WPŁYW AWARII REAKTORÓW BIOLOGICZNYCH ORAZ STOSOWANIA KOAGULANTÓW NA JAKO CIEKÓW ODPROWADZANYCH Z OCZYSZCZALNI CIEKÓW WSCHÓD" W GDASKU

Transkrypt

1 WPŁYW AWARII REAKTORÓW BIOLOGICZNYCH ORAZ STOSOWANIA KOAGULANTÓW NA JAKO CIEKÓW ODPROWADZANYCH Z OCZYSZCZALNI CIEKÓW WSCHÓD" W GDASKU Autorzy: Marek GENEJA Politechnika Gdaska, Wydział Budownictwa Wodnego i Inynierii rodowiska, Stanisław MIKOŁAJSKI, Mieczysław GIELERT Saur Neptun Gdask S.A., Michał KOBUS, Emilia PIETRZAK Politechnika Gdaska, Wydział Budownictwa Wodnego i Inynierii rodowiska, WPROWADZENIE Najpowaniejszymi zaburzeniami w funkcjonowaniu kadej biologicznej oczyszczalni cieków, a zwłaszcza oczyszczalni zaliczanych do tzw. wielkich, s awarie reaktorów z osadem czynnym. W oczyszczalniach o duej przepustowoci, s one szczególnie uciliwe - wymagaj bowiem przewanie przepompowywania bardzo duych objtoci mieszaniny osadu czynnego i cieków, czyszczenia bioreaktorów, wykonania skomplikowanych napraw, ponownego napełnienia urzdze, odbudowania właciwej biocenozy osadu czynnego i osignicia pełnej efektywnoci procesów biologicznego usuwania zanieczyszcze ze cieków. Szczególnie w okresie zimowym, awarie tego typu mog powodowa znaczce i długotrwałe podwyszenie wartoci wskaników zanieczyszcze w ciekach, zwizane ze wzrostem opłat za ich odprowadzanie do rodowiska wodnego. Właciwe dawkowanie reagentów chemicznych moe w pewnym stopniu łagodzi skutki tych powanych zaburze w przebiegu procesów oczyszczania cieków. W okresie od grudnia 1 do marca 2, w oczyszczalni cieków Wschód nastpowały kolejne awarie reaktorów biologicznych: 3-4 (rozszczelnienie przej dławicowych rurocigów recyrkulacyjnych osadu), 3-2 (rozsunicie szczelin dylatacyjnych), 3-3 (rozszczelnienie instalacji do napowietrzania cieków). Dokonano inspekcji i napraw po oprónieniu zawartoci bioreaktorów 3-2, 3-1, 3-6, 3-3. W wyniku duych opónie prowadzonych remontów gwarancyjnych bioreaktorów, które powinny zosta zakoczone do padziernika 2, w grudniu 2 roku było konieczne przeprowadzenie rozruchu technologicznego jednego reaktora biologicznego 3-2, przy temperaturze rzdu 15 o C. Oczyszczalnia cieków Wschód w Gdasku jest obiektem o przepustowoci 18 m 3 /d wyposaonym w układ technologiczny, który stanowi 6 cigów biologicznego, zintegrowanego usuwania zanieczyszcze organicznych, azotu i fosforu w systemie MUCT. Kady bioreaktor współpracuje z dwoma radialnymi osadnikami wtórnymi (rys. 1). Bioreaktory MUCT gdaskiej oczyszczalni cieków s dodatkowo wyposaone w komor przejciow, która w zalenoci od potrzeb moe pełni funkcj komory nitryfikacji lub denitryfikacji oraz w komor odtleniania strumienia recyrkulacji azotanowej. Do układu biologicznego usuwania zanieczyszcze cieki dopływaj po mechanicznym podczyszczaniu na kratach, w napowietrzanych piaskownikach oraz radialnych osadnikach wstpnych (rys. 1). Z osadnikami wstpnymi współpracuje wydzielony trzykomorowy fermenter o pełnym wymieszaniu. Wytworzone lotne kwasy tłuszczowe wraz z przefermentowanym osadem s kierowane z fermentera przed osadniki wstpne. W artykule omówiono wpływ awarii bioreaktorów oraz zwizanych z nimi zaburze procesów biologicznego usuwania zanieczyszcze (w okresie od grudnia 1 do kwietnia 2 oraz w grudniu 2) na pogorszenie jakoci cieków odprowadzanych do Zatoki Gdaskiej. Przedstawiono ocen skutecznoci działania reagentów chemicznych (PIX-113, PAX-16), stosowanych w celu złagodzenia skutków destabilizacji procesów oczyszczania oraz porównano koszty ich stosowania z obnieniem opłat za odprowadzanie cieków.

