Oczyszczalnia Ścieków: Zasada Działania i Znaczenie
- Szczegóły
Oczyszczanie ścieków to proces polegający na usuwaniu substancji szkodliwych (zanieczyszczeń), mający na celu jak największe zmniejszenie ich negatywnego wpływu na odbiornik (wody powierzchniowe i grunty). Maksymalne oczyszczenie jest niemożliwe, jednak jesteśmy w stanie oczyścić ściek w ponad 90%. Osiągamy to poprzez pastowanie kolejnych procesów (biologicznych, fizycznych, chemicznych).
Najlepszą metodą służącą do ochrony wód jest jej oszczędne używanie oraz zwiększenie ilości poprzez oczyszczanie ścieków, czy innego rodzaju zanieczyszczonych wód powierzchniowych. Samooczyszczanie jest procesem podtrzymującym równowagę biologiczna i ekologiczna środowiska wodnego.
W dzisiejszych czasach można zakupić nawozy o naturalnym charakterze, choć powstałe w sztucznych warunkach. Nazywa się je nawozami biologicznymi i zawierają oprócz składników mineralnych oraz mikroelementów także drobnoustroje glebowe.
Do zanieczyszczeń komunalnych zaliczamy ścieki powstające w gospodarstwach domowych, pralniach, łaźniach jak i w zakładach przemysłowych. Ścieki komunalne to w głównej mierze związki organiczne (tłuszcze, białka, cukry) oraz zawiesiny.
Zanieczyszczenia zawarte w ściekach, ich ilość nie może wpływać na deficyt tlenowy, czyli stężenie tlenu w wodzie nie może być mniejsze niż 4 mg/dm3. Ścieki nie powinny być odprowadzane bez wcześniej przeprowadzonego procesu oczyszczania. Zanieczyszczenia środowiska wodnego objawia się w postaci zmętnienia wody, zmiany jej odczynu, barwy, smaku i zapachu oraz mają bardzo negatywny wpływ na organizmy żywe w tym człowieka.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Bardzo mocno zanieczyszczone ścieki staja się przyczyną nieprzyjemnych zjawisk, które często bywają również niesamowicie uciążliwe. Przykładem mogą być nieprzyjemne zapachy oraz wyziewy, warunkach także zanik roślinności. Ścieki oraz nieoczyszczone wody powierzchniowe przedostają się w głąb gleby, czym powodują zanieczyszczenie wód głębinowych.
Systemy oczyszczania wiążą się nieodłącznie z ekonomią oraz ekologią. Z tego powodu wszystkie systemy oczyszczania należy dopasować do powstających wymagań danej miejscowości i występującej tam sytuacji ekologicznej oraz ekonomicznej. Z tego wynika, że powstawanie systemów oczyszczania nie może przebiegać według określonego wzorca.
Proces oczyszczania ścieków nie powinien zaczynać się na terenie oczyszczalni ścieków, natomiast tam gdzie powstają. Powinno się doprowadzić, aby powstawało jak najmniej ścieków oraz ograniczyć zużycie wody. W szczególności dotyczy to ścieków przemysłowych oraz pochodzących z przemysłu rzemieślniczego. Faktem jest jednak, że nawet bardzo złożone oczyszczalnie, gdzie stosuje się metody fizyko-chemiczne oraz biologiczne nie potrafią oczyszczać mieszaniny ścieków.
Substancje organiczne, które są podatne na proces fermentacji, dodatkowo występujące w bardzo dużych ilościach, należy traktować jak materiał podstawowy do metanogenezy albo produkowania białek komórkowych. Natomiast ścieki, który występują w niedużych stężeniach powinno się rozkładać stosując asymilację bakteryjną. Kolejnym krokiem może być fermentacja metanowa oraz wykorzystanie ich jako pokarm albo nawóz organiczny.
Wśród zanieczyszczeń chemicznych należy wymienić chemiczne związki organicznie i mineralne, najczęściej będące efektem działania przemysłu. Często substancje te są substancjami toksycznymi, takimi jak cyjanki, sole metali ciężkich, produkty ropopochodne.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Znaczna część bakterii żyjących w wodzie nie wywiera negatywnego wpływu na zdrowie. Istnieją jednak bakterie, które działają chorobotwórczo, wraz z wodą dostają się do układu pokarmowego ludzi lub zwierząt. Substancje radioaktywne mogą dostawać się do wód wraz ze ściekami z zakładów, które używają radioaktywnych izotopów swojej działalności.
Określone działania ochronne broniące przed chorobami czy infekcjami spowodowanymi pasożytami, które mogą znajdować się w wodzie; Usunięcie z zanieczyszczonych wód związków metali ciężkich oraz innego rodzaju chemikaliów; Utlenienie substancji, które zużywają tlen. Innym rozwiązanie jest przekształcenie ich w biomasę, a następnie usunięcie ich ze ścieków; Usunięcie pierwiastków biogennych, czyli azot oraz fosfor, odpowiadających za zjawisko eutrofizacji.
