BIOLOGICZNO CHEMICZNE OCZYSZCZALNIE CIEKÓW KOMUNALNYCH O PODWYSZONEJ ZAWARTOCI ZWIZKÓW AZOTOWYCH I SIARKOWYCH

Transkrypt

1 CZESŁAW OLCZAK Zakłady Koksownicze Zdzieszowice Sp. z o. o. w Zdzieszowicach BIOLOGICZNO CHEMICZNE OCZYSZCZALNIE CIEKÓW KOMUNALNYCH O PODWYSZONEJ ZAWARTOCI ZWIZKÓW AZOTOWYCH I SIARKOWYCH 1. WSTP Współczesne rozwizania technologiczne oczyszczania cieków komunalnych s hybryd metod chemicznych i biologicznych [1]. Optymalna technologia oczyszczania cieków komunalnych jest ustalana w zalenoci od iloci i składu cieków oraz niezbdnego stopnia ich oczyszczania [2]. Duy problem technologiczno ekonomiczny stanowi oczyszczanie cieków komunalnych z podwyszon zawartoci zwizków azotowych i siarkowych [3]. Dla rozwizania tego problemu stosuje si w pierwszej fazie oczyszczania cieków komunalnych chemiczne strcanie inhibitorów biodegradacyjnych (siarczki, cyjanki), a nastpnie w kolejnych fazach rozbudowany układ reaktorów denitryfikacji oraz biodegradacji i nitryfikacji. Pojawia si tu bariera deficytu zasadowoci wymuszajca dozowanie alkalii do nitryfikatora [3]. Do ciekawych i efektywnych rozwiza technologicznych oczyszczania cieków komunalnych z podwyszon zawartoci zwizków azotowych i siarkowych zalicza si wykorzystanie własnoci buforujcych i kompleksujcych jonów elaza w cyrkulujcym osadzie biologiczno chemicznym [4].

2 PROJEKTOWE ROZWIZANIA TECHNOLOGICZNE OCZYSZCZANIA CIEKÓW KOMUNALNYCH Według bazowego projektu technologicznego [5], biologiczno - chemiczna oczyszczalnia cieków komunalnych przejmowała cieki sanitarno bytowe z trzech gmin oraz przemysłowe, w tym kondensaty gazowe i odcieki z wysypiska mieci. Wydajno oczyszczalni wynosiła 5000m 3 /dob i odpowiadała 25000RM. Zakładany skład cieków komunalnych był nastpujcy: BZT 5 250g/m 3, zawiesina 300g/m 3, azot amonowy - 35g/m 3, azot całkowity - 70g/m 3, fosfor całkowity - 8g/m 3, siarczki 0,2g/m 3, cyjanki wolne 0,1g/m 3. Ogólny schemat technologiczny oczyszczalni cieków komunalnych przedstawiono na rys. nr 1, a jej cz biologiczno - chemiczn na rys. nr 2. Parametry technologiczne i efekty oczyszczania cieków komunalnych wg rozwiza projektowych podano odpowiednio w tablicach 1 i 2. W stosunku do załoe projektu technologicznego oczyszczalni wystpiły zasadnicze zmiany: dopływajce cieki komunalne do oczyszczalni zawieraj wysokie stenia azotu amonowego i ogólnego, oraz siarczków i cyjanków, w procesie biologicznym nastpuje hamowanie nitryfikacji azotu amonowego poprzez inhibitory siarczkowe i cyjankowe, oraz deficyt zasadowoci, nie ma moliwoci podnoszenia dawki koagulanta w celu usunicia inhibitorów, gdy obnia si znacznie zasadowo cieków przed nitryfikacj, odpływ cieków po oczyszczalni posiada przekroczone wszystkie dopuszczalne wskaniki. Dla rozwizania tego problemu wykonano badania technologiczne nad dynamik biodegradacji, nitryfikacji i denitryfikacji zanieczyszcze przy podwyszonej zawartoci elaza w osadzie biologicznym. Przesłank do takiego kierunku bada i rozwiza problemu s własnoci buforujce i kompleksujce jonów elaza [ 6 ].

