1. 0d czego zależy wymagany stopień oczyszczania ścieków NSO.

Aby obliczyć NSO należy znać: charakterystyczne (miarodajne) wartości stężeń i wskaźników zanieczyszczeń śćieków, wymagany skład ścieków oczyszczonych.

NSO = Cs - Co / Cs * 100%

gdzie Cs-wartość stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia w ściekach surowych [g/m3], Co - wart stężenia lub wskaźnika zanieczyszczeń w ściekach oczyszczanych.

NSO należy obliczać dla poszczególnych zanieczyszczeń (BZT5, ChZT, zawiesiny, związki azotowe i fosforowe)

2. Podaj typowe wartości podstawowych stężeń i wskaźników ścieków komunalnych.

Mętność ścieków jest pośrednim wskaźnikiem określającym zawartość koloidów i materii zawieszonej. Oznaczenie mętności polega na porównaniu intensywności światła rozproszonego w próbce ścieków i w odpowiednim wzorcu.

Barwa jest wskaźnikiem świeżości ścieków. W świeżych ściekach bytowych waha się ona w granicach 40÷80 g Pt/m3. W stanie świeżym ścieki mają barwę żółtoszarą lub białoszarą,
a w stanie zagniłym czarnoszarą lub czarną. W ściekach przemysłowych może występować barwa specyficzna uzależniona od procesów produkcyjnych stosowanych w danym zakładzie.Jednostką w jakiej wyrażana jest barwa ścieków jest g Pt/m3. Przyjmuje się, że naturalna barwa wód powierzchniowych wynosi 50 g Pt/m3.

Zapach podobnie jak barwa jest wskaźnikiem świeżości ścieków. Przy określaniu zapachu bierze się również pod uwagę jego intensywność w skali liczbowej od 0 do 5.Zapach oznacza się metodą organoleptyczną.

Temperatura ścieków wpływa na szybkość przebiegu procesów biologicznego oczyszczania ścieków zarówno w oczyszczalni jak i odbiorniku (procesy samooczyszczania). Wzrost temperatury powoduje przyspieszenie procesów biologicznego oczyszczania ścieków w oczyszczalni ale i szybsze ich zagniwanie w sieci kanalizacyjnej. Temperatura ścieków waha się od ok. 10oC (w zimie) do 15oC (w lecie).

Przewodnictwo właściwe

Znajomość przewodnictwa właściwego pozwala na określenie zawartości jonów w ściekach. Pomiar polega na określeniu zdolności roztworu do przewodzenia prądu elektrycznego. Im więcej w ściekach znajduje się jonów tym wyższe jest ich przewodnictwo właściwe.

Gęstość ścieków definiowana jest jako masa jednostki objętości i wyrażana w g/dm3 lub kg/m3. Gęstość jest ważnym parametrem charakteryzującym ścieki pod względem fizycznym, gdyż w zależności od gęstości ścieków winno projektować się osadniki i inne urządzenia oczyszczalni.

Współczynnik grawitacji

W wielu przypadkach współczynnik grawitacji ścieków SS używany jest zamiast gęstości ścieków.Zarówno gęstość jak i współczynnik grawitacji zależne są od temperatury
i zmieniają się w zależności od zawartości substancji rozpuszczonych.

Ciężar właściwy γ jest ciężarem jednostki objętości wyrażonym
w kN/m3. Zależność pomiędzy γ i ၲ wyraża się wzorem:

γ = ၲ · g

gdzie: g - przyspieszenie ziemskie, γ - ciężar właściwy ścieków, kN/m3, ၲ - gęstość ścieków, kg/m3

W normalnej temperaturze ( 20 st. C ) ciężar właściwy wody γ równy jest ok. 9,81 kN/m3.

Odczyn pH jest to ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych:

pH = -log10 [H+]

Odczyn ścieków zależy od obecności w nich kwasów, zasad i soli ulegających hydrolizie. W przypadku ścieków przemysłowych mogą to być silne kwasy i zasady nieorganiczne, w ściekach bytowych kwasy organiczne oraz sole ulegające hydrolizie. W ściekach bytowych odczyn waha się w granicach 6,8÷8,0, w przemysłowych pH może wynosić od 1÷13. Dopuszczalne granice pH dla mieszaniny ściekówkomunalnych i przemysłowych odprowadzanych do kanalizacji lub do odbiorników ścieków wynoszą 6,5÷9,0.

Chlorki w ściekach pochodzą z wody wodociągowej (swoiste) oraz z zanieczyszczeń zawartych w ściekach (obce). Głównym źródłem chlorków w ściekach bytowych jest wydalany przez ludzi chlorek sodowy. Stężenia chlorków w ściekach bytowych mogą przyjmować wartości z zakresu kilkunastu do kilkuset g Cl-/m3.W ściekach przemysłowych stężenie chlorków może przekraczać kilkadziesiąt tysięcy g Cl-/m3.

Zasadowość ścieków jest miarą zawartości kwaśnych węglanów wapnia Ca(HCO3)2 i magnezu Mg(HCO3)2. Związki te łącznie z fosforanami i węglanami sodu mają właściwości buforowe polegające na zobojętnieniu kwasów, co jest pożądane w procesach biochemicznych przebiegających w oczyszczalniach ścieków. Zasadowość jest to zdolność do zobojętnienia mocnych kwasów mineralnych. W zależności od odczynu ścieków występuje zasadowość F (pH > 8,3) i zasadowość M (pH > 4,6). Przy pH < 4,6 ścieki nie mają zdolności do zobojętnienia kwasów, gdyż same stanowią roztwory kwaśne. Zasadowość surowych ścieków komunalnych zależna jest w zasadzie od zasadowości wody wodociągowej używanej na danym terenie.

Azot i fosfor są pierwiastkami niezbędnymi dla wzrostu organizmów i określane są mianem biogenów lub biostymulatorów.

Źródłem azotu w ściekach komunalnych są:

-zanieczyszczenia pochodzące ze ścieków bytowo-gospodarczych.

-pochodzenia zwierzęcego i roślinnego,

-azotan sodu (lub inne związki chemiczne),

-azot atmosferyczny.

Amoniak w ściekach występuje jako jon amonowy (NH4+) i amoniak gazowy (NH3), w zależności od odczynu pH ścieków, zgodnie z reakcją równowagi: NH₄⁺ ↔ NH₃ + H⁺

Proporcja pomiędzy zawartością amoniaku i jonu amonowego jest zależna od pH.

Azot azotynowy jest stosunkowo nietrwałą formą azotu występującą w ściekach, którą łatwo przechodzi w azot azotanowy. Azotyny są wskaźnikami wtórnego zanieczyszczenia w procesie stabilizacji i rzadko występują w stężeniach powyżej 1 g/m3 w ściekach lub 0,1 g/m3 w wodach powierzchniowych. Są szczególnie toksyczne dla organizmów wodnych, stąd ważne jest, aby nie było ich w ściekach odprowadzanych do odbiorników.

Azot azotanowy jest utlenioną formą azotu występującą w ściekach. Występuje na ogół w ściekach oczyszczonych biologicznie . Gdy odpływ z oczyszczalni odprowadzany jest do gruntu stężenie azotanów jest bardzo ważnym parametrem ścieków z uwagi możliwość przedostania się ich do wód podziemnych. Szkodliwe działanie azotanów na hemoglobinę niemowląt nosi nazwę methemoglobinemii.

W typowych surowych ściekach komunalnych stężenia poszczególnych form związków azotowych wynoszą:

Norg = 30 gN/m3

NNH4 = 30 gN/m3

NTKN = 60 gN/m3

NNO2 = 0 gN/m3

NNO3 = 0 gN/m3

Nog. = 60 gN/m3

Siarka jest pierwiastkiem niezbędnym do syntezy białek, a uwalnia się z nich podczas rozkładu, stąd jej obecność w ściekach. Siarczany są redukowane biologicznie w warunkach beztlenowych do jonów siarczanowych, które w środowisku wodnym tworzą siarkowodór (H2S). Siarkowodór jest gazem, który dyfunduje nad powierzchnią ścieków w kanałach o złej wentylacji i ma tendencję do zbierania się pod stropami. Przechodząc
w kwas siarkowy powoduje korozję budowli. Siarczany są redukowane do siarczków w komorach fermentacyjnych osadów i mogą zakłócać procesy biologicznego oczyszczania, gdy stężenie siarkowodoru przekracza 200 g H2S/m3.

Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT).

Oznaczanie BZT polega na określeniu zużycia tlenu rozpuszczonego przez mikroorganizmy podczas utleniania materii organicznej zawartej w ściekach w określonym czasie.

BZT oznacza się w celu określenia:

• przybliżonej ilości tlenu wymaganej do biochemicznego utleniania materii organicznej zawartej w ściekach,

• zakresu oczyszczania ścieków,

• skuteczności oczyszczania ścieków,

• warunków odprowadzania ścieków.

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu określa ilość tlenu jaką zużywa się na utlenianie związków organicznych zawartych w ściekach w procesie reakcji chemicznej z silnym utleniaczem. Ilość tlenu równoważną ilości zużytego utleniacza, w zależności od rodzaju użytego związku chemicznego, określa się jako zapotrzebowanie tlenu nadmanganianowe ChZT-Mn lub dwuchromianowe ChZT-Cr. Zapotrzebowanie tlenu - nadmanganianowe nazywane utlenialnością jest wskaźnikiem orientacyjnym, charakteryzującym ogólne zanieczyszczenie próby ścieków. KMnO4 jest słabszym utleniaczem niż K2Cr2O7 stąd pełniejszą miarą zawartości związków organicznych jest ChZT oznaczone metodą dwuchromianową, w której utlenianiu ulega więcej substancji organicznych.

Ogólny węgiel organiczny jest wskaźnikiem informującym o zawartości związków chemicznych zawierających węgiel organiczny. Zasada oznaczania OWO polega na przeprowadzeniu węgla organicznego w dwutlenek węgla, a następnie oznaczeniu ilości CO2 (różnymi metodami). Znajomość zawartości ogólnego węgla organicznego w ściekach informuje o charakterze zanieczyszczenia. Jeśli dla danego rodzaju ścieków obserwuje się stałą zależność pomiędzy OWO i BZT, to oznaczenie OWO jest dużo prostszym i krótszym czasowo oznaczeniem, dlatego często w zastępstwie BZT zalecane jest w celu kontroli pracy oczyszczalni.

Głównymi frakcjami są: OWO rozpuszczony, OWO w zawiesinie.

4. Stopnie oczyszczania ścieków

zależą wprost od NSO,jeżeli NSO zawiesin=70% to stosujemy stopień mechechaniczny

Rozróżniamy 4 stopnie:

1 - mechaniczne wstępne fizyczne

2 - biologiczne bez usuwania związków azotu i fosforu (dochodzi reaktor: osad czynny jednofazowy i osadnik wtórny + recyrkulacja)

3 - biologiczne z usuwaniem N i P(doczyszczanie ścieków- usuwanie resztkowych zawiesin i substancji biogennych) większy reaktor (wielofazowy) i większy osadnik tórny + recyrkulacja

4 - odnowa wody (dochodzi zakład odnowy wody (fitracja, wymiana jonowa, strącnie itp.)

