Parametry oczyszczania
biologicznego
Definicje i zakres wartości najważniejszych parametrów
opisujących pracę komory osadu czynnego
Parametry oczyszczania
biologicznego
Definicje i zakres wartości najważniejszych parametrów
opisujących pracę komory osadu czynnego
Strumień ścieków Qd [m
3
/d]
Każda oczyszczalnia jest wyposażona w urządzenia mierzące i
rejestrujące ilość przepływających ścieków.
Służą one do oceny aktualnej przepustowości obiektu oraz są
podstawą sterowania pracą oczyszczalni.
Strumieniem obliczeniowym (miarodajnym) biologicznej części
oczyszczalni jest zawsze strumień średni dobowy Qd.
Sprawność biologicznego oczyszczania
b
[%]
Sprawność biologicznego oczyszczania ścieków definiuje się następująco:
%
100
c
c
c
p
k
p
b
η
gdzie:
c
p
– wskaźnik BZT
5
ścieków doprowadzanych do komory osadu czynnego [mg O
2
/dm
3
],
c
k
– wskaźnik BZT
5
ścieków oczyszczonych odprowadzanych z osadnika wtórnego [mg
O
2
/dm
3
].
Przyjmuje się przy tym założenie, że strumień ścieków przepływających przez układ
procesowy biologicznej części oczyszczalni (bioreaktor i osadnik wtórny) pozostaje
stały, tzn. pomija się (zaniedbuje się) fakt odprowadzania osadu wtórnego. Błąd
popełniany w tym przypadku jest mały, ponieważ osad wtórny odprowadzany z
osadnika wtórnego stanowi rzędu 1÷3% strumienia oczyszczanych ścieków.
Sprawność biologicznego oczyszczania ścieków może przyjmować wartości:
> 90% dla pełnego oczyszczania biologicznego,
< 90% dla oczyszczania niepełnego
.
Stężenie osadu czynnego z [kg smo/m
3
] w komorze napowietrzania
Stężenie osadu czynnego jest to ilość suchej masy osadu w jednostce czynnej
objętości komory.
Najczęściej parametr ten ma wartości w zakresie 1,53 kg smo/m
3
, ale może
mieć wartości niższe - dla niepełnego, częściowego oczyszczania biologicznego
lub wyższe - przy nitryfikacji i w procesach wysokosprawnych.
Czas napowietrzania ścieków t [h].
Jest to przeciętny czas przebywania ścieków w warunkach napowietrzania (a
ściślej mówiąc przebywania w bioreaktorze), wynikający z zależności:
d
Q
24
V
t
gdzie:
V - objętość czynna komory napowietrzania [m
3
]
24 – współczynnik przeliczeniowy doby na godziny
Czas przebywania ścieków w bioreaktorze wynosi zwykle kilka godzin
(od ok. 3 godzin przy niepełnym oczyszczaniu biologicznym do nawet
kilkudziesięciu godzin przy tlenowej stabilizacji osadu czynnego).
%
100
Q
Q
n
d
r
Recyrkulacja osadu czynnego n [%]
Osad jest recyrkulowany z osadnika wtórnego do komory bioreaktora w celu
utrzymania wymaganego stężenia osadu czynnego w bioreaktorze. Dzięki
recyrkulacji osad w systemie oczyszczania utrzymuje się znacznie dłużej, niż wynosi
rzeczywisty hydrauliczny czas t przetrzymania ścieków w bioreaktorze. Strumień
osadu, który należy recyrkulować do bioreaktora, maleje wraz ze wzrostem stopnia
zagęszczenia osadu (czyli ze wzrostem stężenia osadu) w leju sedymentacyjnym
osadnika wtórnego.
Stopień recyrkulacji osadu (tzw. recyrkulacji zewnętrznej) jest zdefiniowany jako
stosunek strumienia osadu recyrkulowanego do strumienia ścieków wprowadzanych
do procesu:
gdzie: Q
r
- strumień osadu recyrkulowanego
[m
3
/d].
gdzie: z
r
- stężenie suchej masy osadu w strumieniu osadu
recyrkulowanego [kg/m
3
], równe stężeniu osadu
zagęszczonego odprowadzanego z osadnika wtórnego;
stężenie z
r
może przyjmować wartości w zakresie 38 kg
smo/m
3
%
100
z
z
z
n
r
Stopień recyrkulacji jest parametrem eksploatacyjnym ustalanym w zakresie ok.
7095%.
W okresie wpracowywania komory bioreaktora oraz w przypadku problemów z
osadem czynnym (np. zatrucie osadu, wypłukanie osadu z układu) stopień
recyrkulacji zewnętrznej może okresowo wynosić 100%, zaś dla osadu
wysokoobciążonego (bez konieczności usuwania azotu i fosforu ze ścieków)
wystarczy 50-60%.
n
n
z
Q
z
V
w
k
d
n
n
z
Q
z
Q
z
V
w
Wiek osadu w [d]
Wiek osadu podaje się w dobach i oblicza zgodnie z definicją:
Wiek osadu jest czasem, w którym następuje wymiana lub odnowienie się biomasy
w komorze napowietrzania.
Wcześniejsza definicja wieku osadu, stosowana dla układów oczyszczania
biologicznego bez usuwania biogenów, ma postać:
Gdy w bioreaktorze prowadzi się nie tylko redukcję BZT
5
, ale również biologiczne
usuwanie azotu, to ze względu na gorszą sedymentację osadu w osadniku
wtórnym wiek osadu powinien być definiowany następująco:
gdzie: Q
d
- dobowy strumień ścieków odprowadzany z
układu
oczyszczania [m
3
/d],
z
k
- stężenie zawiesin w ściekach oczyszczonych
odprowadzanych z osadnika wtórnego [kg
smo/m
3
]
ia
oczyszczan
icznego
bio
układu
z
doby
ciągu
w
na
odprowadza
osadu
masa
nia
ooczyszcza
iczneg
bio
układzie
w
osadu
masa
w
log
log
gdzie: Q
n
- dobowy strumień odbieranego osadu nadmiernego
[m
3
/d],
z
n
- stężenie osadu w strumieniu osadu nadmiernego
[kg/m
3
]; przy czym z
n
=z
r
o
N
N
m
f
P
o
P
P
m
f
P
Popyt osadu czynnego na azot P
N
i na fosfor P
P
Azot i fosfor są substancjami biogennymi, które są niezbędne do budowania
nowych komórek organizmów osadu czynnego, a tym samym decydują o przyroście
biomasy. Zapotrzebowanie na biogeny ze strony osadu czynnego jest zmienne,
ponieważ w oczyszczalni zmienia się okresowo skład gatunkowy biomasy oraz jej
aktywność.
Popyt osadu czynnego na azot P
N
:
gdzie:
f
N
– udział wagowy azotu w biomasie osadu czynnego
Popyt osadu czynnego na fosfor P
P
:
gdzie:
f
P
– udział wagowy fosforu w biomasie osadu czynnego
Udział wagowy azotu w osadzie czynnym f
N
mieści się na ogół w zakresie 9÷14%,
natomiast fosforu f
P
2÷2,5%.
Jeżeli podaż azotu i fosforu w ściekach będzie niewystarczająca w stosunku do
aktualnego popytu biomasy na te substancje biogenne, to nie powstanie
wystarczająca ilość biomasy zapewniająca wymaganą sprawność biologiczną
b
, a
ponadto proces oczyszczania będzie przebiegał bardzo wolno.