Oczyszczanie ścieków Stosuje się cztery stopnie oczyszczania ścieków: Oczyszczanie mechaniczne i chemiczne (kraty, piaskowniki, osadniki wstępne, odolejanie, koagulacja, zobojętnianie)-<30% ubytku BZT5 Oczyszczanie biologiczne (złoża biologiczne, komory osadu czynnego oraz komory fermentacyjne) – 85-93% ubytku BZT5 Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu) – 92-95% ubytku BZT5 Proces odnowy wody V. Przeróbka i unieszkodliwianie osadów ściekowych

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne 1.Wydzielanie ciał stałych (kraty, sita) 2. Usuwanie zawiesin opadających piaskowniki osadniki wstępne

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne Schemat osadnika wstępnego o przepływie poziomym

Oczyszczanie ścieków – I stopień Mechaniczne Osadnik wstępny o przepływie pionowym

Oczyszczanie ścieków I stopień Mechaniczne 3. Odtłuszczanie ścieków

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne Metody chemiczne oczyszczania ścieków 4. Koagulacja i nawapnianie ścieków – powyżej 50oC Koagulanty: chlorki i siarczany żelazowe i żelazawe, siarczan glinu oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną) Al2(SO4)318H2O + 6H2O  2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18H2O FeCl36H2O + 3H2O  Fe(OH)3 + 3HCl + 6H2O

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne 5. Usuwanie fosforanów. Fosfor można usuwać w różnych miejscach ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków: wstępne w osadniku, równoczesne – z biologicznym oczyszczaniem, wtórne – po biologicznym oczyszczaniu. Sole glinu, żelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów.

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne Al2(SO4)318H2O + 2PO43-  2 AlPO4 + 3SO42- + 18H2O  FeCl36H2O +2PO43-  FePO4 + 3Cl- + 6H2O    2Ca(OH)2 +HPO42-  Ca2HPO4(OH)2  + 2OH- 

Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne 7. Zobojętnianie ścieków przemysłowych ścieki kwaśne zobojętnia się: - mieszając z zasadowymi ściekami - neutralizując je chemikaliami - przepuszczając przez złoża zasadowe, filtry wypełnione np.CaCO3, MgO lub dolomitem - wpuszczając je do stawów aeracyjnych z możliwością kilkudniowego przetrzymania - rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub nawet obojętnym. ścieki o odczynie zasadowym: - przez przepuszczanie przez nie gazów spalinowych - przez neutralizację kwasami - przez przesączenie ich przez filtr gruntowy

Oczyszczanie ścieków – II i III stopień Biologiczne Biologiczne oczyszczanie ścieków w środowisku wodnym: We wszystkich metodach biologicznego oczyszczania ścieków zachodzą następujące procesy: rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3 nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą mikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do azotanów, denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu cząsteczkowego N2

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 1.Rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3 Równanie bezpośredniego utleniania CxHyOz jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji) gdzie (C5H7O2N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów 6[CH2O] + NH3 + O2  C5H7O2N + CO2 + 4H2O Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej: C5H7O2N + 5O2  5CO2 + 2H2O + NH3

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 2.Nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii Nitrobacter do azotanów NH3 + 2O2  H+ + NO3- + H2O

Oczyszczanie ścieków – III stopień Biologiczne 3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu następujące równanie: 4NO3- + 5[CH2O] + 4H+  2N2 + 5CO2 + 7H2O

Oczyszczanie ścieków – II i III stopień Biologiczne Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze napowietrzania (komorze aeracji)

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Mikroorganizmy, stosowane w oczyszczaniu ścieków mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego. Biologiczne oczyszczanie ścieków zachodzi w: komorach napowietrzania z osadem czynnym, na złożach biologicznych, glebie stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych).

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym.

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych Złoża biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułożonym materiałem ziarnistym i porowatym. Rodzaje wypełnień: naturalne – materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- żużel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp.. Najważniejszą warstwą w złożu jest błona biologiczna.

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Oczyszczanie w glebie

Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą. Oczyszczalnie hydrobotaniczne Urządzenia techniczne, które wykorzystują rośliny bagienne i pływające do oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie ścieków – III stopień Dezynfekcja Dezynfekcja • Celem dezynfekcji jest zniszczenie żywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym rozwojem organizmów żywych, głównie bakterii. • Dezynfekcja jest najczęściej stosowana na końcu układu oczyszczania. Fizyczne metody dezynfekcji wody • Gotowanie i pasteryzacja wody • Promieniowanie ultrafioletowe • Ultradźwięki Chemiczne metody dezynfekcji wody • Chlorowanie (chlor, podchloryn sodowy, dwutlenek chloru, chloroaminy) • Ozonowanie • Dezynfekcja bromem lub jodem

Oczyszczanie ścieków – IV stopień Odnowa wody  Zanieczyszczenia refrakcyjne są to zanieczyszczenia chemiczne, które nie podlegają bądź podlegają jedynie w minimalnym stopniu rozkładowi biologicznemu za pośrednictwem mikroorganizmów: substancje mineralne takie jak metale ciężkie niektóre substancje powierzchniowo czynne – szczególnie kationowe środki owadobójcze (insektycydy) głownie z grupy związków chloroorganicznych (np.: DDT) pestycydy wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (np.: benzopiren) aminy aromatyczne (np.: aminonaftalen, aminostilben) nitrozoaminy (np.:nitrozodimetyloamina - NDMA) polichlorowane dwufenyle (PCB) dioksyny substancje promieniotwórcze

Oczyszczanie ścieków – IV stopień Odnowa wody Przez odnowę wody należy rozumieć zespół procesów i metod oczyszczania ścieków w takim stopniu, że mogą być one ponownie użyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im cechy wód naturalnych.   Stosowane są następujące procesy jednostkowe: destylacja, utlenianie chemiczne, adsorpcja, procesy membranowe filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja, elektrodializa, odwrócona osmoza, wymiana jonowa.

Osady ściekowe Produkty końcowe oczyszczania ścieków woda oczyszczona osad ściekowy

Osady ściekowe Przeróbka osadów ściekowych: 1) częściowe odwodnienie (zagęszczanie) 2) stabilizacja osadów: metody biologiczne: tlenowa stabilizacja lub fermentacja metanowa metody chemiczne 3) ponowne odwodnienie (suszenie) a) grawitacyjnie, np. na poletkach lub lagunach osadowych b) mechanicznie, np. za pomocą pras lub wirówek. 4) utylizacja osadu:   - spalanie - wykorzystanie w rolnictwie - na wysypisko śmieci

Osady ściekowe Fermentacja metanowa Fermentacja metanowa: 2[CH2O] + H2O  CO2 + CH4

Osady ściekowe Fermentacja metanowa Skład biogazu

Oczyszczanie biogazu odsiarczanie Biologiczne 2H2S + O2  2S + 2H2 Chemiczne Na złożach zasadowych tlenków żelaza np.: złoża rudy darniowej Fe2O3 + 3H2S  Fe2S3 +3H2O Regeneracja Fe2S3 + 1,5O2  Fe2O3 + 3S Adsorpcja – węgiel aktywny 2H2S + O2  2S + 2H2O Regeneracja – przemywanie CS2 lub N2 w temp. 500oC

Oczyszczanie biogazu Usuwanie CO2 płukanie w wodzie płukanie w glikolu etylenowym membrany

Schemat oczyszczania ścieków