Oczyszczalnie ścieków

Oczyszczalnie ścieków, Elektronika, Jak to działa

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
jak to dział a
³alnoœci bytowej i produkcyjnej cz³owieka, oraz wo-
dy opadowe i inne odp³ywaj¹ce do kanalizacji lub
zbiorników zamkniêtych z terenów zagospodarowa-
nych (œcieki deszczowe, burzowe, hodowlane).
Œcieki te zawieraj¹ du¿¹ iloœæ zawiesin oraz
zwi¹zków organicznych i nieorganicznych. Mog¹ w nich
znajdowaæ siê tak¿e wirusy i bakterie chorobotwórcze
oraz jaja robaków paso¿ytniczych.
Ska¿enie wód po-
wierzchniowych i podziemnych œciekami bytowymi
stanowi powa¿ne zagro¿enie higieniczne a tak¿e epi-
demiologiczne. Dlatego trzeba je oczyszczaæ odzy-
skuj¹c wodê
.
Istnieje wiele typów biologicznych oczyszczalni
œcieków. Procesy wystêpuj¹ce w nich naœladuj¹ zjawi-
ska wystêpuj¹ce w przyrodzie, prowadz¹ce do samo-
oczyszczania siê wód.
W oczyszczalniach œcieków
procesy te intensyfikuje siê dziêki stworzeniu opty-
malnych warunków rozwoju mikroorganizmów
.
Daj¹c¹ siê w pe³ni kontrolowaæ metod¹ oczysz-
czania œcieków jest
technologia osadu czynnego
. Pole-
ga ona na oczyszczaniu œcieków poprzez bakterie tle-
nowe i mikroorganizmy, przy równoczesnym intensyw-
nym napowietrzaniu œcieków. Proces ten mo¿e byæ sto-
sowany zarówno w du¿ych jednostkach (dla miejsco-
woœci), jak i w ma³ych, dla pojedynczych budynków.
Oczyszczalnie takie, pomimo podobnej zasady dzia³a-
nia, ró¿ni¹ siê miêdzy sob¹ znacznie form¹ i technolo-
gi¹ budowy.
OCZYSZCZALNIA
DLA MIEJSCOWOŒCI
W oczyszczalniach du¿ych (do 1290 m
3
/dobê)
wykorzystywany jest dwustopniowy, mechaniczno-bio-
logiczny proces oczyszczania œcieków.
OCZYSZCZALNIE ŚCIEKÓW
Marek Utkin
Œcieki dop³ywaj¹ce do oczyszczalni
w pierwszej
kolejnoœci oczyszczane s¹ mechanicznie
. W tak zwa-
nym „sicie œlimakowym” lub na „kratach schodko-
wych” oddzielane s¹ najwiêksze zanieczyszczenia me-
chaniczne, wiêksze ni¿ 5 mm (w³ókna, cz¹steczki celu-
lozy, papieru, w³osów itp.). Sita maj¹ ró¿n¹ konstrukcjê,
a wielkoœæ zatrzymywanych zawiesin zale¿y od szero-
koœci szczelin. Zatrzymane odpadki po mechanicznym
odwodnieniu trafiaj¹ do pojemników, a w koñcowym
etapie s¹ wywo¿one na wysypisko odpadów. Nastêp-
Popularne s¹ proste modele z
drena¿em rozs¹-
czaj¹cym
lub
studni¹ ch³onn¹
, stosowane ze wzglêdu
na niewielk¹ wydajnoœæ g³ównie do domów letnisko-
wych i domków jednorodzinnych. W Europie Zachod-
niej jednym z najpopularniejszych modeli dla domów
jest
oczyszczalnia trzcinowa
. Ma wiele zalet - jest ta-
nia i nie wymaga dostarczania energii z zewn¹trz, gdy¿
rosn¹ce na niej trzciny wykonuj¹ pracê oczyszczania
bez dodatkowego napowietrzania itp.
