Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych

Oczyszczanie Ścieków

„Wzmożona biologiczna defosfatacja”

• CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem wzmożonej biologicznej defosfatacji. Realizowany w warunkach laboratoryjnych proces prowadzony jest w reaktorze SBR.

• PARAMETRY ORAZ CYKL PRACY REAKTORA

Parametry pracy reaktora:

• ilość cykli w dobie i długość cyklu: 3cykli/d 8godz.

• objętość dozowanych ścieków: 1,25 dm3/cykl 3,75dm³/d

• objętość martwa reaktora: 1,75 dm³

• całkowita pojemność reaktora: 3,0 dm³

• wiek osadu: 5 d

Cykl pracy reaktora:

• faza beztlenowa: 2,5 h

• faza tlenowa: 3,5 h

• faza sedymentacji: 1,5 h

• napełnienie, spust, postój: 0,5 h

• OZNACZENIE ZASADOWOŚCI

Przykład obliczeń:

Zas.M= mval/dm³

gdzie:

1. ilość kwasu HCl 0,1 mol zużyta na miareczkowanie próby wobec oranżu metylowego, cm³

V- objętość próby ścieków wzięta do analizy, cm³

0,1- przelicznik: 1 cm³ 0,1 molowego HCl odpowiada 0,1 mval/dm³

Zas.M==8,8 mval/dm³=8,8 val/m³

Przeliczenie zasadowość na g CaCO₃:

M_CaCO3 = 100 g/mol

gR= 50 g/val

C( CaCO₃)= zas.M [ val/m³] x gR [g/val]= 8,8 x 50 = CaCO₃/m³

Tabela 1. Zestawienie wyników obliczeń:

Nazwa próby	pH	Zasadowość M
		Przebieg miareczkowania
Ścieki surowe	7,73	8,8
Ścieki AN/OX	7,95	9,7
Ścieki oczyszczone	8,76	9,5

• OZNACZENIE AZOTU AMONOWEGO

Przykład obliczeń:

Azot amonowy w gN/m³ obliczamy ze wzoru:

N _NH4 = , gN/m³

gdzie:

a – ilość NH4 w próbce odczytana ze skali wzorców, mg,

V – objętość próby wody/ścieków wzięta do analizy, cm³.

Przykład obliczenia stężenia azotu amonowego [gN/m³] dla ścieków surowych
w rozcieńczeniu 1:50:

Przykład obliczenia stężenia azotu amonowego [gN/m³] dla ścieków AN/OX
w rozcieńczeniu 1:100:

Dla ścieków surowych w rozcieńczeniu 1:100 i ścieków oczyszczonych AN/OX
w rozcieńczeniu 1:50, zabarwienie prób nie dało możliwości odczytania stężenia ze skali wzorców.

Tabela 2. Zestawienie wyników obliczeń stężenia azotu amonowego:

Nazwa próby	Rozcieńczenie	Opis próby	Odczyt wzorca	Stężenie gN-NH4^+/m^3
Ścieki surowe	1:50	1	0,04	20
Ścieki surowe	1:100	2	Poniżej wzorca	-
Ścieki AN/OX	1:50	3	Poniżej wzorca	-
Ścieki AN/OX	1:100	4	0,025	25
Ścieki oczyszczone	1:50	5	0,05	25
Ścieki oczyszczone	1:100	6	0,025	25

• OZNACZENIE FOSFORANÓW

Przykład obliczenia stężenia fosforu w gPO₄/m³ :

Zawartość fosforanów w g/m³ obliczamy mnożąc odczyt ze spekola przez stałą C= 1,25.

C = odczyt·1,25·rozcieńczenie [gPO₄/m³ ]

C = 0,396·1,25·100 = 49,5 g PO₄/m³

Obliczenie stężenia w gP/m³ :

C= C[g PO₄/m³] ·0,326= 49,5 ·0,326= 16,137 gP/m³

Tabela 3.Zestawianie wyników obliczeń stężenia fosforu w ściekach:

Nazwa próby	Rozcieńczenie	Opis próby	Odczyt	Stężenie gPO4/m^3	Stężenie gP/m^3
Ścieki surowe	1:100	1	0,396	49,5	16,137
Ścieki surowe	1:200	2	0,258	64,5	21,027
Ścieki AN/OX	1:100	3	0,556	69,5	22,657
Ścieki AN/OX	1:200	4	0,328	82,0	26,732
Ścieki oczyszczone	1:100	5	0,197	24,62	8,76
Ścieki oczyszczone	1:200	6	0,135	33,75	11,003

