WYKŁAD II

 

Oczyszczenia:

-         mechaniczne (fizyczne) np. piasek, cząstki gliny, rudy

-         chemiczne (fizyko – chemiczne) np. związki pochodzenia organicznego lub mineralnego, resztki produktów roślinnych i zwierzęcych

-         biologiczne np. żywe bakterie i ich zarodniki, jaja robaków pasożytujących w przewodzie pokarmowym.

Oczyszczanie mechaniczne

-         cedzenie (kraty i sita)

-         sedymentacja (piaskowniki, osadniki)

-         flotacja

-         filtracja

Tzw. urządzenie do wstępnego oczyszczania ścieków:

-         kraty i sita (zatrzymywanie ciał stałych)

-         piaskowniki (na dno ścieków opada piasek, który może uszkadzać pompy i przewody, a także tworzyć zbite złogi utrudniające przepływ ścieków w rynnach, kanałach itp. Działa na zasadzie zmniejszenia przepływu ścieku tak, aby ziarna mogły opaść na dno ). Szczególnie ważna przy np. wodach opadowych

-         mieszalniki (oczyszczanie ścieków przy pomocy takich procesów jak koagulacja i zobojętnienie. Ważna gdy ścieki pochodzą z różnych gałęzi przemysłu ,a dopływają tą sama kanalizacją : mieszalniki mają na celu ich uśrednienie).

-         Odwłókniacze (dość duża ilość włókien może stanowić przeszkodę przy oczyszczaniu ścieków. Odwłókniacze są po prostu szczególnymi formami sita bębnowego.) stosowane szczególnie w cukrowniach.

-         Tłuszczowniki (stałe lub ciekłe tłuszcze wydzielają się na powierzchnie ścieku. Proces polega na zmniejszeniu prędkości ścieku tak, aby szybkość unoszenia się ku górze najmniejszych cząstek tłuszczu przekraczała szybkość przepływu ścieku przez tłuszczowniki). Ważne przy ściekach rafineryjno – petrochemicznych.

-         Osadniki (oddzielają substancje łatwo opadające. Zmniejszenie szybkości przepływu tak, by prąd nie mógł unosić zawiesin.)

 


 


Metody fizyko – chemiczne

Przygotowujące ścieki tak, by można je było skierować na oczyszczalnie biologiczną. W zależności od rodzaju i składu ścieku stosujemy tylko wybrane metody! Przy czym należy pamiętać, że nie wszystkie ścieki wymagają oczyszczenia na drodze biologicznej! Mikroorganizmy korzystają z substancji rozpuszczonych w wodzie, stąd cała obróbka przed puszczeniem ich na oczyszczalnie biologiczną, ale bardzo często oczyszczenie w części fizyko – chemicznej jest już wystarczające.

 

-         Neutralizacja (ścieki kwaśne / alkaliczne. Na oczyszczalnie biologiczną kierowane są ścieki o pH pomiędzy 6,5 a 8,5 – pH odpowiednie dla bakterii -. Przy zmianie pH wykorzystuje się kwas siarkowy (VI), CO2, wapno palone / gaszone, lub dokonuje wymieszania danego ścieku z inną nitką )

-         Wytrącanie (wytrącać należy związki zawierające metale (nie powinny się one dostawać do oczyszczalni biologicznej), np. poprzez wytracenie osadu danego metalu i usunięcie go w osadnikach)

-         Redukcja (np. koksem , związki będące w postaci utlenionej związkami toksycznymi np. skorbanizety (?) è  Cr6+ è Cr3+

-         Utlenianie (związki które nie utlenia się w oczyszczalni biologicznej np. HCN)

-         Filtrowanie (np. przy produkcji fenolu powstaje smoła fenolowa (może być wstępnie usunięta na podłożu naturalnie porowatym)

-         Ekstrakcja (do ścieków przemysłowych, wydzielenie czegoś ze ścieków przy użyciu ekstrahenta, który łatwo można potem usunąć.

-         Sorpcja (usuwanie zanieczyszczeń przez zetknięcie z ciałem stałym)

-         Koagulacja (jeśli w ściekach znajdują się takie związki, których nie usuniemy w inny sposób np. Al.(OH)3 lub Fe(OH)3.

-         Odgazowywanie (usuwanie zanieczyszczeń które mogą być toksyczne przy metodzie wymiany powietrza. np. HCN, H2S.

-         Wymieniacze jonowe (różne anionity i kationity , stosowana, gdy chcemy coś ze ścieków odzyskać) 

-         Chlorowanie (zwykle stosowany nie sam chlor, ale jego pochodne np. woda chlorowa, lub ozon)

Chlor – do likwidacji 79% drobnoustrojów w ciągu 10 minut w temperaturze 50˚.

                  Enterobacteriacea     0,04 mg/l

                  Wirusy                     0,8 mg/l

                  Endospory bakterii   20 mg/l

Ze związkami organicznymi łączy się tylko niezwiązana część, działa bakteriobójczo.

Dawki chloru :

-         odkażanie ścieku 10-30 g/ m3

-         do likwidacji zapachu  4g/m3

Ozon (O3) – działa podobnie jak chlor bakteriobójczo, ale przy okazji dezynfekuje. Jest jednak dużo droższy , stosowany przy np. stacjach uzdatniania wody.

-         inaktywuje bakterie i wirusy  0,3 – 1mg/l

-         usuwa przykry zapach, redukuje barwy

-         nie trzeba go potem usuwać z wody, wzbogaca ja w tlen

-         utlenia fenole i inne substancje organiczne

 

Zarówno chlor, jak i ozon uszkadzają strukturę ściany komórkowej i błony cytoplazmatycznej komórek bakteryjnych, odpowiadają także za denaturację białka.

