Stosuje się cztery stopnie oczyszczania ścieków:

I. Oczyszczanie mechaniczne i chemiczne (kraty, piaskowniki, osadniki wstępne, odolejanie, koagulacja, zobojętnianie)-<30% ubytku BZT5

II. Oczyszczanie biologiczne (złoża biologiczne, komory osadu czynnego) – 85-93% ubytku BZT5

III. Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu) – 92-95% ubytku BZT5

IV. Proces odnowy wody

V. Przeróbka i unieszkodliwianie osadów ściekowych

Oczyszczanie ścieków

1.Wydzielanie ciał stałych (kraty, sita)

2. Usuwanie zawiesin opadających

-piaskowniki

-osadniki wstępne

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne

Schemat osadnika wstępnego o przepływie poziomym

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne

Osadnik wstępny o przepływie pionowym

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne

Oczyszczanie ścieków – I stopień

Mechaniczne

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne

3. Odtłuszczanie ścieków

Oczyszczanie ścieków I stopień

Mechaniczne

Metody chemiczne oczyszczania ścieków

4. Koagulacja i nawapnianie ścieków – powyżej 50oC

Koagulanty: chlorki i siarczany żelazowe i żelazawe, siarczan glinu oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną)

Al2(SO4)318H2O + 6H2O 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18H2O

FeCl36H2O + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl + 6H2O

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne

5. Usuwanie fosforanów.

Fosfor można usuwać w różnych miejscach ciągu

technologicznego oczyszczalni ścieków:

wstępne w osadniku,

równoczesne – z biologicznym oczyszczaniem,

wtórne – po biologicznym oczyszczaniu.

Sole glinu, żelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie

praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów.

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne

Al2(SO4)318H2O + 2PO43- 2 AlPO4 + 3SO4

2- + 18H2O

FeCl36H2O +2PO43- FePO4 + 3Cl- + 6H2O

2Ca(OH)2 +HPO42- Ca2HPO4(OH)2 + 2OH-

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne

7. Zobojętnianie ścieków przemysłowych

ścieki kwaśne zobojętnia się:

- mieszając z zasadowymi ściekami

- neutralizując je chemikaliami

- przepuszczając przez złoża zasadowe, filtry wypełnione np.CaCO3,

MgO lub dolomitem

- wpuszczając je do stawów aeracyjnych z możliwością

kilkudniowego przetrzymania

- rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub

nawet obojętnym.

ścieki o odczynie zasadowym:

- przez przepuszczanie przez nie gazów spalinowych

- przez neutralizację kwasami

- przez przesączenie ich przez filtr gruntowy

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne

Oczyszczanie ścieków – II i III stopień Biologiczne

Biologiczne oczyszczanie ścieków w środowisku wodnym:

We wszystkich metodach biologicznego oczyszczania ścieków zachodzą następujące procesy:

1. rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3

2. nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą mikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do azotanów,

3. denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu cząsteczkowego N2

1.Rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3

Równanie bezpośredniego utleniania

CxHyOz jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji)

gdzie (C5H7O2N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów

6[CH2O] + NH3 + O2 C5H7O2N + CO2 + 4H2O

Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej:

C5H7O2N + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

2.Nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii

Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii

Nitrobacter do azotanów

NH3 + 2O2 H+ + NO3- + H2O

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za

pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg

denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu

następujące równanie:

4NO3- + 5[CH2O] + 4H+ 2N2 + 5CO2 + 7H2O

Oczyszczanie ścieków – III stopień Biologiczne

Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze napowietrzania (komorze aeracji)

Oczyszczanie ścieków – II i III stopień Biologiczne

Biologiczne oczyszczanie ścieków zachodzi w:

1. komorach napowietrzania z osadem czynnym,

2. na złożach biologicznych,

3. w glebie

4. stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych).

Mikroorganizmy, stosowane w oczyszczaniu ścieków mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego.

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym.