2 1 6 2 d d e c c/d a b Do pozostałych 5 bioreaktorów cieki cieki oczyszczone Recyrkulacja wewntrzna Osad po fermentacji Osad po wstpnej fermentacji + LKT Osad recyrkulowany i nadmierny Wody nadosadowe Siarczan elaza (PIX) Osad odwodniony Rys. 1. Schemat technologiczny oczyszczalni cieków w Gdasku. 1 Budynek krat, 2 Piaskownik, 3 Osadniki wstpne radialne, 4 Układ generowania LKT (3-komorowy fermenter o pełnym wymieszaniu), 5 Pojedynczy reaktor biologiczny MUCT (a-strefa denitryfikacji recyrkulatu, b-strefa beztlenowa, c-strefa denitryfikacji, c/d-strefa denitryfikacji lub tlenowa, d-strefa tlenowa, e-strefa odtleniania), 6 Osadniki wtórne radialne, 7 Stacja zagszczania osadu czynnego nadmiernego, 8 Wydzielone komory fermentacji, 9 Stacja mechanicznego odwadniania osadu, Plac składowy, 11 Układ podczyszczania odcieków, 12 Stacja dawkowania siarczanu elaza (PIX). METODYKA W analizie technologicznej dotyczcej wpływu awarii reaktorów biologicznych na jako cieków odprowadzanych z oczyszczalni Wschód, uwzgldniono nastpujce okresy eksploatacji oczyszczalni [1,2]: XII 1-IV 2 - pierwszy okres zwizany z seri powanych awarii i ich skutkami oraz rozruchem rezerwowego bioreaktora w styczniu; XII -IV 1 - okres porównawczy dla pierwszego okresu awarii, charakteryzujcy si brakiem zakłóce w procesach oczyszczania cieków; XII 2 okres rozruchu jednego z reaktorów biologicznych przy niskiej temperaturze zewntrznej (skutek opónie remontów reaktorów po awariach w okresie XII 1-IV 2); XII - okres porównawczy dla drugiego okresu awarii. Analizujc wpływ awarii bioreaktorów na jako cieków odprowadzanych do rodowiska poczyniono załoenie, e mog by porównywane wartoci wskaników zanieczyszcze w odpływach ( wyjcie ) podczas awarii oraz w okresie porównawczym jedynie pod warunkiem wystpowania znaczcego podobiestwa dopływów (ste i ładunków zanieczyszcze) do bioreaktorów ( wejcie ) w analizowanych okresach pracy oczyszczalni.