 

Oczyszczanie biologiczne


 

1. Metody naturalne (wykorzystywane są mikroorganizmy wodne lub glebowe, tlenowe lub beztlenowe )

1.      stawy biologiczne (mikroorganizmy wodne) inaczej fakultatywne (przy powierzchni – tlenowe, głębiej – beztlenowe)

 

Praca w warunkach tlenowych na niezbyt dużych głębokościach – do 1,2 m. Nie mogą być tu oczyszczane ścieki przemysłowe  czy bardziej obłożone – bakterie znajdujące się tu naturalnie nie są w stanie sobie z nimi poradzić. Dobrze będą oczyszczane ścieki rolno – spożywcze. Obsadzone roślinnością – można dodatkowo wykorzystać do oczyszczania mikroorganizmy znajdujące się np. w systemach korzeniowych podwodnych części roślin (częściowo postać błony biologicznej).

Stawy napowietrzające – 5 –10 x większa zdolność oczyszczania (napowietrzenie dzięki mechanicznym urządzeniom napowietrzającym)

Te same stawy mogą być wykorzystywane przy oczyszczaniu beztlenowym – na głębokościach 2 – 5m, ścieki łatwo fermentujące.

 

2.      stawy rybne (wodne) tylko tlenowe

 

Głębokość 0,5 – 1 m, powierzchnia 3-5 ha. Przy okazji oczyszczania ścieków można tu hodować ryby! (np. karpie). Warunki:

-         ścieki doprowadzane tylko w dzień, w nocy musi być dostarczana czysta woda

-         nie można dopuścić do warunków beztlenowych

-         gleba gliniasta lub gliniasto – piaszczysta

-         cykle roczne (rok hodowli, rok przerwy, rok hodowli...)

Przyrost naturalny w ciągu jednego okresu hodowlanego z 1 ha to 500 – 1200 kg.

Często stosowane jako kolejny stopień po innej metodzie.

NALEŻY PAMIĘTAĆ, ŻE ŚCIEKI OCZYSZCAJĄ BAKTERIE, a nie ryby!!!

  1. nawadnianie użytków rolnych (glebowe)

Metoda stosowana dość często:

-         ścieki nie mogą zawierać zbyt wiele zawiesin (muszą być po oczyszczeniu i usunięciu zawiesin, tłuszczu, substancji toksycznych)

-         potrzebuje dużych terenów (np. łąk)

Dochodzi do jednoczesnego oczyszczenia ścieków i nawożenia pól. Doprowadzane ścieki głównie z przemysłu przetwórczego, owocowo – warzywnego i komunalne. W Polsce – metoda stosowana do oczyszczania łąk. Zanieczyszczenia przepuszczane są przez warstwę gruntu, gdzie są oczyszczane przez znajdujące się w glebie mikroorganizmy.

-         nie może być stosowana na terenach o małej przepuszczalności (woda musi być przesączana przez dany grunt z odpowiednia prędkością, by zanieczyszczania zdążyły być zaadsorbowane i utlenione przez bakterie)

Rodzaje nawadniania :

-         zalewowe (wypuszczanie ścieków z odpowiednia częstotliwością , nie stale – ponieważ to podnosi ryzyko osiągnięcia warunków beztlenowych)

-         stokowe (na terenach o spadku nie mniejszym niż 3 %)

-         bruzdowe (zalewanie bruzd zamiast całych powierzchni – pozwala na przesączanie pionowe i poziome.,  usuwają nawet zapach)

-         podgruntowe

-         przez rozdzielenie (duży teren skraplany przez „zraszacze”)

Stopień oczyszczenia ścieków przy nawadnianiu gruntów zależy od:

-         rodzaju gruntu

-         wysokości dawek ścieku

-         częstotliwości nawadniania

-         stosowanej metody nawadniania

-         „zmęczenia gleby” oczyszczaniem (należy pozwolić danemu terenowi na odpoczynek – gorsze warunki)

Ze względów sanitarnych nie można w ten sposób oczyszczać:

-         ścieków z zakładów utylizacyjnych

-         rzeźni uboju zwierząt chorych (bakterie chorobotwórcze)

-         garbarni

-         ścieków pochodzących z przemysłu chemicznego

-         zakładów metalurgicznych

-         g..... <galwiczerni???>

Najpierw należy przeprowadzić pełna analizę!!

  1. pola filtracyjne (glebowe) opierają się na tej samej zasadzie co nawadnianie, ale można tą metodę stosować na użytkach rolnych (gdzie nie musimy się przejmować zmęczeniem gleby)

 

  1. filtry piaskowe (glebowe) pryzmy z piasku , ścieki przepuszczane przez ziarna wypełniające filtr (rozwija się błona biologiczne – ala najprostszy rodzaj złoża biologicznego.

Aby oczyścić 1000 m3 ścieku w ciągu doby potrzeba:

-         14-67 ha pól nawadniających

-         1,35 – 3,35 ha filtrów piaskowych dla ścieków oczyszczonych tylko w osadniku

-         0,27 – 0,67 ha filtrów piaskowych dla ścieków oczyszczonych biologicznie

Nieduże ilości ścieków na jednostkę powierzchni, puszczone do bakterii które mogą sobie z nimi w danym środowisku poradzić – nieopłacalne. Bakterie nie radziły sobie z wykorzystywaniem tak dużych ilości ścieków i o tak różnorodnym składzie. (poza tym nie zawsze pozwalały im warunki pogodowe np. zima – grunty są zamarznięte) A ponieważ przemysł się ciągle rozwija, rozwija się i liczba zanieczyszczeń. Metody naturalne są już niewystarczające. Stad obecnie częściej stosuje się metody sztuczne.

            2. Metody sztuczne

-         osad czynny

-         złoże biologiczne

-         filtry gruntowe