Pyt1.:OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW METODĄ OSADU CZYNNEGO

Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego polega na ich napowietrzeniu z charakterystycznym zespołem drobnoustrojów tzw. osadem czynnym oraz na oddzieleniu osadu od oczyszczanych ścieków w osadnikach wtórnych. Kłaczki osadu czynnego stanowią żelowatą masę w której żyją głównie bakterie i pierwotniaki. Wskutek znacznych własności sorpcyjnych osadu czynnego związki organiczne zawarte w ściekach ulegają sorpcji na powierzchni kłaczków a następnie zostają utleniane lub zużyte na biosyntezę nowych komórek.

Efektywność oczyszczania zależy przede wszystkim od działalności fizjologicznej bakterii, których niezwykle duża liczba zgromadzona jest w małej objętości. Rola pierwotniaków polega głównie na regulowaniu ilości bakterii (przypomina to proces samooczyszczania). W celu zapewnienia jak najlepszego kontaktu pomiędzy ściekami a osadem czynnym konieczne jest utrzymywanie go w stanie zawieszenia w przepływających ściekach. Służy do tego mieszanie ścieków sprężonym powietrzem lub urządzeniami mechanicznymi. Chodzi tu także o dostarczenie tlenu, którego stężenie powinno być na poziomie 2 mg/l. Podwyższenie stężenia nie powoduje zwiększenia szybkości rozkładu zanieczyszczeń, zmniejsza natomiast sprawność napowietrzania (wynosi ona często 10% a wyjątkowo dochodzi do 30%). Stężenie tlenu w stanie nasycenia wynosi 10 g/m³, podczas kiedy całkowite BZT ścieków bytowych przekracza 500 g/m³ O2. Z porównania tych liczb wynika, że w celu oczyszczenia ścieków należałoby powtarzać kilkakrotnie napowietrzanie od zera do stanu nasycenia kilkadziesiąt razy. Odpowiednią, dużą szybkość utleniania zanieczyszczeń uzyskujemy w obecności zespołu drobnoustrojów. Zbiorniki, w których odbywa się napowietrzanie ścieków i mieszanie ich z osadem czynnym noszą nazwę komór napowietrzania.

W metodzie oczyszczania ścieków osadem czynnym można wyróżnić następujące etapy:

1) oczyszczanie ścieków w osadniku wstępnym

2) mieszanie ścieków wstępnie oczyszczonych z osadem czynnym

3) napowietrzanie mieszaniny ścieków z osadem

4) oddzielanie osadu w osadniku wtórnym

5) zawracanie części osadu z osadnika do komory napowietrzania

6) odprowadzanie nadmiaru osadu czynnego do osadnika wstępnego lub do wydzielonej komory fermentacyjnej w celu jego przeróbki.

Metoda oczyszczania ścieków osadem czynnym jest bardzo elastyczna, tzn. może być realizowana przy bardzo różnych parametrach obciążenia komór napowietrzania, obciążenia osadu czynnego, czasu oczyszczania ścieków.

Elastyczność metody wynika z bardzo dużych możliwości regulacji intensywności napowietrzania i zawartości osadu w komorach.

Metoda osadu czynnego została opracowana do oczyszczania ścieków miejskich, ale już w krótkim czasie zastosowano ją do oczyszczania ścieków przemysłowych.

W wielu przypadkach drobnoustroje potrafią „zaaklimatyzować się" nawet w obecności substancji toksycznych. Następuje przy tym albo rozkład materiału toksycznego np. fenoli, amin, nitryli i innych, albo też selektywny wzrost mikroorganizmów zdolnych do procesów metabolizmu (przemiany materii) w obecności substancji trujących np. chromu, miedzi, siarczków.

Jeśli proces biologicznego utleniania ma przebiegać sprawnie konieczne jest zapewnienie odpowiedniej zawartości soli pokarmowych w ściekach.

Przeciętny stosunek BZT5 : N : P powinien kształtować się jak 100 : 5 : 1. Niezbędna jest również obecność w ściekach niewielkich ilości takich pierwiastków jak: K, Ca, Mg, Fe, Mn i innych.

Zazwyczaj uzupełniany jest niedobór azotu i fosforu, pozostałe pierwiastki występują prawie zawsze w ściekach w wystarczających ilościach.

Znaczny wpływ na przebieg procesu oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego wywiera pH.

Zmiany pH mogą spowodować obniżenie kinetyki procesu lub nawet całkowite jego zahamowanie (optymalny zakres pH 6-9).

Biologiczne oczyszczanie ścieków przy użyciu osadu czynnego jest osiągane poprzez doprowadzanie ścieków do reaktora, w którym znajduje się w stanie zawieszenia tlenowa kultura bakteryjna, a następnie po upływie odpowiedniego czasu reakcji rozdzielenie oczyszczonych już ścieków od bakterii i odprowadzenie z układu. W reaktorze bakterie przeprowadzają procesy rozkładu związków organicznych zgodnie z reakcją:

Materia organiczna + Tlen + Substancje pożywkowe + Mikroorganizmy = Nowe mikroorganizmy + +Dwutlenek węgla + Woda + Energia do życia

W klasycznym układzie osadu czynnego ścieki doprowadzane są do komory napowietrzania, gdzie mieszają się z kłaczkami osadu czynnego. Proces osadu czynnego przedstawia poniższy rysunek:

Osad z komory osadu czynnego oddziela się w osadniku wtórnym i jest zawracany do komory. Podstawowym parametrem kontrolnym dla operatora jest ilość recyrkulowanego osadu i ilość usuwanego osadu nadmiernego. Osad nadmierny powinien być odprowadzany z układu w sposób ciągły, a w najgorszym przypadku raz dziennie w ściśle określonych porcjach.

Celem napowietrzania jest:

- rozpuszczenie w mieszaninie ścieków i osadu wystarczającej dla mikroorganizmów tlenu

- dostateczne wymieszanie ścieków i osadu oraz utrzymanie osadu w stanie zawieszenia

---