5. Scharakteryzuj urządzenia do usuwania ciał stałych ze ścieków.

Do cedzenia ścieków stosowane są: kraty, sita i mikrosita .

Kraty projektuje się na maksymalne spiętrzenie rzędu 0,5 m i na prędkość przepływu w komorze krat nie mniejszą niż 0,4÷0,5 m/s. Przy mniejszej prędkości może nastąpić wytrącanie piasku, co powodować może niszczenie urządzeń zgarniających i prasujących skratki oraz przenośników taśmowych. Imhoff zaleca aby prędkość przepływu ścieków w kanale, w którym zamontowana jest krata wynosiła 0,6 m/s. Zanieczyszczenia zatrzymane na kratach - skratki, są okresowo zgarniane (niekiedy prasowane i przepłukiwane oraz dezynfekowane) i transportowane do pojemnika na skratki. Podobna funkcję do krat i sit pełnią mikrosita z tym, że zatrzymują one bardzo drobne zawiesiny organiczne o znacznie mniejszych rozmiarach niż potocznie rozumiane skratki. Podziału urządzeń do usuwania ciał stałych ze ścieków dokonuje się w odniesieniu do rożnych parametrów.

Można podzielić je ze względu na:

• wielkość prześwitów,

• sposób czyszczenia,

• rozwiązanie konstrukcyjne,

• sposób płukania skratek.

Do niedawna stosowany był następujący podział krat ze względu na prześwit:

• kraty gęste o prześwicie mniejszym lub równym 20 mm,

• kraty średnie o prześwicie w przedziale 20÷40 mm,

• kraty rzadkie o prześwicie powyżej 40 mm

przy czym najczęściej stosowaną na oczyszczalni ścieków była krata o prześwicie 20 mm.

Mikrosita o prześwicie 0,002÷0,35 mm, stosowane są do doczyszczania odpływu z oczyszczalni ścieków, a sita gęste o prześwicie 0,2÷1,5 mm, zastępują osadniki wstępne.

KRATY można podzielić:

- Z uwagi na sposób czyszczenia kraty

- Z uwagi na rozwiązania konstrukcyjne kraty

-Z uwagi na sposób przepłukiwania skratek

urządzenia z automatycznym płukaniem skratek,

Duże objętości zajmowane przez skratki spowodowane są małą gęstością tych odpadów (oraz uwodnieniem 85÷90%). Celem krat jest zapobieganie zatykaniu i awariom urządzeń ciągu technologicznego do wstępnej obróbki ścieków (kraty gęste, podnośniki, podajniki). Kraty ukośne z mechanicznym zgarniaczem zgrzebłowym służą do wstępnego oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń pływających. Montowane są na kanałach prostokątnych. Przeznaczone na ogół do pracy w budynkach. Stosowanie ich na zewnątrz wymaga osłony termicznej.

Kraty tego typu składają się z rusztu do zatrzymywania skratek zamontowanego w kanale ściekowym oraz mechanizmu zgarniającego skratki. Zgrzebło zgarniające skratki pracuje w dwóch cyklach:

• cykl pracy - zapoczątkowany na ruszcie przy dnie kanału,

• cykl jałowy - powrót zgrzebła do dalszego położenia w kanale.

Działanie kraty z mechanicznym zgarniaczem obiegowym jest zbliżone do działania kraty ze zgarniaczem zgrzebłowym. Różnica polega na samej konstrukcji mechanizmu zgarniającego, który w tym przypadku pracuje jako obiegowy. Kąt nachylenia kraty zainstalowanej w komorze krat wynosi z reguły 60^o-80^o. Kraty te stosowane są do oczyszczania wstępnego ścieków dopływających do dużych oczyszczalni. Prześwit między prętami: 15 mm÷20 mm. Urządzenia przeznaczone są do pracy w budynkach a montaż na zewnątrz wymaga zastosowania osłony termicznej.

Kraty łukowe przeznaczone są do wstępnego oczyszczania mechanicznego ścieków doprowadzanych do przepompowni kanalizacyjnych, małych i średnich oczyszczalni ścieków bytowo-gospodarczych oraz do wstępnego oczyszczania niektórych ścieków przemysłowych. Przewidziane są do pracy w budynkach, w otwartym terenie wymagają obudowy termicznej. Kraty łukowe są gabarytowo mniejsze od krat płaskich więc stosuje się je często w oczyszczalniach mniejszych z płytszymi kanałami dopływowymi. Budowa tego typu krat różni się od krat płaskich kształtem rusztu, który w tym przypadku wykonany jest z prętów wygiętych łukowo. Ścieki do kraty doprowadzane są od strony wklęsłej. Zgarnianie skratek odbywa się za pomocą obrotowego zgrzebła.

Podstawowymi elementami krat łukowych są:

• ruszt,

• zgrzebło,

• zrzutnik skratek.

W ostatnich latach coraz częściej stosowane są w oczyszczalniach ścieków kraty taśmowe. Zasadniczym elementem konstrukcyjnym tych krat jest taśma ruchoma, na której zatrzymywane są zanieczyszczenia. Z uwagi na rozmiary zanieczyszczeń jakie mogą być zatrzymywane na tego typu kratach stosować je można w oczyszczalniach ścieków, w których nie projektuje się osadników wstępnych. Kąt pochylenia kraty taśmowej w stosunku do dna kanału wynosi 45^o÷75^o. Czyszczenie kraty odbywa się samoczynnie przez ruch taśmy w kierunku miejsca zsypu. Praca krat taśmowych najczęściej odbywa się w cyklu automatycznym sterowanym czasowo lub zmianą poziomu ścieków przed kratą. Zbieraki zamontowane wahliwie na segmentach taśmy szczelinowej umożliwiają jej samooczyszczanie w trakcie cyklu roboczego. Szczotka grzebieniowa zamontowana w dolnej, skrajnej części ramy powoduje skierowanie zanieczyszczeń bezpośrednio na segmenty kraty oraz ich oczyszczenie.

Zasada działania kraty schodkowej opiera się na oczyszczaniu ścieków z zanieczyszczeń stałych przez zespoły lamin stałych i ruchomych ukształtowanych schodkowo. Na przemian z laminami ruchomymi osadzone są laminy stałe. Konstrukcja kraty składa się z następujących elementów:

• rama,

• napęd,

• pakiet lamin ruchomych i nieruchomych,

zbiornik na skratki (ewentualnie).

Laminy najczęściej wykonywane są ze stali kwasoodpornej lub tworzywa sztucznego. Kraty montuje się na kanale dopływowym ścieków tak aby ścieki napływały na “schody” zespołu lamin. Laminy ruchome poruszają się mimośrodowo względem lamin stałych powodują unoszenie zanieczyszczeń w górę na kolejne poziomy schodków lamin stałych, aż do momentu zrzutu skratek poza obręb kraty. Oddzielone i częściowo odwodnione zanieczyszczenia trafiają najczęściej bezpośrednio do następnego urządzenia technologicznego, którym jest podajnik odwadniający, przenośnik lub kontener. Zatrzymane w dolnej części taśmy zanieczyszczenia tworzą tzw. warstwę dywanową stanowiącą warstwę filtracyjną pozwalającą na zatrzymanie zanieczyszczeń o wymiarach mniejszych od prześwitu technologicznego lamin kraty. Odstępy pomiędzy laminami w kratach taśmowych najczęściej wynoszą od 2÷10 mm, a więc są to kraty gęste.

Kraty bębnowe tak jak innego typu kraty stosowane są do wstępnego oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń stałych - zawieszonych, pływających i wleczonych. Wspólnym dla wszystkich krat bębnowych elementem konstrukcyjnym jest kosz kraty wykonany w formie bębna, z prętów o odpowiednich prześwitach. Dzięki nachyleniu kosza kraty w stosunku do kierunku napływu elementy włókniste lub długie i wąskie przedmioty osiadają na prętach kraty, skutecznej niż na kracie skierowanej bezpośrednio na strumień ścieków. Bębnowy kształt kraty pozwala na uzyskanie większej powierzchni roboczej kraty, a z tym wiążą się mniejsze straty hydrauliczne. Ścieki wpływają do środka bębna kraty i przepływając przez jej pręty płyną dalej. Skratki osadzone na prętach pełnią rolę dodatkowego filtra. Czyszczenie kraty za pomocą odpowiednich mechanizmów czyszczących uruchamiane jest najczęściej w momencie gdy różnica poziomów ścieków przed i za kratą osiągnie zadaną wielkość. Sterowanie pracą zgarniacza jest automatyczne najczęściej w oparciu o sterownik różnicowy. Często z kratami bębnowymi współpracują urządzenia dodatkowe do płukania skratek, prasowania i odwadniania ich.

Kraty sitowe - dynamiczne znajdują zastosowanie do oczyszczania mechanicznego ścieków płynących przelewami burzowymi, do wstępnego oczyszczania wody powierzchniowej pobieranej w ujęciach wody, ścieków w przepompowniach oraz jako pierwsze urządzenia do mechanicznego oczyszczania ścieków doprowadzanych do oczyszczalni ścieków. tworzone są przez układ kilku równoległych wałów z umieszczonymi na nich zespołami wzajemnie zachodzącymi na siebie tarcz, tworzących szczeliny o wielkości dobieranej odpowiednio do wymiaru części stałych, które mają być zatrzymywane. Wzajemne oddziaływanie ruchu sąsiadujących tarcz zapewnia uzyskanie efektu samooczyszczania. Konstrukcja krat sitowych dynamicznych ma charakter modułowy co pozwala na jego łatwe dopasowanie do różnych szerokości kanałów. Kraty sitowe pracują w sposób ciągły.

Optymalny dobór urządzenia wymaga znajomości następujących parametrów:

• maksymalna przepustowość,

• szczegóły dotyczące istniejącego lub projektowanego miejsca zainstalowania,

• głębokość strumienia cieczy przy maksymalnym przepływie (lub prędkość przepływu jeżeli głębokość nie jest znana),

• przeznaczenie (strumień wlotowy ścieków, przelew burzowy, ujecie wody),

• wymagane szczeliny (2,5, 5 lub 9 mm).

Kraty mogą współpracować z rozdrabniarkami.

Kraty spiralne służą do wstępnego oczyszczania ścieków w oczyszczalniach komunalnych i przemysłowych. Podstawowym elementem konstrukcyjnym tych urządzeń jest bezwałowa spirala transportująca skratki. Kraty spiralne montowane są bezpośrednio na dnie kanału względnie zbiornika. Ścieki przepływają przez perforowaną płaszczyznę kraty, przy czym części większe i włókniste zawarte w strumieniu ścieków zostają zatrzymane w strefie kosza kraty. Krata czyszczona jest w sposób ciągły szczotką przymocowaną do spirali (wymienialną). Spirala transportuje materiał zatrzymany do kolejnej strefy urządzenia - strefy zagęszczającej i odwadniającej. Odcieki odpływają do kanału a materiał odwodniony poddawany jest prasowaniu i wyrzucany do kontenera.

