Oczyszczalnia ścieków: Definicja i procesy
- Szczegóły
Ścieki, zarówno te z gospodarstw domowych, jak i te pochodzące z procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu, powinny być poddawane oczyszczeniu w oczyszczalniach. Oczyszczalnie ścieków mają za zadanie poprawić jakość ścieków, aby ich zrzut do odbiorników (rzek, jezior) nie powodował degradacji środowiska.
Procesy oczyszczania ścieków
Oczyszczanie ścieków to złożony proces, który można podzielić na kilka etapów, wykorzystujących różne metody:
- Oczyszczanie mechaniczne
- Oczyszczanie fizyko-chemiczne
- Oczyszczanie biologiczne
Oczyszczanie mechaniczne
Oczyszczanie mechaniczne ma na celu usunięcie zanieczyszczeń stałych, takich jak zawiesiny organiczne i mineralne oraz ciał pływających. Stosuje się do tego różnego rodzaju urządzenia, takie jak:
- Kraty: zatrzymują większe zanieczyszczenia (np. gałęzie, liście).
- Sita: usuwają mniejsze zanieczyszczenia (np. resztki jedzenia, papier).
- Piaskowniki: oddzielają zanieczyszczenia ziarniste, takie jak piasek, muły węglowe itp.
- Osadniki wstępne: usuwają zawiesiny, które opadają na dno zbiornika.
- Tłuszczowniki: oddzielają tłuszcze i oleje.
Zanieczyszczenia zatrzymane na kratach i sitach usuwa się okresowo ręcznie lub mechanicznie. Piaskowniki służą do oddzielania zanieczyszczeń ziarnistych takich jak piasek, muły węglowe itp., chroniąc w ten sposób elementy instalacji, takich jak pompy, zawory itp., pracujących w przepompowniach.
Tłuszczowniki mają postać basenu flotacyjnego. Tłuszczowniki mają za zadanie oddzielenie tłuszczów i olejów od cieczy transportującej ścieki.
Przeczytaj także: Woda destylowana w czyszczeniu elektroniki
Oczyszczanie fizyko-chemiczne
Oczyszczanie fizyko-chemiczne stosuje się w celu usunięcia ze ścieków substancji rozpuszczonych, zawierających chemiczne związki organiczne, metale ciężkie itp. Wykorzystuje się następujące metody:
- Koagulacja
- Neutralizacja
- Ekstrakcja
- Sorpcia
- Elektroliza
- Destylacja
Koagulacja
Koagulacja to proces, w którym do ścieków dodaje się substancje chemiczne (koagulanty), powodujące łączenie się drobnych cząstek zanieczyszczeń w większe, łatwiejsze do usunięcia. W efekcie wytrąca się osad w postaci zwartego koagulatu. Należą do nich np. kopolimery kwasu akrylowego i jego pochodnych. Koagulacja pozwala na zmniejszenie ChZT do 85% i zawiesin do 90%. Powstaje tu jednak duża ilość osadów.
Neutralizacja
Neutralizacja polega na doprowadzeniu ścieków do obojętnego odczynu (pH = 7). Ścieki o odczynie kwaśnym neutralizuje się za pomocą substancji o odczynie zasadowym, a ścieki zasadowe - za pomocą substancji o odczynie przeciwnym. Do neutralizacji kwaśnych gazów spalinowych, powstających np. w wyniku spalania paliw, stosuje się złoża sporządzone np. z wapieni.
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.
Oczyszczanie biologiczne
Oczyszczanie biologiczne wykorzystuje naturalne procesy zachodzące w środowisku, w których mikroorganizmy rozkładają zanieczyszczenia organiczne zawarte w ściekach. Metody biologiczne dzieli się na naturalne i sztuczne.
Przeczytaj także: Układ Krążenia i Filtracja: Co Musisz Wiedzieć
Metody naturalne
W metodach naturalnych wykorzystuje się zdolność samooczyszczania się zbiorników wodnych. Stosuje się metodę pól irygacyjnych i pól filtracyjnych. Polega na utlenieniu i mineralizacji substancji zawartych w ściekach. Dojrzałe złoże, po zbudowaniu nie jest aktywne. Jego dojrzewanie trwa kilka tygodni.