1
2
3
3
5
3
4
Ś
cieki s¹ to wody zu¿yte, powstaj¹ce w wyniku dzia-
nie œcieki przep³ywaj¹ przez napowietrzany piaskow-
nik, w którym zachowana jest sta³a prêdkoœæ przep³y-
wu, wynosz¹ca oko³o 0,3 m/s. Przy tej prêdkoœci pod
wp³ywem si³y ci¹¿enia, na dno opadaj¹ czêœci mineral-
ne niesione ze œciekami (piasek), które kierowane s¹ do
separatora - p³uczki piasku. Odwodniony piasek trafia
na wysypisko. W du¿ych oczyszczalniach albo w
oczyszczalniach obs³uguj¹cych zak³ady przemys³owe i
producentów ¿ywnoœci, w dalszym etapie mechanicz-
nego oczyszczania, œcieki trafiaj¹ do komory czerpnej
pompowni. Pompownia s³u¿y do podnoszenia œcieków
odp³ywaj¹cych grawitacyjnie z piaskownika do po³o¿o-
nego wy¿ej odt³uszczacza. Odt³uszczacz to dwukomo-
rowy, ¿elbetowy zbiornik. Œrodkowa czêœæ ka¿dej ko-
mory s³u¿y do napowietrzania przy pomocy dennego
rusztu rurowego, natomiast boczne czêœci komory s³u-
¿¹ do zbierania flotowanego t³uszczu. Flotacja jest pro-
cesem usuwania z wody cz¹stek o ciê¿arze mniejszym
ni¿ ciê¿ar w³aœciwy wody, b¹dŸ wiêkszym przy zasto-
sowaniu do flotacji powietrza. Ostatnim ogniwem me-
chanicznego oczyszczania s¹
osadniki wstêpne
. S¹
to okr¹g³e baseny, w których, w wyniku procesu sedy-
mentacji, na dno opadaj¹ zawiesiny tworz¹ce tzw. osad
wstêpny. Podlega on czêœciowej fermentacji. Powsta³y
na powierzchni ko¿uch ma za zadanie utrudniaæ od-
p³yw gazów, które rozpoczynaj¹ reakcje fermentacyjne
u œwie¿o trafiaj¹cych do zbiornika osadów. Wydzielony
osad jest zgarniany za pomoc¹ zgarniaczy, a nastêpnie
odprowadzany do studni osadu wstêpnego.
Œcieki pozbawione mechanicznych zanieczysz-
czeñ poddawane s¹
biologicznemu oczyszczaniu,
podczas którego zostaj¹ z nich wyeliminowane za-
nieczyszczenia organiczne zawieszone i rozpuszczo-
ne
. Oczyszczanie biologiczne jest prowadzone przy po-
mocy OSADU CZYNNEGO.
W czêœci biologicznej oczyszczalni, œcieki naj-
pierw trafiaj¹ do komór osadu czynnego, które zgrupo-
wane s¹ w dwóch równoleg³ych blokach technologicz-
nych. Ka¿dy blok technologiczny sk³ada siê kolejno z:
komór denitryfikacji (anoksycznych), których zada-
niem jest redukcja zwi¹zków azotu,
komór nitryfikacji (tlenowych), w których przebiega
proces utleniania zwi¹zków amonowych. S¹ one wy-
posa¿one w system g³êbokiego napowietrzania drob-
nopêcherzykowego z dmuchawami umo¿liwiaj¹cymi
p³ynn¹ regulacjê iloœci dostarczonego tlenu, stosow-
nie do iloœci zanieczyszczeñ dop³ywaj¹cych do
oczyszczalni
LEKSYKON
Biokoagulacja
Ï wzajemne przyciąganie i zlepianie się ko-
mrek mikroorganizmw w większe skupiska (kłaczki).
Defosfatacja
Ï jest to proces usuwania fosforu i może być
realizowany jedną z następujących metod: a) chemicznego
strącania solami glinu lub żelaza oraz wapnem; b) podwyż-
szonej biologicznej defosfatacji w wyniku wzrostu asymila-
cji fosforu przez biomasę biorącą udział w procesie oczysz-
czania; c) chemicznego strącania wspomaganego filtracją;
Denitryfikacja
Ï jest to redukcja azotanw i azotynw do
azotu cząsteczkowego lub jego podtlenku (denitryfikacja
całkowita) lub amoniaku (denitryfikacja częściowa), wywo-
łana przez bakterie denitryfikacyjne (denitryfikatory). Za-
chodzi w warunkach beztlenowych, przede wszystkim w
glebach o wysokiej zawartości wody i świeżej substancji
organicznej. W wyniku denitryfikacji następuje zubożenie
gleby w azot mineralny. Jest korzystnym zjawiskiem przy
naturalnym oczyszczaniu się wd ściekowych.
