Oczyszczalnia ścieków: Zasada działania i nowoczesne technologie
- Szczegóły
Oczyszczanie ścieków to proces energochłonny, w którym prawie wszystkie etapy wymagają znacznej ilości energii elektrycznej. Technologie przydomowych oczyszczalni są różnorodne.
Rodzaje ścieków
Technologia oczyszczania ścieków powinna być ściśle dostosowana do ich charakteru, ilości i obciążenia zanieczyszczeniami. W związku z tym występują różne rodzaje oczyszczalni ścieków i urządzeń w nich stosowanych.
- 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
W fazie wstępnej, podczas oczyszczania mechanicznego ścieki trafiają na kraty, a następnie do piaskownika i osadnika wstępnego w celu odseparowania części zgrubnych i zawiesin. Oczyszczanie ścieków to proces energochłonny, w którym prawie wszystkie etapy wymagają znacznej ilości energii elektrycznej.
Procesy oczyszczania ścieków dzielą się na:
- Mechaniczne,
- Biologiczne,
- Chemiczne.
Oczyszczanie mechaniczne
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. Niektóre rodzaje zanieczyszczeń mogą gromadzić się na powierzchni ścieków w postaci kożucha, do którego usuwania służą m.in.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Oczyszczanie biologiczne
Biologiczne oczyszczanie to 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. 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. Urządzenia wykorzystywane w biologicznym oczyszczaniu ścieków metodą osadu czynnego to najczęściej mieszadła zatapialne, aeratory, dysze napowietrzające, natleniacze strumienicowe, mieszadła z funkcją napowietrzania (na zasadzie strumienicy) i pompy. Nowoczesne konstrukcje mieszadeł i aeratorów poprzez odpowiednie dobranie kształtów łopat i dysz zapewniają napowietrzanie tzw.
W następnej kolejności wykorzystywane są biologiczne metody oczyszczania ścieków, najczęściej w reaktorach osadu czynnego. Najpierw w komorze beztlenowej zachodzi proces defosfatacji. W następnej komorze przy pełnym wymieszaniu ścieków i napowietrzaniu ich zachodzi proces nitryfikacji. Kolejnym etapem w warunkach niedotlenionych jest denitryfikacja. W każdym z tych etapów istotną rolę odgrywa równomierne mieszanie ścieków, w którym świetnie sprawdzą się mieszadła HYDRA i TURBO firmy BIOX.
Technologia oczyszczalni ścieków wykorzystuje te same naturalne procesy samooczyszczania, które zachodzą w wodach powierzchniowych. Dotyczy to biologicznej części oczyszczalni. Pożyteczne bakterie, które znajdują się już w doprowadzanych ściekach surowych, są w dużych ilościach niejako hodowane np. w komorach osadu czynnego. Poprzez stosowanie odpowiednich zabiegów technicznych bakteriom tym zapewnia się korzystne warunki do życia.
Oczyszczanie chemiczne
Chemiczne oczyszczanie wykorzystuje 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
Oczyszczalnie SBR
Oczyszczalnie typu SBR stanowią klasyczne, sprawdzone rozwiązanie unieszkodliwiania ścieków dla małych oraz dużych skupisk. Unieszkodliwianie ścieków za pomocą oczyszczalni w technologii SBR jest stosunkowo proste w działaniu i elastyczne. Pozwala wyeliminować niestabilność procesów biologicznych, która może być spowodowana nagłą zmianą składu ścieków, temperatury lub dopływem ścieków przefermentowanych. Układ technologiczny oczyszczalni może się różnić zależnie od zadanego celu oczyszczania, wymagań projektu, wielkości oczyszczalni, zastosowanego wyposażenia.
W pierwszym etapie ścieki surowe kierowane są do zbiornika retencyjno-uśredniającego, gdzie następuje ich wymieszanie i ujednorodnienie w całej objętości oraz wydzielenie części stałych. Oczyszczalnie ścieków SBR są reaktorami cyklicznymi, porcjowymi, w których ścieki poddawane są kolejnym procesom obróbki. Należy zwrócić uwagę na brak w omawianej technologii osadnika wtórnego, którego funkcję przejmuje reaktor porcjowy.