Metody sztuczne
W metodach sztucznych proces oczyszczania jest intensyfikowany poprzez zastosowanie specjalnych urządzeń, takich jak:
- Złoża biologiczne
- Osad czynny
Złoża biologiczne
Złoża biologiczne to konstrukcje wypełnione materiałem o dużej powierzchni, na której osiedlają się mikroorganizmy tworzące błonę biologiczną. Ścieki przepływają przez złoże, a mikroorganizmy rozkładają zanieczyszczenia. Złoża zraszane mają grubość 1,5...3 m. Optymalna temperatura pracy złoża biologicznego wynosi ok. 6 st. C. Poniżej aktywność złoża zanika.
Osad czynny
Osad czynny to zawiesina mikroorganizmów, która rozkłada zanieczyszczenia w specjalnych komorach (reaktorach). Osad czynny posiada zdolność oddychania zarówno tlenowego jak i azotanowego, tzw. względnymi beztlenowcami.
Procesy metabolizmu zachodzących w mikroorganizmach wymagają napowietrzania. Napowietrzanie wymaga czasu. W reaktorach stosuje się różne metody napowietrzania, np. aeratory powierzchniowe (turbin napowietrzających), a także jedne i drugie razem. Proces mieszania i napowietrzania jest energochłonny.
Przeczytaj także: Renault Scenic 2: Oczyszczanie Spalin
Parametry kontrolne
Skuteczność oczyszczania ścieków ocenia się na podstawie pomiaru różnych parametrów, takich jak:
- BZT (biochemiczne zapotrzebowanie tlenu)
- ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu)
- Zawartość zawiesin
- Stężenie azotu i fosforu
- pH
- Barwa, zapach
BZT (Biochemiczne Zapotrzebowanie Tlenu)
Miarą ilości zanieczyszczeń w ściekach jest tzw. BZT, czyli ilość tlenu zużywana przez mikroorganizmy do rozkładu substancji organicznych zawartych w ściekach w ciągu określonego czasu. Ponieważ ok. 68% węgla organicznego zawartego w ściekach ulega utlenieniu przez bakterie w ciągu 3 dni, a po ok. 5 dniach utlenieniu ulega ok. 70% węgla organicznego, przyjęto oznaczać BZT jako BZT5. Parametr ten oznacza się na wlocie i wylocie z oczyszczalni.
Obecnie do pomiaru BZT stosuje się bezrtęciowe systemy, takie jak OxiTop® i OxiTop® Control firmy Wissenschaftlich-Technische Werkstaetten GmbH (WTW). Jest to manometryczny, bezrtęciowy pomiar BZT. Zamiast rtęci, spadek ciśnienia jest mierzony za pomocą elektronicznych czujników. Wydzielony w procesie rozkładu CO2 jest absorbowany przez NaOH.
ChZT (Chemiczne Zapotrzebowanie Tlenu)
ChZT to miara ilości tlenu potrzebnego do utlenienia wszystkich substancji organicznych i nieorganicznych zawartych w ściekach, niezależnie od ich podatności na biodegradację. Do oznaczania ChZT stosuje się utleniacze chemiczne - takich jak manganian(VII) potasu lub dichromian(VI) potasu. ChZT oznaczone metodą nadmanganianową określa się także jako utlenialność.
Przykładowe parametry ścieków i ich redukcja w procesie oczyszczania
Tabela przedstawia przykładowe wartości parametrów ścieków przed i po oczyszczeniu:
| Parametr | Ścieki surowe | Ścieki oczyszczone | Redukcja [%] |
|---|---|---|---|
| BZT5 | 200 mg O2/l | 20 mg O2/l | 90% |
| ChZT | 500 mg O2/l | 50 mg O2/l | 90% |
| Zawiesiny | 300 mg/l | 30 mg/l | 90% |
tags: #układ #oczyszczalnia #definicja #treatment
