Oczyszczanie ścieków - projekt Wprowadzenie Prowadzący: dr inż. Sławomir Szerzyna

Dane kontaktowe dr inż. Sławomir Szerzyna bud. D-2/p. 20 mail: slawomir.szerzyna@pwr.wroc.pl tel. 71-320-36-39

Plan prezentacji Zasady obowiązujące na kursie. Harmonogram realizacji projektu. Rozdanie tematów projektu. Ścieki - co to? Skład ścieków. Cel oczyszczania ścieków. Ciąg ściekowy. Ciąg osadowy.

Zasady obowiązujące na kursie Projekt musi zostać zaliczony do końca semestru (przed sesją) – ostateczny termin zaliczenia projektu: 17.06.2015 Przy ostatecznym oddaniu projektu wymagany oryginalny temat i podpisane oświadczenie!!! Częścią składową zaliczenia jest obrona projektu – odpowiedź na kilka pytań Dopuszczalne są 2 nieobecności na zajęciach (w tym 1 nieusprawiedliwiona) W przypadku nieobecności student materiał z danych zajęć powinien przyswoić we własnym zakresie i przyjść „porozmawiać” o danym zagadnieniu na konsultacjach

Zasady obowiązujące na kursie Będzie jedno „międzyoddanie”: po zakończeniu części obliczeniowej Termin „międzyoddania” – 1 tydzień po omówieniu ostatniej części materiału wchodzącego w zakres międzyoddania „Międzyoddanie” przesłane po terminie nie będzie sprawdzane i powoduje przyznanie zadania dodatkowego „Międzyoddanie” ma wpływ na ocenę końcową i jest sprawdzane tylko raz Przewidziane zdarzenia typu wyjazd (nawet kilkudniowy), wizyta u lekarza nie zwalniają od obowiązku terminowego oddania międzyoddania czy projektu Przypadki losowe rozpatrywane będą indywidualnie

Trzy grzechy główne: Zasady obowiązujące na kursie Nieterminowość Rażąca głupota Oszustwo (grzech śmiertelny)

Harmonogram realizacji projektu Zajęcia Data Zakres zajęć 1 02.03.2015 Omówienie danych do projektowania oraz układu technologicznego i konstrukcyjnego oczyszczalni ścieków komunalnych. 2 09.03.2015 Omówienie i wykonanie obliczeń charakterystycznych przepływów i stężeń zanieczyszczeń w ściekach komunalnych oraz dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych. 3 16.03.2015 Omówienie i wykonanie obliczeń obiektów części mechanicznej oczyszczalni ścieków. 4 23.03.2015 5 30.03.2015 Omówienie i wykonanie obliczeń obiektów części biologicznej oczyszczalni ścieków. 6 13.04.2015 7 20.04.2015 Omówienie i wykonanie obliczeń urządzeń do przeróbki osadów ściekowych. 8 27.04.2015 Omówienie zasad wykonywania rysunków. 9 04.05.2015 Konsultacje 10 11.05.2015 Zajęcia zaliczeniowe.

Ścieki – co to? Wody zużyte na cele bytowe i gospodarcze Wody opadowe i roztopowe, ujęte w systemy kanalizacyjne Wody odciekowe ze składowisk odpadów Wody pochodzące z odwodnienia zakładów górniczych I inne …

Ścieki cd. Ścieki bytowe - ścieki z budynków przeznaczonych na pobyt ludzi, z osiedli mieszkaniowych oraz z terenów usługowych, powstające w szczególności w wyniku ludzkiego metabolizmu oraz funkcjonowania gospodarstw domowych. Ścieki komunalne - ścieki bytowe lub mieszanina ścieków bytowych ze ściekami przemysłowymi albo wodami opadowymi lub roztopowymi. Ścieki przemysłowe - ścieki odprowadzane z terenów, na których prowadzi się działalność handlową lub przemysłową albo składową, nie będące ściekami bytowymi lub wodami opadowymi.

Skład ścieków Zależny od ich pochodzenia 99,8 -99,9 % wody 0,1-0,2 % domieszek (1000-2000 g/m3) 50-60% suchej pozostałości to substancje organiczne Bakterie i inne mikroorganizmy

Skład ścieków Azot ogólny Związki organiczne ich ilość w ściekach wyrażana jest za pomocą wskaźników: ChZT oraz BZT5 Związki azotu Azot amonowy (N-NH4 ) Azot organiczny (Norg) Azot azotanowy (N-NO3) Azot azotynowy (N-NO2) Azot Kjeldahla Azot ogólny

Skład ścieków Związki fosforu Fosfor fosforanowy (P-PO4) Fosfor organiczny(Porg) Zawiesiny Zawiesiny mineralne Zawiesiny organiczne Ciała rozpuszczone Inne Fosfor ogólny Zawiesiny ogólne

