Tab.1. Dopuszczalne wskaniki zanieczyszcze w ciekach oczyszczonych dla oczyszczalni w Tczewie.

Transkrypt

1 Wpływ dozowania chlorku poliglinu PAX 18 na usuwanie zanieczyszcze ze cieków ze szczególnym uwzgldnieniem azotu w oczyszczalni w Tczewie Autorzy: Mariusz Pepliski Ryszard Lidzbarski ZW i K Sp. z o. o. Tczew Oczyszczalnia cieków Wstp. Oczyszczalnia cieków w Tczewie została oddana do eksploatacji wiosn 1998roku. W roku 2002 obcienie oczyszczalni wynosiło 178 ty. RLM (Równowana Liczba Mieszkaców). W ciekach surowych, dopływajcych do oczyszczalni znaczny jest udział cieków z Pomorskiej Fabryki Drody w Tczewie. Schemat technologiczny oczyszczalni przedstawiono na rys. 1. Instalacja technologiczna oczyszczalni wyposaona jest w stacj dozowania koagulantów w trzech miejscach: na wejciu komory nitryfikacji, do koryta rozdziału cieków z komory nitryfikacji przed osadnikami kocowymi oraz do komór tlenowej stabilizacji osadu i grawitacyjnego zagszczania osadu. Dopuszczalne wskaniki zanieczyszcze w ciekach oczyszczonych dla oczyszczalni w Tczewie przedstawiono w tab.1. Rozporzdzenie Ministra rodowiska z dnia 29 listopada 2002r. (Dz. U. Nr 212, poz. 1799) zaostrzyło wymogi jakoci oczyszczania cieków dla oczyszczalni o wielkoci powyej 100 ty. RLM-ów. Tym samym prawodawstwo polskie zostało dostosowane do wymogów Unii Europejskiej. Oczyszczalnia cieków w Tczewie aktualnie miałaby trudnoci w spełnieniu tych zaostrzonych kryteriów, zwłaszcza w odniesieniu do azotu ogólnego. Okres zimowy dodatkowo nie sprzyja uzyskaniu zadowalajcych wyników w tym zakresie. Majc powysze na uwadze podjto wspólnie z Kemipolem prób zastosowania rónych koagulantów w celu zbadania moliwoci poprawienia jakoci pracy oczyszczalni cieków w Tczewie. Tab.1. Dopuszczalne wskaniki zanieczyszcze w ciekach oczyszczonych dla oczyszczalni w Tczewie. Wskanik Jednostka Wartoci w/g pozwolenia wodnoprawnego obowizuje od r. Warto w/g wymogów Rozporzdzenia M.. z dnia r. BZT 5 go 2 /m % red. ChZT go 2 /m % red. Zawiesina ogólna g/m % red. ogólny gn/m % red. Fosfor ogólny gp/m 3 1,5 1,0 90% red. 1

2 Test w skali laboratoryjnej. Celem bada było przetestowanie wybranych koagulantów w zakresie efektywnoci usuwania biogenów ze cieków ze szczególnym uwzgldnieniem obnienia stenia azotu w ciekach oczyszczonych poniej 10gN/m 3 oraz poprawy charakterystyki sedymentacyjnej osadu w okresie zimowym. Badania laboratoryjne przeprowadzono w okresie od do r. Do bada wykorzystano osad czynny pobrany na odpływie z komory nitryfikacji. Wybrane wyniki bada najskuteczniejszych koagulantów zamieszczono w tab. 2, a jako cieczy nadosadowej w tab. 3. Tab.2. Porównanie skutecznoci działania koagulantów w zakresie usuwania biogenów i zawiesiny ze cieków. Wyniki testu w skali laboratoryjnej. Rodzaj koagu lantu Dawka [g/m 3 ] Opada - lno osadu po 30 min. [cm 3 /dm 3 ] Indeks objto - ciowy osadu [cm 3 /g] Mtno [NTU] Ciecz nadosadowa ogólny Fosfor (całkowity) ogólny [gn/m 3 ] [gp/m 3 ] Fosfo - rany [gp/m 3 ] próba,, ,5 15 0,99 0,25 PAX ,0 10 0,46 n.b. PAX ,5 12 0,50 n.b. PIX-XL ,8 10 0,32 n.b. PAX ,0 11 0,32 n.b PAX ,9 9 0,34 n.b. n.b. nie badano Tab.3.Skład cieczy nadosadowej niesczonej i sczonej bez dodawania rodków chemicznych. Wyniki testu w skali laboratoryjnej. Rodzaj próby ciecz nadosadowa niesczona-,,0 ciecz nadosadowa przesczona-,,0 Fosfor ogólny [gp/m 3 ] Kjeldahla (TKN) [gn/m 3 ] amonowy [gn-nh 4 /m 3 ] azotanowy [gn-no 3 /m 3 ] ogólny (całkowity) [gn/m 3 ] 0,99 7,5 2,7 4,8 15 0,34 4,5 2,7 4,8 12 Uzyskane wyniki wskazuj na bardzo dobre właciwoci sedymentacyjne osadu czynnego bez dodawania rodków chemicznych, pomimo zimowej pory roku. Nie mniej w okresie póno jesiennym i zimowym, zwłaszcza od stycznia do marca, kiedy wystpuje zmniejszona prdko sedymentacji osadu i opadalno osadu w leju Imhoffa wzrasta do 500cm 3 /dm 3 wskazane jest wspomaganie chemiczne sedymentacji. Najlepsz jako cieczy nadosadowej uzyskano stosujc koagulant PAX, który odznacza si lepszymi właciwociami koagulacyjnymi zdyspergowanej zawiesiny w 2

3 porównaniu z PIX-em 113. Na uwag zasługuj równie rodek chemiczny PIX XL-2, bdcy mieszanin siarczanu elazowego PIX-113 i 2% emulsji polimeru kationowego. Na podstawie wykonanego testu w skali laboratoryjnej przypuszczano, e koagulanty z grupy PAX prawdopodobnie zwi cz azotu organicznego wystpujcego w postaci koloidalnej. Potwierdzeniem tego były nisze stenia azotu ogólnego w cieczy nadosadowej po dodaniu PAX-u (tab.2) w porównaniu ze składem cieczy nadosadowej przesczonej (tab.3). Test w skali technicznej. Celem bada była: ocena skutecznoci dozowania chlorku poliglinowego PAX-18 na usuwanie ze cieków biogenów, w szczególnoci azotu do wartoci poniej 10gN/m 3 i okrelenia stopnia jego redukcji na wyjciu oczyszczalni oraz ocena moliwoci uzyskania w okresie zimowym w sposób cigły w ciekach oczyszczonych zawiesiny ogólnej poniej 35g/m 3 i BZT 5 poniej 15gO 2 /m 3. Program bada obejmował: * analiz parametrów chemicznych cieków surowych i oczyszczonych, w tym: - azotu Kjeldahla, amonowego, azotanowego, -fosforu ogólnego i fosforanów, - BZT 5 i ChZT, - zawiesiny ogólnej. * badanie właciwoci sedymentacyjnych osadu, * obserwacje mikroskopowe osadu czynnego. Badania przeprowadzono w okresie od do r. Miejsce dozowania rodka chemicznego: koryto rozdziału cieków z komory nitryfikacji do osadników kocowych. Dawka PAX-u 18: 75g/m 3 cieków surowych 1,2-3,3gAl +3 /kg s. m.x d (od do ) 100g/m 3 1,4-4,1gAl +3 /kg s. mx d (od do ) w stosunku do strumienia suchej masy osadu odpływajcego do osadników wtórnych. W tabeli 4 przedstawiono parametry technologiczne oczyszczanych cieków. Tab.4. Parametry technologiczne oczyszczanych cieków. Parametr Jednostka Warto rednia czerwiecsierpie2002r. luty 2003r. (test z PAX-em) Stenie osadu g/dm 3 3,7 4,8 Tlenowy wiek d Wiek osadu d Obcienie s.m. osadu ład. kgo 2 /kgxd 0,184 0,104 BZT 5 w komorze tlenowej Jednostkowa prdko poboru go 2 /kgxh 32,8 13,5 tlenu przez s.m. osadu Recyrkulacja zewntrzna % Temperatura cieków O C 22,8 12,5 Stenie azotu ogólnego w ciekach surowych gn/m 3 81,7 98,0 3

