ODNOWA WODY. Wykład 9 USUWANIE AZOTU I FOSFORU W PROCESACH BIOLOGICZNYCH

Transkrypt

1 ODNOWA WODY Wykład 9 USUWANIE AZOTU I FOSFORU W PROCESACH BIOLOGICZNYCH

2 Odnowa Wody - definicja Zespół jednostkowych procesów fizycznochemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu wtórnego uycia wody (głównie w przemyle), lub ochrony zbiorników wodnych przed zanieczyszczeniem (głównie eutrofizacj). A. Kowal: Odnowa Wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.

3 Odnowa Wody - definicja Zespół jednostkowych procesów fizycznochemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu przywrócenia wodzie właciwoci spełniajcych normy niezbdne dla jej ponownego uzycia A. Kowal: Odnowa Wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.

4 2. Zaniechanie odnowy wody prowadzi do eutrofizacji wód powierzchniowych Ładunek substancji biogenicznych a) Ł = f (stenie, objto) N og 70 mg N/dm 3 P og 14 mg P/dm 3 V dob 150 dm 3 /doba ( dm 3 /doba) b) Ł = f (ładunek jednostkowy LMR) N og 12 g MR/doba P og 2,2 g MR/doba

5 Zwizki biogeniczne Wybrane zagadnienia produkcja pierwotna eutrofizacja iloraz N i P ródła zwizków biogenicznych w wodach powierzchniowych spływ powierzchniowy detergenty cieki - opad suchy i mokry

6 Strefy wód czystych i zanieczyszczonych wg [40]. Strefa 1. Ksenosaprobowa 2. Oligosaprobowa 3. - mezosaprobowa 4. a- mezosaprobowa 5. Polisaprobowa 6. Izosaprobowa Charakterystyka ogólna Woda czysta bez adnych zwizków szkodliwych Woda czysta Woda doczysta Woda zanieczyszczona Woda silnie zanieczyszczona, ist-nieje moliwo zakaenia cieki, due niebezpiecze stwo zakaenia Podstawowe wskaniki zanieczyszczenia BZT, do 1 g O 2 /m 3 Wskanik coli komórek/dm 3 BZT, do 2,5 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do komórek/dm 3 BZT, do 5 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do komórek/dm 3 BZT, do 10 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do komórek/dm 3 BZT, do 50 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do komórek/dm 3 BZT, do 400 g O 2 /m\ Wskanik coli - do komórek/dm 3

7 Klasyfikacja wód powierzchniowych Według dotychczas obowizujcego rozporzdzenia Ministra Ochrony rodowiska, Zasobów Naturalnych i Lenictwa z dnia 5 listopada 1991 r. w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiada cieki wprowadzane do wód lub do ziemi (Dz.U. Nr 116, poz. 503) [37], polskie przepisy prawne definiowały trzy klasy czystoci wód, przypisujc im odpowiednie normy jakociowe, a mianowicie: klasa I - woda przeznaczona do zaopatrzenia w wod ludnoci i niektórych zakładów przemysłowych wymagajcych jakoci wody do picia oraz hodowli ryb łososiowatych, klasa II - woda przeznaczona do hodowli ryb, hodowli zwierzt gospodarskich i do celów rekreacyjnych, klasa III - woda do zaopatrzenia przemysłu i do nawodnie rolniczych.

8 Dyrektywy Unii Europejskiej (UE) zostały przeniesione do polskich przepisów i wydane jako Rozporzdzenia Ministra rodowiska oraz Ministra Zdrowia. Zestawienie dyrektyw UE z polskimi rozporzdzeniami podano w tab. 11 Tabela 11. Zestawienie dyrektyw Unii Europejskiej i polskich rozporzdze [5]. Jako wody powierzchniowej przeznaczonej do poboru wody do picia Jako wód dla ycia ryb Jako wód w kpieliskach Warunki wprowadzania cieków do wód Dyrektywa 75/440/EWG z r. i 79/869/EWG z Dyrektywa 78/659/EWG z r. Dyrektywa 76/160/EWG z r. Dyrektywa 91 /271 /EWG z r. Rozporzdzenie MS z r. Rozporzdzenie MS z r. Rozporzdzenie MZ z r. Rozporzdzenie MS z r.

