Oczyszczalnia ścieków: Opis procesów technologicznych
- Szczegóły
Oczyszczanie ścieków to proces polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych metodą mechaniczną, fizykochemiczną, biologiczną oraz chemiczną. Przedstawione metody odbywają się w oczyszczalniach ścieków, czyli w budowlach i urządzeniach do usuwania zanieczyszczeń ze ścieków oraz przeróbki i unieszkodliwienia osadów ściekowych.
Rodzaje ścieków
- Bytowo-gospodarcze, tzw. komunalne - pochodzące z gospodarstw domowych, zakładów pracy, budynków użyteczności publicznej.
- Przemysłowe - skutek procesów technologicznych w zakładach produkcyjnych, m.in. spożywczych, chemicznych, metalurgicznych, garbarskich, włókienniczych czy papierniczych.
- Deszczowe - wody opadowe, zawierające zawiesiny - np. piasek, a także związki chemiczne obecne w atmosferze i na powierzchni dachów, gleby oraz innych nawierzchni, pochodzące m.in.
Etapy oczyszczania ścieków
Technologia oczyszczania ścieków powinna być ściśle dostosowana do ich charakteru, ilości i obciążenia zanieczyszczeniami. Innego podejścia wymagają ścieki komunalne, nieco innego przemysłowe czy rolnicze. W związku z tym występują różne rodzaje oczyszczalni ścieków i urządzeń w nich stosowanych. Oprócz ich budowy i funkcji, ważne jest wykonanie materiałowe, trwałość i odporność na trudne warunki pracy.
1. Mechaniczne oczyszczanie ścieków
Mechaniczne oczyszczanie ścieków jest pierwszym stopniem oczyszczania i przygotowuje ścieki do dalszych procesów technologicznych. Eliminuje wszystkie zanieczyszczenia, które można usunąć w wyniku procesów mechanicznych i fizycznych. Mechaniczne oczyszczanie ścieków są zwykle pierwszym etapem wielu rodzajów oczyszczalni ścieków. Oddzielają ze ścieków zawiesiny i grubsze frakcje zanieczyszczeń. Procesy w nich wykorzystywane to: cedzenie, rozdrabnianie, filtracja, sedymentacja i flotacja.
Pierwsze urządzenie oddzielające duże substancje, to kraty. Późniejszym procesem jest usuwanie cząstek mineralnych w piaskownicach. Po usunięciu piasku ścieki płyną do osadnika wstępnego, w którym następuje maksymalne usunięcie zawiesin łatwoopadających. Tłuszcze i oleje pochodzenia organicznego i mineralnego są wydzielane w wyniku procesu flotacji. Na mniejszych oczyszczalniach oddzielenia większych zanieczyszczeń, piasku i zawiesin łatwoopadajacych, realizują sita, które cedzą zanieczyszczenia.
W fazie wstępnej, podczas oczyszczania mechanicznego ścieki trafiają na kraty, a następnie do piaskownika i osadnika wstępnego w celu odseparowania części zgrubnych i zawiesin. Niektóre rodzaje zanieczyszczeń mogą gromadzić się na powierzchni ścieków w postaci kożucha, do którego usuwania służą m.in.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
2. Biologiczne oczyszczanie ścieków
Drugim stopniem oczyszczania ścieków jest biologiczne oczyszczanie, które polega na usuwaniu pozostałych rozpuszczonych związków organicznych i zawiesin nieopadających poprzez wprowadzenie mikroorganizmów jako pożywienia i zamianie na produkty końcowe, takie jak gazowe czy wodne. Biologiczne - tzw. oczyszczanie drugiego stopnia, które przebiega w warunkach tlenowych, niedotlenionych i beztlenowych. Biologiczna oczyszczalnia ścieków działa zwykle w oparciu o osad czynny (mikroorganizmy zawieszone w formie kłaczków w całej objętości ścieków, rozkładające związki organiczne) lub/i złoża biologiczne, w których mikroorganizmy rozwijają się na warstwie kruszywa, żużla, koksu, kształtek ze spienionych tworzyw sztucznych itp.
Do biologicznego oczyszczania ścieków komunalnych w małych miejscowościach, w warunkach tlenowych lub beztlenowych stosuje się stawy biologiczne, które posiadają układ doprowadzania i odprowadzania ścieków. W trakcie oczyszczania ścieków, bierze udział biomasa, która znajduję się w wyniku mieszania w stanie zawieszenia w ściekach lub może być przytwierdzona do materiału nośnego jako błona biologiczna (złoża biologiczne, np. żwir, kamienie). Oddzielenie osadu czynnego od ścieków odbywa się w osadnikach wtórnych, które znajdują się za komorą osadu czynnego. Ścieki oczyszczone odprowadzone są z osadników do odbiornika.
Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego wymaga ściśle kontrolowanych warunków (odpowiedniej temperatury, pH, stężenia tlenu, równomiernego mieszania). Kolejnym etapem jest oddzielenie osadu czynnego od oczyszczonych ścieków w osadnikach wtórnych, a następnie odwadnianie i suszenie nadmiarowego osadu (czasem bywa on też poddany fermentacji razem z osadem pierwotnym). W złożach biologicznych ścieki przepływają przez kolejne warstwy złoża, na którym rozwijają się odpowiednie mikroorganizmy biorące udział w kolejnych przemianach biochemicznych ścieków.
3. Usuwanie substancji biogennych
Następnym ważnym procesem jest usuwanie substancji biogennych, czyli fosforu i azotu. Usuwanie fosforu polega na poddawaniu osadu czynnego naprzemiennie warunkom beztlenowymi tlenowym. Natomiast usuwanie azotu jest procesem przemiany azotu amonowego w azotany. Niektóre bakterie potrafią wykorzystać azotany jako źródło tlenu niezbędnego do procesówżyciowych.
4. Chemiczne oczyszczanie ścieków
Chemiczne - wykorzystujące konkretne związki i reakcje chemiczne oraz procesy fizyko-chemiczne. Dla przykładu w procesie koagulacji zanieczyszczenia łączą się w większe aglomeraty, a następnie są wytrącane w postaci osadu.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
5. Przeróbka osadów ściekowych
W następstwie oczyszczania ścieków powstają osady, które podczas fermentacji metanowej są poddawane przeróbce. Podczas fermentacji wydziela się gaz palny, który można wykorzystać do produkcji energii. Metodą biologicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych, zawartych w osadach surowych jest stabilizacja tlenowa, która zmniejsza ilość masy organicznej w osadzie ściekowych. W osadach surowych lub ustabilizowanych metodą fermentacji metanowej stosowane jest kompostowanie, czyli odwadnianie osadów ściekowych.
W dużych oczyszczalniach ściekowych można stosować spalanie osadów ściekowych, czyli pełne utlenianie ich związków organicznych w temperaturze 800÷1100˚C. Do mechanicznej metody poprawiania odwodnienia osadu można zaliczyć termokondycyjnowanie, czyli ogrzewanie osadu ściekowego przez 0,5 - 1,0 godziny, w temperaturze 120÷150˚C. W ostatecznym unieszkodliwianiu osadów ściekowych ważną rolę odgrywa zmniejszenie ich objętości poprzez zagęszczenie i odwadnianie.
Technologia oczyszczalni ścieków typu "Bioset"
Rys. 3. Schemat technologiczny oczyszczalni ścieków typu "Bioset". Oczyszczalnia ścieków typu BIOSTYRR® to typ oczyszczania ścieków działający na zasadzie złoża biologicznego na granulowanym wypełnieniu z poliestyrenu i strefą tlenową na górze złoża. Oczyszczalnia usuwa zanieczyszczeń organicznych i związków biogennych, np. azot.
Oczyszczalnia tego typu łączy w jednym niewielkim zbiorniku - nazywanym komorą - procesy biologicznej defosfatacji, nitryfikacji i denirtyfikacji. Ścieki wpływają do dno komory. Następnie ścieki przepływają do góry przez złoże. W strefie niedotlenionej zachodzi proces denitryfikacji. W strefie tlenowej zachodzi proces nitryfikacji.
Podczas przepływu przez złoże zatrzymywana jest zawiesina powodując stopniowe zatykanie złoża. Dlatego złoże jest przepłukiwane przy pomocy ścieków i powietrza. Cząsteczki zawiesiny są zatrzymywane na filtrze. Ostatnim elementem reaktora jest filtr końcowy zabezpieczający przed przedostaniem się do odbiornika zawiesiny. Czas przepływu ścieków przez filtr wynosi ok. l godziny.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Adsorpcja w procesie oczyszczania ścieków
Pochłanianie zanieczyszczeń na powierzchni sorbenta, jakim jest 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, 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.
Ten prosty opis może służyć do charakteryzowania zjawisk tzw. adsorpcji monomolekularnej, tj. 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.
Przykładowy skład ścieków z mycia rurociągów do transportu mleka
tags: #oczyszczalnia #ścieków #opis #procesów #technologicznych
