Procesy biologiczne w oczyszczalni ścieków
- Szczegóły
Oczyszczanie ścieków jest niezbędne dla życia i funkcjonowania ludzi. Bardzo często jest ono kojarzone ze zbiorową siecią kanalizacyjną i centralną oczyszczalnią zlokalizowaną w mieście lub na wsi.
Jednak warto pamiętać, że w pewnych warunkach oczyszczanie ścieków bytowo-gospodarczych może odbywać się w sposób indywidualny i równie skuteczny.
Czym są biologiczne oczyszczalnie ścieków?
Biologiczne oczyszczalnie to instalacje, których rolą jest radzenie sobie ze ściekami bytowo - gospodarczymi. Ich działanie pozwala na wstępną obróbkę szerokiej gamy zanieczyszczeń, które są w stanie przerabiać na biomasę, dwutlenek węgla, a w wybranych przypadkach - także metan.
Z uwagi na swoją specyfikę, ich przeznaczeniem jest zarówno budownictwo jednorodzinne, większe osiedla mieszkaniowe, jak i inne obiekty, w których mamy do czynienia ze ściekami o charakterze bytowo - gospodarczym. Do ostatniej grupy możemy zaliczyć: domy wczasowe, pensjonaty oraz hotele.
Jak działa biologiczna oczyszczalnia ścieków?
Tego rodzaju oczyszczalnia ścieków, jak sama nazwa na to wskazuje, odpowiada za pozbywanie się nieczystości przy wykorzystaniu naturalnych (biologicznych) procesów, czyli: rozkładu i mineralizacji. Głównym czynnikiem powodującym te działania są specjalne mikroorganizmy.
Przeczytaj także: Jakość powietrza wewnątrz budynków
W zależności od rodzaju procesu - mogą to być:
- Aeroby (oczyszczające ścieki w warunkach tlenowych), które doskonale radzą sobie z zanieczyszczeniami o stosunkowo trudnej biodegradowalności, a także takimi, które w swoim składzie posiadają zdecydowanie mniej związków organicznych.
- Anaeroby (oczyszczające ścieki w warunkach beztlenowych) - to z kolei mikroorganizmy, których najlepszym środowiskiem pracy jest to charakteryzujące się dużą zawartością związków organicznych oraz zanieczyszczeń, które zdecydowanie łatwiej poddają się procesowi biodegradacji.
W jaki sposób działają bakterie odpowiadające za radzenie sobie z nieczystościami?
Ich sposób działania można odnieść bezpośrednio do reakcji, które zachodzą w środowisku naturalnym, chociażby w rzekach. Mianowicie, zawarte w ściekach substancje, stanowią dla mikroorganizmów pokarm.
Bakterie (zarówno aeroby, jak i anaeroby) wykorzystują zawarte w nich związki do odżywiania, co jednocześnie pozwala na oczyszczenie przepływających substancji. Dzięki temu, do rezultatów działania obu z nich, zaliczamy powstawanie dwutlenku węgla oraz biomasy. W przypadku anaerobów dochodzi dodatkowo do uwolnienia metanu.
Jak przebiega i na czym polega biologiczne oczyszczanie ścieków?
Działanie biologicznej oczyszczalni ścieków można podzielić na 4 główne etapy. Każdy z nich ma swój udział w procesie pozbywania się zanieczyszczeń, a co za tym idzie - możliwości ponownego wykorzystania choć części wody. Dokładny opis funkcjonowania biologicznych oczyszczani “krok po kroku”, czeka na Ciebie poniżej:
Etap nr 1: Cedzenie nieczystości
Po wyprodukowaniu, w pierwszej kolejności ścieki trafiają do pierwszego elementu instalacji, który odpowiada za ich wstępne przefiltrowanie oraz pozbycie się zanieczyszczeń o stosunkowo dużych gabarytach. Do tego celu wykorzystuje się, chociażby specjalne sita, które rozdrabniają je na mniejsze cząstki. W przypadku małych, przydomowych oczyszczalni - ten punkt jest często pomijany, a ścieki trafiają na ogół od razu do etapu nr 2.
Przeczytaj także: Uzdatnianie wody - procesy sorpcji
Etap nr 2: Sedymentacja ścieków
W następnym kroku nieczystości są przekazywane do tzw. osadników. Są to zbiorniki, które pozwalają na podstawowe oczyszczenie substancji, a dodatkowo “odsianie” z nich osadu oraz cięższych zawiesin mineralnych (np. piasku lub żwiru).
