Biologiczne oczyszczanie ścieków

Parametry technologiczne ścieków

ChZT - chemiczne zapotrzebowanie na tlen

Ilość tlenu potrzebna do całkowitego utlenienia próbki do CO2 i H2O metodami chemicznymi Oznaczenie: Próbka gotowane jest 2 h w roztworze zawierającym określoną ilość K2Cr2O7 w stężonym kwasie siarkowym, w obecności Ag2SO4 i HgSO4. Pozostały dichromian jest miareczkowany.

BZT – biologiczne zapotrzebowanie na tlen

Ilość tlenu zużywana do utleniania organicznych składników próbki przez drobnoustroje w niej zawarte.Oznaczenie wartości BZT5: Próbka inkubowana jest w zamkniętej szczelnie kolbie, w temperaturze 20 C, przez 5 dni. Następnie oznacza się ilość zużytego tlenu.

Inne parametry: ogólny węgiel organiczny (OWO), azot ogólny (TKN), azot organiczny, fosfor ogólny, osad ogólny, osad zawieszony

Charakterystyka ścieków komunalnych

Parametr Wartość (mg/dm3)

Osad ogólny

Osad zawieszony

OWO

ChZT

BZT5

Azot ogólny

Azot organiczny

Amoniak

Azotany(III)

Azotany(V)

Fosfor ogólny

300 – 1200

100 – 350

80 – 290

250 – 1000

110 – 400

20 – 85

20 - 42

12 – 50

0

0

4 - 15

Typowy skład ścieków komunalnych

Etapy procesu oczyszczania ścieków

Stawy sedymentacyjne

Typowy ciąg technologiczny dla ścieków o wysokiej wartości BZT5.

I etap – staw anaerobowy przez 3 – 5 dniII etap – staw fakultatywny przez 20 – 40 dniIII etap – staw dojrzewalnikowy przez 7 dni

Konstrukcja filtru zraszanego do oczyszczania ścieków

Schemat procesu oczyszczania ścieków z zastosowaniem technologii osadu czynnego.

Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego.

Mikroorganizmy w osadzie czynnym

1. Bakterie: od 5 109 komórek/ml do 1,5 1010 komórek/ml.

Dominujące rodzaje: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Alcaligenes, Moraxella, Flavobacterium; bakterie nitryfikacyjne –Nitrosomonas, Nitrobacter; Thiobacillus

2. Pierwotniaki – orzęski (osiadłe, pełzające, wiciowe, zarodziowe,wolnopływające), wrotki

Cecha charakterystyczna:wzrost w postaci kłaczków(sflokulowany)

Mikroskopowy obraz kłaczkaosadu czynnego

Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego

reaktor przepływowy

Zasada procesu: Ścieki przepływają wzdłuż bioreaktora zawierającegomieszaną populację drobnoustrojów, które wykorzystują związki organiczne zawarte w ściekach jako źródło węgla.

materia organiczna + drobnoustroje + O2 przyrost biomasy + CO2

Odciek z bioreaktora przepływa do odstojnika, gdzie następuje oddzielenie biomasy i niezdegradowanego osadu. Około 20% biomasy jest zawracanej na początek bioreaktora.

Parametry typowego bioreaktora: prostopadłościan o wymiarach6 10 m 30 – 100 m 4 – 5 m (objętość około 5000 m3).

Cykl pracy reaktora SBR (bioreaktor sekwencyjny)

Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego

reaktor pracujący w trybie półciągłym

Chemostat – hodowla ciągła drobnoustrojów, w której populacja mikroorganizmów jest utrzymywana na stałym poziomie poprzez ciągłe odbieranie części hodowli i zastępowanie jej świeżą pożywką. Klasyczny układ bioreaktora do oczyszczania ścieków z osadem czynnym jest przykładem chemostatu z zawracaniem części populacjikomórek.

Q – natężenie przepływu ściekówX – gęstość komórekS – stężenie składników odżywczych- współczynnik recyklinguC – współczynnik zatężenia biomasy zawracanej

Bilans biomasyBiomasa akumulowana = biomasa dopływająca + przyrost biomasy – biomasa usuwana – komórki martwe

XV

QXX

V

XQC

V

QX

dt

dX

)1(0- szybkość wzrostu - szybkość obumierania

0dt

dX

0dt

dXWprowadzając: D = Q/V – szybkość rozcieńczania, zakładając 0I brak zasilania biomasą oraz uzyskanie stanu równowagi, czyli , otrzymujemy: = D(1 + - C)

Parametry technologiczne osadu czynnego

Obciążenie komory osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń

Bv = S1 Q1

VStężenia Bv i S1 wyrażone są w postaci parametrów BZT5 lub ChZT

Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń

Bx =S1 Q1

V X2

X2 – zawartość zawiesin w osadzie czynnym

Napowietrzanie bioreaktorów z osadem czynnym

Reaktor ze złożem fluidalnym

Głębokoszybowy proces oczyszczania ścieków z zastosowaniemreaktora typu air-lift

Schemat reaktora membranowego do oczyszczania ścieków

Schemat dwustopniowego oczyszczania ścieków, umożliwiającegoprzeprowadzenie nitryfikacji i denitryfikacji

Nowe możliwości eliminacji amoniaku i azotanów

Bakterie Planctomycetes przeprowadzają reakcję:

NH4+ + NO2

- N2 + 2H2O

Technologia Anammox (anaerobowe utlenianie amoniaku)

Zasada metody: strumień ścieków zawierających związki amonowedzieli się na dwa strumienie. Zawartość jednego ze strumieni jest poddawana nitryfikacji /utlenienie amonu do azotanów(III)/. Strumień ten jest kierowany do reaktora anaerobowego, gdzie w wyniku połączenia z drugim strumieniem i aktywnościmetabolicznej bakterii Planctomycetes zachodzi reakcja utleniania amoniaku.Zalety: znacznie mniejsze zapotrzebowanie na napowietrzanie, brakkonieczności dodawania materii organicznej, redukcja osadu odpadowego

Porównanie parametrów różnych technologii biologicznego oczyszczania ścieków

MBR – bioreaktor membranowyUASB – bioreaktor ze wstępującym przepływem kożucha osadu

Sposoby utylizacji osadów nadmiernych

- składowanie na wysypiskach- spalanie- kompostowanie- wykorzystanie w rolnictwie- fermentacja anaerobowa

Sposoby składowania osadów nadmiernych

Schemat spalarni osadów nadmiernych

Wykorzystanie odpadowego osadu czynnego w rolnictwie

Obróbka wstępna

- pasteryzacja (ogrzewanie w 70 C przez 30 min)- fermentacja anaerobowa w 35 C przez 12 dni- fermentacja termofilna tlenowa w 55 C przez 7 dni- kompostowanie- stabilizacja alkaliczna (pH>12 przez 2 h)- przechowywanie w formie wysuszonej przez 3 miesiące

Przekrój pryzmy kompostowej

Współzależność bakterii acetogennych i metanowych

Rodzaje reaktorów i techniki fermentacji anaerobowej