Wydział GiG Rok III IOŚ	Ćwiczenie nr	Rok akademicki	Data wykonania ćwiczenia	Ocena
Imię i nazwisko Bartosz Mysza	Mechaniczne oczyszczanie ścieków - cedzenie	2010/2011	29.10.2010

1. Cel ćwiczenia

Określenie przydatności procesu cedzenia i procesu sedymentacji zawiesin podczas mechanicznego oczyszczania ścieków.

2. Wstęp teoretyczny

Oczyszczanie ścieków dzieli się na różne metody, mechaniczne, chemiczne, biologiczne, lub łączenie wcześniej wymienionych. Oczyszczanie mechaniczne ścieków jest zawsze pierwszym etapem w każdej oczyszczalni i jest ono niezbędne do wprowadzania etapów kolejnych.

Mechaniczne metody oczyszczania ścieków-

polegają na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń, które występują w postaci nierozpuszczalnej o charakterze organicznym i nieorganicznym, np. oleje i tłuszcze. Jest to również usuwanie stałych elementów ze ścieków, które mogły by uszkodzić elementy w dalszych etapach oczyszczania.

Mają one na celu:

- wydzielenie ze ścieków ciał stałych i zawiesin,

- zabezpieczanie sieci kanalizacji przed zatkaniem,

- redukcję zawiesin w granicach 60-70%,

- redukcję BZT₅ do 20%.

Etapy mechanicznego oczyszczania ścieków:

1) Cedzenie ścieków:

a) przez kraty

cedzenie ścieków przez kraty oznacza przepuszczenie ścieków przez kratę o danych prześwitach oczek, której celem jest zatrzymanie wpływających w ściekach elementów stałych i nierozdrobnionych. Elementy te mogłyby zatkać lub uszkodzić elementy instalacji oczyszczalni w dalszym procesie. Skratki bo tak właśnie nazywane są elementy usunięte ze ścieków w tym procesie są traktowane jako odpad.

W zależności od prześwitu oczek kraty dzieli się na:

a) kraty rzadkie- mają prześwity pomiędzy 40 a 100 mm.

b) kraty średnie- mają prześwity pomiędzy 20 a 25 mm

c) kraty gęste- mają prześwity wielkości od 5 do 20 mm

b) przez sita -

W niektórych mniejszych oczyszczalniach ścieków zamiast osadników wstępnych lub piaskowników stosuje się sita. na których odbywa się proces ce­dzenia zanieczyszczeń. Zastosowanie sit ma szczególne uzasadnienie w przy­padku oczyszczalni, do których dopływają ścieki rozcieńczone, pochodzące z kanalizacji ogólnospławnej.

Sita dzieli się na:

·          tarczowe,

·          bębnowe,

·          taśmowe,

Sita wszystkich rodzajów są ruchome i oczyszczane w sposób ciągły. W przypadku sit tarczowych oczyszczanie ich odbywa się mechanicznie za pomocą szczotek. Sita bębnowe natomiast są oczyszczane mechanicznie lub strumieniem ścieków, który wraz z działaniem siły odśrodkowej powstałej przy obrocie bębna powoduje odrywanie zanieczyszczeń od powierzchni sita.

Podział sit ze względu na prześwit:

·          gęste <100 mm (mikrosita),

·          średnie 0,1-1,5 mm,

·          rzadkie >1,5,mm,

2) Odpiaszczanie w piaskownikach

- zadaniem piaskowników jest usuwanie piasku, żużlu, szklanej stłuczki, węgla, drobnego miału z koksu i wielu innych pyłów. W urządzeniach tych, dąży się do otrzymania w miarę klarownej wody, roztworu czy też ścieku oraz otrzymania w miarę czystego piasku. Ważne jest, aby dbać o zachowanie stałej prędkości przepływu, z uwagi na skuteczność procesu. Prędkość mniejsza bądź równa 0,3m/s zapewnia usunięcie ziaren w ilościach ok. 65-75%. .

Piaskowniki dzieli się na kilka typów:

1. piaskowniki z poziomym przepływem-

2. czas przetrzymywania ścieków do kilku dni. Wadą ich jest zajmowanie dużych powierzchni terenów.

3. piaskowniki z przepływem pionowym -

4. czas przetrzymywania ścieków wynosi maksimum 5 dni. Stosuje się je, jeżeli powierzchnia, na której budowana jest oczyszczalnia jest bardzo mała.

e) piaskowniki z przepływem poziomo i pionowo- wirowym -

czas przetrzymywania ścieków wynosi do kilku dni. W piaskownikach tych stosuje się wstępne napowietrzanie.