• OZNACZENIE STĘŻENIA OSADU

Nazwa próby	Objętość	Masy krystalizatorów, g
		MO (pusty)
Reaktor SBR	„całe”	50
	„przesącz”	50

Przykład obliczeń:

→ Sucha pozostałość („całe”):

X₁ = g/m³

gdzie:

b – masa krystalizatora z osadem, g

a – masa pustego krystalizatora, g

V – objętość odparowanej próby, cm³

X₁ = = = 1250g/m³

→ Substancje rozpuszczone(„przesącz”):

X₂ = = = 792 g/m³

gdzie:

b – masa krystalizatora z osadem, g

a – masa pustego krystalizatora, g

V – objętość odparowanego przesączu, cm³

→ Zawiesiny:

X₃ = X₁ – X₂ = 1250 – 792 = 458 g/m³=0,458 mg/dm³

gdzie:

X₁ – sucha pozostałość, g/m³

X₂ – substancje rozpuszczone, g/m³

X₃=

Tabela 4. Zestawienie wyników obliczeń:

Stężenia g/m^3	Sucha pozostałość	Substancje rozpuszczone	Zawiesiny
Reaktor SBR	1250	792	458

• OZNACZENIE INDEKSU OSADU (INDEKS MOHLMANA)

gdzie:

VOS – objętość osadu po 30 minutach zagęszczania w cylindrze, cm³

X – stężenie osadu w cylindrze przed zagęszczaniem, g sm/cm³

V – początkowa objętość osadu w cylindrze, cm³

Tabela 5. Zestawienie wyników obliczeń:

Osad	Początkowa objętość osadu cm^3	Końcowa objętość osadu (po 30min) cm^3	Wartość IO cm^3/g sm
Z reaktora	100	12	262

• OZNACZENIA PODAWANE PRZEZ PROWADZĄCEGO

Tabela 6. Oznaczenia podawane przez prowadzącego:

	Ścieki surowe	Ścieki AN/OX	Ścieki oczyszczone
Azot organiczny Norg.; gN/m^3	45	20	5
ChZT, g O2/m^3	900	800	350
Fosfor og. Pog.;g P/m^3	22	28	14

ChZT_osadu, gO₂/m³=1500

Tabela 7. Bilans zawartości poszczególnych form azotu w badanych ściekach:

	Ścieki surowe	Ścieki oczyszczone AN/OX	Ścieki oczyszczone
Azot organiczny Norg, g N/m^3	45,0	20,0	5,0
Azot amonowy NN-NH4, g N-NH4/m^3	20,0	25,0	25,0
Azot ogólny Nog = Norg+ NN-NH4 g N /m^3	65,0	45,0	30,0

• BILANS ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

ChZT w osadzie=1500 g/m3

• BILANS ZWIĄZKÓW AZOTU

65,0∙0,00375-30,0∙0,00315- S_Nog,N∙ 0,0006 = 0

S_Nog,N =248,75 gN/m³

• BILANS ZWIĄZKÓW FOSFORU

22∙0,00375-14∙0,00315- S_Pog,N∙0,0006=0

S_Pog,N= 64 gP/m³

• SKUTECZNOŚĆ USUWANIA AZOTU OGÓLNEGO ZE ŚCIEKÓW

→ Obliczenie % usuwania azotu ogólnego ze ścieków oczyszczonych :

% usuwania N = =53,85%

• SKUTECZNOŚĆ USUWANIA FOSFORU OGÓLNEGO ZE ŚCIEKÓW

→ Obliczenie % usuwania fosforu ogólnego ze ścieków:

%usuwania P = =36,36 %

• STOSUNEK POBRANEGO W FAZIE BEZTLENOWEJ ChZT DO UWOLNIONEGO FOSFORU FOSFORANOWEGO

• ILOŚĆ OSADU NADMIERNEGO

• OBCIĄŻENIE OSADU ŁADUNKIEM ZANIECZYSZCZEŃ O_Ł $\frac{\text{g\ ChZT}}{g\ sm\ \bullet d}$

$$O_{L} = \frac{Q_{D} \bullet S_{\text{ChZT}}}{WO \bullet X}\ \frac{\text{g\ ChZT}}{g\ sm \bullet d}\ \ \ \ \land \ \ \ \ X = \frac{V_{C} \bullet X}{\text{WO}},\ \frac{g}{\text{dm}^{3}}$$

$$O_{L} = \frac{3,75 \bullet 900}{5 \bullet \frac{3 \bullet 458}{5}} = 2,456\ \frac{\text{g\ ChZT}}{g\ sm \bullet d}$$

• WSKAŹNIKI I STĘŻENIA ZANIECZYSZCZEŃ NA POCZĄTKU FAZY BEZTLENOWEJ

$$C_{\text{AN}} = \frac{C_{sc.sur.} \bullet V_{sc.sur.} + C_{sc.ocz.} \bullet V_{m}}{V_{sc.sur.} + V_{m}}$$

Przykładowo dla azotu organicznego:

$C_{sc.sur.} = 45,00\ \frac{gN_{\text{org}}}{m^{3}}$

$C_{sc.ocz.} = 5,00\ \frac{gN_{\text{org}}}{m^{3}}$

V_sc.sur. = 0, 00375 m³

V_m = 0, 00175 m³

$$C_{AN,\ N_{\text{org.}}} = \frac{45,00 \bullet 0,00375 + 5,00 \bullet 0,00175}{0,00375 + 0,00175} = 32,27\ \frac{gN_{\text{org}}}{m^{3}}$$

Tabela 8. Zestawienie wyników:

Lp.	Oznaczenie	Jednostka	Ścieki surowe	Początek fazy	Przełom fazy	Ścieki oczyszczone	Skuteczność oczyszczania
1	Odczyn	-	7,73	-	7,95	8,76	-
2	Zasadowość	g CaCO3/m^3	440,00	-	485,00	475,00	-
3	Fosforany	gPO4/m^3	57,00	48,15	75,75	29,19	48,79
4	Fosfor ogólny	gPog/m^3	22,00	19,45	28,00	14,00	36,36
5	Azot amonowy	gNNH4^+/m^3	20,00	-	25,00	25,00	-
6	Azot organiczny	gNorg/m^3	45,00	32,27	20,00	5,00	88,89
7	Azot ogólny	gNog/m^3	65,00	53,86	45,00	30,00	53,85
8	ChZT	g O2/m^3	900,00	725,00	800,00	350,00	61,11

• WNIOSKI

Badania procesu wzmożonej biologicznej defosfatacji oraz biologicznego usuwania azotu realizowane są w sekwencyjnych reaktorach wsadowych – SBR. 
W ściekach surowych i oczyszczonych oraz w ściekach pobranych z reaktora na przełomie fazy anoksycznej i tlenowej oznaczono pH, zasadowość, azot amonowy, fosfor fosforanowy. 

Najwyższym pH charakteryzują się ścieki oczyszczone. 
Zasadowość ścieków: surowych, oczyszczonych i AN/OX nie różni się zasadniczo od siebie. 
Dla ścieków surowych z rozcieńczenia 1:100 oraz ścieków oczyszczonych AN/OX 
z rozcieńczenia 1:50, odczytanie stężenia ze skali wzorców było nie możliwe.
Natomiast najwyższym stężeniem azotu amonowego – 25 gN/m³ charakteryzowały się ścieki oczyszczone- rozcieńczenie 1:50 i 1:100 oraz ścieki AN/OX – rozcieńczenie 1:100. 
Oznaczona zawartość fosforanów na spektrofotometrze zależała od rozcieńczenia.
Im większe rozcieńczenie tym wyższa zawartość fosforanów. Najwyższe stężenie fosforanów odnotowano dla ścieków AN/OX przy rozcieńczenie 1:200 – 
82,0 gPO₄/m³ , a najniższe stężenie dla ścieków oczyszczonych – 24,62 gPO₄/m³ 
Ścieki surowe charakteryzują się najwyższą zawartością azotu ogólnego, natomiast ścieki oczyszczone najniższą. 

Na podstawie indeksu osadu równego 262 cm³/g sm można stwierdzić, że osad ma złe właściwości sedymentacyjne.