Mechaniczna Oczyszczalnia Ścieków: Budowa i Zasada Działania
- Szczegóły
Wraz z rozwojem przemysłu i urbanizacji wzrasta ilość ścieków, które powinny być poddawane oczyszczaniu w oczyszczalniach. Ścieki pochodzą z gospodarstw domowych, procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu oraz są wytwarzane w danym dziale lub zakładzie. Celem oczyszczania jest doprowadzenie ścieków do klasy czystości wody, która jest co najmniej równa lub wyższa niż czystość wody w odbiorniku.
Rodzaje Zanieczyszczeń w Ściekach
Zanieczyszczenia w ściekach mogą być różnorodne, w tym:
- produkty naftowe, detergenty, pestycydy itp.
- związki azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe itd.
- detergenty, mydła i saponiny.
- zawiesiny organiczne i mineralne oraz ciała pływające.
Wskaźnikiem stopnia zanieczyszczeń w ściekach jest tzw. BZT, czyli biochemiczne zapotrzebowanie tlenu. Oznacza ilość tlenu zużywaną przez mikroorganizmy do rozkładu substancji organicznych w ciągu określonego czasu. BZT oznacza się na wlocie i wylocie z oczyszczalni.
Pomiar BZT (Biochemicznego Zapotrzebowania Tlenu)
Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT) jest kluczowym parametrem oceny jakości ścieków. Jest to ilość tlenu, jaką zużywają mikroorganizmy podczas rozkładu materii organicznej zawartej w ściekach, w określonym czasie i temperaturze.
Pomiar BZT pozwala ocenić stopień zanieczyszczenia ścieków substancjami organicznymi, które mogą być rozkładane biologicznie. Im wyższa wartość BZT, tym więcej tlenu jest zużywane, co oznacza większe zanieczyszczenie.
Przeczytaj także: Oczyszczalnie SBR: opinie i działanie
Obecnie stosuje się nowoczesne metody pomiaru BZT, takie jak system OxiTop® i OxiTop® Control firmy WTW Werkstaetten GmbH. Jest to manometryczny, bezrtęciowy pomiar BZT, gdzie spadek ciśnienia jest mierzony za pomocą elektronicznych czujników. Dwutlenek węgla, powstający w procesie oddychania bakterii, jest absorbowany przez NaOH. Dane z czujnika (OxiTop®) są przesyłane do kontrolerów i przedstawione tam w postaci wykresu.
ChZT (Chemiczne Zapotrzebowanie Tlenu)
Oprócz BZT, istotnym wskaźnikiem jest ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu). Do oznaczania ChZT używa się silnych utleniaczy - takich jak manganian(VII) potasu lub dichromian(VI) potasu - w ściśle znormalizowany sposób. Zwykle stosuje się metody nadmanganianowe (zwyczajowa nazwa manganianu(VII)) do ścieków, a dichromianową do ścieków przemysłowych. ChZT oznaczone metodą nadmanganianową określa się także jako utlenialność. Należy pamiętać, że utlenieniu ulega tylko ok. 40% zanieczyszczeń organicznych.
Stężenie ChZT jest powiązane ze stężeniem tlenu rozpuszczonego w wodzie lub ściekach. Oznacza ilość tlenu potrzebną do utlenienia związków chemicznych zawartych w ściekach.
Mechaniczne Oczyszczanie Ścieków
Mechaniczne oczyszczanie ścieków to pierwszy etap procesu, mający na celu usunięcie:
- zawiesin organicznych i mineralnych
- ciał pływających
- zanieczyszczenia ziarniste takie jak piasek, muły węglowe itp.
Do tego celu stosuje się różnego typu sita, które są czyszczone okresowo ręcznie lub mechanicznie. Zatrzymują one cząstki o wielkości powyżej 0,2 mm (prześwit siatki 0,2...5 mm).
Przeczytaj także: Akwarium: sekrety skutecznej filtracji mechanicznej
Oczyszczanie mechaniczne chroni elementy instalacji, takie jak pompy i zawory, przed uszkodzeniami.
Stosuje się również piaskowniki, w których następuje oddzielenie piasku od ścieków. Ścieki przepływają z niewielką prędkością (9...12 m/min).
Kolejnym elementem są osadniki wstępne, w których usuwane są zawiesiny łatwo opadające. Wadą osadników jest fakt zajmowania przez nie dużej powierzchni.
Tłuszczowniki mają postać basenu flotacyjnego, gdzie następuje flotacja zawiesin w cieczy.
Procesy Biologiczne
Metody biologiczne oczyszczania ścieków wykorzystują mikro i makroorganizmy do rozkładu materii. Dzielą się na naturalne i sztuczne. Wśród metod naturalnych wyróżnia się pola irygacyjne i filtracyjne.
Przeczytaj także: Wilgotność powietrza w domu
Mikroorganizmy, takie jak bakterie, grzyby, pleśnie, glony i pierwotniaki, odgrywają kluczową rolę w biologicznym oczyszczaniu ścieków. Niektóre bakterie posiadają zdolność oddychania zarówno tlenowego jak i azotanowego, są to tzw. względne beztlenowce. W procesie denitryfikacji redukują one azotyny i azotany.
W oczyszczalniach ścieków stosuje się złoża biologiczne o silnie rozwiniętej powierzchni, na której osadzają się bakterie Aeromonas, Flavobacterium, Achromobacter i Micrococus. Procesy metabolizmu zachodzące w mikroorganizmach prowadzą do rozkładu zanieczyszczeń.
Napowietrzanie jest istotnym elementem procesu biologicznego, ponieważ zawartość tlenu wpływa na efektywność procesów metabolicznych. Napowietrzanie wymaga czasu i energii. Stosuje się różne metody napowietrzania, takie jak aeratory powierzchniowe (turbin napowietrzających).