9 Zgodnie z dyrektyw 75/440/EWG z 16 czerwca 1975 roku, dotyczc wymaganej jakoci wód powierzchniowych do pobierania wody pitnej w pastwach członkowskich Unii Europejskiej, jako wód przeznaczonych do zaopatrzenia ludnoci w wod do picia ocenia si w tym punkcie rzeki, w którym jest zlokalizowane ujcie wody wodocigowej. Dyrektywa ta wyrónia trzy kategorie jakoci wody w zalenoci od złoonoci metod ich uzdatniania. Dla kadej kategorii dyrektywa podaje cechy fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne, którym woda musi odpowiada. Ponadto dla kadej kategorii okrelono warunki: wymagane (I), które musz by spełnione, aby woda mogła by wykorzystywana do pozyskiwania wody pitnej; wartoci te nie mog by przekraczane (jest to ocena łagodniejsza od warunków zalecanych), zalecane (G), to znaczy lepsza jako wody ujmowanej, do której powinno si systematycznie dy; wartoci ste dopuszczalnych nisze (ocena ostrzejsza).

10 Na podstawie dyrektywy 75/440/EWG opracowano rozporzdzenie Ministra rodowiska z dnia 27 listopada 2002 r. w sprawie wymaga jakim powinny odpowiada wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia (Dz.U. Nr 204, poz. 1728). Rozporzdzenie to okrela wymagania, jakim powinny odpowiada wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia; - czstotliwo pobierania próbek wody, - metodyki referencyjne analiz i sposób oceny, - czy wody odpowiadaj wymaganym warunkom.

11 Ustala si trzy kategorie jakoci wody, w zalenoci od wartoci ste granicznych wskaników jakoci wody, które z uwagi na ich zanieczyszczenie musz by poddane standardowym procesom uzdatniania w celu uzyskania wody przeznaczonej do spoycia: kategoria Al - woda wymagajca prostego uzdatniania fizycznego, w szcze-gólnoci filtracji oraz dezynfekcji; kategoria A2 - woda wymagajca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególnoci utleniania wstpnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji (chlorowania kocowego); kategoria A3 - woda wymagajca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególnoci utleniania, koagulacji, flokulacji, dekantacji,filtracji, adsorpcji na wglu aktywnym, dezynfekcji (ozonowania, chlorowania kocowego).

12 Według Rozporzdzenia Ministerstwa rodowiska z dnia 11 lutego 2004 wprowadza si klasyfikacj stanu wód powierzchniowych obejmujc pi klas jakoci tych wód. 1) klasa I - wody o bardzo dobrej jakoci: a) spełniaj wymagania okrelone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właciwym dla kategorii A1, b) wartoci wskaników jakoci wody nie wskazuj na adne oddziaływania antropogeniczne; 2) klasa II - wody dobrej jakoci: a) spełniaj w odniesieniu do wikszoci wskaników jakoci wody wymagania okrelone dla wód powierzchniowych dla kat A b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj niewielki wpływ oddziaływa antropogenicznych; 3) klasa III - wody zadowalajcej jakoci: a) spełniaj wymagania okrelone dla kategorii A2 b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj umiarkowany wpływ oddziaływa antropogenicznych;

13 4) klasa IV - wody niezadowalajcej jakoci: a) spełniaj wymagania okrelone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właciwym dla kategorii A3, b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj, na zmiany ilociowe i jakociowe w populacjach biologicznych na skutek oddziaływa antropogenicznych 5) klasa V - wody złej jakoci: a) nie spełniaj wymaga dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia, b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj, na skutek oddziaływa antropogenicznych, zmiany polegajce na zaniku wystpowania znacznej czci populacji biologicznych

14 Wartoci graniczne wskaników jakoci wody w klasach jakoci wód powierzchniowych [39]. Lp.Wskanik jakoci wody Jednostka Wartoci graniczne w klasach I-V I II III IV V Wskaniki fizyczne 1.Temperatura wody C >28 2.Zapach krotno >20 3.Barwa mgpt/l >50 4.Zawiesiny ogólne mg/l >100 5.Odczyn Ph 6,5-8,5 6,0-8,5 6,0-9,0 5,5-9,0 <5,5 lub >9,0

15 Wskaniki tlenowe 6.Tlen rozpuszczony mg O2/l <4 7.BZT5 mg O2/l >12 9.ChZT-Cr mg O2/l >60 10.OWO mgc/l >20 Wskaniki biogenne (7) Wskaniki zasolenia (8) Metale, w tym metale cikie (15) Wskaniki zanieczyszcze przemysłowych (6) Wskaniki biologiczne (4) Wskaniki mikrobiologiczne(2) 51.Liczba bakterii grupy coli typu kałowego w 100 ml > Liczba bakterii grupy coli w 100 ml >50.000)