Sedymentacja
Ï to proces, w ktrym usuwane są zawiesi-
ny mające ciężar właściwy większy niż woda i pod wpły-
wem działania sił grawitacji opadają na dno osadnika.
W
niedotlenionej komorze anoksycznej
,
w procesie denitryfikacji, czyli usuwania azotu ze œcie-
ków, bakterie denitryfikacyjne wykorzystuj¹ tlen zawar-
ty w zwi¹zkach azotu (azotynach i azotanach) i czerpi¹
substancje wêglowe, dostarczane ze œciekami. Dziêki
temu nastêpuje reakcja chemiczna, uwalniaj¹c¹ do at-
mosfery azot w postaci gazowej. Równoczeœnie nastê-
puje utlenianie zwi¹zków organicznych. W tej komorze
œcieki zostaj¹ wymieszane ze œciekami i zawiesin¹ osa-
du czynnego, przepompowanymi z ostatniej komory
napowietrzania. Zapewnia to sta³e „zaszczepianie” no-
wych œcieków bakteriami, które wytworzy³y siê w pro-
cesie oczyszczania. Osady wtórne w zetkniêciu ze
œwie¿ymi œciekami zawieraj¹cymi du¿y ³adunek roz-
puszczonych zanieczyszczeñ wchodz¹ w proces bioko-
agulacji powoduj¹c dodatkowe zwiêkszenie efektów
oczyszczania. ZawartoϾ komory mieszana jest z osa-
dem czynnym przy pomocy mieszad³a pionowego wol-
noobrotowego, wspomaganego energi¹ strumienia
œcieków recyrkulowanych (tj. czêœci œcieków zawraca-
nych z dalszych zbiorników).
Czasem, na pocz¹tku ci¹gu technologicznego, do-
budowywana jest
beztlenowa komora defosfatacji
,
gdzie nastêpuje uwalnianie fosforu ze zwi¹zków orga-
nicznych biomasy. Aby zintensyfikowaæ jego redukcjê do-
dawany jest do œcieków siarczan ¿elazowy. Komory te
mog¹ dzia³aæ jedynie w ciep³ych porach roku, gdy¿ w
temperaturze –10°C, procesy w niej ju¿ nie zachodz¹. Jed-
nak w wiêkszoœci obiektów fosfor jest usuwany razem ze
zwi¹zkami azotowymi w komorach anoksycznych.
1
Osad czynny
– jest to zespó³ mikroorganizmów (biocenoza), z³o¿ony z bakterii, grzybów mikroskopowych i pier-
wotniaków. Mikroflora osadu (bakterie i grzyby) rozk³ada zwi¹zki organiczne wystêpuj¹ce w œciekach na substan-
cje proste, m.in.: dwutlenek wêgla, wodê i amoniak, który zostaje utleniony do azotanów; mikrofauna zaœ, od¿ywia-
j¹c siê bakteriami i grzybami, reguluje ich iloœæ. Proces oczyszczania œcieków osadem czynnym polega na wykorzy-
staniu przemian metabolicznych mikroorganizmów aerobowych (tlenowych) swobodnie p³ywaj¹cych w napowie-
trzonych œciekach. Organizmy te tworz¹ k³aczkowato-g¹bczast¹ zawiesinê, która spe³nia tak¹ sam¹ rolê co b³ona
biologiczna. Mikroorganizmy tworz¹ce zawiesinê, w pierwszej fazie powoduj¹ biokoagulacjê zanieczyszczeñ, które
nastêpnie absorbuj¹ i utleniaj¹. Oczyszczanie œcieków osadem czynnym prowadzone jest w zbiornikach zaopatrzo-
nych w urz¹dzenia napowietrzaj¹ce i mieszaj¹ce osad ze œciekami. Efekt oczyszczania œcieków wzmaga dodatek
wêgla aktywnego dosypanego do komór napowietrzania (wiêksza redukcja zwi¹zków azotu, zmniejszenie zabar-
wienia, pienienia siê, odorów, lepsza sedymentacja osadu). Podobne rezultaty daje dodatek soli glinkowych. Nad-
mierne stê¿enie substancji toksycznych mo¿e spowodowaæ œmieræ mikroorganizmów wchodz¹cych w sk³ad osadu
czynnego, a tym samym uniemo¿liwiæ biologiczne oczyszczanie œcieków. Podczas biologicznego oczyszczania, za-
nieczyszczenia staj¹ siê pokarmem dla okreœlonych grup bakterii. Mikroorganizmy przetwarzaj¹ zwi¹zki organiczne
do koñcowych produktów gazowych i wody, a tak¿e nastêpuje przyrost masy tych organizmów.