Woda przeznaczona do spożycia i co zastosowań przemysłowych musi spełniać ściśle określone warunki. Aby spełnić te warunki woda pobierana ze zbiorników wodnych poddawana jest zabiegom, ogólnie nazywanym uzdatnianiem. Powrót do pierwotnych właściwości wody, która została już zużyta należy przeprowadzać przy pomocy systemu technologicznego. Obiekty technologiczne połączone w zespół, którego celem jest bezpośrednie oczyszczanie ścieków, a także usuwanie osadów ściekowych.
Do tego zespołu należą również obiekty, których celem jest dostarczanie wody, powietrza oraz energii elektrycznej.
Etapy Oczyszczania Ścieków
- Oczyszczania mechanicznego
- Oczyszczania fizykochemicznego
- Oczyszczania biologicznego
Metoda ta jest oparta na procesach umożliwiających usunięcie ze ścieku zanieczyszczeń nierozpuszczalnych. Zaliczamy do nich: ciała stałe oraz tłuszcze, które ulegają flotacji, bądź też sedymentacji.
Przeczytaj także: Działania rewitalizacyjne w Torzymiu
Jest to najważniejsza z metod oczyszczania ścieków. W jej trakcie dochodzi do zmineralizowania zanieczyszczeń, poprzez działanie mikroorganizmów. Stanowią je bakterie tlenowe, tworzące czynną formę osadu.
Do zawiesin ziarnistych zalicza się także żużel, drobiny koksu, drobiny węgla i nasiona. Do usuwania tych zawiesin stosuje się piaskowniki. Zawiesiny kłaczkowate cechuje różna prędkość opadania. Zaliczmy do nich np. wodorotlenki żelaza, osad czynny i miał węglowy (bardzo drobny). Usuwamy je w osadnikach (są odkrytymi zbiornikami).
Oczyszczanie ścieków jest procesem, któremu towarzyszy przeróbka osadów oraz dużych części, które zostały zatrzymane podczas procesu. Przeróbka osadu to eliminacja jego cechy, jaką jest zagniwanie, degradacji istniejących pasożytów, a także pomniejszeniu objętości. Stosowane procesy: zagęszczanie, suszenie, kompostowanie, fermentacja, filtracja, a czasem spalanie.
Proces Oczyszczania Ścieków Komunalnych
Proces oczyszczania ścieków komunalnych przebiega następująco. Na samym początku oczyszcza się je techniką oczyszczania mechanicznego. W tym celu stosuje się grube sita i kraty zatrzymujące większe śmieci znajdujące się w ścieku. Rozróżniamy różne rodzaje sit i krat, np. te stosowane do oczyszczania ścieków z celulozowni oraz papierni są bardzo gęste, aby mogły efektywnie oddzielać włókna celulozy. Odzyskuje się je do powtórnego wykorzystania. Podobnie odcedza się włókna bawełny, ze ścieków pochodzących z przemysłu włókienniczego.
W ściekach znajdują się najróżniejsze substancje. Mogą to być zawiesiny organiczne lub nieorganiczne zawierające piasek, popiół, żużel, czy rudę. Tego typu zawiesiny oddzielamy w odkrytych typach zbiorników (tzw. osadnikach).
Ścieki przemysłowe są niekiedy bardzo niebezpieczne. Zawierają często substancje trujące. Metody ich oczyszczania ograniczają się do zastosowania jedynie bardzo agresywnych środków. Zdarza się, że taki ściek trzeba poddać nawet pięciu cyklom oczyszczania chemicznego, aby mógł być wypuszczony powtórnie do rzeki lub jeziora.
Zakłady mogłyby stosować wodę niezupełnie oczyszczoną (np. po trzecim cyklu oczyszczania), zawierającą kadm i ołów. Opłaca się to, ponieważ zastosowuje się wtedy zakładowy ściek, zamiast wypuszczać go do rzeki. Jednak w każdej gałęzi przemysłu są różne ścieki. W przemyśle spożywczym dominuje materia organiczna; ścieki te nie zawierają substancji o właściwościach trujących, więc możemy je oczyszczać w taki sam sposób, jak ścieki komunalne.
Oczyszczanie Biologiczne
Oczyszczanie tego rodzaju ścieków (biologiczne) mogłoby zachodzić na naturalnej drodze w jeziorach i rzekach, niestety jest ich za dużo, a zatem byłoby to możliwe gdyby nie było człowieka. Oczyszczanie biologiczne zachodzi w środowisku wodnym. Polega ono głównie na utlenianiu, tzw. spalaniu na mokro. Bakterie tlenowe, zwane też aerobowymi, są do tego procesu niezbędne.