Po procesach biologicznych następuje oddzielenie osadu czynnego od cieczy. Oczyszczona woda może być skierowana do stawów, gdzie ulega dalszemu samooczyszczeniu.
Złoża Biologiczne
Złoża biologiczne są stosowane w oczyszczalniach ścieków. Wykorzystuje się do tego celu np. tufów wulkanicznych, kamienia, gruzu ceglanego. Obecnie coraz częściej znajdują zastosowanie kształtki wykonane ze spienionych tworzyw sztucznych. Zraszanie realizowane jest systemem przelewów, zraszaczami rotacyjnymi, młynkami Segnera itp.
Złoża zraszane mają grubość 1,5...3 m. Aktywność złoża zanika poniżej temperatury 6 st. C. Stopień oczyszczania zależy od rodzaju złoża i obciążenia hydraulicznego. Złoża o małym obciążeniu hydraulicznym osiągają wysoki stopień oczyszczania (BZT5 do 95%, zawiesiny do 92%, bakterie chorobotwórcze do 95%).
Procesy Fizyko-Chemiczne
Do usuwania zanieczyszczeń ze ścieków stosuje się metody fizyko-chemiczne, takie jak:
- neutralizację
- ekstrakcję
- sorpcję
- elektrolizę
- destylację
- koagulację
Koagulacja polega na dodawaniu do ścieków koagulantów, np. soli glinu lub żelaza. W wyniku reakcji wytrąca się osad w postaci zwartego koagulatu. Stosuje się również polielektrolity, np. kopolimery kwasu akrylowego i jego pochodnych, które ułatwiają łączenie się cząstek zolu i wytrącenie ich w postaci osadu.
Neutralizacja polega na doprowadzeniu ścieków do obojętnego odczynu (pH = 7) poprzez dodawanie substancji o odczynie przeciwnym. Do neutralizacji ścieków kwaśnych stosuje się np. wapno palone, wapno gaszone, sodę kalcynowaną, ługi pokaolinowe, a także kwaśne gazy spalinowe, powstające np. w wyniku spalania węgla (dwutlenek węgla, tlenki siarki i azotu).
Adsorpcja
Pochłanianie zanieczyszczeń na powierzchni sorbenta, jakim jest np. węgiel aktywowany, nazywamy adsorpcją. Jest to typowy proces pomiędzy fazą ciekłą i stałą doprowadzony do stanu równowagi. Matematycznym i graficznym wyrazem tego jest równanie i wykres tzw. izotermy adsorpcji Freundlicha:
A = K * c^(1/n)
gdzie:
- A - ilość pochłoniętej substancji na jednostkę adsorbenta,
- c - równowagowe stężenie adsorbowanej substancji w roztworze,
- K i n - są to współczynniki określone na drodze doświadczalnej.
Stężenie równowagowe należy pojmować jako takie, w którym szybkość adsorpcji jest równa szybkości desorpcji z powierzchni sorbenta.
Przykładowe Technologie Oczyszczania Ścieków
Oczyszczalnia typu "Bioset":
Oczyszczalnia ta charakteryzuje się:
- kompaktową budową (zbiorniki monolityczne żelbetowe, sztuczne, a elementy złączne z nie korodującej stali jakościowej),
- wysoką skutecznością oczyszczania,
- możliwością prowadzenia procesów biologicznej defosfatacji, nitryfikacji i denirtyfikacji,
- przeróbką odwodnionego osadu na biohumus z wykorzystaniem dżdżownic.
Schemat technologiczny oczyszczalni ścieków typu "Bioset" obejmuje:
- Osadnik wstępny
- Kratę gęstą
- Piaskownik
- Reaktor biologiczny
- Biostruktury
- Zwężkę pomiarową
- Sterowanie komputerowe z prowadzeniem wielu pomiarów i optymalizacją procesu.
Oczyszczalnia typu BIOSTYRR®:
Jest to system oczyszczania ścieków działający na zasadzie złoża biologicznego, wykorzystujący granulowane wypełnienie z poliestyrenu.
Charakteryzuje się:
- jednoczesnym prowadzeniem procesów nitryfikacji i denitryfikacji,
- usuwaniem zanieczyszczeń organicznych i związków biogennych, np. azotu,
- filtracją, gdzie cząsteczki zawiesiny są zatrzymywane na filtrze.
Proces oczyszczania zachodzi w jednym niewielkim zbiorniku - komorze, która może pracować z recyrkulacją lub bez niej. Ścieki doprowadzane są do dna komory, a następnie przepływają do góry przez złoże. Denitryfikacja zachodzi w strefie niedotlenionej, gdzie dodawany jest metanol.
Przykładowy Skład Ścieków
Skład ścieków może być różny, zależnie od źródła pochodzenia. Poniżej przedstawiono przykładowy skład ścieków z mycia rurociągów do transportu mleka.
Tabela 1. Przykładowy skład ścieków z mycia rurociągów do transportu mleka
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Substancje organiczne | Wysoka zawartość |
| Azot | Obecny |
| Fosfor | Obecny |
Podsumowanie
Oczyszczanie ścieków jest procesem złożonym, wymagającym zastosowania różnych metod i technologii. Mechaniczne oczyszczanie, procesy fizyko-chemiczne i biologiczne, adsorpcja oraz nowoczesne systemy, takie jak Bioset i BIOSTYRR®, pozwalają na skuteczne usuwanie zanieczyszczeń i ochronę środowiska.
tags: #mechaniczna #stara #oczyszczalnia #ścieków #sita #budowa
