Biologiczne metody oczyszczania ścieków
Osad czynny- kłaczkowata zawiesina mikroorganizmów zlepionych śluzem i wykorzystywanych do oczyszczania ścieków
Ekologiczna sukcesja mikroorganizmów w osadzie czynnym
Organizmy wchodzące w skład osadu czynnego
Bakterie wydzielające biofluktuanty (substancje chemiczne powodujące zlepianie w kłaczki). Podstawowym biofluktuantem w osadzie czynnym jest kwas polibetahydroksymasłowy z bakteriami, które wydzielają bioflukuanty. Jest ich kilka rodzajów.
Zooglea ramigera
Sphaerotilus natans (nitkowate)- kształtuje strukturę kłaczków osadu.
Nadmiar niekorzystny, wywołuje pęcznienie osadu czynnego
wytwarzanie piany
brak sedymentacji osadu w osadzie wtórnym
bakterie heterotroficzne- nadają osadowi złocistą barwę
Bacillus Pseudomonas Flavobacterium
Achromobacter
Bakterie hemoautotroficzne
nitryfikacyjne
o siarkowe
Pierwotniaki- w osadzie czynnym może znajdować się 10 000pierwotniaków/dm3; znamy 160 gatunków
Arcella sp. Centropyxis sp. Cyclidium sp.
Orzęski dzieli się na: wolnopływające i osiadłe. Są one wskaźnikiem dobrej kondycji osadu czynnego.
Colpidium cal poda Chilodonella sp. Aspidisca sp. Vorticella sp. Opercularia sp.
Wskaźniki złej kondycji:
Wiciowce
v Bodo sp.
Rola pierwotniaków:
mineralizacja materii organicznej
rola regulatora ilości bakterii
Wrotki- przy dobrej kondycji osadu czynnego wrotek może być 2000/dm3; znamy 50 gat.
Rotofirer sp.
Cephalodella sp.
Czynniki fizyczno-chemiczne wpływające na organizmy osadu czynnego
Temperatura
Optimum dla organizmów 28 C- dobrze pracuje między 4 C a 36 C
Powyżej 36 C- zanikają pierwotniaki, a przy 43 C przeżywają tylko korzenionóżki i część bakterii
1) Odczyn pH
Optymalne pH dla organizmów osadu czynnego 7,2-7,4
Przy pH 6 w osadzie czynnym masowo rozwijają się grzyby (mogą być przyczyną pęcznienia osadu czynnego).
Pracuje do pH 4, a poniżej tego pH następuje zjawisko lizy. Dobrze osad pracuje do pH 8,5. Między 8,5 a 10,5 ustępują pierwotniaki i wycofują się wrotki, a zaczynają dominować nicienie.
2) Dwutlenek węgla
Wpływa na organiczne nasycenie tlenem
Potencjał oksydacyjno-redukcyjny
Powinien być wyższy od 200mV w komorze napowietrzania. Dominacja procesu tlenowego rozkładu, panowanie warunków tlenowych niezbędnych do życia organizmów wyższych
Aeracja (napowietrzanie)
Co najmniej 2,5 mg gwarantuje dobre procesy tlenowe,
gdy poniżej 1,5 mg z biocenozy zaczynają ustępować pierwotniaki
0,5 mgO2/dm3 – w takim osadzie zostają bakterie
Mieszanie
Cel główny: Ujednorodnienie składników biorących udział w oczyszczaniu ścieków
kłaczków osadu czynnego
związków mineralnych i organicznych
Cele poboczne
ü wyrównanie temperatury całej masy
ü wyrównanie poziomu pH
ü wspomaganie usunięcia CO2
ü rozbijanie wielkości kłaczków do wielkości optymalnej
Substancje pokarmowe
Stosunek węgla do azotu do fosforu
Optymalny: 100:6:1,5
Z przemysłu cukrowniczego: 100:3:0,2 (rozwój b. nitkowatej Sphaerotilus natans)
Substancje szkodliwe i toksyczne (np. fenol)
Zjawisko adaptacji osadu czynnego
Wartość toksyczna fenolu 5-15 mg/dm3. Organizmy, które były stale narażone na działanie fenolu, żyją i metabolizują.