Etap nr 3: Oczyszczanie ścieków przez mikroorganizmy
Dalej nieczystości są poddawane dwóm procesom obróbki biologicznej. Pierwszym jest podczyszczanie przez bakterie działające w środowisku beztlenowym. Ta faza jest często określana jako proces gnilny.
Drugi proces to końcowe doczyszczanie, które odbywa się za pomocą wyselekcjonowanych mikroorganizmów działających w środowisku tlenowym.
Etap nr 4: Przekazanie nieczystości do osadników wtórnych
Na koniec następuje finalne oddzielenie osadu, który powstał podczas procesów oczyszczania, od czystego ścieku, który można bezpiecznie wykorzystać na własne potrzeby (lub też oddać do środowiska na kilka sposobów).
Powstały osad może trafić do ponownej obróbki w oczyszczalni lub zostać zebrany do utylizacji przez specjalistyczne zakłady.
Przeczytaj także: Metody uzdatniania wody i oczyszczania ścieków
Oczyszczalnie ścieków tlenowe i beztlenowe. Czym się od siebie różnią?
W każdym typie oczyszczalni ścieków zachodzą procesy tlenowe i beztlenowe. Niekiedy oczyszczalnie drenażowe potocznie określa się jako beztlenowe, ponieważ proces doczyszczania tlenowego zachodzi w nich na poletku rozsączającym (poza zbiornikiem).
W oczyszczalniach biologicznych, nazywanych potocznie tlenowymi, proces ten zachodzi w osobnym zbiorniku lub w zintegrowanej komorze wyposażonej w instalację napowietrzania.
Początkowy koszt instalacji oczyszczalni drenażowej (beztlenowej) jest niższy, jednak przy uwzględnieniu długoletniej eksploatacji, to oczyszczalnia biologiczna (tlenowa) staje się bardziej ekonomicznym wyborem.
Dodatkowo w przypadku tej pierwszej konieczne jest wydzielenie części działki na pole drenarskie, co wiąże się z szeregiem ograniczeń w jej zagospodarowaniu, a oprócz tego wymaga okresowej wymiany gruntu w tym obszarze.
Technologia oczyszczania ścieków COŚ
Technologia oczyszczania ścieków oparta jest na procesach mechanicznych i biologicznych, z możliwością chemicznego wspomagania. Wytworzone ścieki wpływają do oczyszczalni trzema głównymi kolektorami.
KROK 1 Separacja części stałych
W pierwszej kolejności ścieki zostają pozbawione części stałych tzw. skratek i piasku. Skratki (czyli wleczone zanieczyszczenia) usuwane są za pomocą krat, na których zatrzymują się zanieczyszczenia o frakcji powyżej 6mm.
Następnie ścieki przepływają do piaskowników przedmuchiwanych wirowych. W nich wydzielana jest zawiesina mineralna - głównie piasek, żwir i tłuszcze. Zarówno skratki, jak i zawartość piaskowników zostają odwodnione, gromadzone w kontenerze i przeznaczone do odzysku.
Dalej ścieki przepływają przez osadniki wstępne, gdzie w wyniku procesu sedymentacji, wyodrębnione zostają z nich zanieczyszczenia łatwo opadające, tzw. osad wstępny oraz zanieczyszczenia pływające, które nie zostały wcześniej wydzielone.
KROK 2 Reaktory biologiczne
W bioreaktorach zachodzą najważniejsze i najtrudniejsze technologicznie procesy, czyli rozkład materii organicznej i usuwanie ze ścieków związków biogennych, tj. związków azotu i fosforu.
Dzieje się tak za sprawą wielu gatunków bakterii tworzących biomasę (tzw. osad czynny) zamieniających ścieki w przezroczystą, bezpieczną ciecz, która w końcowym procesie oczyszczania trafia do rzeki.
Praca reaktora biologicznego
W zasadniczej części reaktora biologicznego, zachodzą zintegrowane procesy biologicznego usuwania ze ścieków związków węgla organicznego, azotu i fosforu.