W urządzeniach tego typu w jednym urządzeniu przebiega kilka procesów technologicznych:

• cedzenie części pływających,

• zagęszczanie skratek,

• odwadnianie skratek.

Konstrukcje rurowe typu “on-line” krat spiralnych i zastosowany spiralny bezwałowy przenośnik umożliwiają wygodny montaż w kanałach i zbiorniku. Do doboru kraty spiralnej wymagana jest znajomość następujących parametrów:

• wielkość otworów (perforacji kosza wlotowego),

• wysokość spiętrzenia ścieków w kanale,

• wielkość natężenia przepływu ścieków.

Najnowszymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi do mechanicznego oczyszczania ścieków miejskich i przemysłowych są urządzenia kompaktowe, w których prowadzone są następujące procesy technologiczne:

• usuwanie ciał pływających (skratki),

• prasowanie skratek,

• usuwanie zawiesiny ziarnistej (piasek),

• usuwanie olejów i tłuszczów.

Zastosowanie tych urządzeń jest korzystne z uwagi na niewielkie wymagania terenowe, przy jednoczesnej bardzo wysokiej efektywności usuwania zanieczyszczeń. Ponieważ kompakty są konstrukcjami zabudowanymi nie stwarzają uciążliwości zapachowej na terenie oczyszczalni ścieków. Wszystkie etapy oczyszczania zachodzą w jednym kontenerze wykonanym ze stali nierdzewnej.

Ścieki wpływają do komory wlotowej przez kratę bębnową (samooczyszczającą się) o założonym prześwicie co zapewnia usunięcie z nich ciał stałych pływających i wleczonych. Wbudowana fabrycznie prasa skratek umożliwia odwadnianie skratek do ok. 40% sm. Za pomocą transportera ślimakowego skratki usuwane są do kontenerów. Ścieki z odwadniania skratek wracają do strumienia oczyszczanych ścieków co wpływa na podwyższenie BZT5.

Po sprasowaniu objętość skratek zmniejsza się do ok. 60% a ciężar do ok. 50%. Następnie strumień ścieków kierowany jest do zbiornika pełniącego funkcję piaskownika (i odtłuszczacza). Tu następuje sedymentacja zawiesin mineralnych i odprowadzenie ich poza urządzenie. Zsedymentowany piasek jest zgarniany poziomym transporterem ślimakowym do leja i stąd odbierany transporterem ukośnym, który usuwa piasek poza urządzenie. W czasie transportu przenośnikiem ukośnym następuje grawitacyjne odwadnianie piasku i zawiesin (segregacja pisaku). Często piaskownik wyposażony jest w instalacje napowietrzającą oraz kieszeń tłuszczową. Jeśli zachodzi taka konieczność kompakt wyposażony może być również w zintegrowaną instalacje do przepłukiwania skratek i piasku. Dobór urządzenia uzależniony jest od wielkości natężenia przepływu ścieków oraz wymaganego stopnia usuwania zanieczyszczeń.

Przy urządzeniach do usuwania ze ścieków ciał stałych często instaluje się urządzenia do obróbki skratek takie jak: praski do skratek, płuczki skratek, podajniki.

W przypadku instalowania krat w otwartym terenie niezbędne są obudowy termiczne, które zapewniają odpowiednią temperaturę pracy w warunkach zimowych. W przypadku krat instalowanych w budynkach obudowy termiczne są zbędne.

6. Scharakteryzuj urządzenia do usuwania zawiesin ziarnistych ze ścieków.

Piaskownikami nazywamy obiekty i urządzenia, które służą do wydzielania ze ścieków zawiesin ziarnistych (piasek, żwir, koks, pestki, ziarna roślin itp.). Piaskowniki należy stosować dla oczyszczalni o przepustowości nominalnej ponad 100 m³/d. Stosowanie piaskowników chroni urządzenia oczyszczalni ścieków przed szkodliwym oddziaływaniem zawiesin mineralnych na ich stan techniczny i zużycie. Chodzi zwłaszcza o ochronę pomp, rurociągów, kanałów i rusztów napowietrzających bloku technologicznego.

Łatwo opadająca zawiesina oraz wleczone po dnie kanałów mineralne zawiesiny ziarniste, takie jak piasek z płukania jarzyn w gospodarstwie domowym, mycia posadzek, oraz węgiel, żużel, popiół i miał ceglany z gruzowisk powinny być zatrzymywane na początku ciągu oczyszczania, tj. przed pompowniami, osadnikami i częścią biologiczną.

Piaskowniki winny być stosowane jako urządzenia oczyszczania mechanicznego w oczyszczalniach, do których ścieki doprowadzane są kanalizacją ogólnospławną i kanalizacją ścieków komunalnych (rozdzielczą).

Obiektami współpracującymi z piaskownikami są:

• kanał dopływowy i odpływowy,

• układ zgarniania piasku,

• instalacja do ewakuacji piasku z komory osadczej piasku piaskownika,

• instalacja do przepłukiwania piasku,

• kontenery na piasek,

• instalacja do dezynfekcji piasku.

Piaskowniki dzieli się wg następujących kryteriów:

1. z uwagi na charakter przepływu ścieków w piaskowniku,

2. z uwagi na sposób zgarniania piasku zsedymentowanego
   w piaskowniku,

3. z uwagi na sposób ewakuacji piasku,

4. z uwagi na stosowanie sprężonego powietrza,

5. współpracy z urządzeniami do obróbki piasku,

6. automatycznego lub ręcznego sterowania odprowadzaniem piasku z lejów piaskowników.

Piaskowniki o przepływie poziomym są budowane najczęściej w kształcie podłużnych koryt przepływowych o prostokątnym, trapezowym lub parabolicznym przekroju poprzecznym. Są to osadniki z tak dobraną prędkością przepływu, żeby wydzielał się z nich jedynie piasek bez zawiesin organicznych Piaskownik podłużny to najczęściej kanał żelbetowy rozszerzony z odpowiednio wykształconym wlotem i wylotem tak, aby przepływające ścieki nie były narażone na niepotrzebne wiry. Dla urządzeń małych zaleca się minimum dwie komory, dla dużych baterię piaskowników. Dla urządzeń małych stosuje się oczyszczanie ręczne, dla dużych mechaniczne. Piaskownik zaopatrzony jest w drenaż służący do odwadniania piasku w czasie czyszczenia ręcznego. Drenaż doprowadza się do studni pompowni wstępnej, tj. najgłębszego obiektu oczyszczalni. Podstawowym parametrem prawidłowego działania piaskownika jest stała prędkość przepływu poziomego. Celem ograniczenia wpływu zmiennych natężeń przepływu ścieków instaluje się przy piaskownikach poziomych urządzenia, których zadaniem jest utrzymanie stałej prędkości przepływu ścieków przez piaskownik. Na ogół są to kanały miernicze Parshalla, Venturiego lub inne, albo przelewy, które służą również do pomiaru natężeń dopływu ścieków. Pomiar ten jest wykorzystywany do sterowania (automatycznego lub manualnego) pracą części biologicznej oczyszczalni ścieków.

Parametry technologiczne

Piaskowniki podłużne

Podstawowymi parametrami projektowymi piaskowników podłużnych są:

1. prędkość przepływu - v, Należy przyjmować prędkość 0,3 m/s (0,25 Ⴘ 0,40 m/s)

2. czas przetrzymania ścieków w piaskowniku, Czas przepływu winien wynosić 1 minutę.

3. obciążenie hydrauliczne powierzchni rzutu poziomego piaskownika.

Piaskownik Dorra Oblicza się go podobnie jak piaskowniki o przepływie poziomym. Prędkość pozioma jest przeważnie znacznie mniejsza niż 0,30 m/s. Piasek po usunięciu z komory przepływowej jest przemywany w płuczce - separatorze. Piaskownik Dorra ma kształt kwadratowy, dno płaskie. Ścieki dopływają otworami wlotowymi wyposażonymi w kierownice strug. Odprowadza się je przelewem na całej szerokości komory. Obrotowe zgarniacze odgarniają piasek w kierunku odśrodkowym do dolnej części rynny klasyfikatora. W rynnie piasek jest płukany i przemieszczany. Drobniejsze ziarna i zawiesiny organiczne spływają ze strumieniem wody w dół rynny, natomiast czyste ziarna piasku trafiają do górnej części klasyfikatora, a następnie do podstawionego pojemnika.

Piaskowniki szczelinowe zalicza się do urządzeń o przepływie poziomym z wydzielona komorą magazynowania piasku. Zasada działania tego piaskownika polega na tym, że powiększenie przekroju poprzecznego kolektora lub zmniejszenie spadku powoduje zmniejszenie prędkości przepływu, a co za tym idzie - wydzielanie się ze ścieków piasku, który jest wleczony po dnie kolektora. Aby oddzielić piasek od ścieków wykonuje się w dnie kolektora (już na terenie oczyszczalni) 3 Ⴘ 5 szczelin poprzecznych.

PIASKOWNIKI PIONOWE Podstawą działania tych piaskowników jest pionowe opadanie ziaren piasku
w przeciwprądzie do kierunku przepływu ścieków. W skład piasku wchodzą przeważnie zawiesiny ziarniste, a zatem takie rozwiązanie piaskownika jest sprzeczne z teorią sedymentacji Hazena, w której główna rolę odgrywa powierzchnia. Ponieważ pojemność piaskownika jest stała, czas przepływu ścieków, zależnie od natężenia przepływu, jest bardzo różny. Przy małych przepływach sedymentują zawiesiny organiczne, przy większych opadają tylko ziarna piasku o największej średnicy. W celu utrzymania możliwie stałych wartości prędkości przepływu i czasu zatrzymania można instalować kilka współśrodkowych kręgów-przegród, których górne krawędzie przelewowe odpowiadają charakterystycznym napełnieniom w kanale dopływowym. Do usuwania piasku stosuje się podnośnik powietrzny; przed każdorazowym usunięciem piasku można przez pewien czas piaskownik przedmuchiwać, co powoduje zmniejszenie ilości wydzielonych uprzednio wraz z piaskiem zawiesin organicznych.

Podstawowe zadania projektowe sprowadzają się do właściwego zaprojektowania przekroju i spadku kanału doprowadzającego oraz do ustalenia charakterystycznych napełnień w tym kanale, od których zależy wysokościowe usytuowanie pierścieni działowych. Pionowa prędkość wznoszenia ścieków powinna być mniejsza od prędkości opadania obliczeniowego ziarna piasku. Czas przepływu 1 Ⴘ 3 min. Zasady obliczania są podobne do obliczania osadników pionowych. Obciążenie hydrauliczne powierzchni nie wymaga korekty i może być równe liczbowo prędkości opadania piasku, gdyż występujące zaburzenia hydrauliczne przy pionowym wznoszeniu strugi cieczy nie mają większego wpływu na samą sedymentację.