Oczyszczalnie ze złożami obrotowymi
Oczyszczalnie ścieków budowane w technologii obrotowych złóż tarczowych przeznaczone są do lokalnego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych pochodzących z budynków mieszkalnych oraz obiektów usługowych (hotele, szkoły, sanatoria, zaplecze socjalne zakładów produkcyjnych itp.). Oczyszczalnie budowane w technologii obrotowych złóż tarczowych znajdują zastosowanie szczególnie tam, gdzie występują duże nierównomierności dopływu ścieków i przerwy w pracy oczyszczalni. Spowodowane jest to dużą stabilnością pracy oczyszczalni niezależnie od wahań parametrów wejściowych.
Doprowadzane do oczyszczalni ścieki kierowane są do osadnika ścieków, świeżo wodnego. Następuje w nim usunięcie zawiesin łatwoopadalnych oraz uśrednienie składu ścieków. Następnie oczyszczone mechanicznie ścieki dopływają do stopnia biologicznego oczyszczalni - zespołu obrotowych złoż tarczowych. Podczas obrotów złoża błona ta przy zanurzeniu pobiera zanieczyszczenia organiczne ze ścieków, natomiast przy wynurzeniu pobiera tlen potrzebny do ich usunięcia.
Oczyszczalnie z osadem czynnym
Działanie oczyszczalni oparte jest na zasadzie przepływowego reaktora z osadem czynnym, w którym zachodzą biochemiczne przemiany zanieczyszczeń. Doprowadzane do oczyszczalni ścieki kierowane są do osadnika wstępnego, gdzie następuje usunięcie zawiesin łatwoopadalnych oraz materiałów flotujących. Wstępna sedymentacja w osadniku usuwa zawiesiny w tym BZT5. Ścieki po komorze osadnika wstępnego kierowane są przelewem do komory bioreaktora, gdzie wraz z osadem czynnym poddawane są intensywnemu napowietrzaniu sprężonym powietrzem. Dzięki temu osad czynny może rozłożyć zanieczyszczenia znajdujące się w ściekach na substancje proste (oczyszczanie biologiczne).
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Parametry technologiczne procesu oczyszczania ścieków w oczyszczalni z osadem czynnym (takie jak czas zatrzymania ścieków w bioreaktorze, obciążenie substratowe osadu czynnego i ilość powietrza doprowadzona do układu przez dmuchawę), gwarantują uzyskanie wymaganych stężeń BZT5 i ChZT w ściekach oczyszczonych.
Oczyszczalnie z drenażem rozsączającym
Wśrod procesów oczyszczania ścieków największą popularnością cieszą się oczyszczalnie wykorzystujące unieszkodliwianie ścieków podczyszczonych w gruncie. Wprowadzenie ścieków do gruntu osiągane jest poprzez odpowiednio dobrany drenaż rozsączający. Ścieki gospodarcze i bytowe doprowadzane są do osadnika gnilnego, gdzie następuje sedymentacja części stałych, flotacja tłuszczy i fermentacja zgromadzonych części organicznych niesionych kanalizacją. Częściowo oczyszczone ścieki przepływają przez filtr doczyszczający, keramzytowy i zostają skierowane do studzienki rozdziałowej, która dzięki swojej konstrukcji zapewnia ich równomierny rozpływ do nitek drenażowych i do złoża rozsączającego, gdzie odbywa się końcowy proces biologicznego oczyszczania przy udziale bakterii tlenowych i beztlenowych.
Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe (MFC)
Dzięki mikrobiologicznym ogniwom paliwowym (MFC), zamiast zużywać energię na oczyszczanie ścieków, można otrzymać jednocześnie oczyszczone ścieki i wyprodukować energię elektryczną. Ogniwa zamieniają energię chemiczną zawartą w związkach chemicznych na energię. Firma opracowuje ogniwa paliwowe, które byłyby stosowane jako czujniki. W przeciwieństwie do zwykłych protokołów pomiaru, czujniki oparte na ogniwach paliwowych zapewniają monitorowanie w czasie rzeczywistym (w tradycyjnych czujnikach rezultaty dostarczane są 5 dni po pobraniu próbek), zdalnie i bez pracochłonnych prac laboratoryjnych.
Zasada działania czujnika opartego na MFC opiera się na obserwacji, że prąd wyjściowy jest proporcjonalny do zawartości organicznej monitorowanych ścieków.
Zastosowanie na szeroką skalę nowej technologii w zakresie oczyszczania ścieków zwiększy wydajność oczyszczalni. Wciąż jesteśmy na etapie przeprowadzania testów, ale wielu naszych partnerów, w tym kilka browarów i oczyszczalni ścieków w Budapeszcie, wyraziło już zainteresowanie naszym produktem.
tags: #oczyszczalnia #ścieków #wodkan #zasada #działania