Procesy zachodzące w reaktorze biologicznym obejmują:
- utlenianie związków węgła organicznego (wyrażające się obniżką BZT₅ ścieków),
- utlenianie związków azotowych
- redukcję utlenionych związków azotu (azotanów) do azotu gazowego (denitryfikacja) wyrażająca się obniżeniem poziomu azotu ogólnego,
- przemiany związków fosforu prowadzące do zwiększonego (w stosunku do standardowego osadu czynnego) wbudowywania związków fosforu w biomasę osadu czynnego (defosfatacja biologiczna),
- syntezę biomasy osadu czynnego wyrażającą się przyrostem masy osadu czynnego, który dla zachowania równowagi usuwany jest z układu jako osad nadmierny.
Oprócz wyszczególnionych, zasadniczych procesów biologicznych, w reaktorach prowadzone jest symultaniczne, uzupełniające strącanie związków fosforu w oparciu o koagulant chemiczny.
Dodatkowo , czyli od czasu modernizacji oczyszczalni bakterie można wspomagać dozując do reaktora tzw. zewnętrzne źródło węgla, czyli pożywkę, która poprawia biologiczne usuwanie azotu ze ścieków w procesie denitryfikacji.
Dla zapewnienia wymaganej ilości tlenu i wymuszenia krążenia ścieków, zastosowano w bioreaktorach rotory z przegrodami kierującymi i mieszadła.
Praca rotorów sterowana jest automatycznie, w zależności od zapotrzebowania tlenu i stężenia azotu amonowego. Zastosowanie automatycznego wyłączania i włączania rotorów, jak również możliwość spiętrzania poziomu ścieków w komorach, pozwala na elastyczny podział komory na strefy tlenowe i beztlenowe, a także ułatwia kierowanie procesami i ich optymalizację.
KROK 4 Ścieki z osadników wtórnych trafiają do wylotu, a osady do przeróbki
Z bioreaktorów ścieki kierowane są do osadników wtórnych, w których następuje proces sedymentacji w wyniku czego kłaczki osadu czynnego opadają na dno, a sklarowane ścieki trafiają do odbiornika jakim jest rzeka.
Wysoki stopień oczyszczania ścieków gwarantuje powiązanie nowoczesnej technologii z pełną automatyką procesów oczyszczania, umożliwiających sterowanie nimi, zabezpieczanie przed awariami i wczesne wykrycie jakichkolwiek zakłóceń w oczyszczalni. Zważywszy, że przepustowość oczyszczalni wynosi 40 tys. m3 na dobę, jest to niezwykle skomplikowane i odpowiedzialne zadanie.
Krok 5 OSAD
Część osadu z osadników wtórnych jest zawracana do reaktora biologicznego, a część (tzw. osad nadmierny) trafia do zbiornika osadu nadmiernego. Zostaje on zagęszczony, zmieszany z osadem wstępnym i poddany procesowi fermentacji metanowej w zamkniętych komorach fermentacyjnych w temperaturze 37°C przez około trzydzieścikilka dni.
Przefermentowany osad poddawany odwodnieniu na prasach filtracyjnych i wirówce do uzyskania suchej masy rzędu 21-22% . Po odwodnieniu osad jest jeszcze higienizowany poprzez dodanie do niego wapna palonego.
W ten sposób pozyskany ze ścieków osad jest wykorzystywany przyrodniczo, m.in. do rekultywacji terenów zielonych, pod uprawy roślin przeznaczonych do produkcji biopaliw itp., lub przeznaczony do odzysku.
BIOGAZ
Biogaz powstaje w komorach fermentacyjnych w procesie fermentacji mezofilowej osadów. Jest on odzyskiwany i oczyszczany a następnie gromadzony w specjalnym do tego celu zbiorniku.
Biogaz kierowany jest jako paliwo do dwóch kotłów produkujących energię cieplną. Priorytetem wykorzystania wytworzonej energii jest podgrzewanie osadu kierowanego do procesu fermentacji. To źródło ciepła produkowane pokrywa całkowicie zapotrzebowanie zarówno w procesie technologicznym, jak i socjalnym.
Ponadto biogaz kierowany jest do dwóch kogeneratorów, gdzie wytwarza się energię elektryczną oraz ciepło (z układu chłodzenia). Ilość wyprodukowanej energii elektrycznej pokrywa zapotrzebowanie obiektu na energię elektryczną w ok.