16 Unia Europejska przyjła zadeklarowane przez Polsk uznanie całego obszaru kraju za obszar wraliwy", wymagajcy kontrolowania odprowadzania ładunków azotu i fosforu. Uznanie całego kraju za obszar wraliwy wymaga spełnienia standardu usuwania w 75% ładunków azotu ogólnego i fosforu ogólnego w zdefiniowanych w art. 3 Prawa wodnego [2001] dorzeczach rzek Odry i Wisły. Unia przyjła równie do wiadomoci stanowisko Polski w którym załoono, e: --do 31 grudnia 2005 roku cieki bd oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy z 674 aglomeracji o łcznej równowanej liczbie mieszkaców; , odpowiadajcej 68,8% ogólnego ładunku substancji ulegajcych biodegradacji; --do 31 grudnia 2010 roku cieki bd oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy z 1069 aglomeracji o łcznej równowanej liczbie mieszkaców; , odpowiadajcej 86% ogólnego ładunku substancji ulegajcych biodegradacji; --do 31 grudnia 2013 roku cieki bd oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy w 1165 aglomeracjach, o łcznej równowanej liczbie mieszkaców; i 91,1% ładunku substancji podatnych na biodegradacj.

17 Pod koniec wynegocjowanego okresu przejciowego, czyli w 2015 roku Polska zobowizała si do oczyszczania cieków zgodnie z wymaganiami dyrektywy we wszystkich 1479 aglomeracjach o łcznej równowanej liczbie mieszkaców odpowiadajcej 100% ogólnego ładunku substancji podatnych na biodegradacj. Akceptacja takiego stanowiska Unii Europejskiej przez Polsk była moliwa dziki zapisom Prawa wodnego (art. 208) zobowizujcego gminy do modernizacji budowy lub rozbudowy oczyszczalni cieków w aglomeracjach: powyej RLM - do 2010 roku, od 2000 RLM do RLM - do 2015 roku. w takim zakresie, aby osignły ustalone w rozporzdzeniu wykonawczym do tego Prawa standardy emisji zanieczyszcze do wód zgodne z wymaganiami dyrektywy z równoczesnym osigniciem 75% zmniejszenia ładunków azotu i fosom w obu dorzeczach (co oznacza złagodzenie standardów dla oczyszczalni obsługujcych aglomeracje w przedziale tys. RLM), [3].

18 Charakterystyka cieków miejskich Wskanik zanieczyszczenia Zawiesina Mtno Barwa Indeks coli Eks. eterowy Detergenty ChZT BZT 5 P og N og Kadm Ołów WWA Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz. g/m 3 mg/dm 3 mg/dm 3 L/100 cm 3 mg/dm 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 mg/dm 3 0, , ,02 0,1 0,001 0,03 0, ,7 0, , ,005 0,085 1 Wody powierzch III kl. 50 naturalna , ,4 15 0,1 0,05 2

19 1. Klasyczne metody II stopnia oczyszczania prowadz do a) skutecznego (>90%) usuwania materii organicznej (BZT 5 ; ChZT; CWO) b) bardzo ograniczonego usuwania substancji biogenicznych N og (35%) P og (25%)

20 N, P, ChZT ChZT + N, P ChZT N, P cieki miejskie po ocz.biol.(iist.) cieki miejskie N, P Zawiesina Roztwór Oczyszczanie biologiczne -osad czynny -złoa ChZT N, P Osad czynny ChZT Schemat rozdzielania ChZT (Corg), i zwizków biogenicznych (N, P) w procesie biologicznego oczyszczania cieków

21 Substraty organiczne Substancje biogeniczne Synteza Oddychanie Rozmnaanie Nowe komórki CO 2 + H 2 O rod. tlenowe rod.beztlenowe Substraty organiczne O 2 Substancje biogeniczne Synteza Oddychanie Rozmnaanie Nowe komórki CH 4 +CO 2

22 Stenie Substrat (ChZT, BZT 5 ) Biomasa Faza log Wzrost wykładniczy Faza stacjonarna Faza zaniku Czas

23 Efektywnoi koszt procesów jednostkowych w III stopniu oczyszczania cieków miejskich Proces jednostkowy cieki miejskie cieki B.O. BZT 5 ChZT mtno P N Wskanik zanieczyszczenia(mg/l) Indeks coli Koszt zw.rozp. L/100m 3 gr/m Koagulacja CaO , Filtracja 1, , Klinoptylolit (J) 1, , Adsorpcja 0, , Dezynfekcja (Cl 2 ) 0,0 6 0,5 0, Odwrócona osmoza 0,0 1 0,0 0,1 0,