3 Uwzgldniono zatem fakt, e jako cieków odprowadzanych z oczyszczalni jest w pewnym stopniu uzaleniona od ste zanieczyszcze w dopływie do reaktorów biologicznych. Biorc to pod uwag, wstpny etap przeprowadzonej analizy danych obejmował ustalenie podobiestw i rónic w steniach i ładunkach zanieczyszcze (BZT 5, ChZT, zawiesina ogólna, NH 4 -N, N og, P og ) w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresach stanów awaryjnych (XII 1-IV 2 oraz XII 2) oraz w okresach porównawczych (XII -IV 1, XII ). Oceniono w ten sposób stopie rozbienoci charakterystyki cieków, doprowadzanych do bioreaktorów w porównywanych okresach eksploatacyjnych oczyszczalni. Przyjto załoenie, e w przypadku stwierdzenia znaczcych rozbienoci w wartociach wskaników zanieczyszcze, a przede wszystkim w ładunkach na wejciu do reaktorów biologicznych w okresach stanów awaryjnych oraz w okresach porównawczych, ocena wpływu awarii na wzrost ste zanieczyszcze w ciekach odprowadzanych do odbiornika nie bdzie w pełni jednoznaczna. Dua liczba danych, dotyczcych pierwszego okresu awarii (XII 1-IV 2) oraz okresu porównawczego (XII -IV 1), umoliwiła przeprowadzenie statystycznej oceny struktury zbiorów wartoci wskaników w ciekach doprowadzanych do reaktorów biologicznych ( wejcie ). Uzupełniajc ocen charakterystyki cieków dopływajcych do bioreaktorów przeprowadzono stosujc graficzn analiz ładunków zanieczyszcze. Ze wzgldu na niewielki zbiór danych dotyczcych zimowego rozruchu bioreaktora (XII 2), w analizie zastosowano wyłcznie graficzne porównanie ładunków zanieczyszcze notowanych w tym okresie oraz w okresie porównawczym (XII ). Kocow ocen wpływu awarii reaktorów biologicznych na destabilizacj procesów biologicznego oczyszczania cieków sformułowano uwzgldniajc skutki działania reagentów oraz kształtowanie si wartoci podstawowych wskaników zanieczyszcze w ciekach odpływajcych z oczyszczalni w okresie stanów awaryjnych oraz w okresach porównawczych. ANALIZA CHARAKTERYSTYKI DOPŁYWU DO REAKTORÓW BIOLOGICZNYCH Na rys. 2 przedstawiono wyniki analizy statystycznej wartoci charakterystycznych wskaników zanieczyszcze (ChZT, BZT 5, zawiesina ogólna, NH 4 -N, N og, P og ) w ciekach dopływajcych do bioreaktorów w okresach stanu awaryjnego (XII 1-IV 2) oraz porównawczym (XII -IV 1). Porównujc przebiegi linii skumulowanych czstoci wystpowania dla poszczególnych wskaników zanieczyszcze, obserwowano wyrane podobiestwa w charakterystyce jakociowej cieków doprowadzanych do bioreaktorów w analizowanych okresach eksploatacji oczyszczalni. Naley podkreli, e w przypadkach wystpowania wikszych rónic w przebiegach linii skumulowanej czstoci wystpowania ste (wraz z wartociami mniejszymi), wysze wartoci były obserwowane z reguły w okresie porównawczym. W takim przypadku wzrost wartoci wskaników zanieczyszcze dla odpływu w okresie awarii (w odniesieniu do okresu porównawczego - bez zakłóce w pracy oczyszczalni), moe by interpretowany jako skutek destabilizacji oczyszczania cieków, spowodowany trwajcym stanem awaryjnym. Charakterystyczne wartoci statystyczne wskaników zanieczyszcze w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych po mechanicznym oczyszczaniu w okresie awarii oraz w okresie porównawczym zestawiono w tabeli 1. Obliczone dla % prawdopodobiestwa rónice pomidzy odpowiadajcymi sobie charakterystycznymi wartociami wahaj si od 1% do 19% (w odniesieniu do wartoci mniejszej). Naley jednak podkreli, e wysze wartoci wskaników dotycz w wikszoci przypadków okresu porównawczego. Dla prawdopodobiestwa 85% i 95 % oraz wartoci redniej, rónice pomidzy charakterystycznymi steniami s mniejsze, przy czym wikszo wartoci wyszych dotyczy równie okresu porównawczego.

4 BZT5 ChZT 9 9 Liczebno zbiorów liczebno (okr. aw.) liczebno (okr. por.) czsto (okr. aw.) czsto (okr. por.) Czsto skumulowana Liczebno zbiorów liczebno (okr. aw.) liczebno (okr. por.) czsto (okr. aw.) czsto (okr. por.) Czsto skumulowana Przedziały wartoci Przedziały wartoci Liczebno zbiorów Zawiesina ogólna liczebno (okr. aw.) liczebno (okr. por.) czsto (okr. aw.) czsto (okr. por.) Czsto skumulowana Liczebno zbiorów liczebno (okr. aw.) liczebno (okr. por.) czsto (okr. aw.) czsto (okr. por.) NNH Czsto skumulowana Przedziały wartoci Przedziały wartoci Nog Pog 9 9 Liczebno zbiorów liczebno (okr. aw.) liczebno (okr. por.) czsto (okr. aw.) czsto (okr. por.) Czsto skumulowana Liczebno zbiorów liczebno (okr. aw.) liczebno (okr. por.) czsto (okr. aw.) czsto (okr. por.) Czsto skumulowana Przedziały wartoci Przedziały wartoci Rys. 2. Prawdopodobiestwo wystpowania ste charakterystycznych wskaników zanieczyszcze (czsto skumulowana) w ciekach dopływajcych do bioreaktorów oczyszczalni Wschód w okresie stanu awaryjnego (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1).