Skład ścieków

Badania fizyko-chemiczne Skład ścieków- przykład Badania fizyko-chemiczne Oznaczenie: Wyniki : Badany parametr : Metoda badawcza Jednostka Niepewność % Kod próbki: 1018 Azot amonowy PN-ISO 7150-1:2002 mg/l N.D. 62,53 Azot azotanowy PN-82/Ā-04576.08 0,180 Azot azotynowy PN-EN 26777:1999 0,091 Azot og. Kjeld. PN-EN 25663:2001 85,7 Azot ogólny PB-01/F 86 BZT5 PB-03/F 640 CHZT PN-ISO 15705:2005 828 Chlorki PN-ISO 9297:1994 141,1 Chrom PB-06/F 0,04 Cynk 9,4 Ekstrakt eterowy PB-02/F 75 Fosforany PN-EN ISO 6878:2006 16,73 Fosfor ogólny 20,70 Kadm 0,003 Miedź 0,02 Nikiel 0,2 Odczyn PN-90/Ā 04540/01 pH 7,58 Ołów ≤0,01 Przewodność wł. PN-EN 27888:1999 µS/cm w 1991 Rtęć PB-07/F ≤0,0001 Siarczany wag. PN-ISO 9280:2002 227,5 Zasadowość ogól. PN-EN ISO 9961:2001/Ap1:2004 mval/l 9,8 Zawiesina ogól. PN-EN 872:2007 417

Cel oczyszczania ścieków Doprowadzenie ścieków do składu zbliżonego do wód naturalnych lub do takiego stanu, który nie będzie oddziaływał negatywnie na wody odbiornika

Cel oczyszczania – według prawa

Badania fizyko-chemiczne Ścieki surowe i oczyszczone – porównanie Badania fizyko-chemiczne Oznaczenie: Wyniki : Badany parametr : Kod próbki: 1018 Azot amonowy 62,53 Azot azotanowy 0,180 Azot azotynowy 0,091 Azot og. Kjeld. 85,7 Azot ogólny 86 BZT5 640 CHZT 828 Fosforany 16,73 Fosfor ogólny 20,70 Zawiesina ogól. 417 Parametr Wartość Azot ogólny 10 BZT5 15 ChZT 125 Fosfor ogólny 1 Zawiesina ogólna 35

Badania fizyko-chemiczne Porównanie składu ścieków- ścieki surowe i oczyszczone Badania fizyko-chemiczne Badany parametr Ścieki surowe Ścieki oczyszczone Azot amonowy 62,53 2,19 Azot azotanowy 0,180 5,47 Azot azotynowy 0,091 0,035 Azot TKN 85,7 4,0 Azot całkowity 86 9,5 BZT5 640 5 CHZT 828 27,4 Fosforany 16,73 0,993 Fosfor ogólny 20,70 1,01 Zasadowość ogól. 9,8 5,9 Zawiesina ogól. 417

Ogólny przegląd elementów oczyszczalni Ścieki surowe. Dopływ OCZYSZCZANIE MECHANICZNE (Iº) (np: Kraty, sita, piaskownik, osadnik wstępny) A Odpady wstępne (skratki, piasek itp.) Osadnik wstępny OCZYSZCZANIE BILOGICZNE (II º i IIIº) (np: Osad czynny, Złoże biologiczne, Staw ściekowy, Oczyszczalnia gruntowa) Zwykle na składowisko Osad wstępny Reaktor biologiczny B OSADY ŚCIEKOWE Clarifier Osadnik wtórny DEZYNFEKCJA C Osad wtórny ? Przeróbka i zagospodarowanie osadów Ścieki oczyszczone Zrzut do odbiornika

Dlaczego taki układ oczyszczania?

Kraty

Służy do separacji zawiesin ziarnistych Piaskownik Służy do separacji zawiesin ziarnistych

Piaskownik

Urządzenia kompaktowe

Osadnik wstępny Ścieki mech. ocz Osad wstępny Ścieki surowe

Osadnik wstępny

Ścieki surowe a mechanicznie oczyszczone Badania fizyko-chemiczne Badany parametr Ścieki surowe Ścieki mechanicznie oczyszczone Azot ogólny 75,0 67,0 BZT5 460,0 290,0 CHZT 929,0 554,0 Fosforany 9,85 9,20 Fosfor ogólny 12,30 11,70 Zawiesina ogól. 480,0 126,7 11% 37% 41% 5% 74%

Biologiczne oczyszczanie ścieków - idea Wykorzystujemy bakterie i inne mikroorganizmy występujące w wodzie czy ściekach, z tą różnicą że doprowadzamy do bardzo dużego wzrostu ich populacji przyspieszając proces oczyszczania

Biologiczne oczyszczanie ścieków - idea W osadniku wtórnym, kłaczki osadu czynnego oddzielane są od ścieków- oczyszczone ścieki odpływają do odbiornika W reaktorze namnaża się biomasa, usidlane są zanieczyszczenia. Utrzymywana w reaktorze biomasa oraz usidlone zanieczyszczenia zwane są osadem czynnym W odpływie z reaktora nie ma zanieczyszczeń, obecne za to są kłaczki osadu czynnego

Biologiczne oczyszczanie ścieków - idea Ścieki „przebywają” w oczyszczalni kilkanaście - kilkadziesiąt godzin. Bakteriom trzeba zapewnić przynajmniej kilka dni na rozwój Musimy więc odseparowane bakterie zawracać na początek układu

Biologiczne oczyszczanie ścieków Ścieki surowe. Dopływ OCZYSZCZANIE MECHANICZNE (Iº) (np: Kraty, sita, piaskownik, osadnik wstępny) A Odpady wstępne (skratki, piasek itp.) Osadnik wstępny ° OCZYSZCZANIE BIOLOGICZNE (IIº i IIIº) (np: Osad czynny, Złoże biologiczne, Staw ściekowy, Oczyszczalnia gruntowa) Zwykle na składowisko Osad wstępny Reaktor biologiczny B OSADY ŚCIEKOWE Clarifier Osadnik wtórny DEZYNFEKCJA C Osad wtórny ? Przeróbka i zagospodarowanie osadów Ścieki oczyszczone Zrzut do odbiornika

Asymilacja (wbudowywanie) w biomasę heterotrofów Biologiczne oczyszczanie ścieków Związki organiczne Utlenianie do CO2 Asymilacja (wbudowywanie) w biomasę heterotrofów

Usuwanie związków organicznych Związki organiczne+ O2 + NH4+ = CO2 + H2O + bakterie+ H+ Związki organiczne+ NO3- + NH4+ = CO2 + H2O + N2 + Bakterie+ OH- + H+

Biologiczne oczyszczanie ścieków Azot Nitryfikacja + denitryfikacja NIT: NH4 + O2 NO3 DENIT: NO3 + zw. org. N2 Asymilacja (wbudowywanie) w biomasę heterotrofów oraz autotrofów

Uwaga! Aby denitryfikacja zachodziła, wymagany jest brak tlenu!! Nitryfikacja i denitryfikacja Nitryfikacja (p. autotroficzny) NH4+ + 1.5 O2 = NO2- + 2 H+ + H2O (Nitrosomonas) NO2- + 0.5 O2 = NO3- (Nitrobacter) Denitryfikacja (p. heterotroficzny) Związki organiczne+ NO3- + NH4+ = CO2 + H2O + N2 + Baktierie+ OH- + H+ Uwaga! Aby denitryfikacja zachodziła, wymagany jest brak tlenu!!

Biologiczne oczyszczanie ścieków Fosfor Usuwanie w procesie wzmożonej biologicznej defosfatacji (p. heterotroficzny) Uwaga!! Wymagane przemienne warunki beztlenowe i tlenowe Asymilacja (wbudowywanie) w biomasę heterotrofów i autotrofów

Biologiczne oczyszczanie ścieków Wzmożona biologiczna defosfatacja – proces dwuetapowy: W warunkach anaerobowych – uwalnianie fosforu oraz asymilacja LKT W warunkach tlenowych – utlenianie zgromadzonych LKT, przyrost biomasy oraz powtórna asymilacja fosforanów Ponieważ ilość bakterii w komorze tlenowej rośnie – ilość asymilowanych fosforanów jest większa niż tych uwolnionych w komorze – notujemy więc ostatecznie ich ubytek ze ścieków

Podsumowanie Aby oczyścić ścieki musimy więc zapewnić warunki: tlenowe anoksyczne anaerobowe Zapewniamy to budując oczyszczalnię wyposażoną przynajmniej w trzy komory/strefy.

Układ oczyszczania ścieków projektowany na zajęciach KB (AN) KN (OX) KD (AX)

Komora beztlenowa Uwalnianie fosforanów Asymilacja LKT (frakcja ChZT) Hydroliza związków organicznych Tutaj trafia recyrkulacja osadu czynnego z osadnika wtórnego

Układ oczyszczania ścieków projektowany na zajęciach KB (AN) KN (OX) KD (AX)

Tutaj trafia recyrkulacja azotanów z komory tlenowej Komora anoksyczna Denitryfikacja (redukcja azotanów, przyrost bakterii hetrotroficznych, usuwanie związków organicznych) Tutaj trafia recyrkulacja azotanów z komory tlenowej

Układ oczyszczania ścieków projektowany na zajęciach KB (AN) KN (OX) KD (AX)

Komora tlenowa Nitryfikacja Przyrost bakterii autotroficznych i heterotroficznych Usuwanie związków organicznych Asymilacja fosforanów

Stacja dmuchaw