadniczym elementem jest błona biologiczna składająca się z różnych mikroorganizmów na określonym elemencie).

WARUNKI DZIAŁANIA BŁONY: kontakt ze ściekami, dopływ odpowiedniej ilości powietrza (poprzez usuwanie ścieków ze złoża, ciąg kominowy, wentylatory, sprężarki, okresowe wynurzanie złoża), usuwanie produktów rozkładu substancji organicznych (CO2, nieorganicznych związków azotu i siarki poprzez dyfuzję do ścieków lub powietrza, bądź odrywania się i wypłukiwania).

OCZYSZCZANIE W WARUNKACH BEZTLENOWYCH: fermentacja metanowa polegająca na rozkładzie substancji organicznych przez mikroorganizmy w warunkach beztlenowych z przemianą tych substancji w metan (55-70% całych gazów) CO2 (40%), H2 (1-3%). Proces może być przeprowadzony w warunkach: termofilnych (45-60oC) bądź mezofilnych (33-38oC), pH (6,4-7,8), teoretycznie 1 g ChZT (0,35 dm3 CH4).

WADY I ZALETY METOD TLENOWYCH I BEZTLENOWYCH.

Zalety tlenowego- ścieki oczyszczone nie wymagają stabilizacji, niższa temp. procesu, krótka adaptacja osadu.

Wady tlenowego- nie zapewnia usunięcie N i P!!!, konieczność napowietrzania, duży przyrost biomasy.

Zalety beztlenowego- mały przyrost biomasy, powstający metan może być wykorzystywany dalej do celów energetycznych.

Wady beztlenowego- długa adaptacja osadu, konieczność stabilizacji osadu, wymaga ogrzewania ścieków.

USUWANIE SUBSTANCJI BIOGENNYCH (usuwanie azotu-nitryfikacja: przeprowadzenie azotu w azotany (V) a następnie denitryfikacja - przeprowadzenie azotanów (V) w azot cząsteczkowy, usuwanie fosforu metody chemiczne i biologiczne)

USUWANIE AZOTU.

Azot w ściekach występuje w formie białka, amoniaku i mocznika. W ściekach surowych raczej nie obserwuje się azotanów i azotynów.

Redukcja azotu w ściekach na drodze biologicznej opiera się najczęściej na zasadzie dysymilacji tj. redukcji azotu z azotynów i azotanów do formy gazowej.
Proces ten wymaga, aby azot był najpierw przekształcony do postaci azotynów w wyniku nitryfikacji. Po nitryfikacji azot może być zredukowany (dysymilacja) na drodze denitryfikacji.

Przemiany azotu w ściekach poddawanych biologicznemu oczyszczaniu są następujące.

1. Rozkład azotu organicznego do postaci amonowej (proces amonifikacji).

2. Przemiana azotu amonowego w azotyny, a następnie w azotany (proces nitryfikacji).

3. Przemiana azotanów w azot gazowy i utlenianie do atmosfery (denitryfikacja).

Amonifikacja

To proces przemiany azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku, nie wymagający tlenu. Proces ten nie jest prowadzony na terenie oczyszczalni. Prowadzony jest on przy udziale organizmów żywych w ściekach surowych.

Nitryfikacja

W tym procesie azot w formie amonowej utleniany jest za pomocą dwóch typów bakterii Nitrosomonas i Nitrobacter. Nitryfikacja przebiega w dwóch etapach.
W pierwszym następuje utlenianie azotu amonowego przy udziale bakterii Nitrosomonas. Proces ten można opisać następującym równaniem stechiometrycznym.

W drugim etapie następuje utlenienie azotynów do azotanów przy udziale Nitrobacter z zachowaniem stosunków stechiometrycznych opisanych równaniem.

Denitryfikacja

Proces ten zachodzi pod wpływem mikroorganizmów redukujących azotany lub azotyny do azotu gazowego przy nieobecności tlenu w postaci gazowej. Tak wytworzony azot może być uwalniany do atmosfery. Denitryfikacja przebiega według ogólnego równania.