5 W okresie porównawczym wszystkie rednie wartoci wskaników zanieczyszcze były wysze od rednich wartoci wskaników w okresie awarii (tabela 1). Analiza tych wartoci wskazuje na bardzo due podobiestwa porównywanych ze sob zbiorów wartoci ChZT, azotu amonowego i azotu ogólnego - rónice pomidzy wartociami rednimi mieciły si w przedziale od 4% do 7% w odniesieniu wartoci mniejszych. Nieco wiksze rónice pomidzy rednimi arytmetycznymi (12-13%) odnosiły si do BZT 5 oraz fosforu ogólnego. Tabela 1. Charakterystyczne wartoci statystyczne wskaników zanieczyszcze w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym(xii 1-IV 2). Okres porównawczy Okres awarii (XII'1-IV'2) Wskaniki (XII'-IV'1) zanieczyszcze, jednostki ChZT, Prawdopodobiestwo % 85% 95% rednia arytmetyczna Prawdopodobiestwo % 85% 95% rednia arytmetyczna mg O 2 /dm BZT5, mg O 2 /dm Zawiesina og., mg/dm Azot amonowy mg NH 4 -N/dm 3 45,1 52,2 55,7 47,5 44,7 48,6 51,7,3 Azot ogólny, mg N / dm 3 63,7 79,7 88,9 72,5 61,6 71,6 76,8 77,4 Fosfor ogólny, mg P/ dm 3 12,1 14,9 19,1 13,5 14,4 16,8 18,7 15,2 Uwzgldniajc jednak dopuszczalny błdy analizy, które dla poszczególnych wskaników zanieczyszcze wahaj si od 5% do % (około 15% w odniesieniu do BZT 5 ), zrónicowanie charakterystyki dopływu do reaktorów biologicznych w okresach awarii (XII 1-IV 2) i porównawczym (XII 1-IV 2) mona oceni jako mało znaczce. Z graficznej analizy zmiennoci charakterystycznych wskaników zanieczyszcze w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w porównywanych okresach eksploatacji oczyszczalni (XII 1-IV 2 oraz XII 1-IV 2) wynika, e z technologicznego punktu widzenia, obserwowane rónice w steniach zwizków organicznych (ChZT, BZT 5 ) oraz azotowych (NH 4 -N, N og ) na wejciu do bioreaktorów mona uzna za niewielkie. Znaczne zrónicowanie stwierdzono w odniesieniu do ste zawiesiny ogólnej, jednak wysze wartoci tego wskanika notowano w okresie porównawczym [3]. Najbardziej znaczca dla ustalenia podobiestwa warunków pracy reaktorów biologicznych w porównywanych okresach eksploatacji oczyszczalni była analiza porównawcza wielkoci ładunków zanieczyszcze w ciekach kierowanych do bioreaktorów w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII 1-IV 2). Kształtowanie si wielkoci tych ładunków dla analizowanych okresów eksploatacyjnych pokazano na rys. 3, 4, 5, 6, 7 oraz 8.

6 Ładunek BZT 5, kg O 2 /d Ład BZT5 (okres awarii) Ład. BZT5 (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. BZT5 (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. BZT5 (okres awarii) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 3. Ładunki BZT 5 w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1) Ładunek ChZT, kg O 2 /d 8 6 Ład. ChZT (okres awarii) Ład. ChZT (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. ChZT (okres awarii) Linia trendu (wielom.) - Ład. ChZT (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 4. Ładunki ChZT w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1). Ładunek zaw. og., kg/d 6 Ład zawiesina og. (okres awarii) Ład. Zawiesina og. (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. zawiesina og. (okres awarii) Linia trendu (wielom.) - Ład. zawiesina og. (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XI'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 5. Ładunki zawiesiny ogólnej w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1).

7 Ładunek azotu amonow., kg N/d Ład. NH4-N mech (okres awarii) Ład. NH4-N mech (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. NH4-N (okres awarii) Linia trendu (wielom.) - Ład. NH4-N (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 6. Ładunki azotu amonowego w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1) Ładunek azotu og., kg N/d 8 6 Ład. Nog. mech. (okres awarii) Ład. Nog. mech. (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. Nog. (okres awarii) Linia trendu (wielom.) - Ład. Nog. (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 7. Ładunki azotu ogólnego w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1) Ładunek fosforu og., kg P/d Ład. Pog. mech (okres awarii) Ład. Pog. mech. (okres porównawczy) Linia trendu (wielom.) - Ład. Pog. (okres awarii) Linia trendu (wielom.) - Ład. Pog. (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XI'-IV'1) Rys. 8. Ładunki fosforu ogólnego w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1).