24 3. Wprowadzono intensywne metody usuwania zwizków biogenicznych a) metody fizyczno-chemiczne b) metody biologiczne np. denitryfikacja N org amonifik. NH + 4 nitryfikacja denitryfikacja = 98 % 3 = 85 % utl. biolog. NO red. biolog. N 2

25 Podstawy fizyczno-chemiczne biologicznego oczyszczania cieków 1.Osad czynny-metody klasyczne - osad zawieszony - złoa biologiczne 2.Wysokoefektywne biologiczne metody oczyszczania cieków - nitryfikacja/denitryfikacja - defosfatacja biologiczna

26 Etapy oczyszczania cieków przy uyciu osadu czynnego 1. Doprowadzenie cieków 2. Napowietrzanie, przyrost osadu 3. Usuwanie osadu nadmiernego Materia organiczna zawarta w ciekach, w formie rozpuszczonych zwizków organicznych, zostaje przyswojona przez organizmy wchodzce w skład osadu czynnego. Powoduje to przyrost masy osadu (zawiesiny organicznej) i jednoczesny spadek stenia rozpuszczonej materii organicznej w ciekach. Czmaterii organicznej ulega mineralizacji do CO2 i NH3. Zawiesin organiczn oddziela si w osadniku wtórnym. Cz zawraca si do komory osadu (recyrkulowany), a pozostałoc (osad nadmierny)- usuwa. W ten sposób nastpuje zmiana formy materii organicznej z rozpuszczonej na zawieszon i usuwanie tej ostatniej.

27 4. Bardziej szczegółowo 4.1. Kinetyka mikrobiologiczna dx = dt x x stenie biomasy (gs.m.o./m 3 ) µ szybko przyrostu mikroorganizmów (1/d; g s.m.o./g s.m.o. doba)

28 dx = - Yds dx = dt x Y wydajno przyrostu mikroorganizmów z substratu (gs.m.o./gsubstratu) s stenie substratu npbzt,chzt,po4,o2 (gsubstratu/m 3 ) ds = dt - Y x µ szybko przyrostu mikroorganizmów x stenie biomasy < 0, s 1 > µ = f(s) s 1 s µ = const

29 = max K s s 1 = max s i K + s i i 1 Y = Y 1 max + m m współczynnik zuycia substratu na podtrzymanie aktywnoci metabolicznej K - stała Michaelisa

30 Wartoci µ i Y zale od stenia substratów (np..bzt, ChZT, NH4) wykorzystywanych przez mikroorganizmy Zaleno t: µ = f1 (s) Y = f2 (s) wygodnie jest przedstawi w nastpujcy sposób: = = max max s1 K + s 1 s i K + s i 1 i 1 Y = 1 Y max + m

31 Fizyczny sens stałej Michaelisa s K + s 1,0 = = max max s1 K + s 1 si K + s i 1 i 0,5 K-stała Michaelisa s1 Stenie substratu

32 Przemiany zwizków organicznych w warunkach tlenowych Klasyczny osad czynny - przyrost zawiesiny organicznej kosztem rozpuszczonej materii organicznej (Y) - mineralizacja czci rozpuszczonej materii organicznej (m)

33 4.2. Biodegradacja zwizków organicznych w warunkach tlenowych a) utlenianie (C), amonifikacja (N) zwizków organicznych O 2 (C,H,N) CO 2 + H 2 O + NH 4 + C 10 H 19 O 3 N / 2 O 2 10 CO H 2 O + NH 3 b) synteza biomasy heterotroficznej C 10 H 19 O 3 N + 1,5 NH 3 + 2,5 CO / 2 C 5 H 7 NO H 2 O

34 C 10 H 19 O 3 N - skład pierwiastkowy materii organicznej w ciekach po osadniku wstpnym (substrat) C 4 H 7 NO 2 - skład pierwiastkowy osadu czynnego (produkt) Uwaga! Zwrómy uwag na odmienny skład pierwiastkowy substratu (C/N = 10:1) i produktu (C/N = 5:1 ) Zasadnicze znaczenie dla sumarycznego zapisu reakcji ma stosunek intensywnoci mineralizacji materii organicznej (reakcja a-m), do syntezy nowej materii organicznej (reakcja b-y)