Organizmy, biorące udział w procesach denitryfikacji mogą używać tlenu lub azotanów do utleniania. Dlatego też procesy denitryfikacji powinny przebiegać w warunkach anoksycznych gdzie tlen występuje w formie związanej w azotanach.

USUWANIE FOSFORU:

Może odbywać się metodami

• BIOLOGICZNYMI- polegają na usuwaniu poprzez stosowanie w układzie oczyszczania naprzemiennie warunków beztlenowych i tlenowych. Acinetobacter i Arthrobacter globiformis kumulują w komórkach fosforany w postacie polifosforanów. W warunkach beztlenowych pobierają one produkty fermentacji i zużywając energię uzyskaną z hydrolizy łańcuchów polifosforanowych. W warunkach tlenowych bakterie zużywają w fazie beztlenowej do wzrostu i podziałów komórek pobierając ze ścieków rozpuszczalne związki fosforu i magazynując je w postaci polifosforanów. Pobrany ze ścieków fosfor jest usuwany w osadnikach w postaci biomasy.

• CHEMICZNYMI (polegają na wytrąceniu fosforanów za pomocą FeSO4, Al2(SO4)3, CaO, flokulanta PIX. Dodawanie środka chemicznego może odbywać się na różnych etapach procesu oczyszczania ścieków: jako usuwanie wstępne, równoczesne z procesem biologicznym lub końcowe)

Podatność ścieków z przetwórstwa spożywczego na oczyszczanie biologiczne (ścieki biodegradowalne, zawierające substancje biogenne)- opisy wyżej.

W świetle licznych badań i wydanych na ich podstawie regulacji prawnych (Rozporządzenie Ministra Środowiska z 24 lipca 2006r. w sprawie warunków jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi) ścieki z następujących sektorów przemysłowych zaliczane są do ścieków biologicznie rozkładalnych:

• Przetwórstwo mleka

• Produkcja i przetwórstwo owoców i warzyw

• Produkcja i butelkowanie napojów bezalkoholowych

• Przetwórstwo zbóż i ziemniaków

• Chów, hodowla zwierząt gospodarskich, produkcja lub przetwórstwo mięsa

• Browary

• Produkcja alkoholu i napojów alkoholowych

• Produkcja pasz dla zwierząt z surowców roślinnych

• Produkcja żelatyny i klejów ze skór i kości zwierzęcych

• Słodownie i drożdżownie

• Przetwórstwo rybne

• Produkcja tłuszczów roślinnych i zwierzęcych

• Cukrownie

CHARAKTERYSTYCZNE WSKAŹNIKI JAKOŚCI ŚCIEKÓW POCHODZĄCYCH Z PRZETWÓRSTWA SPOŻYWCZEGO:

• odczyn (pH)

• zawartość zawiesin (w tym zawiesiny łatwoopadające oraz organiczne) w mg/dm3

• zawartość substancji rozpuszczonych (nieorganicznych i organicznych) w mg/dm3

• ChZT w mgO2/dm3

• BZT w mgO2/dm3

• zawartość substancji ekstrahujących się eterem naftowym (oleje mineralne i tłuszcze) w mg/dm3

• zawartość związków azotu (azot amonowy, azotanowy, azotynowy, organiczny, azot oznaczony metoda Kjedahla) w mgN/dm3

Rodzaj i stężenie zanieczyszczeń występujących w ściekach technologicznych nie oczyszczonych („surowych”) pochodzących z różnych branż przetwórstwa spożywczego:

• stosowanymi surowcami i ich jakością

• realizowanym profilem produkcji (w tym zakresem asortymentowym produktów)

• wielkością produkcji

• zużyciem wody

• wyposażeniem technicznym

• trybem i czasem pracy (produkcja sezonowa, zmianowość)

• postępowanie z odpadami produkcyjnymi

• sposobami utrzymania wymagań sanitarno-higienicznych

22

---