8 Z przedstawionych na rys. 3, 4, 5, 6, 7 i 8 wykresów wynika, e w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1) zrónicowanie ładunków zanieczyszcze w ciekach dopływajcych do bioreaktorów było nieznaczne. Wyjtek stanowiły ładunki zawiesiny ogólnej, których zrónicowanie w analizowanym okresie eksploatacyjnym było niewtpliwie znaczce. Konieczno przeprowadzenia rozruchu jednego reaktora biologicznego przy niskiej temperaturze zewntrznej (XII 2) była spowodowana opónieniami w naprawach gwarancyjnych bioreaktorów po awariach, które miały miejsce w okresie od grudnia 1 do marca 2. Ze wzgldu na niewielk liczb danych dotyczcych tego okresu eksploatacji oczyszczalni oraz okresu porównawczego (XII ), przeprowadzono uproszczon analiz charakterystyki dopływów do bioreaktorów, w której uwzgldniono wyłcznie wartoci ładunków zanieczyszcze na wejciu. Z wykresów przedstawionych na rys. 9,, 11, 12, 13 i 14 wynika, e w okresie zimowego rozruchu reaktora biologicznego (XII 2) wartoci ładunków wszystkich wskaników zanieczyszcze (ładunki BZT 5, ChZT, zawiesiny ogólnej, NH 4 -N, N og, P og ) w ciekach dopływajcych były wyranie wysze od wartoci ładunków zanieczyszcze w okresie porównawczym (XII ). Ładunek BZT 5, kg O 2 /d Ład BZT5 mech. (okres awarii) Ład. BZT5 mech. (okres porównawczy) Linia trendu (zal. liniowa) - Ład. BZT5 (okres awarii) Linia trendu (zal. liniowa) - Ład. BZT5 (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'2) i porównawczego (XII') Rys. 9. Ładunki BZT 5 w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 2) oraz w okresie porównawczym (XII ) Ładunek ChZT, kg O 2 /d Ład. ChZT mech. (okres awarii) Ład. ChZT mech. (okres porównawczy) Linia trendu (zal. liniowa) - Ład. ChZT (okres awarii) Linia trendu (zal. liniowa) - Ład. ChZT (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'2) i porównawczego (XII') Rys.. Ładunki ChZT w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 2) oraz w okresie porównawczym (XII )

9 Ładunek zawiesiny og., kg/d Ład. zawiesina og. mech. (okres awarii) Ład. zawiesina og. mech. (okres porównawczy) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. zawiesiny og. (okres awarii) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. zawiesiny og. (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'2) i porównawczego (XII') Rys. 11. Ładunki zawiesiny ogólnej w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 2) oraz w okresie porównawczym (XII ) Ładunek azotu amon., kg N/d 6 Ład. NH4-N mech. (okres awarii) Ład. NH4-N mech. (okres porównawczy) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. NH4-N (okres awarii) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. NH4-N (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII 2) i porównawczego (XII ) Rys. 12. Ładunki azotu amonowego w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 2) oraz w okresie porównawczym (XII ). Ładunek azotu og., kg N/d Ład. Nog. mech. (okres awarii) Ład. Nog. mech. (okres porównawczy) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. Nog. (okres awarii) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. Nog. (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'2) i porównawczego (XII') Rys. 13. Ładunki azotu ogólnego w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 2) oraz w okresie porównawczym (XII ) Ładunek fosforu og., kg P/d Ład. Pog. mech. (okres awarii) Ład. Pog. mech. (okres porównawczy) Linia trendu (zal. liniowa) - Ład. Pog. (okres awarii) Linia trendu (zal. liniowa) -Ład. Pog. (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'2) i porównawczego (XII') Rys. 14. Ładunki fosforu ogólnego w ciekach dopływajcych do reaktorów biologicznych w okresie awarii (XII 2) oraz w okresie porównawczym (XII )

10 Była to sytuacja niekorzystna, poniewa podwyszone wartoci wskaników zanieczyszcze na wejciu oddziaływaj (w pewnym stopniu) na wzrost wartoci wskaników zanieczyszcze w ciekach odpływajcych z oczyszczalni. W tym przypadku nie była zatem moliwa jednoznaczna ocena wpływu rozruchu reaktora biologicznego na pogorszenie jakoci odpływu w odniesieniu do okresu porównawczego. WPŁYW STANÓW AWARYJNYCH NA CHARAKTERYSTYK CIEKÓW ODPŁYWAJCYCH Z OCZYSZCZALNI Kształtowanie si wartoci analizowanych wskaników zanieczyszcze w ciekach odpływajcych z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w porównawczym okresie eksploatacji (XII -IV 1) przedstawiono na rys. 15, 16, 17, 18, 19 i. Z porównania wartoci BZT 5 w ciekach odprowadzanych do rodowiska (rys. 15) w okresie od pocztku stycznia do połowy kwietnia z wartociami obserwowanymi w okresie porównawczym wynika, e podczas awarii wartoci BZT 5 w oczyszczonych ciekach były wyranie wysze od charakterystycznych dla bezawaryjnego okresu funkcjonowania oczyszczalni. W okresie awarii wartoci BZT 5 przekraczały o - 8% ( 6 mg O 2 /dm 3 ) przecitny poziom wartoci tego wskanika w ciekach odpływajcych w okresie pracy obiektu bez zakłóce (5-7 mg O 2 /dm 3 ) BZT 5, mgo 2 /dm 3 BZT5 odpływ (okres awarii) BZT5 odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - BZT5 odpływ (okres awarii) Linia trendu (r. ruchoma) - BZT5 odpływ (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 15. Wartoci BZT 5 w odpływie z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1). Z rys. 16, ilustrujcego wartoci ChZT w ciekach odpływajcych z oczyszczalni w porównywanych okresach wynika, e zmiany rozpatrywanego wskanika zanieczyszcze wykazywały bardzo due podobiestwo do zmiennoci BZT 5 (rys. 15). Analizujc przebieg zmian ChZT wyróniono dwa okresy, podczas których wzrost wartoci tego wskanika był wyjtkowo duy. Wartoci charakterystyczne dla przecitnej pracy oczyszczalni ( - mg O 2 /dm 3 ) zostały przekroczone w okresach stanu awaryjnego o 2-3% ( mg O 2 /dm 3 ). Stenia zawiesiny ogólnej (rys. 17) kształtowały si analogicznie do zmian wartoci BZT 5 i ChZT. Stany awaryjne spowodowały okresowy wzrost wartoci tego parametru nawet do około 9% (1 mg/dm 3 ) w porównaniu do wartoci obserwowanych w okresie bezawaryjnej pracy oczyszczalni (rzdu mg/dm 3 ). Zmiany stenia azotu amonowego w okresach awarii i porównawczym (rys. 18) wiadcz jednoznacznie o powanym zakłóceniu procesu nitryfikacji w okresie trwania stanu awaryjnego. Naley jednak podkreli, e charakterystyczne dla okresu obnionych temperatur obnienie efektywnoci tego procesu obserwowano take w okresie porównawczym.

11 ChZT, mg O 2/ dm ChZT odpływ (okres awarii) ChZT odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma)- ChZT odpływ (okres awarii) Linia trendu (r. ruchoma) - ChZT odpływ (okres porównawczy) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 16. Wartoci ChZT w odpływie z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1). Zawiesina og., mg/dm Zawiesina og. odpływ (okres awarii) Zawiesina og. odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - zawiesina og. odpływ (okres awarii) Linia trendu (r. ruchoma) - zawiesina og. (okres porównawczy) 11-2 Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 17. Stenie zawiesiny ogólnej w odpływie z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1) Azot amonowy, mg N/dm NH4-N odpływ (okres awarii) NH4-N odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - NH4-N odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - NH4-N odpływ (okres awarii) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 18. Stenie azotu amonowego w odpływie z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1).

12 Charakterystyczn dla omówionych wskaników zmienno ste zanieczyszcze w okresie awarii mona zaobserwowa analizujc stenia azotu ogólnego (rys. 19) i fosforu ogólnego (rys. ). Wartoci tych wskaników wyranie przekraczały (azot ogólny o około %, fosfor ogólny o około - %) wartoci charakterystyczne dla bezawaryjnego funkcjonowania oczyszczalni (około 12 mg N/dm 3 i,75 mg P/dm 3 ). Azot ogólny, mg N/dm Azot og. odpływ (okres awarii) Azot og. odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - Nog. odpływ (okres porównawczy Linia trendu (r. ruchoma) - Nog. odpływ (okres awarii) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys. 19. Stenie azotu ogólnego w odpływie z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1). Fosfor ogólny, mg P/dm 3 5, 4, 4, 3, 3, 2, 2, 1, 1,,, Pog. odpływ (okres awarii) Pog. odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - Pog. odpływ (okres porównawczy) Linia trendu (r. ruchoma) - Pog. odpływ (okres awarii) Daty okresów: awarii (XII'1-IV'2) i porównawczego (XII'-IV'1) Rys.. Stenie fosforu ogólnego w odpływie z oczyszczalni w okresie awarii (XII 1-IV 2) oraz w okresie porównawczym (XII -IV 1) Z przeprowadzonej analizy wynika, e awarie reaktorów biologicznych oczyszczalni cieków Wschód spowodowały powan destabilizacj procesów zintegrowanego biologicznego usuwania zanieczyszcze. Zakłócenia te skutkowały bardzo znaczcym wzrostem wartoci wskaników zanieczyszcze w ciekach odprowadzanych z oczyszczalni. Awarie bioreaktorów, które miały miejsce ju na pocztku grudnia 1 roku, nie wpłynły na natychmiastowe pogorszenie efektów biologicznego oczyszczania cieków. Podejmowane w por zapobiegawcze działania eksploatacyjne [4], polegały midzy innymi na stosowaniu siarczanu elaza III (PIX-113) do poprawy efektywnoci usuwania zanieczyszcze (głównie fosforu) oraz chlorku poliglinu (PAX-16), który dawkowano głównie w celu ograniczenia rozwoju bakterii nitkowatych (głównie Microthrix parvicella). Jednak kolejne awarie, zwizane

13 z przepompowywaniem zawartoci reaktorów biologicznych, przyczyniły si do silnego wychłodzenia mieszaniny cieków i osadu czynnego. Sprzyjało to niekorzystnym zmianom w składzie biocenozy osadu czynnego, a szczególnie przyspieszonemu rozwojowi mikroorganizmów nitkowatych. Po okresie krótkotrwałej poprawy jakoci odpływajcych cieków (koniec stycznia 2 - połowa lutego 2), nastpiło powtórne wyrane obnienie skutecznoci usuwania zanieczyszcze, spowodowane kolejn awari oraz postpujcym rozwojem bakterii nitkowatych w osadzie czynnym (rys. 15, 16, 17, 18, 19 i ). Odnoszc si do okresu zimowego rozruchu jednego z bioreaktorów (XII 2) naley podkreli, e jednoznaczna interpretacja zakłóce procesu biologicznego oczyszczania cieków nie moe by w tym przypadku jednoznaczna. W tym okresie eksploatacyjnym obserwowano wyranie wysze ładunki zanieczyszcze w ciekach doprowadzanych do biologicznego oczyszczania (w odniesieniu do okresu porównawczego). Odpływ z oczyszczalni podczas rozruchu charakteryzował jednak tylko nieznacznie wyszymi wartociami charakterystycznych wskaników zanieczyszcze (BZT 5, ChZT, zawiesiny ogólnej i fosforu ogólnego) wskutek zapobiegawczego dawkowania reagentów chemicznych. STOSOWANIE REAGENTÓW PIX-113 ORAZ PAX 16 W OKRESACH AWARII Przepompowywanie i zwizane z tym wychładzanie mieszaniny cieków i osadu czynnego podczas kolejnych awarii i rozruchów bioreaktorów w okresie zimowym, przyczyniło si do wzrostu liczby bakterii nitkowatych (Microthrix parvicella), pogorszenia zdolnoci sedymentacyjnych osadu czynnego oraz jakoci cieków odprowadzanych do rodowiska. Dla złagodzenia tych zakłóce okresowo prowadzono dozowanie PIX-113 do układu biologicznego oczyszczania cieków oraz do układu podczyszczania odcieków z kocowego odwadniania osadów. Pian biologiczn oraz kouch w reaktorach biologicznych i w osadnikach wtórnych zwalczano dawkujc PAX-16. Bilans zuycia tych koagulantów dla analizowanych okresów awarii przedstawiono w tabeli 2 oraz graficznie na rys. 21 i 22. Tabela 2. Zuycie koagulantów w okresach stanów awaryjnych. Zuycie reagentów, tony Koagulant Pierwszy okres Drugi okres Łcznie I 2 IV 2 XI 2-XII 2 PIX , 19,8 98,8 PAX-16 48, 312,5 36,5 6 5,5 Zuycie, tony/d 5 4,5 4 3,5 3 2, zuycie PIX-u w reaktorach zuycie PIX-u do odcieków zuycie PAX-u Data Rys. 21. Zuycie i czas dawkowania PIX-113 i PAX-16 w okresie I 2-IV 2.

14 Zuycie, tony/d zuycie PIX-u w reaktorach zuycie PAX-u Data Rys. 22. Zuycie i czas dawkowania PIX-113 i PAX-16 w okresie XI 2-XII 2. Oceniajc wpływ koagulantów (PIX-113 i PAX-16) na złagodzenie skutków awarii bioreaktorów, przeprowadzono porównanie kosztów poniesionych na stosowanie tych reagentów oraz efektów ekonomicznych, wynikajcych ze zmniejszenia opłat za odprowadzanie do rodowiska cieków o niszymi steniach zanieczyszcze. Efekt ekonomiczny zwizany ze zmniejszeniem opłat za odprowadzanie do rodowiska cieków o niszej wartoci ChZT, mona okreli z zalenoci (Op) = (S ChZT ) Q obl Op j t w której: (Op) rónica w wysokoci opłat rodowiskowych za ChZT, PLN, (S ChZT ) rónica wartoci ChZT w odpływie (bez dawkowania reagentów i z dawkowaniem reagentów), mg O 2 /dm 3, Q obl obliczeniowy przepływ cieków, m 3 /d, Op j jednostkowa opłata rodowiskowa, PLN/kg ChZT, t czas obliczeniowy, doby. Uproszczon ocen skutecznoci działania koagulantów (PIX-u i PAX-u) dokonano porównujc koszty zastosowanych reagentów z efektami poprawy jakoci odpływu wyraonymi obnieniem opłat za odprowadzane cieki do odbiornika. Na podstawie analizy statystycznej wartoci podstawowych wskaników w ciekach oczyszczonych w okresach dozowania reagentów oraz rednich wartoci wskaników w odpływie w okresach bez dozowania reagentów ustalono, e bez dawkowania chemikaliów warto ChZT odpływu była wysza rednio o około mg O 2 /dm 3 od wartoci ChZT zwizanej ze stosowaniem reagentów ( S ChZT = mg O 2 /dm 3 ). Przyjmujc, e obliczeniowy przepływ cieków jako równy przepływowi redniemu dobowemu (Q obl = 85 m 3 /d) oraz uwzgldniajc, e czasy trwania okresów awarii (I-IV 2 oraz XI-XII 2) były równe odpowiednio 1 dób oraz 61 dób, rónice opłat za korzystanie ze rodowiska wynosiły dla pierwszego stanu awaryjnego (I-IV 2): oraz (Op) =,2 85 1,25 1 = 255 PLN (Op) =,2 85 1,25 61 = PLN dla drugiego stanu awaryjnego (XI-XII 2).