Przydomowa biologiczna oczyszczalnia ścieków
Użytkownik, który zdecyduje się na montaż oczyszczalni opartej o procesy biologiczne, która zapewnia przetrzymywanie ścieków w warunkach hermetycznych, a więc w zbiorniku posiadającym atest szczelności i zabezpieczającym przed wyciekiem surowych ścieków do wód nie jest zobowiązany do podłączenia się do sieci kanalizacji zbiorczej nawet w przypadku, kiedy sieć taka powstanie na terenie, który zamieszkuje.
Przydomowa oczyszczalnia ścieków sprawdzi się wszędzie tam, gdzie przyłącze kanalizacyjne wymaga wybudowania kosztownej przepompowni ścieków surowych.
Najważniejszą kwestią jest to, by zastosowane przez nas rozwiązanie było nieszkodliwe dla środowiska naturalnego. W przypadku szamb przeznaczonych do gromadzenia nieczystości płynnych, możliwość podłączenia się do sieci kanalizacji zbiorczej bywa zbawienna.
Korzyści z zastosowania wydajnej przydomowej oczyszczalni biologicznej
Przydomowe oczyszczalnie biologiczne oferują szereg korzyści, które czynią je atrakcyjnym wyborem dla właścicieli domów. Przede wszystkim zapewniają wysoki komfort użytkowania dzięki swojej bezobsługowości. Proces oczyszczania ścieków przebiega automatycznie, bez konieczności regularnej ingerencji użytkownika.
Co więcej, nowoczesne oczyszczalnie biologiczne charakteryzują się brakiem nieprzyjemnych zapachów, co jest szczególnie istotne w przypadku instalacji zlokalizowanych blisko domu.
Kolejną zaletą przydomowych oczyszczalni biologicznych jest oszczędność i niskie koszty eksploatacji. W porównaniu do tradycyjnych szamb, oczyszczalnie biologiczne nie wymagają częstego opróżniania, co przekłada się na niższe koszty użytkowania.
Dodatkowo, dzięki możliwości zagospodarowania oczyszczonych ścieków, np. do podlewania ogrodu, można zaoszczędzić na zużyciu wody pitnej.
Nie można również pominąć aspektu ochrony środowiska. Przydomowe oczyszczalnie biologiczne skutecznie usuwają zanieczyszczenia ze ścieków, zapobiegając ich przedostawaniu się do gleby i wód gruntowych. To ekologiczne rozwiązanie, które przyczynia się do zachowania równowagi w lokalnym ekosystemie.
Warto też wspomnieć o łatwym montażu i niezawodności działania oczyszczalni biologicznych.
Jak działa przydomowa oczyszczalnia biologiczna?
Przydomowa oczyszczalnia biologiczna działa w oparciu o procesy tlenowe z udziałem mikroorganizmów zasiedlających złoże biologiczne. Ścieki przepływają przez kolejne etapy: osadnik wstępny, komorę separacji, reaktor biologiczny, komorę klarowania i osadnik wtórny, gdzie zachodzą procesy mechaniczne, biologiczne i chemiczne prowadzące do efektywnego oczyszczenia ścieków.
Jaką rolę pełni osadnik wstępny w oczyszczalni biologicznej?
Osadnik wstępny to pierwszy etap oczyszczania, gdzie zachodzą procesy mechaniczne (oddzielenie osadu i kożucha) oraz fermentacja beztlenowa. Produkty fermentacji to woda, dwutlenek węgla i substancje mineralne opadające na dno w postaci osadu. Z osadnika wstępnego podczyszczone ścieki przepływają do kolejnych etapów oczyszczania. Osadnik wstępny nie jest stosowany we wszystkich typach oczyszczalni biologicznych z uwagi na to, że powoduje nieprzyjemny zapach.
Co to jest reaktor biologiczny i jakie jest jego znaczenie?
Reaktor biologiczny to kluczowy element oczyszczalni, w którym zachodzi biologiczne oczyszczanie ścieków. Mikroorganizmy mogą go zasiedlać w postaci osadu czynnego lub złoża biologicznego. W oczyszczalni ścieków ze złożem biologicznym w reaktorze występują tysiące kształtek polietylenowych, stanowiących podłoże dla rozwoju błony biologicznej (biofilmu). Bakterie tworzące biofilm rozkładają szkodliwe substancje organiczne zawarte w ściekach, a złoże jest napowietrzane za pomocą dyfuzorów drobnopęcherzykowych.
tags: #procesy #biologiczne #w #oczyszczalni #ścieków