23
2
jak to dział a
Nastêpnie, w
komorach napowietrzania
œcieki s¹ poddawane zasadniczemu biologicznemu
oczyszczaniu. Pod wp³ywem tlenu, nastêpuje niemal
dwukrotny przyrost masy osadu czynnego, czyli masy
mikroorganizmów, z równoczesnym rozk³adem biolo-
gicznym organicznych sk³adników œcieków. Po zakoñ-
czeniu procesów biologicznego oczyszczania œcieki
wraz z osadem doprowadzane s¹ do
osadników wtór-
nych
. Zadaniem osadników jest oddzielenie osadu
czynnego od oczyszczonych œcieków. Zatrzymany osad
czynny w wiêkszoœci zawracany jest do uk³adu techno-
logicznego, natomiast nadmiar (tzw. dzienny przyrost
osadu) usuwany jest z ci¹gu technologicznego oczysz-
czania œcieków i poddawany przeróbce jako tzw. osad
nadmierny.
Œcieki pozbawione zawiesiny przep³ywaj¹ przez
przelew powierzchniowy (pilasty), s³u¿¹cy do odprowa-
dzenia sklarowanych œcieków oczyszczonych (pozba-
wionych ju¿ osadu) - równomiernie z ca³ego obwodu
osadnika wtórnego. Nastêpnie sp³ywaj¹ kana³em gra-
witacyjnym do odbiornika œcieków.
Zgarniacz zrzuca osad z dna zbiornika do leja
osadowego, sk¹d odp³ywa on grawitacyjnie do pom-
powni osadu nadmiernego, a nastêpnie okresowo do
wydzielonej
komory stabilizacji tlenowej
. Do ko-
mory stabilizacji tlenowej doprowadzane jest sprê¿one
powietrze z g³ównego przewodu powietrznego. Osad
po stabilizacji jest wywo¿ony, poddaje siê go odwad-
nianiu mechanicznemu, albo suszy na poletkach osado-
wych i wykorzystuje jako nawóz.
3
4
Trzy nitki drenażowe. Fot. Nevexpol
5
s¹ równomiernie rozprowadzane do gruntu. Ziemia (gle-
ba) dzia³a jak filtr - zatrzymuje zawiesiny, które s¹
wiêksze od jej mikroporów. W glebie zachodzi te¿ prze-
kszta³cenie substancji mineralnych i organicznych
w rozpuszczalne w wodzie zwi¹zki mineralno-organicz-
ne. W wyniku podziemnego rozs¹czania œcieków nastê-
puje czêœciowe zamulenie warstwy filtruj¹cej (kolmata-
cja). W tych rejonach, bogatych we florê bakteryjn¹,
dop³ywaj¹ca ciecz jest filtrowana i poddawana osta-
tecznemu oczyszczeniu. Najwiêcej drobnoustrojów roz-
k³adaj¹cych zanieczyszczenia organiczne jest w po-
wierzchniowej warstwie gleby. Rozk³ad zanieczyszczeñ
musi siê odbywaæ w œrodowisku odpowiednio dotlenio-
nym. Przyspiesza to rozwój biomasy bakterii glebo-
wych. Wa¿ne jest zatem, aby warstwa gruntu bior¹ca
udzia³ w procesie oczyszczania nie by³a zalewana wo-
d¹ gruntow¹, ani nie by³a podtapiana przez œcieki
wprowadzane drena¿em. Dlatego te¿ pod drena¿em
musi znajdowaæ siê odpowiednio gruba warstwa do-
brze przepuszczalnego gruntu.