35 c) sumarycznie *Y = 0,46 g s.m.o/g ChZT *m/µ 0 C 10 H 19 O 3 N + 4,375 O 2 + 0,625 NH 3 1,875 CO 2 + 4,75 H 2 O + 1,625 C 5 H 7 NO 2

36 d) tlen jest zatem czynnikiem koniecznym, a dlaczego nie jest nim amoniak? zuycie tlenu (chwilowe) do 2 = - ( adc bdx) biomasa osadu materia organiczna cieków zuycie tlenu (dobowe) O 2 = ał a b x zmniejszenie zapotrzebowania na O 2 ze wzgldu na przyrost biomasy zapotrzebowanie na O 2 dla utlenienia całego substratu(mocieków)

37 e) wartoci współczynników a = 1,0 g O 2 /g BZTc = 1,47 g O 2 /g BZT 5 Po przyjciu formuły C5H7NO2 + 5O2 = 5CO2 + 2H2O + NH3 b = 1,42 g O 2 /g s.m.o Pytanie - dlaczego przechodzimy na BZT?

38 5. Kinetyka (szybko-µ) biodegradacji w warunkach tlenowych BZT - jedyny czynnik limitujcy = max c K + c 1 µ max 6 1,03 t-20 ( 1/d) t - temperatura cieków ( oc ) K g BZT 5 /m 3 c stenie zwizków organicznych wyraone jako g BZT5/m3 warunek!

39 WARUNEK O 2 > 1,5 g O 2 /m 3 1/Y = 1/Y max + m/µ m 0,08 g BZT 5 /g s.m.o d Y max 0,5 g s.m.o/g BZT 5

40 Biologiczne usuwanie azotu Problem Do oczyszczalni dopływa 500 m3/d cieków o steniu BZT5 równum 300mgO2/l i seniu N równym 60mg/l. Z kadego kilograma BZT5 dopływajcego do oczyszczalni przyrasta 0,5 kg osadu nadmernego o steniu N równym 12,0%. Naley obliczy stenie N w ciekach po oczyszczeniu. Koncepcja: -okrelamy przyrost osadu nadmiernego/jed.obj.cieków -okrelamy zawarton w osadzie nadmiernym/jed.obj.ieków -obliczamy stenie kocowe N Rozwizanie BZT5 = 300g/m3 Zawarto N w osadzie nadmiernym/jed.obj.cieków = 500gosadu nadmiernego/1000gbzt5 x 12gN/100g osadu nad. x 300gBZT5/m3 stenie kocowe N = 60g/m3-18g/m3 = 42g/m3

41 6. Amonifikacja 7. Nitryfikacja 8. Schematy technologiczne

42 6. Amonifikacja - Przemiana azotu organicznego do amoniaku W warunkach beztlenowych: (C,H,N) NH 4 + lub tlenowych: C 10 H 19 O 3 N / 2 O 2 10 CO H 2 O + NH 3 -Szybko wiksza ni szybko nitryfikacji -Powoduje wzrost zasadowoci o 3,57 g CaCO3/ g N

43 7. Nitryfikacja Jest to utlenianie amoniaku do azotanów Podstawow rol odgrywaj tu bakterie z rodzaju Nitrosomonas (1-utlenianie amoniaku do azotynów),i Nitrobacter (2-utlenianie azotynów do azotanów). Reakcja 2. Jest znacznie szybsza od 1. ródłem wgla jest CO2 Nitrosomonas 1.NH 4 + 1,5O2 NO2 + 2H + H2O + (58-84) kcal Nitrobacter 2.NO2 +0,5O2 NO3 + (15-21)kcal Po przyjciu formuły C5H7NO2 dla biomasy nitryfikatorów, mona napisa nastpujce reakcje 1. 13NH4 + 15CO2 = 10NO2 + 3C5H7NO2 + 23H + H2O 2. NH4 + 5CO2 + 10NO2 + 2H2O = 10NO3 + C5H7NO2 + H Kwane wodory wytwarzane w reakcjach nitryfikacji reaguj z wodorowglanami zasadowoci: HCO3- + H = CO2 + H2O