Przystosowanie organizmów do wyższych stężeń związków szkodliwych i toksycznych.
Powierzchnia materiału wypełniającego złoże zależy od jego wypełnienia i wzrasta wraz ze zmniejszeniem się wymiarów kruszywa wypełniającego złoże.
1m3 o kruszywa o uziarnieniu 4-8 cm daje ok. 95m2 powierzchni.
1m3 o kruszywa o uziarnieniu 2-4 cm daje 190m2 powierzchni.
Mniejsza granulacja kruszywa zapewnia korzystniejsze warunki dla ilościowego rozwoju błony biologicznej, jest natomiast niekorzystna z uwagi na zmniejszony dostęp powietrza i tlenu do złoża, przez co obniża skuteczność oczyszczania (2x zmniejszają się wymiary- 8x zmniejsza się objętość wolnych powierzchni).
W praktyce wymiary kruszywa mogą wynosić 5-8cm dla złóż wysokich i 3-6cm dla złóż niskich (poniżej 2,5m wyskości).
Od wysokości złoża zależy:
- czas przepływu ścieków przez złoże
- czas kontaktu ścieków z mikroorganizmami błony biologicznej
Czas kontaktu ścieków z materiałem zależy od tzw. obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża, wyrażonego w m3 ścieków przepływających przez m2 w ciągu godziny (m3/m3*h=m/h)
Dla złóż wysokoobciążonych przyjmuje się obciążenie hydrauliczne powyżej 0,8m/h, na ogół do 1,5 m/h.
Rozróżnia się złoża niskoobciążone (zraszane), średnio- i wysokoobciążone (spłukiwane).
Podstawą podziału są następujące parametry technologiczne:
Ø obciążenie hydrauliczne powierzchni złóż
Ø obciążenie objętości złóż ładunkiem zanieczyszczeń
Ø efekt oczyszczania ścieków, wyrażony w redukcji BZT5 w % lub jako wartość BZT5 w mg/l
Na złożach oczyszczać można ścieki bytowo-gospodarcze oraz niektóre ścieki przemysłowe, poddane uprzednio oczyszczaniu mechanicznemu.
Stężenie ścieków dopływających nie powinno być wysokie:
· BZT5 do 100 mg O2/l
· ChZT do 250 mg O2/l
· zawartość azotu w ściekach powinna wynosić ok. 3-4%
· zawartość fosforu ok. 1% w stosunku do BZT5
Są to czynniki niezbędne do rozwoju błony biologicznej i procesów metabolizmu.
Czas potrzebny do wytworzenie 2mm błony nazywa się dojrzewaniem, albo wypracowaniem się złoża.
Skład błony biologicznej:
bakterie- takie jak w osadzie czynnym, więcej form nitkowatych (powodują, że błona będzie się lepiej trzymała)
pierwotniaki- jak w osadzie
grzyby: tu nie przeszkadzają, ułatwiają utrzymanie się w materiale wypełniającym
glony: na powierzchni (Cyanophycea- Phormodium, Chlorophycea)
pożądane są także inne organizmy wyższe- regulują ilość grzybów i błony biologicznej (nicienie, pajęczaki, larwy muchówek, wrotki)
Parametry wpływające na efekt oczyszczania ścieków na złożach:
odpowiednie obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń (ChZT, BZT5)
obciążenie hydrauliczne (zbyt szybki przepływ ścieków może powodować się odrywanie błony biologicznej)
temperatura
stężenie i rodzaj ścieków
natlenienie złoża (stale zanurzone: musi być ruszt!!!)
budowa złoża
stotka10