3) Sedymentacja zawiesiny mineralnej w osadnikach wstępnych -

osadniki są to takie obiekty, które służą odseparowywaniu łatwo opadających zawiesin organicznych od ścieków. W osadnikach wstępnych zachodzi również odtłuszczanie. Stosuje się je jako urządzenia mające mały zasięg, lokalne, które oczyszczają ścieki z pojedynczych budynków mieszkalnych lub niewielkich grup posesji w momencie, kiedy nie ma tam ogólnej sieci kanalizacji. Używa się ich również, aby oczyścić wstępnie ścieki przemysłowe oraz pochodzące z zakładów usługowych, zanim zostaną one wpuszczone do kanalizacji miejskiej. Takie osadniki nazywa się odmulaczami albo łapaczami szlamów. Osadniki są również stosowane podczas niektórych etapów miejskich ścieków. Służą do tego tak zwane osadniki wstępne, osadniki pośrednie oraz wtórne. Osadniki czyszczą wstępnie burzowe ścieki poprzez proces sedymentacji - proces opadania zawiesiny ciała stałego w cieczy w wyniku działania siły grawitacji lub sił bezwładności. Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości większej niż gęstość cieczy. Sedymentacja prowadzi więc do rozdziału substancji niejednorodnych, a kryterium podziału jest gęstość. W osadniku wstępnym dokonuje się usunięcia zawiesin łatwo opadających poprzez zapewnienie wystarczająco powolnego przepływu laminarnego ścieków, pozwalającego opadać zawiesinom, które mają masę niewiele rzędu 1,1g/cm3.

Osadniki wstępne pełnią następujące funkcje:

1. usuwają do 60 - 70% całkowitej zawiesiny organicznej ze ścieków,

2. usuwają ok. 30% BZT5,

3. produkują osad wstępny, który poddany fermentacji kwaśnej w celu uzyskania prostych kwasów lotnych pozwala wspomagać biologiczne procesy usuwania fosforu i azotu,

4. usuwają tłuszcze i oleje ,

5. częściowo wyrównują nierównomierność przepływu i ładunku ścieków dopływających do części biologicznej,

6. przyczyniają się do zmniejszenia ilości nadmiernego osadu czynnego.

Zawiesiny ogólne -

substancje nierozpuszczalne, pływające i zawieszone, wydzielone

z wody lub ścieków przez przesączenie lub odwirowanie i wysuszenie w temperaturze 105⁰C

do stałej masy.

Zawiesiny składają się z substancji organicznych i mineralnych. Mogą być pochodzenia

naturalnego lub mogą pochodzić z zanieczyszczeń znajdujących się w ściekach

miejskich lub przemysłowych.

Zawiesiny można podzielić na:

1. łatwo opadające (o średnicy cząstek 0,1 μm i większych),

2. trudno opadające (o średnicy cząstek poniżej 0,1 μm).

Sumaryczna ilość zawiesin łatwo i trudno opadających, zarówno mineralnych jak i

lotnych, stanowi zawiesiny ogólne.

Zasada oznaczania zawartości zawiesin ogólnych polega na przesączeniu określonej objętości próbki ścieków pozostałej po procesie cedzenia przez przygotowany i zważony ilościowy

sączek bibułowy, a następnie jego wysuszeniu wraz z zawartością do stałej masy w 105⁰C

zważeniu.

3. Wykonanie

1) Cedzenie

Zważono otrzymaną próbkę oraz sita. Następnie dokładnie wymieszaną próbkę przecedzono przez sito o średnicy oczek 5mm a następnie przez sito 2mm oczek. Zważono sita razem z zanieczyszczeniami.

2) Oznaczanie zawiesin ogólnych

Przygotowaną do badania próbkę (pozostałą po procesie cedzenia) dobrze wymieszano, odlano z niej 100cm³ i suszono osad na sączku umieszczonym na lejku Buchnera przy włączonej pompce wodnej, kolejno suszono przez 1godz. w suszarce w temp. 105⁰C.

3) Sedymentacja

1. Ścieki po cedzeniu wymieszano i przelano do trzech cylindrów miarowych o objętości 0,5 dm^3.

2. W pierwszym cylindrze dokonano odczytu objętości osadu po 15 min a w drugim po 30 min prowadzenia procesu sedymentacji.

3. W trzecim cylindrze proces sedymentacji prowadzono przez 60 minut odczytując objętość wysedymentowanego osadu w 5 minutowych odstępach czasu.

4. Po zakończeniu procesu sedymentacji w każdym cylindrze, przelano z każdego po

100 ml sklarowanych ścieków przez osobne sączki, przeniesiono do suszarki i suszono

przez 1godz. temp. 105⁰C.

We wszystkich pobranych próbkach oznaczono zawartość zawiesiny ogólnej.

4. Zestawienie i opracowanie wyników.

1. Zawartość procentowa zanieczyszczeń usuniętych w procesie cedzenia- Z[%]

, gdzie:

m_w- masa ścieków surowych [g],

m_o- masa ścieków po procesie cedzenia [g].

Masa wiadra ze ściekami[g]	Masa wiadra[g]	Masa ścieków surowych mw [g]
8970,2	570,2	8400,0

Tab. 1

Średnica sit [mm]	Masa sita z zanieczyszczeniami [g]	Masa sita [g]	Masa zanieczyszczeń [g]		Masa ścieków po procesie cedzenia mo[g]
5	1074,0	506,0	568,0	1391,2	7112,0
2	1224,0	504,0	720,0			7112,0

Tab. 2

Masa ścieków surowych mw[g]	Masa ścieków po procesie cedzenia mo[g]	Zawartość procentowa zanieczyszczeń usuniętych w procesie cedzenia- Z[%]
8400,0	7112,0	15,33

Z=15,33 %

Tab. 3

2. Masa zawiesiny ogólnej [g]

Masa sączka [g]	Masa sączka z zawiesiną [g]	Masa zawiesiny [g]	Masa zawiesiny ogólnej [mg/dm^3]
1,0082	7,8393	6,8311	6831,1
0,9948	1,8815	0,8867	886,7
Suma
2,003	9,7208	7,178	7178,0

Tab. 4

3) Sedymentacja- masa zawiesiny ogólnej [g], procentowe usunięcie zawiesiny ogólnej w wyniku sedymentacji R [%]

Czas sedymentacji [min]	Objętość osadu w cylindrze a [ml]	Objętość osadu w cylindrze b [ml]
5
10
15	12,9630
20
25
30		14,8148

Tab.5. Wpływ czasu sedymentacji na objętość osadu.

	Cylinder a	Cylinder b
Masa sączka [g]	0,7835	0,7250
Masa sączka z zawiesiną [g]	0,8773	0,7927
Masa zawiesiny ogólnej [g/ml]	0,0938	0,0677

Tab. 6

Oznaczenie	Jednostka	Ścieki surowe	Ścieki po czasie sedymentacji [min]
						15	30
Zawiesina łatwo opadająca	ml/l	27,7778	12,9630	27,7778
Zawiesina ogólna	mg/l	7178,0000	938,0000	677,0000
Procent usunięcia zawiesiny	%	15,3333	86,9322	90,5684

Tab.7.

Wpływ czasu sedymentacji na efektywność usunięcia zawiesin ze ścieków.

Procentowe usuniecie zawiesiny ogólnej w wyniku sedymentacji R [%]

,gdzie:

z_w - stężenie zawiesin ogólnych w ściekach surowych [mg/l]

z₀ - stężenie zawiesin ogólnych w ściekach po sedymentacji [mg/l]

	Stężenie zawiesin ogólnych w ściekach surowych zw [mg/l]	Stężenie zawiesin ogólnych w ściekach po sedymentacji zo [mg/l]	Procentowe usuniecie zawiesiny ogólnej w wyniku sedymentacji R [%]
Cylinder a	7178,0000	938,0000	86,9322
Cylinder b	7178,0000	667,0000	90,5684

Tab.8

Dla Cylindra a R = 86,9322 %

Dla Cylindra b R = 90,5684 %

5. WNIOSKI

Podczas wykonywania badań w laboratorium poznawaliśmy różne metody oczyszczania mechanicznego ścieków, dzięki porównaniu ich ze sobą mogliśmy się przekonać, które są najbardziej skuteczne oraz do jakich przypadków można je zastosować. Dzięki porównaniu wyników wiemy że, przy cedzeniu zawartość procentowa usuniętych zanieczyszczeń wyniosła 15,33 %, natomiast podczas sedymentacji wartość ta w zależności od czasu zachodzenia procesu wyniosła od 86,93 % do 90,57 %. Przy obydwóch metodach można zauważyć dużą potrzebę ich wykonania w celu możliwości przejścia do kolejnego etapu procesu oczyszczania. Podczas procesu cedzenia zostały usunięte wszelkie zanieczyszczenia, które groziły by w kolejnym procesie zatkaniem urządzeń w oczyszczalni a także zanieczyszczeń, których przerób biologiczny jest niemożliwy. W trakcie sedymentacji doszło do usunięcia zawiesiny łatwo opadającej. Początkowa faza tego procesu była najbardziej skuteczna aczkolwiek ilość wysedymentowanego osadu zwiększała się nieustannie. Dzięki tym informacją wiemy iż, mimo, że te procesy mają różną skuteczność działania to muszą być stosowane razem (oczywiście w odpowiedniej kolejności) ze względu na kolejne procesy oczyszczania ścieków.

8

---