Wrocław 15.01.2010

Wydział Inżynierii Środowiska

-Oczyszczanie Ścieków-

Prowadzący: Wykonała:

dr inż. Michał Mańczak Ilona Zalewska

Rok: III

Studia: niestacjonarne I st.

Zajęcia: sobota TP/15.³⁰

Rok akademicki: 2010/2011

1.Od czego zależy wymagany stopień oczyszczania ścieków (NSO).

Wymagany stopień oczyszczania ścieków to parametr który oblicza się w oparciu o wartości stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia ścieków surowych, wyrażonego w Co [g/m3] oraz wartości stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia w ściekach oczyszczonych, wyrażonego również w Ce [g/m3].

Do obliczenia wymaganego stopienia oczyszczania ścieków należy znać:

• miarodajne wartości stężeń i wskaźników zanieczyszczeń ścieków surowych,

• wymagany skład ścieków oczyszczonych.

Wymagany stopień oczyszczania ścieków( NSO) obliczamy dla:

• BZT5 - to jeden z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia ścieków domieszkami organicznymi. Określa ilość tlenu jaką zużyją mikroorganizmy do utlenienia w określonym czasie substancji organicznych i niektórych nieorganicznych zawartych w ściekach;

• ChZT - to wskaźnik, który również określa ilość tlenu niezbędną do utlenienia materii organicznej w tym jednak przypadku odbywa się to bez udziału organizmów żywych. Wartości obu powyższych wskaźników podaje się w O2 [mg /dm3]. ChZT przyjmuje większe wartości od BZT.

• zawiesiny,

• związki azotowe,

• związki fosforu i inne.

NSO dla zanieczyszczenia „x” wyznaczamy zgodnie ze wzorem :

gdzie:

NSOx - wymagany stopień oczyszczania ścieków obliczany dla wskaźnika lub stężenia zanieczyszczenia „x”,

Co - wartość stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia w ściekach surowych , [g/m3],

Ce - wartość stężenia lub wskaźnika zanieczyszczenia w ściekach oczyszczonych, [g/m3].

Zgodnie z przepisami krajowymi 3 do 5 wskaźników i stężeń zanieczyszczeń w zależności od rodzaju odbiornika ścieków powinno obejmować NSO. Wytyczne te są zawarte w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 roku w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz sprawie warunków jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi.

Zgodnie z zaleceniami Unii Europejskiej wymagane jest określenie NSO dla BZT5, ChZT i zawiesin ogólnych, w przypadku wszystkich oczyszczalni ścieków, oraz dodatkowo dla azotu ogólnego i fosforu ogólnego w przypadku oczyszczalni, których odbiornikami ścieków oczyszczonych są wody podatne na eutrofizację.

Obliczone wartości porównuje się z wartościami z tabeli najwyższych dopuszczalnych wartości i wskaźników zanieczyszczeń lub minimalne procenty redukcji zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków bytowych i komunalnych wprowadzonych do wód i ziemi, która jest załącznikiem nr 1 do rozporządzenia. Zgodnie z tabelą wartości maksymalne zanieczyszczeń są zależne od RLM czyli równoważnej ilości mieszkańców.

RLM oblicza się na podstawie maksymalnego średniego tygodniowego ładunku zanieczyszczenia wyrażonego wskaźnikiem BZT5 dopływającego do oczyszczalni w ciągu roku, z wyłączeniem sytuacji nietypowych, w szczególności wynikających z intensywnych opadów.

Zgodnie z Dyrektywą Unii Europejskiej, dotyczącej ścieków komunalnych nr 91/271/EWG, dla wszystkich ścieków konieczne jest określenie NSO dla BZT5, ChZT oraz zawiesiny ogólnych, natomiast tylko w przypadku, gdy odbiornikami ścieków są wody podatne na zarastanie (eutrofizacje), dodatkowo azotu ogólnego oraz fosforu ogólnego. Przepis ten reguluje także wymagania wobec ścieków odprowadzanych z oczyszczalni komunalnych. W charakterze wymagań stosuje się wielkości stężenia, bądź stopień redukcji.

NSO dla oczyszczalni jest określane na podstawie decyzji administracyjnej na maksymalne wartości ładunków zanieczyszczeń możliwych do wprowadzenia do odbiornika.