W warunkach tlenowych proces oczyszczania polega na adsorpcji na powierzchni mikroorganizmów substancji organicznych, koloidów i substancji rozpuszczonych z danego ścieku. Skupiska mikroorganizmów tworzą błony biologiczne, a także postać czynnego osadu. Zatrzymane zanieczyszczenia są po części utleniane, dając wodę (H2O) i dwutlenek węgla, (CO2), a reszta jest asymilowana i następnie wykorzystywana do przyrostu mikroorganizmów.
Następnie zsyntetyzowana substancja lub jej część ulega autooksydacji. Biologiczne oczyszczanie odbywa się z wykorzystaniem enzymów, które produkują mikroorganizmy. Bez nich oczyszczanie byłoby niemożliwe.
Do najważniejszych produktów uzyskanych podczas procesu utleniania są bezwodniki następujących kwasów: węglowego, siarkowego oraz azotowego. Ścieki zawierają wystarczającą ilość związków alkaicznych, bezwodniki poprzednio wymienionych kwasów wytwarzają związki w postaci soli rozpuszczalnych (sole węglowe - węglany, azotanowe - azotany i siarczkowe - siarczany). Tylko będący gazem dwutlenek węgla uchodzi z roztworu lub w nim pozostaje. W czasie biologicznego procesu oczyszczania ścieków 45 - 80% substancji szkodliwych ulega rozkładowi.
Pozostałe substancje organiczne zostają przerobione jako osad w osadnikach wtórnych. W sztucznych oczyszczalniach o charakterze biologicznym, w środowisku wodnym dochodzi do utlenienia azotu (N) do tlenku azotu (NO3), proces ten nazywa się nitryfikacją azotu. W przypadku niedoboru tlenu jest możliwość zajścia procesu odwrotnego, czyli denitryfikacji, w wyniku, której zachodzi wydalanie azotu w postaci gazowej do atmosfery.
Gdy chcemy zdegradować osady ściekowe o charakterze organicznym lub wysoko stężone ścieki przemysłowe (organiczne), wykorzystuje się beztlenowy rozkład biologiczny, zwany fermentacją anaerobową lub inaczej fermentacją metanową. Do procesów fermentacyjnych wykorzystuje się bardzo różne odmiany drobnoustrojów, z pośród tych, które żyją w warunkach pozbawionych tlenu.
Osad czynny gromadzi ogromne ilości drobnoustrojów w małym zbiorniku, i wciąż podtrzymując ich aktywność (doprowadza się odpowiednią wielkość tlenu) możemy oczyszczać ścieki. Podstawowy proces oczyszczania zachodzi w specjalnych komorach napowietrzania.
W wyniku działania tlenu powstaje specyficzny zespół drobnoustrojów. Są to głównie bakterie i pierwotniaki. Utrzymywanie ich w ciągłym ruchu warunkuje powstanie tzw. kłaczków - są to kłaczki osadu czynnego. Kłaczki te mają charakterystyczną gąbczastą strukturę. Dzięki niej mogą tworzyć duże powierzchnie osadu czynnego, która sorbuje substancje organiczne (rozpuszczone lub koloidalne) ze ścieków. Związki te służą za pożywkę dla tych drobnoustrojów.
Ogólnoświatowym problemem jest zanieczyszczenie wód. Kryteria, jakim muszą odpowiadać ścieki oczyszczone, które odprowadzane są do wód i ziemi określa prawo wodne. Dodatkowe warunki (ponad te zapisane w prawie) wymagane są, gdy ilość odprowadzanych ścieków jest bardzo duża. Jakość wypuszczanych ścieków ma odpowiadać klasie czystości wody odbiornika lub może być wyższa. Na zakłady przemysłowe, które przekraczają ustalone normy nakłada się kary pieniężne.
Oczyszczanie ścieków to proces, podczas którego zostają usunięte zanieczyszczenia ze ścieków. Celem tego zabiegu jest ograniczenie oddziaływania szkodliwych substancji na odbiornik, czyli wody powierzchniowe lub gruntowe oraz grunty. Maksymalny stopień czystości ścieków można osiągnąć poprzez przeprowadzenie kolejnych procesów fizycznych, biologicznych oraz chemicznych ( mogą przebiegać równocześnie).
Oczyszczanie mechaniczne - Stosuje się kraty i sita, które skutecznie zatrzymują skratki (ciała stałe). Wyróżniamy różne rodzaje krat, mogą być rzadkie lub gęstsze, mogą być oczyszczane ręcznie lub mechanicznie. Tak wydzielone ciała stałe likwiduje się poddając je procesom kompostowania, spalania lub fermentacji. Można również rozdrabniać je i wpuszczać ponownie do ścieku wpływającego do oczyszczenia.
Oczyszczanie biologiczne - Drugi etap to biologiczne oczyszczanie ścieków. Poddaje się mu ścieki przemysłowe i byt...
tags: #oczyszczalnia #ścieków #WOS #zasada #działania