Do piaskowników o ruchu okrężnym cieczy (piaskownik Geigera, Erbena, Pista itp.) doprowadza się ścieki po stycznej do obwodu komory o kształcie kołowym. Ruch okrężny cieczy jest tu wymuszony i wskutek tego w miarę oddalania się od środka koła ma miejsce (prostopadle do promieni) pewne podwyższenie zwierciadła cieczy. Wywołane tym sposobem w strefie przyściennej nadciśnienie powoduje wtórny poprzeczny ruch strugi skierowany w dół. Ruch ten przyczynia się do lepszej sedymentacji ziaren piasku, który magazynuje się w części lejowej komory. Wznoszące prądy poprzeczne, panujące w środkowej części komory, mają zapobiegać wytrącaniu się zawiesin organicznych. Dla scharakteryzowania przepływu ścieków w piaskownikach Geigera stosuje się teorię potencjalną ruchu okrężnego.

Prędkość dopływu cieczy na wlocie do piaskownika powinna wynosić wg Geigera 0,75 m/s, maks. 1,0 m/s; na odpływie poniżej 0,8 m/s.

Główną cechą piaskownika przedmuchiwanego jest wprowadzanie ścieków w okrężny ruch (po spirali) w przekroju poprzecznym komory. Ruch okrężny nadaje ściekom sprężone powietrze oraz energia kinetyczna odpowiednio skierowanej strugi zasilającej. Wektor prędkości poziomej jest tu tylko jedną ze składowych wypadkowej ruchu spiralnego. Prędkość pozioma nie decyduje więc o wielkości i pracy piaskownika. Zalecana prędkość wypadkowa strugi cieczy wynosi 0,25 Ⴘ 0,30 m/s. W piaskownikach przedmuchiwanych prawie nie opadają zawiesiny organiczne, piasek jest więc bardzo czysty, a stopień wydzielenia piasku jest wielokrotnie wyższy niż w komorach innych typów

Zasada działania hydraulicznego jest podobna jak w komorach osadu czynnego i pierwsze piaskowniki rozwiązano wg klasycznych kształtów i proporcji tych komór, lecz z kinetą magazynującą piasek. Innym typem był owalny, lecz niesymetryczny przekrój poprzeczny piaskownika Heilbronn. Ma on kształt bardzo złożony i trudny do wykonania Rozwiązywano go przy założeniu, że przekrój poprzeczny piaskownika powinien być tak ukształtowany, aby nie powodował zakłóceń w wirowaniu strugi cieczy.

Wydzielony w piaskownikach piasek może być ewakuowany poza piaskownik:

a) metodą bezpośrednią,

Bezpośrednia ewakuacja piasku polega na tym, że zsedymentowany
w korytach piasek nie jest kierowany zgarniaczami (zgrzebłowymi, kubełkowymi, linowymi lub ślimakowymi) do komór magazynowych piaskownika, lecz usuwany poza piaskownik bezpośrednio z kinet. Ten sposób ewakuacji piasku może być realizowany poprzez zastosowanie pomp zamontowanych na ruchomym wózku.

2. metodą pośrednią.

Pośrednie ewakuowanie piasku oznacza, że jest on usuwany nie z kinet piaskownika lecz z komór magazynowych. Ten sposób dotyczy:

• piaskowników podłużnych (nienapowietrzanych i napowietrzanych),

• piaskowników Dorra,

• pionowych,

• wirowych.

Metoda „pośredniego” usuwania piasku z komór magazynowych piaskowników może być realizowana poprzez zastosowanie:

1. pomp do piasku, mogą być zamontowane w komorze magazynowej piasku (pompy „mokre” zatapialne) lub mogą być zamontowane w komorze powyżej jako pompy „suche”.

2. podnośników mamutowych. Usuwanie piasku z wykorzystaniem podnośników powietrznych Podnośniki powietrzne „mamutowe” często stosowane są w oczyszczalniach ścieków. Urządzenia te można stosować do ewakuacji piasku w piaskownikach:

• podłużnych (napowietrzanych i nienapowietrzanych),

• radialnych,

• pionowych,

• wirowych,

o ruchu złożonym.

Statycznymi separatorami piasku są urządzenia, do których doprowadzana jest mieszanina piasku i ścieków czerpana z lejów lub kinet piaskowników. Proces zagęszczania i odwadniania piasku zachodzi w zbiorniku o odpowiedniej konstrukcji.

Separatorami dynamicznymi nazywa się urządzenia do oddzielania piasku od ścieków, w których wykorzystuje się siły odśrodkowe.

Innym rozwiązaniem separatora piasku jest propozycja firm HUBER (Niemcy). W urządzeniu typu RoSF-3 wykorzystuje się efekt Coanda. Mieszanina wody z piaskiem pompowana jest lub wpływa grawitacyjnie do kanału wirowego, gdzie kierunek jej przepływu ulega zmianie. Jednocześnie wprowadzane jest powietrze, automatycznie zasysane przez umieszczony centralnie otwór.

Płuczkami piasku nazywa się urządzenia, w których poza oddzielaniem piasku od pulpy piaskowo-ściekowej realizowane są procesy usuwania z powierzchni cząstek piasku zawiesin organicznych.

Zasadniczą różnicą między separatorami dynamicznymi a płuczkami piasku jest stosowanie w płuczkach (dla potrzeb „wyrywania” związków organicznych) wody lub ścieków po biologicznym oczyszczaniu lub sprężonego powietrza.

W ostatnich latach obserwuje się szerokie zainteresowanie projektantów
i inwestorów tzw. „kompaktowymi” urządzeniami do mechanicznego oczyszczania ścieków. Są to urządzenia produkowane seryjnie, w których zachodzą procesy usuwania:

• skratek,

• piasku,

• tłuszczów.

„Kompakty” dobiera się na maksymalny godzinowy przepływ dopływ ścieków do oczyszczalni.

O ile piasek ma być składowany na wysypisku odpadów nie ma potrzeby jego dezynfekowania. Dezynfekcję piasku należy stosować tylko wtedy, gdy będzie on gospodarczo wykorzystywany (np. zalądowywania zagłębień terenowych, przy budowie dróg lub w inny sposób).

Dezynfekcję piasku można prowadzić z wykorzystaniem:

• wapna chlorowanego,

• roztworu podchlorynu sodowego.

7. Omów zasady usuwania zawiesin ze ścieków

OSADNIKAMI nazywamy urządzenia lub obiekty służące do wydzielania ze ścieków zawiesin łatwo opadających, o gęstości większej od 1 g/cm³. Stosując wstępną flokulację zawiesin - poprzez dodawanie koagulantów - można w osadnikach również usuwać zawiesiny trudno opadające i związki koloidalne.W osadnikach może zachodzić zjawisko usuwania części pływających, których gęstość jest mniejsza od 1 g/cm³ w procesie flotacji naturalnej - grawitacyjnej.Działanie osadników sprowadza się do przetrzymywania ścieków w warunkach zwolnionego przepływu, dzięki czemu z wykorzystaniem zjawiska grawitacji następuje rozdział fazy ciekłej od stałej. Osadniki mogą spełniać dwie główne funkcje w oczyszczaniu ścieków:

- wstępne oczyszczanie w celu ochrony dalszych obiektów i usprawnienie procesów,

-oczyszczanie w celu uzyskania końcowego odpływu w wymaganym standardzie jakości.

Usuwanie zawiesin poprzez:

- zjawisko grawitacji = sedymentacja

-przepływ laminarny przez komorę, tak aby łatwo opadające zawiesiny mogły opadać

Podział osadników z uwagi na realizowane

procesy technologiczne:

• osadniki świeżo wodne (zachodzą procesy sedymentacji zawiesin i flotacji zanieczyszczeń o gęstości poniżej 1 g/cm³) czas sedymentacji to 2 h dla osadników wstępnych i 6 h dla osadników wtórnych po wielofazowym osadzie czynnym,

• osadniki gnilne zachodzą procesy sedymentacji zawiesin i flotacji zanieczyszczeń o gęstości poniżej 1 g/cm³ oraz procesy beztlenowego biologicznego oczyszczania - czas przetrzymania od 10 do 15 dób

Podział osadników z uwagi na usytuowanie w ciągu technologicznym oczyszczalni:

- wstępne,(stosujemy gdy stężenie zawiesin w dopływie ścieków nie przekracza 100gm.s/m³)

- pośrednie,

- wtórne (końcowe).

Podstawowe funkcje współczesnych osadników wstępnych to:

• usuwanie od 60 do 70 % zawiesiny ogólnej ze ścieków,

• usuwanie ok. 30 % ładunku BZT₅,

• produkcja osadu wstępnego, który może być poddawany wstępnej fermentacji kwaśnej celem produkcji lotnych kwasów organicznych, wspomagających proces wzmożonej biologicznej defosfatacji ścieków,

• usuwanie tłuszczy i olejów,

częściowe wyrównywanie nierównomierności przepływu i ładunków zanieczyszczeń przed blokiem biologicznym.

Osadniki gnilne stosuje się do oczyszczania małych ilości ścieków bytowo-gospodarczych lub niektórych ścieków przemysłowych o własnościach do nich zbliżonych i podobnym przebiegu procesu gnicia.

Do osadników gnilnych zaliczamy:

• osadnik Imhoffa,

• osadnik Travisa,

• osadnik dwupiętrowy,

• niemiecki osadnik z roku 1906 oraz 1928

8. Omów urządzenia do sedymentacji wstepnej.

OSADNIKAMI nazywamy urządzenia lub obiekty służące do wydzielania ze ścieków zawiesin łatwo opadających, o gęstości większej od 1 g/cm³. Stosując wstępną flokulację zawiesin - poprzez dodawanie koagulantów - można w osadnikach również usuwać zawiesiny trudno opadające i związki koloidalne.

W osadnikach może zachodzić zjawisko usuwania części pływających, których gęstość jest mniejsza od 1 g/cm³ w procesie flotacji naturalnej - grawitacyjnej. Działanie osadników sprowadza się do przetrzymywania ścieków w warunkach zwolnionego przepływu, dzięki czemu z wykorzystaniem zjawiska grawitacji następuje rozdział fazy ciekłej od stałej. Osadniki mogą spełniać dwie główne funkcje w oczyszczaniu ścieków:

• wstępne oczyszczanie w celu ochrony dalszych obiektów i usprawnienie procesów,

• oczyszczanie w celu uzyskania końcowego odpływu w wymaganym standardzie jakości.

Podział osadników z uwagi na realizowane procesy technologiczne:

• osadniki świeżo wodne (zachodzą procesy sedymentacji zawiesin i flotacji zanieczyszczeń o gęstości poniżej 1 g/cm³) czas sedymentacji to 2 h dla osadników wstępnych i 6 h dla osadników wtórnych po wielofazowym osadzie czynnym,

• osadniki gnilne zachodzą procesy sedymentacji zawiesin i flotacji zanieczyszczeń o gęstości poniżej 1 g/cm³ oraz procesy beztlenowego biologicznego oczyszczania - czas przetrzymania od 10 do 15 dób

• Podział osadników z uwagi na usytuowanie w ciągu technologicznym oczyszczalni:

• - wstępne,

• - pośrednie,

• - wtórne (końcowe).

Podstawowe funkcje współczesnych osadników wstępnych to:

• usuwanie od 60 do 70 % zawiesiny ogólnej ze ścieków,

• usuwanie ok. 30 % ładunku BZT₅,

• produkcja osadu wstępnego, który może być poddawany wstępnej fermentacji kwaśnej celem produkcji lotnych kwasów organicznych, wspomagających proces wzmożonej biologicznej defosfatacji ścieków,

• usuwanie tłuszczy i olejów,

• częściowe wyrównywanie nierównomierności przepływu i ładunków zanieczyszczeń przed blokiem biologicznym.

OSADNIK POZIOMY

Osadniki poziome podłużne są to prostokątne zbiorniki, w których dopływ ścieków surowych i odpływ ścieków po osadzeniu się zawiesin następuje przez krótsze przeciwległe boki, a ścieki przepływają równolegle do dłuższych boków. Osad może być zgarniany mechanicznie do leja położonego w pobliżu wlotu ścieków lub usuwany bezpośrednio z dna poza osadnik. Dno osadnika projektuje się płaskie lub ze spadkiem 1÷2% w kierunku przeciwnym do przepływu ścieków.

OSADNIK PIONOWY

Osadniki o przepływie pionowym są to zazwyczaj głębokie zbiorniki o rzucie kołowym lub rzadziej kwadratowym. Mogą być zasilane ściekami w dwojaki sposób:

- centralnie i wówczas doprowadza się je do rury centralnej, którą są kierowane do dolnej części zbiornika,

- obwodowo, ścieki wprowadzane są do pierścienia utworzonego przez zewnętrzną ścianę osadnika i głęboką ściankę przegrodową - do dolnej części osadnika.

Odbiór ścieków następuje odpowiednio:

- w 1. przypadku - z reguły na obwodzie osadnika,

- w 2. przypadku - w środku osadnika.

OSADNIK RADIALNY

Osadniki radialne są to okrągłe zbiorniki, w których ścieki przepływają zwykle od środka ku obwodowi. Osady z dna są zgarniane do leja centralnego i usuwane pod ciśnieniem słupa wody, bądź zbierane za pomocą zasycających i transportowane poza osadnik. Dno osadnika może być nachylone do środka ze spadkiem 2÷8%, najczęściej 5% lub płaskie.Wielokrotne osadniki są zazwyczaj łączone w grupy po 2, 4 rzadziej 3 jednostki.

OSADNIK IMHOFFA

Mimo znacznego postępu w technologii oczyszczania ścieków, osadniki Imhoffa, dzięki swej niezawodnej działalności i prostocie obsługi, znajdują wciąż zastosowanie w mniejszych oczyszczalniach.

Średnice osadnika określają względy budowlane D ≤ 10,0 m. Średnia głębokość części przepływowej osadników 1,25÷2,0 m. Liczba komór przepływowych przyjmuje się 1 lub 2, wyjątkowo 3.

Podstawowymi elementami wyposażenia osadników są:

• dopływ ścieków do osadnika,

• odpływ ścieków z osadnika,

• odprowadzenie osadów,

• zgarniacz osadów,

• urządzenia zbierające kożuch.

Dopływ i rozdział ścieków.

Podstawowym warunkiem dobrej pracy osadników jest równomierne zasilanie poszczególnych jednostek. Przy projektowaniu wlotów do osadników mogą być przydatne następujące wskazówki:

• w celu zmniejszenia turbulencji w strefie wlotowej osadników i zapobieżenia rozbijania kłaczków, kanały te oblicza się na v = 0,3 m/s przy ½ Q_m,

• kanały dopływowe i komory wlotowe powinny być otwarte w celu kontroli i łatwego usuwania zbierających się substancji pływających (dot. osadników wstępnych) i zaopatrzone w zastawki,

• komora wlotowa powinna mieć kształt zabezpieczający przed opadaniem zawiesin,

• należy unikać takich wlotów, które powodują spad ścieków do osadnika,

• należy rozdzielać strumień ścieków dopływających na całą szerokość osadnika.

Rozwiązania wlotu ścieków w osadnikach pionowych

Ścieki doprowadza się do osadnika rurą pod zwierciadłem ścieków albo też rurą lub korytem nad zwierciadłem do rury centralnej, którą są kierowane do dolnych partii osadnika. Rura centralna ma zazwyczaj dł. Zbliżoną do głębokości cylindrycznej osadnika

W osadnikach podłużnych odpływ rozwiązuje się przeważnie w postaci przelewów. Najczęściej stosuje się przelewy pilaste z możliwością regulacji poziomu. Przelewy oblicza się na przepływ maksymalny godzinowy, tak by pracowały jako niezatopione.

System odbioru osadu z osadników nie posiadających lejów osadowych.

Działa na zasadzie syfonu zapewniając równomierny pobór osadu dennego. Odprowadzany osad charakteryzuje się stałą, wysoką zawartością suchej masy.

Dość nowym rozwiązaniem jest zastosowanie osadnika zintegrowanego z filtrem piaskowym na odpływie. Daje on bardzo dobre wyniki usuwania zawiesin ze ścieków, które nie uległy sedymentacji i dostały się do odpływu osadnika.

9. Omów krzywą SIERPA.

Wpływ czasu na sedymentację ścieków miejskich przedstawia krzywa Sierpa.

1 - zawiesiny opadające

2 - zawiesiny ogólne (ok.60-70%)

3 - BZT5 (ok. 30%)

4 - utlenialność

10. Omów charakterystyczne parametry technologiczne oczyszczania osadem czynnym.

Wiek osadu (najważniejszy parametr, decyduje o efektach). Jest to średni czas przebywania kłaczków osadu czynnego w układzie (wynosi 1 ÷ 40 d).

Wiek osadu przyjmuje się zależnie od niezbędnych efektów oczyszczania ścieków. Przyjmując

odpowiednio długi wiek osadu oprócz dobrych efektów usuwania związków organicznych, można utlenić azot amonowy do azotanów (nitryfikacja).

Wiek osadu

x_I,o - stężenie w dopływie zawiesin organicznych biologicznie nierozkładalnych, gsmo/m³

Stężenie osadu w KOCZ

x = 2000 ÷ 5000 gsm/m³ (najczęściej ok. 3000)

x_B - stężenie biomasy osadu czynnego, gsm/m³, gsmo/m³, gChZT/m³

x_I - biologicznie nierozkładalne zawieisny organiczne pochodzące z oczyszczonych ścieków, gsm/m³,gsmo/m³,gChZT/m³

x_min - zawiesiny mineralne pochodzące z oczyszczanych ścieków, gsm/m³

Masa osadu w KOCZ

Objętość KOCZ

Czas przetrzymania ścieków w KOCZ

T = kilka do kilkanaście (kilkadziesiąt) godzin (zależnie od WO i przyjmowanego x).

Nie powinien być krótszy o ok. 3h

Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń określa ilość zanieczyszczeń organicznych (BZT₅) doprowadzanych do KOCZ w jednostce czasu (d) na jednostkę masy osadu w komorze (sm).

Jest to parametr, którego wartość jest wynikiem przyjęcia określonego wieku osadu (WO).

Obciążenie objętości komory ładunkiem zanieczyszczeń. Określa ilośćzanieczyszczeń doprowadzanych do KOCZ w jednostce czasu w przeliczeniu na 1 m³ objętości KOCZ.

Jest to parametr wynikowy, zależny od przyjętej objętości KOCZ (V), która zależy od przyjętego wieku osadu i stężenia osadu w KOCZ (V=WO·∆x/x).

Indeks osadu

Charakteryzuje zdolność zawiesin osadu czynnego do sedymentacji w osadniku wtórnym.

V_os = objętośc osadu po 30 min zagęszczaniu w 1 litrowym cylindrze, ml/l, cm³/l

x = stężenie osadu w cylindrze przed zagęszczaniem, g/l

Stopień recyrkulacji osadu α

(0,25 ÷ 1) (25%÷100%)

Im IO mniejszy tym α może być mniejsze.

Im mniejsze α tym mniejsze koszty pompowania.

Zbyt małe α to osad gromadzi się w osadniku wtórnym.

Stężenie osadu recyrkulowanego.

Osad w leju osadnika wtórnego może zagęścić się ok. 2 ÷ 4 krotnie w stosunku do stężenia w KOCZ (x).Uzyskanie x_R zależy od przyjętego stopnia recyrkulacji α:

Objętość osadu nadmiernego Q_N

W ilości Q_N (m³/d) o stężeniu x_R (gsm/m³) musimy

odprowadzić cały przyrost w układzie (∆x, gsm/d)

pomniejszony o ilość osadu odprowadzanego z układu jako

zawiesiny pozostałe w odpływie z osadnika wtórnego

(~ Q_o · x_e, gsm/d).

Rzędu 1 ÷ kilku %

11. Omów charakterystyczne parametry technologiczne oczyszczania osadem czynnym z nitryfikacją(bez denitryfikacji i wzmożonej biologicznej defosfatacji).

Nitryfikacja biegnie tylko w warunkach tlenowych

NH4+ + 1,5O2 NO2- + 2H+ + H2O

NO2- + 0,5O2 NO3-

NH4= + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O

Warunkiem nitryfikacji jest obecność nitryfikantów w osadzie czynnym. Nitryfikanty mają długi czas generacji, zatem średni czas przetrzymania cząstek osadu w komorze napowietrzania (wiek osadu) musi być odpowiednio długi, żeby nitryfikanty zdążyły się „mnożyć”.

Warunek skutecznej nitryfikacji:

Charakterystyczne parametry technologiczne oczyszczania osadem czynnym z nitryfikacją:

Układ „MLE” oczyszczania ścieków - KN (napowietrzanie)

NH₄ + 2O₂
NO₃- + 2H+ + 2H₂O

zw. org. + O2
CO2 + H2O

Warunek wystąpienia nitryfikacji w systemie MLE(Modified Ludzak - Entinger system)

V_KD - zależy od niezbędnego stopnia denitryfikacji

(V_KD ≈ (30 ÷ 60 )% z (V_KN + V_KD))

T = (V_KN + V_KD)/Q0 → rzędu kilkunastu godzin

WO_min,nit~ (7 ÷ 10) d dla 10ºC

Zużycie tlenu

ZO₂ = ZO₂^C + ZO₂^NIT - ∆ZO₂^DEN, gO2/d

ZO₂^C -na utlenienie związków organicznych

ZO₂^NIT -na nitryfikację NH₄+

∆ZO₂^DEN -odzysk w wyniku denitryfikacji NO₃-

ZO₂^C = 1,47Q0 (BZT_5,0 - BZT_5,e^S) - 1,42 ∆X_org, gO₂/d

ZO₂^NIT = 4,6 [Q₀ (N_og,0 - N_og,e^S) - 0,1 ∆X_org], gO₂/d =∆N

N_og,_eS, BZT₅,_eS - wartości w próbie sączonej z odpływu osadnika wtórnego, g/m3,

∆X_org - przyrost osadu organicznego, gsmo/d,

0,1 - przybliżona wartość N w osadzie organicznym, gN/gsmo

∆N - ilość znitryfikowanego azotu.

13. Omów charakterystyczne parametry technologiczne oczyszczania osadem czynnym z nitryfikacją, denitryfikacją i wzmożoną biologiczną defosfatacją.

1) Osad czynny z usuwaniem związków organicznych (związki biogenne usuwane są tylko przez asymilację)

2) Osad czynny z uzyskaniem związków organicznych i nitryfikacją NH₄ (też tylko asymilacja i utleniany NH₄ do azotynów)

(większa komora)

3) 2)+ denitryfikacja azotanów (azot usuwany przez asymilację i biologiczne przekształcanie do N₂, a fosfor tylko przez asymilację)

UKŁAD MLE

4) 3)+ defosfatacja (nazywany układem CNP- zintegrowane usuwanie związków: C, N, P)

14. Narysuj schematy następujących układów oczyszczalni z osadem czynnym:

- jednostopniowy( tego na razie nie mam )

15. Podstawowe warunki niezbędne do oczyszczania ścieków osadem czynnym

1. Współgranie komory osadu czynnego i osadnika wtórnego

2. Konieczność utrzymania odpowiedniego stężenia tlenu

3. Konieczność odprowadzania przyrostu nadmiernego

4. Zapewniene by biomasa osadu czynnego była w zawieszeniu

5. Wiek osadu WO=zapas osadu/przyrost osadu=const. Przyjmowany jest zależnie od niezbędnych efektów oczyszczania ścieków. Chcąc utrzymać stały WO trzeba doprowadzać ściśle określoną ilość osadu nadmiernego.

WOmax=40d (dla oczyszczania ścieków komunalnych)

Womin=7d (przy którym zachodzi denitryfikacja)

6. W ściekach dopływających musi być określona ilość substancji biogennych tak by stosunek BZT5:N:P=100:5:1.

Gdy jest on mniejszy należy w tym miejscu dodać pożywkę o okreslonym stosunku azotu i fosforu.

7. Pemanentna recyrkulacja osadu α- należy zapewnić α=0,5
1,8 Q_o

16. Układy osadu czynnego. (???)

A/O

Dopływ do KB musi mieć możliwie mało (najlepiej wcale) NO3-. Dlatego układ A/O projektuje się tak, żeby nie było nitryfikacji (tzn. przyjmuje się odpowiednio krótki WO).

WO ≈ (2 ÷6)d

TKB = VKB/Q0 ≈ (0,5 ÷1,5)h

TKN = VKN/Q0 ≈ (1 ÷3)h

Efekty oczyszczania i zużycia tlenu:~ jak w procesie tlenowym przy porównywalnym WO, ale dodatkowo niskie stężenie P w ściekach oczyszczonych (może być, że odpowiada wymogą Rozporządzenia). Trzeba bardzo dobrze klarować ścieki w osadnikach wtórnych Xe < 20 (15) gsm/m3, ponieważ zawiesina zawiera dużo P.

A2O

Układ A2/O (Anaerobic/Anoxic/Oxic)

KD/KN → tak jak w układzie MLE. Służy do usuwania zanieczyszczeń organicznych oraz nitryfikacji / denitryfikacji. Parametry jak dla układu MLE.

KB → żeby uzyskać defosfatację biologiczną.

TKB = VKB/Q0 ≈ (0,5 ÷ 2)h

NO3- doprowadzane do KB zużywają LKT, co obniża przyrost BHP, a zatem efekty usuwania P.

17. Scharakteryzuj oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych.

Złożami biologicznymi nazywamy rodzaj reaktorów biologicznych wykorzystywanych w oczyszczaniu ścieków biodegradowalnych (komunalnych i niektórych przemysłowych).

Usuwanie zanieczyszczeń następuje tu w wyniku ich wychwytywania z przepływających ścieków oraz przemian biochemicznych prowadzonych przez rozwijające się na powierzchni naturalnego bądź syntetycznego wypełnienia złoża mikroorganizmy - tzw. Im mobilizowaną błonę biologiczną.

Złoża biologiczne najczęściej wykorzystywane są do tlenowego oczyszczania. Istnieją jednak także możliwości prowadzenia procesu w warunkach beztlenowych lub anoksycznych, co umożliwia zintegrowane usuwanie związków C, N i P. Najogólniej złoża podzielić można na dwie grupy: ze stałym i z ruchomym wypełnieniem. Spotykane, bardziej szczegółowe podziały i klasyfikacje złóż dotyczą ich parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych. Napowietrzanie złoża następuje w sposób naturalny poprzez kontakt ścieków z powietrzem atmosferycznym. Złoża stacjonarne wykorzystują ciąg kominowy spowodowany różnicą temperatur powietrza i ścieków. Napowietrzanie w złożach spełnia podwójną rolę:

− dostarcza tlen niezbędny do metabolizmu organizmów zasiedlających złoże,

− usuwa CO2 powstający w procesie mineralizacji substancji organicznych.

Ważnym elementem układu oczyszczania ścieków na złożu biologicznym (szczególnie w przypadku złóż spłukiwanych i wieżowych) jest recyrkulacja ścieków.

Stosowana jest ona w celu:

− uzyskania wymaganego obciążenia hydraulicznego,

− obniżenia stężenia doprowadzanych ścieków,

− osiągnięcia wymaganego stopnia oczyszczenia ścieków,

− odświeżenia ścieków (natlenienie), korekty pH, zaszczepienia ścieków surowych,

− zapewnienia ciągłego usuwania osadów z osadników wtórnych.

Ścieki do recyrkulacji mogą być pobierane z dna osadnika wtórnego, z koryta

odprowadzającego ścieki z osadnika wtórnego lub z odpływu ze złoża i są kierowane na osadnik wstępny lub do odpływu z osadnika wstępnego.

18. Omów podstawowe parametry technologiczne ścieków na złożach biologicznych

Złoża biologiczne są to urządzenia służące do biologicznego oczyszczania ścieków w warunkach tlenowych. Wykonane są w postaci kolumn przepływowych wypełnionych materiałem porowatym (naturalnym lub z tworzyw sztucznych), na którym wskutek zraszania ściekami rozwijają się mikroorganizmy, tworzące śluzowatą otoczkę, zwaną błoną biologiczną.

Oczyszczanie biologiczne przeprowadza się z reguły przy udziale przystosowanej do tego celu biocenozy. Zanieczyszczenia te służą mikroorganizmom jako pokarm i budulec i jako budulec nowych komórek. Dzięki tym procesom życiowym następuje rozkład, utlenienie i ubytek zawartych w ściekach zanieczyszczeń - w tym zwłaszcza organicznych. Oczyszczone biologicznie ścieki są mniej podatne na zgniwanie, a tym samym w mniejszym stopniu naruszają równowagę tlenową wód płynących.

Podstawową miarą efektywności pracy oczyszczania biologicznego jest zdolność obniżania ładunku zanieczyszczeń organicznych podatnych na rozkład i wyrażonych konwencjonalnie przez ubytek BZT5. Umownie wyróznia się:

-niepełne biologiczne oczyszczanie, gdy w całej oczyszczalni obniżenie BZT5 nie przekracza 85%(BZT5 odpływu zwykle
)

-pełne biologiczne oczyszczanie, gdy osiągnie się efektywność powyżej 85% zwykle w przedziale 90-95%( BZT5 odpływu zwykle
)

Dodatkowymi miernikami oczyszczania biologicznego są ubytki ChZT, OWO, bakterii, a także usuwanie zanieczyszczeń biogennych.

Ubytek azotu ∆N ~ (5 ÷ 10) gN/m3

Ubytek fosforu ∆P ~ (1 ÷ 2) gP/m3

21. Omów bilans masy osadów ściekowych.

1. Masa osadów wstępnych

M_os^wst= Q
C_o
η

C_o-stężenie zawiesin na dopływie do OŚ

η- skuteczność separacji zawiesin 70 % zgodnie z krzywą sierpa

2. Masa osadów wtórnych

gdzie:

M_os^wt - masa osadów wtórnych, kg sm/d

M_os^biol - masa osadów z biologicznego oczyszczania ścieków, kgsm/d

M_os^inert - masa osadów inertnych, części organiczne osadów biologicznych, nierozkładalne kgsm/d

M_os^mineral. - masa osadów mineralnych, kgsm/d

M_os^chem - masa osadów powstających w wyniku chemicznego wspomagania biologicznego oczyszczania ścieków, kgsm/d

Masa osadów biologicznych.

C_o = wartość wskaźnika BZT₅ na dopływie do stopnia biologicznego,

C_e = wartość wskaźnika BZT₅ na odpływie ze stopnia biologicznego,

ΔX_j = jednostkowa produkcja osadów,

Masa osadów inertnych.

gdzie:

f_i - współczynnik uwzględniający stabilizację osadów inertnych,

I_o - stężenie zawiesin inertnych w dopływie, kgsm/m³

I_e = 0 - stężenie zawiesin inertnych w odpływie, kgsm/m³

Masa osadów mineralnych.

gdzie:

M_os^min - masa osadów mineralnych z zawiesin doprowadzanych do części biologicznej, kg sm/d

C_o = stężenie zawiesin na dopływie do stopnia mechanicznego,

η = sprawność usuwania zawiesin ogólnych w stopniu mechanicznym

e = (0,2-0,3) - udział zawiesin mineralnych w ogólnej ilości zawiesin,

Masa osadów chemicznych

SM- sucha masa ogólna

SMO-organiczna 80 % ogólnej

SMM- mineralna 20% ogólnej

22. Omów zależność między suchą masą osadów uwodnieniem i objętością

Ρ- gęstość osadu

SM- sucha masa kgsm

U- uwodnienie %

Sucha masa osadów

M_os=M_os^wst +M_os^wt +M_os^poś

M_os^wst= Q
C_o
η

C_o-stężenie zawiesin na dopływie do OŚ

η- skuteczność separacji zawiesin 70 % zgodnie z krzywą sierpa

23. Procesy usuwania wody z osadów ściekowych.

ODWADNIANIE - Kondensacja pary wodnej odbywa się zwykle w całym rurociągu transportowym gazu, następnie kondensat odbierany jest w najniższym punkcie rurociągu za pomocą odwadniacza. Należy pamiętać że kwestia kondensacji pary wodnej i jej odbioru musi być zrealizowana na każdym z odcinków rurociągu

Odwadnianie naturalne

Popularnym urządzeniem do odwadniania naturalnego w małych oczyszczalniach są poletka osadowe. Filtracja cieczy nadosadowej przez warstwę osadu i warstwę piasku zależy od oporu właściwego, który decyduje o tym że udział filtracji jest niewielki. Dominującym procesem decydującym o odwadnianiu (usunięcie wody kapilarnej i wolnej) jest bilans opadu i parowania. Czas odwadniania osadu na poletkach jest dość długi i wynosi od 1 do 1,5 miesiąca. W Polsce w okresie zimowym, ze względu na niską temperaturę i wielkość opadów proces ten nie zachodzi. Odwadnianie na poletkach można przyspieszyć poprzez wprowadzanie polimerów, przykrycie poletek dachem oraz grubość warstwy osadu, która nie powinna być wyższa od 0,3m. Wysuszony osad musi być składowany przez okres przynajmniej 1 roku na terenie oczyszczalni a dalej musi znaleźć przeznaczenie. Laguny osadowe są to zbiorniki ziemne (najczęściej) o wysokości warstwy osadu od 1 do 2 m. Efektywność odwadniania osadów jest mniejsza niż na poletkach osadowych. Laguny są archaicznym rozwiązaniem nie spełniających nawet wymogów estetycznych. Optymalny okres ich eksploatacji wynosi 3 lata, a obecnie nie jest to polecany sposób odwadniania.

Odwadnianie mechaniczne

Usuwa się z osadów wodę wolną oraz kapilarną. Odwadnianie mechaniczne wykorzystuje:

- siły odśrodkowe (wirówki)

- filtrację cieczy przez warstwę osadu (prasy filtracyjne, prasy filtracyjnotaśmowe, filtry próżniowe, prasy śrubowe)

- procesy termiczne.

Przy odwadnianiu mechanicznym stosuje się kondycjonowanie osadu poprzez wprowadzanie polimerów, które należy dobierać dla każdego osadu oddzielnie.

Suszenie termiczne

Proces ten wykorzystywany jest do przyspieszenia usuwania wody z osadów poprzez kontakt z gorącym powietrzem lub gorącymi gazami spalinowymi. Suszenie termiczne jest często uzupełniającym stopniem odwadniania osadów przed ich spaleniem. Do suszenia wykorzystuje się suszarki rozpyłowe, obrotowe itd.

24. Podaj metody stabilizacji osadów ściekowy

Sposoby stabilizacji osadu:

STABILIZACJA OSADÓW

METODY BIOLOGICZNE

• Fermentacja metanowa

• Stabilizacja tlenowa

•Autotermiczna termofitowa stabilizacja tlenowa (ATAD)

• Kompostowanie

Metody chemiczne:

• Stabilizacja wapnem

Stabilizacja tlenowa: Biologiczne utlenianie materii organicznej do H2O i CO2.Realizuje się w reaktorze (zwykle otwartym)napowietrzanym.

Autotermiczna termofitowa stabilizacja tlenowa (ATAD): Proces podobny do stabilizacji tlenowej, ale intensywniejszy, bo prowadzony w wysokiej temperaturze (55÷65°C), w zamkniętym, izolowanym reaktorze. Wymagana większa intensywność napowietrzania.

Kompostowanie: Czym jest kompost ?

• Produkt - powstały w wyniku kontrolowanego tlenowegorozkładu materii organicznej

• Higienizowany - w wyniku samo-zagrzewania (wydzielanie ciepła w procesie kompostowania)

• Ustabilizowany w stopniu zapewniającym korzystny wpływ na wzrost roślin

• Dostarcza do gleby humus, sole nawozowe i mikroelementy

Fermentacja metanowa: Jest to biologiczne przekształcenie materii organicznej do CH4 + CO2 (gaz

fermentacyjny) i H2O Realizowane w reaktorze beztlenowym (zwykle zamkniętym i ogrzewanym).

25. Co to jest wiek osadu? Od czego zależy?

Wiek osadu jest to średni czas przebywania kłaczków osadu czynnego w układzie oczyszczania. Może wynosić od 1-40dób.

-masa osadu w układzie, kg

-przyrost osadu w wyniku procesów oczyszczania, kg/d

Wiek osadu przyjmuje się zależnie od niezbędnych efektów oczyszczania ścieków, czyli wymaganego stopnia zmniejszania zanieczyszczeń.

Przyjmując odpowiednio długi wiek osadu oprócz dobrych efektów usuwania związków organicznych, można utlenić azot amonowy do azotanów (nitryfikacja).

Przyrost osadu zależy od wieku osadu i ładunków zanieczyszczeń w oczyszczonych ściekach.

Przy wieku do 7 dób mówimy o procesie pełnego biologicznego oczyszczania. Przy wieku powyżej 7 dób mówimy o pełnym biologicznym oczyszczaniu z nitryfikacją związków azotowych.

WZORY(dla chętnych ;D ):

-gsmo/gBZT5j

-usunięty ładunek BZT5, gBZT5/d

x_I,o - stężenie w dopływie zawiesin organicznych biologicznie nierozkładalnych, gsmo/m3

W surowych ściekach bytowo - gospodarczych (o)

x_I,o ≈ 0,13 · ChZTo/1,5 gsmo/m³

x_I,o ≈ 0,23 · BZT5,o/1,5 gsmo/m³

W mechanicznie oczyszczonych ściekach bytowo - gospodarczych (m)

x_I,o ≈ 0,09 · ChZTm/1,5 gsmo/m³

x_I,o ≈ 0,16 · BZT5,m/1,5 gsmo/m³

29. Dlaczego usuwamy zw. Azotu i fosforu e ścieków?

1. intensyfikacja procesów eutroficznych (deficyt tlenuSkutkuje to wymieraniem organizmów wodnych, w wyniku którego powstają toksyczne substancje, np. amoniak, metan i siarkowodór. Długotrwała eutrofizacja przyczynia się do starzenia zbiorników wodnych)

2. trujący wpływ na biocenozę wodną (Trujący wpływ na biocenozę związany jest głównie z występowaniem amoniaku, który pochodzi nie tylko z rozkładu materii organicznej. Jego źródłem są także jony amonowe, które w środowisku zasadowym przechodzą w wolny amoniak zgodnie z reakcją : NH4+ + OH NH3 + H2O)

3. szkodliwe działanie na ludzi (Spożywanie większych ilości azotanów może być przyczyną choroby objawiającej się utratą zdolności hemoglobiny do transportu tlenu, szczególnie u dzieci i niemowląt. Powszechne jest także przekonanie, że azotany mają związek z występowaniem chorób nowotworowych.)

30. Podaj i uzasadnij rodzaje chemicznej defosfatacji ścieków

1. strącanie wstepne

- za piaskownikiem/odtłuszczaczem wprowadza się sole Fe i Al., następuje flokulacja w rurociągu a potem sedymentacja w osadniku

- jednocześnie są usuwane zw. Organiczne i zw. Fosforu (wada, bo potem może brakować org. Do oczyszczania biologicznego bo są strącane

-potrzeba dużych dawek (koszty )

- stosujemy tylko w wyjątkowych wypadkach

2.strącanie symultaniczne pozwala na wyższy stopień usunięcia fosforu niż

w wyniku wstępnego strącania

- jednocześnie do komory ANO/ OX dawkujemy sole Fe lub Al. (tam jest już mniej zw. Organicznych i fosforu, bo został trochę zasymilowany)

- sedymentacja w osadniku wtórnym

3. strącanie końcowe

- po osadniku wtórnym na odpływie budujemy komorę szybkiego i wolnego mieszania w KSM dodajemy Fe lub Al.

- stosujemy kiedy odprowadzamy ścieki do małych lub cennych ekologicznie odbiorników stojących

- na końcu układu mogą być filtry ciśnieniowe pospieszne ( układ WESTBANL)

4. Wapniowanie cieczy nadosadowej

33. Podstawowe wskaźniki i stężenia zanieczyszczeń ścieków miejskich.

BZT5 - 300 g/m3

ChZT - 600 g/m3

zawieiny ogólne 300 g/m3

azoty - 60 g/m3

fosfor - 10 g/m3

OWO 40,0 mg C/L

Jaki jest wpływ denitryfikacji na zapotrzebowanie tlenu?

Denitryfikacja biegnie przy braku tlenu rozpuszczonego (O2 < 0,5 g/m3), są to tzw. warunki ANOKSYCZNE.

W zależności od stopnia denitryfikacji jest różny odzysk tlenu.

38. Na czym polega biologiczne usuwanie związków biogenncyh ze ścieków miejskich ( N,P)

Usuwanie N:

metody biologiczne a) amonifikacja - przemiana azotu organicznego do amonowego przez bakterie hemotroficzne w warunkach tlenowych jak i beztlenowych. Charakteryzuje się znacznie większą ilością reakcji niż nitryfikacja - w procesach wielofazowego osadu czynnego można założyć całkowite przejście N_org w azot amonowy.

b) nitryfikacja - utlenianie amoniaku do azotanów przez bakterie autotroficzne wyłącznie w war tlenowych. Warunkiem jest utrzymanie minimalnego wieku osadu (większy od 7-10 dób) Przebieg 2-stopniowy: *utlenienie azotu amonowego do azotynów *utlenienie azotynów do azotanów. W procesie tym zmniejsza się zasadowość ścieków.

Nitryfikacja:

• Nitryfikacja biegnie tylko w warunkach tlenowych

NH₄⁺ + 1,5O₂ NO₂^- + 2H⁺ + H₂O

NO₂^- + 0,5O₂ NO₃^-

NH₄⁼ + 2O₂ NO₃^- + 2H⁺ + H₂O

Warunkiem nitryfikacji jest obecność nitryfikantów w osadzie czynnym.

Nitryfikanty mają długi czas generacji, zatem średni czas przetrzymania

cząstek osadu w komorze napowietrzania (wiek osadu) musi być

odpowiednio długi, żeby nitryfikanty zdążyły się „mnożyć”.

c) denitryfikacja może zachodzić wg 2 schematów: 1) biochemiczna redukcja azotanów do wolnego azotu lub podtlenku azotu z jednoczesnym utlenianiem związków organicznych w war beztlenowych. Warunkiem jest utrzymanie warunków niskotlenowych. 2) denitryfikacja asymilacyjna niekorzystny proces powodujący wzrost stężenia azotu amonowego w ilościach równoważnych ilości azotu azotanowego. W osadzie czyn zachodzi w niewielkim zakresie.

związki org. Biologicznie rozkładalne + NO₃^- CO₂ + H₂O + ½ N₂ + OH^-

Zużycie związków organicznych

~ 3 g BZT₅/g N-NO₃^- zdenitryfikowanego

Proces biegnie przy braku tlenu rozpuszczonego (O₂ < 0,5 g/m³), są to tzw. warunki ANOKSYCZNE

Usuwanie P:

Konwencjonalna (naturalna) defosfatacja wynika z procesów wzrostu mikroorganizmów (os czyn, złóż biologicznych, stawów ściekowych), do których niezbędna jest podaż fosforu. Zasymilowany przez biomasę fosfor stanowi trwały składnik biomasy. Zasada „naturalnej” defosfatacji ścieków sprowadza się do usuwania fosforu poprzez jego ewakuację wraz z osadem nadmiernym.

Nadmiarowe (wzmożone) usuwanie fosforu prowadzoną bakterie PAO które: -są heterotrofami, bezwzględnymi tlenowcami, *ako źródło węgla wykorzystują niskocząsteczkowe rozpuszczone związki organiczne (głównie niskocząsteczkowe kwasy tłuszczowe (LKT - octan propionowy i inne) oraz alkohole), *nie rozkładają węglowodanów, *powoli wzrastają, w warunkach naprzemiennych beztlenowo/tlenowych, które są „stresujące” dla szybkorosnących heterotrofów, istnieją warunki korzystne dla PAO. W systemach wyłącznie tlenowych PAO są również obecne ale wtedy nie wbudowują nadmiarowo fosforu. Fosfor organiczny i polifosforany zawarte w ściekach muszą być wcześniej przekształcone do postaci ortofosforanów. Osad dopływa do komory bezltenowej gdzie pozbywa się wbudowanych fosforanów. Warunkiem wzmożonej biologicznej defosfatacji jest obecność w ściekach ChZT łatwobiodegradowalnego, oznaczonego zawartością LKT (Lotnych Kwasów Tłuszczowych)

Defosfatacja chemiczna może być realizowana jako samodzielny proces strącania fosforanów ze ścieków lub jako proces wspomagający wzmożoną defosfatację biologiczną gdy jest ona niewystarczająca. Pod pojęciem defosfatacji chemicznej należy rozumieć również chemiczne strącanie fosforanów z cieczy nadosadowej powstającej w poszczególnych obiektach gospodarki osadowej. Jeśli proces stabilizacji osadu przebiega z wykorzystaniem fermentacji mezofilnej nie wolno do chemicznego strącania fosf stosowac soli glinu, tylko siarczan lub chlorek żelaza.

• Defosfatacja biologiczna: Zwykłe” bakterie heterotroficzne (BH) osadu czynnego zawierają ok. 2% P. Ilość fosforu usuwanego ze ścieków z osadem nadmiernym (zawierającym BH) jest zatem mała.

• „Specjalne” bakterie heterotroficzne (BHP) są w stanie zgromadzić w komórce nawet > 20% P. Bakterie takie (bakterie heterotroficzne akumulujące P, BHP (PAO)) mogą być obecne w znacznych ilościach w osadzie czynnym, gdy osad jest naprzemiennie poddawany warunkom beztlenowym i tlenowym. Wtedy osad nadmierny (zawierający dużo BHP) zawiera dużo P, a więc ilość usuwanego fosforu jest duża.

39. Jakie chemikalia są stosowane w procesach oczyszczania ścieków i przeróbki osadów ściekowych?

Powodem stosowania chemicznych i fizykochemicznych metod w technologii oczyszczania ścieków jest występowanie w ściekach coraz większej liczby trudno usuwalnych lub nierozkładalnych biologicznie zanieczyszczeń pochodzenia przemysłowego oraz wzrost wymagań w zakresie oczyszczania ścieków.

Neutralizacja jest procesem chemicznego zobojętniania ścieków o odczynie kwaśnym lub zasadowym. Stosowana jest jako jeden ze wstępnych procesów podczyszczania ścieków przemysłowych. Szybkość przebiegu neutralizacji, a zatem czas trwania procesu, zależy w dużym stopniu od intensywności mieszania.

Neutralizację można prowadzić przez wzajemne mieszanie ścieków kwaśnych i zasadowych oraz z udziałem dodawanego reagenta. Jako reagenty stosuje się:

do neutralizacji ścieków kwaśnych:

NaOH - w postaci roztworu o stężeniu 20 ÷ 30%,(posiada dużo zalet, ale jest drogi i stosowanie NaOH w dużych instalacjach jest nieekonomiczne)

Ca(OH)₂ - w postaci zawiesiny (mleka wapiennego) o stężeniu 5 ÷ 15%,(tańsze, częściej stosowane, poważną wadą jest duża ilość osadów)

Na₂CO₃ - w postaci roztworu, (stosuje się rzadziej, często łącznie z NaOH. Jest szczególnie korzystny przy równoczesnym strącaniu niektórych metali (Pb i Cd), ponieważ obniża odczyn wymagany do ich strącania. Rozpuszczalność węglanu sodu zależy w dużym stopniu od temperatury)

CaCO₃ - w postaci złoża ziarnistego(stosuje się dla małych ilości ścieków)

MgO - w postaci złoża granulatu(stosuje się dla małych ilości ścieków)

do neutralizacji ścieków zasadowych: (zastosowanie do neutralizacji silnych kwasów stwarza stałe zagrożenia dla obsługi, wymaga instalowanie odpornych na korozję zbiorników i rur oraz kosztownej aparatury do dawkowania kwasów z równocześnie ścisłą kontrolą pH)

H₃PO₄ - w postaci roztworu,

HCl - w postaci roztworu,

H₂SO₄ - w postaci roztworu (Jego cena jest zbliżona do ceny HCl, lecz aktywność dwukrotnie większa)

CO₂ - w postaci czystego gazu lub zawartego w gazach spalinowych. (Jako źródło CO2 wykorzystywany jest tutaj tani gaz spalinowy, kominowy z kotłowni lub siłowni, które zawierają 10 ÷ 15% CO2. Zaletą tego procesu jest niemożliwość nadmiernego zakwaszenia ścieków, uzyskanie osadów o dobrych właściwościach filtracyjnych (w przypadku neutralizacji wodorotlenku wapnia) lub brak osadów (w przypadku neutralizacji ługu sodowego).

Utlenianie- może być wykorzystywane do utleniania związków organicznych, związków nieorganicznych lub dezynfekcji ścieków. Zanieczyszczenia organiczne, które można rozkładać w ściekach w procesach utleniania, to fenole, kwasy humusowe, związki powodujące zapach i barwę, niektóre organiczne substancje toksyczne, a także glony, bakterie i wirusy. Związki nieorganiczne, rozkładane w procesach utleniania, to substancje o silnych właściwościach redukujących, zawierające Mn²⁺, Fe²⁺, S^-, NO₂^-, SO₃^2-. Unieszkodliwiane są również w ten sposób silnie toksyczne cyjanki.

Najczęściej stosowanymi środkami utleniającymi są chlor i ozon.

Utlenianie chlorem

Chlor ma silne właściwości utleniające zarówno w postaci gazowej, jak i kwasu podchlorawego, podchlorynu sodu, podchlorynu wapnia lub wapna chlorowanego. W obecności jonu amonowego tworzą się chloraminy. Utleniające działanie chloramin jest kilkakrotnie mniejsze od chloru wolnego, lecz pozostają one dłużej w środowisku.

Oprócz głównych reakcji chloru z azotem amonowym przebiega również wiele ubocznych reakcji niekorzystnych, w wyniku których następuje redukcja chloru do chlorków oraz tworzą się chlorany. Reakcję chloru z amoniakiem wykorzystano do jego usuwania ze ścieków, przeprowadzając proces chlorowania ścieków do punktu przełamania. Do ścieków doprowadza się taką ilość chloru, która oprócz związania obecnego w ściekach amoniaku doprowadza do utleniania powstających chloramin. Produktem końcowym jest azot gazowy; powstają również jony chlorkowy.

Utlenianie ozonem

Ozon jest silnym utleniaczem, reaguje szybko i z większością związków organicznych i mikroorganizmami zawartymi w ściekach. Zdolna do szybkiej dysocjacji cząsteczka ozonu jest nietrwała. Rozpuszczalność ozonu w wodzie jest dziesięciokrotnie większa niż tlenu. Ozon jest toksyczny. Maksymalne stężenie ozonu tolerowane przez organizm ludzki wynosi 0,1 g/m3. Silne działanie utleniające ozonu jest wykorzystywane w technologii ścieków przemysłowych do usuwania takich związków jak fenole, cyjanki i barwniki.

Chemiczna redukcja chromu przeprowadza się przy użyciu SO₂, siarczanu żelazawego FeSO₄ lub siarczynów.

Dwutlenek siarki SO₂, pirosiarczyn sodowy Na₂S₂O₅ oraz siarczyn sodowy Na₂SO₃ tworzy po dodaniu do ścieków jon HSO₃-.

Tiosiarczyn sodowy Na₂S₂O₄ jest bardzo silnym środkiem redukującym i jest stosowany w przypadku, gdy redukcja z określonych względów musi być przeprowadzona w środowisku obojętnym lub zasadowym.

Przebieg i szybkość reakcji zależy od pH. Przy pewnym nadmiarze NaHSO₃ całkowita redukcja chromianów w czasie 2 min następuje dopiero przy pH < 2,5.

Zaletą stosowania SO₂ do redukcji jest zmniejszenie dawki kwasu stosowanego w celu obniżenia wartości pH

Siarczan żelazawy FeSO₄. Właściwości redukujące tego związku wynikają z faktu, że różnica w potencjale normalnym obu reakcji redoks jest wystarczająco duża do przeprowadzenia redukcji chromianów. Zaletą soli żelaza dwuwartościowego jest niski koszt, natomiast zapotrzebowanie na kwas jest wyższe niż przy poprzednio omówionych reduktorach.

Elektrolityczna redukcja chromu

Redukcja katodowa Cr6+ przebiega w środowisku kwaśnym, metodę tę można stosować dla stężeń w zakresie 100 ÷ 1000 gCrO₃/m3 przy pH < 1,5. Przy stężeniu wyjściowym 100 gCrO₃/m3 oraz gęstości prądu na katodzie 0,15 A/dm3 uzyskuje się po 2 h elektrolizy stężenie końcowe 0,5 g CrO₃/m3.

Koagulacja i chemiczne strącania

Proces koagulacji występuje zazwyczaj łącznie z chemicznym strącaniem. Oba współdziałające procesy przebiegają przy zastosowaniu tych samych koagulantów. Do koagulacji typowych zanieczyszczeń w ściekach miejskich stosuje się najczęściej hydrolizujące sole żelaza i glinu:

- siarczan glinowy Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O,

- siarczan żelazawy FeSO₄ ∙ 7H₂O,

- siarczan żelazowy Fe₂(SO₄)₃ ∙ 9H₂O,

- glinian sodowy Na₂Al₂O₄.

- chlorek żelazowy

- wapno palone

- wapno hydratyzowane

Sole żelazawe mają mniejszą zdolność koagulacyjną od soli żelazowych. Ponad to wodorotlenek żelazawy ma znaczną rozpuszczalność przy pH < 8. Z tego względu w trakcie koagulacji jony żelazawe przeprowadza się w żelazowe przez utlenianie chlorem. Sole żelazawe mogą być stosowane w granicach pH = 4 ÷ 7 oraz powyżej 8,5. Rozpuszczalność wodorotlenków żelazowych jest mniejsza, a działanie koagulujące lepsze. Siarczan glinu jest najczęściej stosowany do koagulacji. Zakres stosowania to pH = 5,5 ÷ 8,0. W wyższym pH jest rozpuszczalny i przechodzi w glinian.

Koagulację ścieków prowadzi się również wapnem, najczęściej w postaci mleka wapiennego Ca(OH)₂. Podczas dodawania wapna do ścieków zawierających wodorowęglany przy odczynie pH = 9,0 ÷ 9,5 następuje dekarbonizacja wody. Po koagulacji wapnem często jest konieczna jest rekarbonizacja ścieków.

---