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

komory napowietrzania z osadem czynnym

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

komora napowietrzania z osadem czynnym,

komory napowietrzania z osadem czynnym,

Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych

Złoża biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułożonym materiałem ziarnistym i porowatym.

Rodzaje wypełnień: naturalne – materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- żużel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp..

Najważniejszą warstwą w złożu jest błona biologiczna.

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Oczyszczanie w glebie

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Biologiczne oczyszczanie ścieków w stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych).

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą.

Oczyszczalnie hydrobotaniczne Urządzenia techniczne, które wykorzystują rośliny bagienne i pływające do oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Dezynfekcja • Celem dezynfekcji jest zniszczenie żywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym rozwojem organizmów żywych, głównie bakterii. • Dezynfekcja jest najczęściej stosowana na końcu układu oczyszczania. Fizyczne metody dezynfekcji wody • Gotowanie i pasteryzacja wody • Promieniowanie ultrafioletowe • Ultradźwięki Chemiczne metody dezynfekcji wody • Chlorowanie (chlor, podchloryn sodowy, dwutlenek chloru, chloroaminy) • Ozonowanie • Dezynfekcja bromem lub jodem

Oczyszczanie ścieków – III stopień

Dezynfekcja

Oczyszczanie ścieków – IV stopień

Odnowa wody

Zanieczyszczenia refrakcyjne są to zanieczyszczenia chemiczne, które nie podlegają bądź podlegają jedynie w minimalnym stopniu rozkładowi biologicznemu za pośrednictwem mikroorganizmów:

•substancje mineralne takie jak metale ciężkie

•niektóre substancje powierzchniowo czynne – szczególnie kationowe

•środki owadobójcze (insektycydy) głownie z grupy związków chloroorganicznych (np.: DDT)

•pestycydy

•wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (np.: benzopiren)

•aminy aromatyczne (np.: aminonaftalen, aminostilben)

•nitrozoaminy (np.:nitrozodimetyloamina - NDMA)

•polichlorowane dwufenyle (PCB)

•dioksyny

•substancje promieniotwórcze

Przez odnowę wody należy rozumieć zespół procesów i metod oczyszczania ścieków w takim stopniu, że mogą być one ponownie użyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im cechy wód naturalnych.

Stosowane są następujące procesy jednostkowe:

•destylacja,

•utlenianie chemiczne,

•adsorpcja,

•procesy membranowe

filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja,

elektrodializa,

odwrócona osmoza,

•wymiana jonowa.

Oczyszczanie ścieków – IV stopień

Odnowa wody

Osady ściekowe

Produkty końcowe oczyszczania ścieków woda oczyszczona osad ściekowy

Osady ściekowe

Przeróbka osadów ściekowych:

1) częściowe odwodnienie (zagęszczanie)

2) stabilizacja osadów:

metody biologiczne: tlenowa stabilizacja lub fermentacja metanowa

metody chemiczne

3) ponowne odwodnienie (suszenie) a) grawitacyjnie, np. na poletkach lub lagunach osadowych b) mechanicznie, np. za pomocą pras lub wirówek. 4) utylizacja osadu: - spalanie - wykorzystanie w rolnictwie - na wysypisko śmieci

Fermentacja metanowa:

2[CH2O] + H2O CO2 + CH4

Osady ściekowe

Fermentacja metanowa

Osady ściekowe

Fermentacja metanowa

Skład biogazu

Oczyszczanie biogazu

odsiarczanie

Biologiczne 2H2S + O2 2S + 2H2

Chemiczne - Na złożach zasadowych tlenków żelaza np.: złoża rudy darniowej Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 +3H2O

Regeneracja

Fe2S3 + 1,5O2 Fe2O3 + 3S

Adsorpcja – węgiel aktywny

2H2S + O2 2S + 2H2O

Regeneracja – przemywanie CS2 lub N2 w temp. 500oC

Usuwanie CO2

•płukanie w wodzie

•płukanie w glikolu etylenowym

•membrany

Oczyszczanie biogazu

Schemat oczyszczania ścieków