44 Powysze reakcje zachodz z rón wydajnoci. W optymalnych warunkach powstaje: Nitrosomonas: 0,15 g smo/g NH4 (lub 0,0186mol Nitrosomonas/molNH4) Nitrobacter: 0,02 g smo/g NH4 (lub 0,0025mol Nitrobacter/ molnh4) Sumaryczna reakcja ma posta: NH4 +!,83O2 + 1,98HCO3 = 0,021C5H7NO2 + 1,041H2O + 0,98NO3 + 1,88H2CO3 Naley ponadto pamita o: - zuyciu zasadowoci (7,14 gcaco3/gnh4) - zuyciu tlenu (4,57g O2/gNH4) - wpływie okresowego braku tlenu na aktywno nitryfikatorów (nie stwierdzono) - kinetyce nitryfikacji (zaley od stenia dwóch substratów) N O2 µ = µmax x K1 + N K2 + O2

45 µmax = 0,47(e 0,098(t-15) )(1-0,833(7,2-pH)) t = <8-30> oc ph = <6-8,2> dla ph>7,2 µ nie zaley od ph

46 8. Schematy technologiczne

47 cieki oczyszczone 2.4. Schemat oczyszczania (II + III stopie ) cieki surowe O O.Cz. O K O F D BZT Nog 80 N NH Pog ,3

48 5.1. Nitryfikacja (N) Kn O Kn Komora napowietrzania O Osadnik

49 5.2. Wydzielona nitryfikacja (N) Kn O Kni O Kni Komora nitryfikacji

50 Denitryfikacja Norg asymilacja asymilacja asymilacja amonifikacja NNH3 utlenianie N2 denitryfikacja NNO3 nitryfikacja NNO2 nitryfikacja(o2,mo ) denitryfikacja (O2, MO )

51 Schemat osadu czynnego-denitryfikacja Roztwór Strefa tlenowa Strefa beztlenowa N 2 NO 2 NO 3 CO 2 NH 4 + O 2

52 Denitryfikacja polega na desymilacyjnej redukcji azotu (+5) do azotu czsteczkowego (0) - jest uwarunkowana steniem tlenu rozpuszczonego - wikszo bakterii osadu czynnego jest zdolna do denitryfikacji(fakultatywne) ze wzgldu na wydzielanie enzymu- reduktaza azotanowa - celem denitryfikacji jest usunicie azotanów ( oraz materii organicznej ) - zachodzi w warunkach beztlenowych (reduktaza azotanowa jest inhibowana, przez tlen), ale nie redukcyjnych (zachodzi w warunkach anoksycznych)

53 Denitryfikacja moe zachodzi z wykorzystaniem wewntrznych lub zewntzrnychródełzwizków organicznych ródła wewntrzne (cieki komunalne) - rezkład zwizków organicznych 10 NO3 + C10H19O3N = 5N2 + 10CO2 + 3H2O + 10OH + NH3 - synteza biomasy heterotroficznej C 10 H 19 O 3 N + 1,5 NH 3 + 2,5 CO 2 = 2 1 / 2 C 5 H 7 NO H 2 O Zakładajc e Ymax = 0,25g smo/g ChZT, oraz m = 0, sumaryczna reakcja ma posta: C 10 H 19 O 3 N + 6,5NO3 = 0,875C 5 H 7 NO 2 + 3,25N2 + 3H2O + 6,5OH- + 5,625CO2 + 0,125NO3 ródła zewntrzne (np. metanol) NO3 + 1,08CH3OH + 0,24H2CO3 = 0,04C5H7NO2 + 0,48N2 + 1,23H2O + HCO3-

54 5.2. Wydzielona nitryfikacja (N)/denitryfikacja(D) W Kn O Kni O O A D NO3-N2 Z

55 Warunki konieczne dla denitryfikacji - w ciekach musz by obecne zwizki wgla i amoniak - ph winno mieci si w przedziale 6,5-7,5 - stenie tlenu rozpuszczonegpo w komorze denitryfikacji musi by mniejsze ni 0,5 mg/l - optymalna temperatura wynosi 20 oc Wydajno procesu zaley od stenia tlenu (%) D N 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 O2(mg/l)

56 Zagadnienia- Wykład 9 1. Skład cieków miejskich przed- i po- biologicznym oczyszczaniu 2. Mechanizm redukcji ChZT/BZT/Mat.Org./P/N w klas.ocz.biologicznej 3. Dobowe ładunki N i P 4. ródła substancji biogenicznych w wodach pow.,skutki ich obecnoci 5. Amonifikacja 6. Nitryfikacja 7. Denitryfikacja 8. Rola filtracji 9. Układy technologiczne biologicznego oczyszczania cieków