D³ugoœæ i liczba ci¹gów drenarskich zale¿y od
iloœci œcieków dop³ywaj¹cych, czyli od liczby sta³ych
u¿ytkowników oczyszczalni. Pojedynczy ci¹g nie powi-
nien byæ d³u¿szy ni¿ 20 m. W przydomowej oczyszczal-
ni s¹ to zwykle trzy, rzadziej dwa lub cztery ci¹gi. Rury
drena¿owe uk³ada siê najczêœciej na g³êbokoœci oko³o
40 cm pod powierzchni¹ terenu, ze spadkiem 0,5-1,5%,
zgodnie z kierunkiem przep³ywu œcieków i otacza war-
stw¹ kruszywa. Minimalna g³êbokoœæ u³o¿enia drena¿u
to 35 cm, a maksymalna - oko³o 80 cm. Odleg³oœæ miê-
dzy ci¹gami to minimum 1,5 m. Ka¿dy z drenów musi
byæ zakoñczony studzienk¹ napowietrzaj¹c¹ (zwan¹
te¿ kominkiem napowietrzaj¹cym). Zapewnia ona do-
p³yw tlenu, który jest potrzebny do prawid³owego
przebiegu procesów oczyszczania œcieków. Studzienki
OCZYSZCZALNIE
PRZYDOMOWE
Ka¿da przydomowa oczyszczalnia to urz¹dzenie,
w którym podczas dwuetapowego procesu odbywa siê
oczyszczanie œcieków.
Pierwsza czêœæ oczyszczania za-
chodzi, niezale¿nie od rodzaju oczyszczalni, w osad-
niku gnilnym. Drugi etap jest uzale¿niony od rodzaju
urz¹dzenia
. Mo¿e to byæ np. drena¿ rozs¹czaj¹cy, filtr
ze z³o¿em gruntowo-roœlinnym, filtr piaskowy, hydropo-
niczny lub biologiczny. Oczyszczanie biologiczne mo¿e
te¿ zachodziæ w zbiorniku, w którym œcieki s¹ napo-
wietrzane lub, tak jak w omawianej wczeœniej du¿ej
oczyszczalni, w bioreaktorze z osadem czynnym.
DRENA¯ ROZS¥CZAJ¥CY
Jest to uk³ad perforowanych rur, u³o¿onych
pod powierzchni¹ terenu (tak zwanych drenów)
, któ-
rymi œcieki wstêpnie oczyszczone w osadniku gnilnym
Drenaż rozsączający - przekrj podłużny
osadnik gnilny
kominek napowietrzający
studzienka rozprowadzająca
24
zwierciadło wody gruntowej
rury drenażowe
 Młody Czytelniku! Wstydem naszego kraju jest polski âwynalazekÒ Ï szambo bez dna.
Uświadamiaj wokł siebie âspryciarzyÒ, że zatruwają własną rodzinę i sąsiadw
(niekiedy do 3 km). A przecież tak łatwo można zrobić domową oczyszczalnię ściekw.
napowietrzaj¹ce umo¿liwiaj¹ te¿ kontrolê poziomu
œcieków. Za to studzienkê rozdzielcz¹ montuje siê za
osadnikiem gnilnym, a przed uk³adem drenów. Jej za-
daniem jest równomierne rozdzielanie œcieków do po-
szczególnych ci¹gów drenarskich.
Na przyk³ad dla domu zamieszka³ego przez
cztery osoby przy przeciêtnym zu¿yciu wody oko³o
150 l/osobê na dobê i dla gruntu o dobrej przepusz-
czalnoœci wystarczy drena¿ d³ugoœci 60 m
.