15 W tabeli 3 porównano koszty chemikaliów (PIX-113 i PAX-16) z obliczonymi, obnionymi opłatami w okresie ich dozowania. Tabela 3. Koszty dozowania reagentów i efekty obnienia opłat za odprowadzani cieków. Koszty reagentów Obnienie opłat Okresy awarii [PLN] za odprowadzanie PIX 113 PAX 16 cieków, PLN I-IV XI-XII Łcznie Poniewa korzystny wpływ reagentów chemicznych na łagodzenie technologicznych zakłóce przebiegu oczyszczania cieków był kilkakrotnie dłuszy, ni okres dawkowania, poprawa jakoci cieków w oczyszczalni Wschód i zwizane z tym obnienie opłat za ich odprowadzanie do rodowiska, w pełni zrekompensowało koszty stosowania koagulantów (tabela 3). WNIOSKI 1. Zaburzenia w funkcjonowaniu oczyszczalni biologicznych, spowodowane powtarzajcymi si awariami konstrukcji bioreaktorów, były bardzo uciliwe nie tylko ze wzgldu na konieczno przeprowadzania skomplikowanych napraw, ale przede wszystkim z powodu przedłuonej destabilizacji procesów usuwania zanieczyszcze oraz bardzo znaczcego pogorszenia jakoci odprowadzanych cieków. 2. Wspomaganie chemiczne zdestabilizowanych procesów biologicznych koagulantami PIX-113 i PAX-16 szczególnie w okresach masowego rozwoju bakterii nitkowatych i pienienia osadu czynnego, umoliwiło znaczne skrócenie czasu trwania zakłóce oraz przyniosło wyran popraw jakoci odprowadzanych cieków. 3. Koszty zwizane ze stosowaniem chemicznego wspomagania pracy reaktorów biologicznych w okresach awarii, zostały w pełni zrekompensowane w wyniku znacznego obnienia wielkoci opłat ponoszonych za odprowadzanie cieków do rodowiska. BIBLIOGRAFIA 1. Herman A. (3): Awarie reaktorów biologicznych prezentacja. Saur Neptun Gdask S.A. 2. Kkol M. (3): Monitoring awarii reaktorów biologicznych oczyszczalni Wschód w Gdasku - prezentacja. Saur Neptun Gdask S.A. 3. Geneja M., (3): Ocena wpływu awarii reaktorów biologicznych w oczyszczalni "Wschód" w Gdasku na jako cieków oraz opłaty zwizane z ich odprowadzaniem do rodowiska ekspertyza technologiczna. Politechnika Gdaska, Wydział Budownictwa Wodnego i Inynierii rodowiska. 4. Gielert M., Kubicka-Formela U. (2): Zastosowanie metody chemicznej do zwalczania puchnicia i pienienia osadu czynnego w wielofazowych reaktorach oczyszczalni Gdask-Wschód, Seminarium "Nowe rozwizania problemów technologicznych w oczyszczalniach cieków", Szczecin-Kopenhaga.

16 Zał cznik. Wybrane elementy awarii konstrukcji reaktorów w oczyszczalni Wschód" w Gda sku (2r). Widok rozszczelnionych przej dławicowych ruroci gów z recyrkulatem Uszkodzenie poł czenia dylatacyjnego. Rozszczelnienie poł czenia dylatacyjnego ciany zewn trznej reaktora. Czyszczenie reaktora po awarii.