3 OCZYSZCZANIE CIEKÓW KOMUNALNYCH O PODWYSZONEJ ZAWARTOCI ZWIZKÓW AZOTOWYCH I SIARKOWYCH Z WYKORZYSTANIEM BUFORUJCYCH I KOMPLEKSUJCYCH WŁASNOCI JONÓW ELAZA. Technologia biologiczno chemicznego oczyszczania cieków komunalnych o podwyszonej zawartoci zwizków azotowych i siarkowych oparta jest na nastpujcych procesach: odsiarczkowanie i odcyjanowanie cieków jonami elaza zawartymi w recyrkulowanym osadzie w warunkach beztlenowych, cykliczno równoległych procesach denitryfikacji oraz biodegradacji i nitryfikacji, denitryfikacji i sedymentacji osadu. cieki komunalne po mechanicznym oczyszczeniu rys. 1, przepływaj do reaktora odsiarczkowania i odcyjanowania, do którego dodaje si 50% recyrkulatu osadu biologiczno chemicznego o zawartoci 2,5 ± 0,5% elaza w suchej masie osadu. W tym reaktorze w warunkach beztlenowych nastpuje usunicie siarczków i cyjanków ze sprawnoci co najmniej 95%. Nastpnie do odsiarczkowanych i odcyjanowanych cieków dodaje si pozostałe 50% recyrkulatu osadu biologiczno chemicznego i dzieli na trzy równe strumienie poddawane przemiennie w cyklu omiogodzinnym denitryfikacji oraz biodegradacji i nitryfikacji. Do strumienia mieszaniny cieków i osadów kierowanego do reaktora denitryfikacji dodaje si 350 ± 150g PIX / 100m 3 (chlorek elazawy), a nastpnie miesza si zawarto reaktora przez 8 godzin pracy i czasie zatrzymania mieszaniny w reaktorze 32 godziny. Dwa pozostałe strumienie mieszniny cieków i osadów kieruje si do dwóch równoległych reaktorów tlenowych przez 8 godzin pracy i czasie zatrzymania mieszaniny w kadym reaktorze 32 godziny. W cyklu omiogodzinnym nastpuje zmiana funkcji reaktorów tj. z denitryfikatora na reaktor tlenowy, a jednego z reaktorów tlenowych na denitryfikator. Mieszaniny poreakcyjne cieków i osadów z denitryfikatora i reaktorów tlenowych łcz si ponownie w jeden strumie i kierowane s do osadnika wtórnego o czasie zatrzymania 3,5 ± 0,5 h. Z osadnika wtórnego recyrkuluje si osady biologiczno

4 - 4 - chemiczne do cieków nieoczyszczonych w wielkoci 100 ± 25% w stosunku do iloci dopływajcych cieków. Schemat technologiczny biologiczno chemicznego oczyszczania cieków komunalnych po zmianach procesowych przedstawiono na rys. 3. Parametry technologiczne i efekty oczyszczania cieków komunalnych po zmianach procesowych zestawiono odpowiednio w tablicach 3 i EFEKTYWNO EKOLOGICZNO EKONOMICZNA WDROONYCH ZMIAN TECHNOLOGICZNYCH W OCZYSZCZANIU CIEKÓW KOMUNALNYCH. Wdroone rozwizania technologiczne oczyszczania cieków komunalnych o podwyszonej zawartoci zwizków azotowych i siarczkowych z wykorzystaniem buforujcych i kompleksujcych własnoci jonów elaza zapewniaj uzyskanie nastpujcych efektów ekologicznych: oczyszczenie cieków komunalnych poniej dopuszczalnych wskaników zanieczyszcze [7], wyeliminowanie alkalizacji cieków np. zuycia ługu sodowego, obnienie zuycia energii elektrycznej na aeracj reaktorów, o conajmniej 15% w przeliczeniu na 1m 3 oczyszczonych cieków, zmniejszenie stopnia recyrkulacji osadów biologiczno chemicznych o 33%, poprawa o 10% zdolnoci odwadniania osadów nadmiernych, obnika zuycia polielektrolitu o 70%. Technologia ta wymaga stosowania wikszych dawek koagulanta PIX-100 tj. wzrost dawki ze 100g/m 3 do 350g/m 3 cieków. Koszt oczyszczenia cieków komunalnych w warunkach porównywalnych przed i po zastosowaniu zmian technologicznych obniył si z 1,73 zł/m 3 do 1,27 zł/m 3 [8]. Koszt ten nie zawiera obniki opłat i kar za ponadnormatywne zanieczyszczenie cieków.

5 PODSUMOWANIE Wykorzystanie buforujcych i kompleksujcych własnoci jonów elaza w biologiczno chemicznym oczyszczaniu cieków komunalnych pozwala uzyska wymagany stopie zmniejszenia ste zanieczyszcze, a w szczególnoci zwizków azotowych i siarczkowych Wprowadzenie przedstawionych tym artykule rozwiza technologicznych biologiczno chemicznego oczyszczania cieków komunalnych pozwala obniy koszt oczyszczania z 1,73 zł/m 3 do 1,27 zł/m 3 tj. o 26%. 6. LITERATURA. [1] HEIDRICH Z.: Oczyszczanie cieków na przestrzeni ostatnich 10 lat. Przegld Komunalny 2001, 3, 114, s [2] KŁOSS TRBACZKIEWICZ H., OSUCH PAJDZINSKA E., ROMAN M.: Koszty komunalnych oczyszczalni cieków w wietle danych krajowych i zagranicznych. PZITS, Warszawa, 1998r. [3] ŁOMOTOWSKI J., SZPINDOR A.,: Nowoczesne systemy oczyszczania cieków. Arkady, Warszawa 2002r. [4] BURMISTRZ P., KARCZ A., OLCZAK Cz.: Usuwanie inhibitorów biodegradacyjnych ze cieków koksowniczych w warunkach ZK Zdzieszowice. Przemysł chemiczny 2003, 85, 5, s [5] Projekt technologiczny oczyszczania cieków komunalnych w Zdzieszowicach. Hölter Wassertechnik Sp. z o.o., Warszawa, 1999 r. [6] ZAPOLSKII A.K.: Koaguljanty i flokuljanty w prociessach oczistki wody. Wyd. Chimija, Leningrad, 1987 r. [7] Rozporzdzenie Ministra rodowiska z dnia 29 listopada 2002 roku w sprawie warunków, jakie naley spełni przy wprowadzaniu cieków do wód lub do ziemi. Dz. U. Nr 212, poz z dnia 16 grudnia 2002 r. [8] OLCZAK Cz.: Koszty oczyszczania cieków komunalnych z gmin Zdzieszowice, Lenica, Walce w komunalno przemysłowej oczyszczalni cieków w Zdzieszowicach. Raport, Zdzieszowice 2001 r. Praca niepublikowana.

6 - 6 - Tablica 1 Parametry technologiczne oczyszczania cieków komunalnych wg rozwiza projektowych oczyszczalni. L.p Nazwa Jednostka Wielkoci 1 Dawka Koagulanta - PIX 113 gfe/m 3 10,2 2 Przepływ m 3 /dobe Czasy zatrzymania; reaktor defosfotacji h 0,8 reaktory biologiczne h 32 osadniki wtórne h 3,6 4 Osad biologiczny indeks osadu zawartoci biomasy zawartoci elaza ml/g % suchej masy % suchej masy ,2 5 Recyrkulacja osadu % dopływu 150

7 - 7 - Stopie oczyszczenia cieków komunalnych przed zmianami procesu technologicznego. Tablica 2 L.p Nazwa Jednostka Wartoci redniodobowe Dopływ Odpływ cieków cieków 2.1 BZT 5 go 2 /m N amonowy g/m N ogólny g/m Fosfor całkowity g/m 3 7,3 1,8 2.5 Siarczki g/m 3 8,4 0,4 2.6 Cyjanki wolne g/m 3 4,7 0,2 2.7 Zasadowo val/m 3 9,4 1,2 2.8 Odczyn jednostka ph 8,1 6,4

8 - 8 - Tablica 3 Parametry technologiczne oczyszczania cieków komunalnych z wykorzystaniem buforujcych i kompleksujcych własnoci elaza. L.p Nazwa Jednostka Wielkoci redniodobowe 1. Dopływ cieków m 3 /dob pracy Czasy zatrzymnia h/dob h - reaktor odsiarczalnik j.w. - reaktor denitryfikacji j.w. - reaktor tlenowy j.w. - osadniki wtórne j.w. 3. Osad biologiczno chemiczny - stenie w reaktorach g/m ± 50 - indeks ml/g 75 - zawarto biomasy % suchej masy 57 - zawarto elaza % suchej masy 2,5 ± 0,5 - recyrkulacja % dopływu cieków Dawka koagulanta PIX rozruchowa g Fe/m 3 90 ± 10 - podtrzymujca g Fe/m 3 35 ± ,6

9 - 9 - Tablica 4 Stopie oczyszczenia cieków komunalnych z wykorzystaniem buforujcych i kompleksujcych własnoci elaza. L.p Nazwa Jednostka Dopływ cieków Wartoci redniodobowe Odpływ cieków Stopie oczyszczenia % BZT 5 g O 2 /m ,2 2. N - ogólny g/m ,8 3. Fosfor całkowity g/m 3 7,3 0,8 89,0 4. Siarczki g/m 3 8,4 0,1 98,8 5. Cyjanki wolne g/m 3 4,7 0,05 98,9 6. Zasadowo val/m 3 9,4 2,8-7. Odczyn jednostka ph 8,1 7,2 -

10 Koagulant Koagulant Osadnik wtórny Dopływ Krata Piaskownik Reaktory wielofunkcyjne Odpływ Osad nadmierny Recyrkulacja osadu Rys. 1 Ogólny schemat technologiczny oczyszczalni cieków komunalnych

11 Koagulant KA REAKTORY BIOLOGICZNE KT 1 Koagulant ODPŁYW Rw DOPŁYW REAKTOR DEFOSFATACJI KA KT 2 Rw KA KT 3 OSADNIK WTÓRNY Rw RECYRKULACJA OSADU OSAD NADMIERNY Rys. 2 Biologiczno - chemiczne oczyszczanie cieków komunalnych wg bazowych rozwiza.

12 PIX REAKTOR DENITRYFIKACJI 1 ODPŁYW DOPŁYW REAKTOR ODSIARCZKOWANIE ODCYJANOWANIE DEFOSFATACJA REAKTOR TLENOWY BIODEGRADACJA NITRYFIKACJA 2 50% RECYRKULATU 50% RECYRKULATU REAKTOR TLENOWY BIODEGRADACJA NITRYFIKACJA 3 OSADNIK WTÓRNY RECYRKULACJA OSADU 100% OSAD NAD- MIERNY Rys. 3 Schemat technologiczny biologiczno chemicznego oczyszczania cieków komunalnych po zmianach procesowych