Drena¿ rozs¹czaj¹cy jest prawie bezobs³ugowy.
Osad oczyszcza siê zwykle raz na dwa lata.
FILTR ZE Z£O¯EM
GRUNTOWO-ROŒLINNYM
S¹ to z³o¿a z zakorzenion¹ roœlinnoœci¹ bagienn¹,
odizolowane od naturalnego gruntu za pomoc¹ folii lub
gliny.
Oczyszczalnie hydrobotaniczne, z wykorzysta-
niem roœlin typu bagiennego, s¹ jedn¹ z najprostszych
technologii. Odbiornikiem oczyszczonych œcieków mo-
¿e byæ staw, rzeczka lub oczko wodne.
Jej budowa polega na:
zbudowaniu szczelnego i odpowiednio wyprofilowa-
nego zbiornika. Powierzchnia filtrów w zale¿noœci od
stopnia wymaganego oczyszczenia œcieków wynosi
od 5 do 10 m
2
na mieszkañca,
wype³nieniu zbiornika odpowiedni¹ mieszank¹ gle-
bow¹ z dodatkiem surowców mineralnych,
zasadzeniu np. trzciny na powierzchni zbiornika.
Wyprofilowanie zbiornika oraz dobór sk³adników,
jakie zostan¹ u¿yte do jego wype³nienia, decyduj¹
o prêdkoœci przep³ywu œcieków i w efekcie o czasie ich
przebywania w z³o¿u. Oczyszczanie œcieków w strefie
korzeniowej jest mo¿liwe dziêki du¿ej liczbie zamiesz-
kuj¹cych tam, ró¿norodnych mikroorganizmów. W fil-
trach tego typu zachodz¹ te same procesy, jakie zacho-
dz¹ podczas przes¹czania œcieków przez warstwê
gruntu. Z tym, ¿e warunki oczyszczania s¹ jeszcze lep-
sze, gdy¿ strefa korzeniowa roœlin powoduje lepsze
udro¿nienie i zwiêkszenie przepuszczalnoœci filtra, jak
te¿ wiêkszy dostêp do tlenu.
Tlen atmosferyczny prze-
nika do systemów korzeniowych i jest wykorzysty-
wany przez mikroorganizmy glebowe do rozk³adu
znajduj¹cych siê w œciekach substancji organicznych
.
Trzcina jako roœlina bagienna posiada naturalne
zdolnoœci transportowania tlenu z czêœci nadpowierz-
chniowej do korzeni. Zdolnoœæ ta pozwala jej ¿yæ i roz-
wijaæ siê nawet w œrodowisku niedotlenionym (³odyga
Kaskadowe złoże gruntowo-korzeniowe. Fot. Esos
i korzenie zalane wod¹). Dziêki takim zdolnoœciom
w ukorzenionej glebie powstaje mieszanka obszarów
dobrze i s³abo natlenionych, w których zachodz¹ proce-
sy usuwania z przep³ywaj¹cych œcieków zwi¹zków
azotu, fosforu i substancji organicznych. Inne sk³adniki
œcieków np. metale ciê¿kie s¹ pobierane poprzez glebê,
przez k³¹cza roœlinne, a osady ulegaj¹ ca³kowitemu
zmineralizowaniu.
Zim¹ powierzchnia oczyszczalni mo¿e zamar-
zn¹æ. Jednak pod pokryw¹ lodow¹ utrzymuje siê do-
datnia temperatura. Poniewa¿ w tym przypadku proce-
sy oczyszczania œcieków zachodz¹ w œrodowisku ba-
giennym, oczyszczalnie korzeniowe nie zamarzaj¹.
Notuje siê jedynie spadek wydajnoœci oczyszczania
w okresie zimowym, oceniany na oko³o 20%.
Dziêkujemy firmom: Sumax, Esos, Nevexpol, Poz-
Plast; Wid-Bud za udostêpnie materia³ów i pomoc
w opracowaniu tematu.
Oczyszczalnia korzeniowa - przekrj podłużny
trzcina
osadnik gnilny
pompownia
studzienka kontrolna
złoże gruntowo-korzeniowe
25
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl