1. Wstęp teoretyczny

Złoże biologiczne jest to urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków, pracujące na zasadzie przepływu ścieków przez materiał wypełniający złoże. Złoże wypełnia materiał wypełniający, który jest podłożem dla błony biologicznej. Materiałem wypełniającym złoże może być tworzywo sztuczne lub naturalny materiał np. koks. W wyniku przepływu ścieków na powierzchni materiału wypełniającego rozwija się błona biologiczna, którą zasiedlają bakterie, grzyby, glony, pierwotniaki i organizmy wyższe. Organizmy te utleniają zawarte w ściekach zanieczyszczenia i zużywają je do procesów życiowych. Niezbędnym elementem złoża są wolne przestrzenie w materiale wypełniającym oraz obecność tlenu.

Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje złóż:

- złoże niskoobciążone, zwane potocznie złożami zroszonymi

- złoże wysokoobciążone, zwane złożami spłukiwanymi.

Podstawą podziału są następujące parametry technologiczne:

- obciążenie hydrauliczne powierzchni, wyrażone w m³/m²*h

- obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń, wyrażona w gBZT₅/m³*d

- efekt oczyszczania ścieków, wyrażony w % zmniejszenia BZT₅

2. Cel ćwiczenia

Celem badań nad przebiegiem procesów oczyszczania ścieków na złożu biologicznym jest dobór parametrów pracy złoża w taki sposób aby umożliwić uzyskanie efektów oczyszczania zgodnych z obowiązującymi normami. Do realizacji tego celu konieczne jest poznanie wpływu na efekt oczyszczania poszczególnych czynników technologicznych i konstrukcyjnych, takich jak:

- wysokość złoża,

- rodzajów wypełnienia złoża,

- obciążenia hydraulicznego,

- obciążenia ładunkiem zanieczyszczeń,

- sposobu rozdziału ścieków na złożu,

- stężenia dopływu,

- stopnia recyrkulacji,

Zakres badań obejmuje ustalenie wpływu każdego z tych czynników indywidualnie lub ocenę jednego gotowego rozwiązania.

3. Wykonane Oznaczenia

3.1. ChZT

W celu zbadania ChZT pobrano do kolby stożkowej odpowiednią ilość ścieków: surowe 5 ml, oczyszczone 25 ml i uzupełniono do 50 ml wodą destylowaną, dodano 10 ml dwuchromianu potasu i 40 ml stężonego kwasu siarkowego. Gotowano pod chłodnicą zwrotną 120 min i wystudzono. Następnie dodano 4 krople ferroiny i zmiareczkowano solą Mohra do czerwonego zabarwienia próbek. Uzyskane wyniki podstawiono do wzoru:

V_o- objętość soli Mohra zużyta do zmiareczkowania ślepej próby [ml]

V₁- objętość soli Mohra zużyta do zmiareczkowania badanej próby ścieków[ml]

V - objętość próbki użytej do oznaczenia [ml]

3.2. Azot amonowy

Do cylindra Nesslera odmierzono próbkę ścieków: surowe 0,5 ml, oczyszczone 1 ml i uzupełniono do 25 ml, następnie dodano 3 krople odpowiednich odczynników i 1 ml odczynnika Nesslera. Próbę wymieszano, odstawiono na 10 minut a następnie oznaczono na kolorymetrze.

a - zawartość azotu amonowego

3.3. Azot azotynowy

Do cylindra Nesslera odmierzono próbkę ścieków: surowe 20 ml, oczyszczone 2 ml i uzupełniono do 25 ml, dodano 1 ml kwasu sulfanilowego i wymieszano. Po 15 minutach dodano 1 ml α-naftyloaminy. Po 10 minutach oznaczyczono na kolorymetrze.

a - zawartość azotu azotynowego

V- objętość próbki ścieków [ml]

3.4. Azot azotanowy

Do parownicy porcelanowej odmierzono odpowiednią ilość ścieków: surowe 20 ml, oczyszczone 10 ml. Odstawiono parownicę do łaźni wodnej do całkowitego wysuszenia ścieków. Do wysuszonych ścieków dodano 1 ml kwasu fenolodwusulfonowego. Po 5 min przeniesiono do cylindra Nesslera spłukując wodą destylowaną i uzupełniając do 50 ml.

Kolejno dodano 10 ml wodorotlenkiem potasu i uzupełniono do 100 ml wodą destylowaną. Po 5 min oznaczono na kolorymetrze.

a - zawartość azotu azotanowego

V- objętość próbki ścieków [ml]

3.5. Stopień redukcji ChZT

.

Tabela 3.1. Zestawienie wyników wykonanych oznaczeń

Oznaczenie	Jednostki	Ścieki surowe	Ścieki oczyszczone	Stopień redukcji [%]
ChZT	mg O2/dm^3	288	67,2	76,67
Azot amonowy	mg N-NH4/dm^3	47	23,1
Azot azotynowy	mg N-NO2/dm^3	0,14	0,8
Azot azotanowy	mg N-NO3/dm^3	1,22	18,7
Odczyn	pH	7,82	7,89
Zasadowość	mVal/dm^3	6,7	4,5

4.Obliczenia

4.1. Obliczenia parametrów technologicznych złoża na podstawie wykonanych pomiarów

Dane wyjściowe:

Wysokość złoża H=132 cm=1,32 m

Średnica D= 80 mm=0,08 m

Czas przepływu t=5 min=1/12h

Objętość ścieków, która przepłynęła w czasie t=5min
V=42 cm³ = 0,042 dm³=4,2*10^-5 m³

4.1.1.Obciążenie hydrauliczne złoża

Na podstawie wzoru:

,

Obliczono przepływ ścieków przez złoże:

,

Q=5,04*10^-4 m³/h,

Pole przekroju poprzecznego złoża obliczono na podstawie wzoru:

,

,

Następnie obliczono obciążenie hydrauliczne złoża:

,

.

4.1.2. Obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń organicznych, obliczono ze wzoru:

,

gdzie ładunek obliczono:

,

,

Objętość złoża:

,

,

stąd obciążenie objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń organicznych wynosi:

.

4.2. Bilans azotu

4.2.1.Amonifikacja:

.

4.2.2.Nitryfikacja:

.

4.2.3.Denitryfikacja :

.

Tabela 4.1. Bilans azotu

Oznaczenia	Ścieki surowe	Ścieki oczyszczone
Norg	25	1
N-NH4	47	23,1
N-NO2	0,14	0,8
N-NO3	1,22	18,7
NTK	72	24,1
Nog	73,36	43,6

Stopień redukcji azotu ogólnego:

.

5. Wnioski

Wartość ChZT w w ściekach po oczyszczaniu na złożu biologicznym maleje o 76,67 %.

Na podstawie parametrów złoża takich jak obciążenie hydrauliczne, które wynosi 0,1002m³/m²*h, wysokości złoża równej 1,32 m oraz obciążenia objętości złoża ładunkiem zanieczyszczeń 543,75
/
i porównując otrzymane wyniki z danymi z tabeli „Parametry pracy złóż biologicznych wg Romana” badane złoże można zakwalifikować do złoża wysoko obciążonego ze względu na wysokie obciążenie hydrauliczne. Wysokość złoża kwalifikuje je jednak do złoża średnio obciążonego.

W kolejnych etapach przemian azotu zachodziły kolejno amonifikacja, nitryfikacja, a na końcu denitryfikacja. Po amonifikacji ilość azotu NTK oraz ogólnego pozostała stała, po nitryfikacji zmniejszyła się ilość azotu NTK, a po denitryfikacji ilość ogólnego azotu

Znaczna ilość azotu amonowego świadczy , duże ilości bakterii heterotroficznych przeprowadzających proces amonifikacji.

Stopień redukcji azotu ogólnego wynosi 40,57% a ChZT 76,67%, więc badane ścieki oczyszczone nie spełniają dopuszczalne wartości ( określone przez Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 roku ) wskaźników zanieczyszczeń. Kwalifikuje je to do oczyszczalni o RLM (Równoważna liczba mieszkańców) do 14 999 . Dlatego też wartości wymagane są wyłącznie w ściekach wprowadzanych do jezior i ich dopływów oraz bezpośrednio do sztucznych zbiorników wodnych usytuowanych na wodach płynących.

Strona 5 z 5

---