Decyzja wydawana jest po rozprawie wodno-prawnej, gdzie analizowane są wszystkie czynniki środowiskowe takie jak:

• wielkość odbiornika oraz jego podatność na eutrofizację;

• wielkość oczyszczalni wyrażoną w RLM;

• jakość wód odbiornika;

• położenie geofizyczne oczyszczalni;

• skład ścieków surowych;

• stopień zanieczyszczenia środowiska na terenie planowanego zrzutu ścieków oczyszczonych;

• oddziaływanie oczyszczalni na pozostałych użytkowników wód;

• i inne uwarunkowania gospodarczo-środowiskowe;

Dla wyznaczenia miarodajnego składu ścieków należy porównać wytyczne UE i przepisy RP. Wynika to z faktu, iż należy się spodziewać w najbliższych latach dostosowania przepisów polskich do norm europejskich natomiast faktem jest, iż Polskie przepisy różnią się od przepisów unijnych.

9. Omów krzywą sierpa.

Wykres zależności skuteczności usuwania poszczególnych zanieczyszczeń w procesie

sedymentacji wstępnej w zależności od czasu trwania procesu przedstawiają tzw. krzywe

Sierpa.

Krzywe Sierpa.

1. zawiesiny opadające,

2. zawiesiny ogólne,

3. BZT,

4. utlenialność

Wykres Sierpa ujmuje dwa rodzaje zawiesin. Podział ten jest umowny, wprowadzony ze względów

technicznych. Stężenie zawiesin ogólnych jest miarą całkowitej ilości zanieczyszczeń w postaci

stałej, a zawiesiny szybko opadające są częścią zawiesiny całkowitej, która opada na dno

doświadczalnego leja Imhoffa w ciągu 2 godzin sedymentacji w warunkach statycznych. Pozostałe w

ściekach zawiesiny po 2 godzinach sedymentacji określane są jako zawiesiny nieopadające.

Zawiesiny opadające można wyrazić wagowo (w g sm/m3) lub objętościowo (w cm3/dm3).

Podwyższenie efektywności mechanicznego oczyszczania ścieków można uzyskać

poprzez wstępne napowietrzanie (wspomaganie flokulacji) i poprzez tzw. biokoagulację

(dodanie do ścieków osadu czynnego i ich wstępne napowietrzanie).

14. Narysuj schematy następujących układów oczyszczalni z osadem czynnym.

Jednostopniowy - stosowany jest głownie do usuwania związków węgla. W przypadku odpowiednio dużej powierzchni złoża biologicznego do ładunku zanieczyszczeń na złożu mogą zachodzić także procesy nitryfikacji.

Dwustopniowy - z pełną nitryfikacją

Osadnik wtórny znajdujący się pomiędzy złożami jest opcjonalny. Brak osadnika pośredniego powoduje konieczność zwiększenia objętości złoża drugiego stopnia.

29. Dlaczego usuwamy związki azotu i fosforu ze ścieków.

Substancje biogenne (odżywcze), wśród których są związki chemiczne zawierające azot i fosfor są niezbędne do życia wszelkich organizmów roślinnych i zwierzęcych. W związku z powyższym jeśli do oczyszczania ścieków zamierza się stosować metody biologiczne występowanie tych substancji w ściekach jest korzystne,. Warunkują one bowiem rozwój organizmów odpowiedzialnych za proces oczyszczania. Jednak ich obecność w ściekach oczyszczonych jest niepożądana.

Zagrożenia towarzyszące nadmiarowi związków azotu i fosforu

Wody powierzchniowe są największym odbiornikiem ścieków, które spełniają wiele ważnych funkcji. Wody powierzchniowe zapewniają życie organizmom wodnym. Niezbędne są zakładom przemysłowym oraz w rolnictwie. W wodociągach stanowią surowiec do produkcji wody pitnej, a w kąpieliskach zaspokajają potrzeby rekreacyjne. Tak szerokie wykorzystanie wód powierzchniowych wymaga szczególnej troski nie tylko o ich zasoby, ale także jakość. Wody powierzchniowe przejmują dostarczane ze ściekami zanieczyszczenia, w tym związki azotu i fosforu, których kumulacja stwarza wiele zagrożeń. Zalicza się do nich m.in.

1. intensyfikacja procesów eutroficznych,

2. trujący wpływ na biocenozę wodną oraz

3. szkodliwe działanie na ludzi.

