biologiczne oczyszczanie ścieków
DESCRIPTION
Biologiczne oczyszczanie ścieków. Parametry technologiczne ścieków ChZT - chemiczne zapotrzebowanie na tlen Ilość tlenu potrzebna do całkowitego utlenienia próbki do CO 2 i H 2 O metodami chemicznymi - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Biologiczne oczyszczanie ścieków
Parametry technologiczne ścieków
ChZT - chemiczne zapotrzebowanie na tlen
Ilość tlenu potrzebna do całkowitego utlenienia próbki do CO2 i H2O metodami chemicznymi Oznaczenie: Próbka gotowane jest 2 h w roztworze zawierającym określoną ilość K2Cr2O7 w stężonym kwasie siarkowym, w obecności Ag2SO4 i HgSO4. Pozostały dichromian jest miareczkowany.
BZT – biologiczne zapotrzebowanie na tlen
Ilość tlenu zużywana do utleniania organicznych składników próbki przez drobnoustroje w niej zawarte.Oznaczenie wartości BZT5: Próbka inkubowana jest w zamkniętej szczelnie kolbie, w temperaturze 20 C, przez 5 dni. Następnie oznacza się ilość zużytego tlenu.
Inne parametry: ogólny węgiel organiczny (OWO), azot ogólny (TKN), azot organiczny, fosfor ogólny, osad ogólny, osad zawieszony
Charakterystyka ścieków komunalnych
Parametr Wartość (mg/dm3)
Osad ogólny
Osad zawieszony
OWO
ChZT
BZT5
Azot ogólny
Azot organiczny
Amoniak
Azotany(III)
Azotany(V)
Fosfor ogólny
300 – 1200
100 – 350
80 – 290
250 – 1000
110 – 400
20 – 85
20 - 42
12 – 50
0
0
4 - 15
Typowy skład ścieków komunalnych
Etapy procesu oczyszczania ścieków
Stawy sedymentacyjne
Typowy ciąg technologiczny dla ścieków o wysokiej wartości BZT5.
I etap – staw anaerobowy przez 3 – 5 dniII etap – staw fakultatywny przez 20 – 40 dniIII etap – staw dojrzewalnikowy przez 7 dni
Konstrukcja filtru zraszanego do oczyszczania ścieków
Schemat procesu oczyszczania ścieków z zastosowaniem technologii osadu czynnego.
Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego.
Mikroorganizmy w osadzie czynnym
1. Bakterie: od 5 109 komórek/ml do 1,5 1010 komórek/ml.
Dominujące rodzaje: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Alcaligenes, Moraxella, Flavobacterium; bakterie nitryfikacyjne –Nitrosomonas, Nitrobacter; Thiobacillus
2. Pierwotniaki – orzęski (osiadłe, pełzające, wiciowe, zarodziowe,wolnopływające), wrotki
Cecha charakterystyczna:wzrost w postaci kłaczków(sflokulowany)
Mikroskopowy obraz kłaczkaosadu czynnego
Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego
reaktor przepływowy
Zasada procesu: Ścieki przepływają wzdłuż bioreaktora zawierającegomieszaną populację drobnoustrojów, które wykorzystują związki organiczne zawarte w ściekach jako źródło węgla.
materia organiczna + drobnoustroje + O2 przyrost biomasy + CO2
Odciek z bioreaktora przepływa do odstojnika, gdzie następuje oddzielenie biomasy i niezdegradowanego osadu. Około 20% biomasy jest zawracanej na początek bioreaktora.
Parametry typowego bioreaktora: prostopadłościan o wymiarach6 10 m 30 – 100 m 4 – 5 m (objętość około 5000 m3).
Cykl pracy reaktora SBR (bioreaktor sekwencyjny)
Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego
reaktor pracujący w trybie półciągłym
Chemostat – hodowla ciągła drobnoustrojów, w której populacja mikroorganizmów jest utrzymywana na stałym poziomie poprzez ciągłe odbieranie części hodowli i zastępowanie jej świeżą pożywką. Klasyczny układ bioreaktora do oczyszczania ścieków z osadem czynnym jest przykładem chemostatu z zawracaniem części populacjikomórek.
Q – natężenie przepływu ściekówX – gęstość komórekS – stężenie składników odżywczych- współczynnik recyklinguC – współczynnik zatężenia biomasy zawracanej
Bilans biomasyBiomasa akumulowana = biomasa dopływająca + przyrost biomasy – biomasa usuwana – komórki martwe
XV
QXX
V
XQC
V
QX
dt
dX
)1(0- szybkość wzrostu - szybkość obumierania
0dt
dX
0dt
dXWprowadzając: D = Q/V – szybkość rozcieńczania, zakładając 0I brak zasilania biomasą oraz uzyskanie stanu równowagi, czyli , otrzymujemy: = D(1 + - C)
Parametry technologiczne osadu czynnego
Obciążenie komory osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń
Bv = S1 Q1
VStężenia Bv i S1 wyrażone są w postaci parametrów BZT5 lub ChZT
Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń
Bx =S1 Q1
V X2
X2 – zawartość zawiesin w osadzie czynnym
Napowietrzanie bioreaktorów z osadem czynnym
Reaktor ze złożem fluidalnym
Głębokoszybowy proces oczyszczania ścieków z zastosowaniemreaktora typu air-lift
Schemat reaktora membranowego do oczyszczania ścieków
Schemat dwustopniowego oczyszczania ścieków, umożliwiającegoprzeprowadzenie nitryfikacji i denitryfikacji
Nowe możliwości eliminacji amoniaku i azotanów
Bakterie Planctomycetes przeprowadzają reakcję:
NH4+ + NO2
- N2 + 2H2O
Technologia Anammox (anaerobowe utlenianie amoniaku)
Zasada metody: strumień ścieków zawierających związki amonowedzieli się na dwa strumienie. Zawartość jednego ze strumieni jest poddawana nitryfikacji /utlenienie amonu do azotanów(III)/. Strumień ten jest kierowany do reaktora anaerobowego, gdzie w wyniku połączenia z drugim strumieniem i aktywnościmetabolicznej bakterii Planctomycetes zachodzi reakcja utleniania amoniaku.Zalety: znacznie mniejsze zapotrzebowanie na napowietrzanie, brakkonieczności dodawania materii organicznej, redukcja osadu odpadowego
Porównanie parametrów różnych technologii biologicznego oczyszczania ścieków
MBR – bioreaktor membranowyUASB – bioreaktor ze wstępującym przepływem kożucha osadu
Sposoby utylizacji osadów nadmiernych
- składowanie na wysypiskach- spalanie- kompostowanie- wykorzystanie w rolnictwie- fermentacja anaerobowa
Sposoby składowania osadów nadmiernych
Schemat spalarni osadów nadmiernych
Wykorzystanie odpadowego osadu czynnego w rolnictwie
Obróbka wstępna
- pasteryzacja (ogrzewanie w 70 C przez 30 min)- fermentacja anaerobowa w 35 C przez 12 dni- fermentacja termofilna tlenowa w 55 C przez 7 dni- kompostowanie- stabilizacja alkaliczna (pH>12 przez 2 h)- przechowywanie w formie wysuszonej przez 3 miesiące
Przekrój pryzmy kompostowej
Współzależność bakterii acetogennych i metanowych
Rodzaje reaktorów i techniki fermentacji anaerobowej