Ad.1 Stężenie azotu wyższe od 0,3 mg/dm³, a fosforu od 0,03 mg/dm³, rozpoczyna proces wzbogacania odbiorników wody w składniki pokarmowe, czyli eutrofizacji. Konsekwencją tego procesu jest wzmożony rozwój roślin, a w szczególności glonów i planktonu, oraz niebezpieczny dla organizmów wodnych deficyt tlenu. Następstwem tego jest ich wymieranie, skutkiem czego powstają toksyczne substancje, np. amoniak, metan i siarkowodór. Długotrwała eutrofizacja przyczynia się do starzenia zbiorników wodnych, w wyniku gromadzenia osadów zawierających szczątki obumierającej flory i fauny stopniowo wypłycają się i przekształcają w torfowiska.

Ad.2 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

Kierunek tej reakcji przechyla się w prawo wraz ze wzrostem pH, temperatury, a także stężenia tlenu rozpuszczonego i dwutlenku węgla. Dopuszczalne stężenie wolego amoniaku dla rozwoju ryb wynosi 0,021 mg/dm³, a jego obecność wyższa od 8 mg/dm³ działa zabójczo na plankton. Dla organizmów wodnych stężenia letalne tej substancji mieszczą się w zakresie od 0,08 do 220 mg NH₃/dm³.

Ad.3 Szkodliwe dla ludzi są nadmierne ilości związków zawierających azot. Stężenie azotanów(III) nie powinno być zatem wyższe od 1 mg/dm³. Toksyczność azotanów(V) jest mniejsza, jednak wody przeznaczone do celów spożywczych nie powinny zawierać tej formy azotu więcej niż 10 mg/dm³. Spożycie większych ilości azotanów może być przyczyną methemoglobinemii, choroby objawiającej się utratą zdolności hemoglobiny do transportu tlenu, w szczególności u dzieci i niemowląt. Istnieje również przekonanie, że azotany mają związek z występowaniem chorób nowotworowych.

Problem substancji biogennych obecnych w oczyszczonych ściekach jest tak ważny, że jest uregulowany stosowną ustawą. Odpowiednie przepisy prawne regulują najwyższe dopuszczalne wartości zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych do środowiska, w tym fosforu ogólnego i różnych form azotu.

36. Od czego zależy zapotrzebowanie tlenu w oczyszczalni ścieków miejskich? Jaki jest wpływ denitryfikacji na zapotrzebowanie tlenu?

W procesie oczyszczania ścieków wyróżniamy :

BZT jak również ChZT

Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT) to pojęcie umowne, które określa ilość tlenu wyrażoną w mg w 1 dm³ wody, potrzebną do utlenienia biochemicznych związków organicznych w badanych ściekach lub w wodzie w warunkach aerobowych.

Związki organiczne występujące w wodach naturalnych ulegają rozkładowi na skutek działania bakterii i innych drobnoustrojów.

Proces biochemicznego utleniania związków organicznych można zapisać za pomocą równania:

bakterie

związki organiczne + O₂ CO₂ + H₂O

Przebieg reakcji bioutleniania zależy od:

• ilości mikroorganizmów zawartych w wodzie,

• ich aktywności biologicznej,

• temperatury,

• pH,

• substancji toksycznych.

Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) to pojęcie umowne, które oznacza ilość tlenu (w mg/dm³) pobranego (w umownych warunkach) z utleniacza do utlenienia obecnych w wodzie związków organicznych i niektórych związków nieorganicznych (np. soli żelaza (II), siarkowodoru, siarczków, azotanów (III)).

Oznaczenie ChZT wykonywane jest w ściśle określonych warunkach, a stopień utlenienia związków organicznych zależy od:

• rodzaju utleniacza,

• temperatury,

• czasu reakcji utleniania.

Denitryfikacja, jest redukcja azotanów(V) i azotanów(III) do azotu cząsteczkowego lub tlenku azotu(I) (denitryfikacja całkowita) lub amoniaku (denitryfikacja częściowa), wywołana przez bakterie denitryfikacyjne (denitryfikatory).

Reakcja ta zachodzi w warunkach beztlenowych, (przede wszystkim w glebach o wysokiej zawartości wody i świeżej substancji organicznej), zatem nie wywiera wpływu na zapotrzebowanie tlenu.

---