4 Przy długim wieku osadu oraz wyszym steniu osadu w reaktorze, który jest utrzymywany zim w oczyszczalni cieków w Tczewie, kłaczki wykazuj tendencj do rozpadu na mniejsze fragmenty. Skutkuje to wynoszeniem drobnych kłaczków do odpływu i wzrostem stenia zawiesiny i BZT 5 cieków oczyszczonych. W okresie tym niejednokrotnie wystpowała sytuacja, kiedy stenie zawiesiny w ciekach oczyszczonych było na niskim poziomie, a jednoczenie widoczne były kłaczki osadu, które powodowały wzrost BZT 5 Uzyskana stosunkowo niska warto BZT 5 i zawiesiny w ciekach oczyszczonych w styczniu 2003 roku jest wynikiem skrócenia wieku osadu i obnienia stenia osadu (z 5,14g/l do 4,33g/l) w porównaniu ze styczniem 2002roku, co jest korzystnym zjawiskiem dla bakterii heterotroficznych, wytwarzajcych luzowate otoczki (kłaczkujcych), odpowiedzialnych m.in. za tworzenie zwartych kłaczków i mineralizacj zwizków organicznych. cieki dopływajce do oczyszczalni charakteryzuj si znacznym udziałem łatworozkładalnych zwizków wgla oraz zwizków azotu, pochodzcych ze cieków drodowniczych. Zwizki azotu w ciekach surowych wystpuj głównie w postaci rozpuszczonej i koloidalnej. Na efektywno procesu usuwania azotu ze cieków ma wpływ m.in. ilo łatwoprzyswajalnych zwizków wgla i zwizków azotu, a właciwie stosunek BZT 5 do azotu, obcienie osadu ładunkiem BZT 5 i temperatura cieków. Proces denitryfikacji najintensywniej przebiega przy wyszym obcieniu osadu i wyszej temperaturze cieków, a wic w okresie letnim. Równie szybko procesu utleniania azotu organicznego do azotu amonowego przebiega sprawniej przy wyszej temperaturze cieków. Poza tym, przy dłuszym wieku osadu utrzymywanym zim, mniej azotu organicznego zostaje wbudowana w struktury komórkowe bakterii. Na uwag zasługuje take wysze stenie azotu ogólnego w ciekach surowych w okresie zimowym, które ma równie wpływ na kocowy efekt usuwania azotu ze cieków. W okresie poprzedzajcym bezporednio dozowanie chlorku poliglinowego PAX-18, podstawowe wskaniki zanieczyszcze w ciekach oczyszczonych przedstawiono w tab. 5 i 6, a właciwoci sedymentacyjne osadu w tab. 7. Tab.5. Stenia zanieczyszcze w ciekach oczyszczonych, w okresie poprzedzajcym wykonanie testu z PAX-em 18. Okres bada BZT 5 [go 2 /m 3 ] Fosfor ogólny [gp/m 3 ] ogólny [gn/m 3 ] Zawiesina ogólna [gn/m 3 ] Red. [%] [g/m 3 ] czerwiec-sierpie 2002r. 13 0,96 9, wrzesie-listopad 2002r. 12 0,82 13, grudzie 2002r. 14 0,55 20, stycze 2003r. 13 0,59 16, Tab.6. Stenia poszczególnych form azotu w ciekach oczyszczonych, w okresie poprzedzajcym wykonanie testu z PAX-em 18. Okres bada Kjeldahla [gn/m 3 ] amonowy [gn-nh 4 /m 3 ] azotanowy [gn-no 3 /m 3 ] czerwiec-sierpie 2002r. 5,3 1,3 4,4 wrzesie-listopad 2002r. 8,2 1,2 5,4 grudzie 2002r. 15,0 3,6 5,8 stycze 2003r. 10,8 1,6 6,1 4

5 Tab.7. Zdolno osadu do sedymentacji, w okresie poprzedzajcym wykonanie testu z PAX-em18. Okres bada Opadalno osadu w leju po 30 min. [cm 3 /dm 3 ] Indeks objtociowy osadu [cm 3 /g] czerwiec-sierpie 2002r wrzesie-listopad 2002r grudzie 2002r stycze 2003r W zwizku ze spadkiem efektywnoci usuwania azotu ze cieków zim, postanowiono proces biologicznego oczyszczania cieków wspomóc chemicznie, w celu sprawdzenia na ile reagent chemiczny jest w stanie zwiza azot organiczny wystpujcy w postaci koloidalnej. Uwaano równie, e koagulant moe chemicznie odciy defosfatacj biologiczn i pozostawi wicej zwizków wgla dla procesu denitryfikacji, a tym samym zwikszy intensywno procesu denitryfikacji zim. Wyniki bada cieków surowych i oczyszczonych w okresie testu z zastosowaniem PAX-u 18 zaprezentowano w tab. 8 i 9. Tab.8. Wskaniki zanieczyszcze w ciekach surowych, w okresie testu w skali technicznej z PAX-em 18 w 2003 roku. Badany Jednostka Data poboru parametr ph - 7,6 7,8 ChZT go 2 /m BZT 5 go 2 /m Kjeldahla gn/m ,0 amonowy gn-nh 4 /m 3 62,0 59,4 azotanowy gn-no 3 /m 3 0,08 0,04 Fosfor ogólny gp/m 3 11,8 18,6 Fosforany gp/m 3 7,5 7,8 Zawiesina ogólna g/m Tab.9. Wskaniki zanieczyszcze w ciekach oczyszczonych, w okresie dozowania PAX-u18 w 2003 roku. Badany Jednostka Data poboru parametr ph - 7,8 7,7 7,7 7,6 7,7 n.b. ChZT go 2 /m 3 n.b. 94 n.b n.b. BZT 5 go 2 /m n.b Kjeldahla gn/m 3 8,0 5,0 8,0 7,0 4,0 7,0 amonowy gn-nh 4 /m 3 1,1 1,8 0,95 1,45 0,98 1,11 azotanowy gn-no 3 /m 3 7,5 7,0 7,2 6,6 6,6 5,6 Fosfor ogólny gp/m 3 n.b. 0,42 n.b. 0,45 0,38 n.b. Fosforany gp/m 3 n.b. 0,10 n.b. 0,17 0,15 n.b. Zawiesina ogólna g/m 3 5,0 6, gdzie: n.b. nie badano 5

6 Analiza uzyskanych wyników wskazuje na znaczne obnienie zawartoci azotu organicznego w ciekach oczyszczonych w porównaniu do grudnia 2002roku i stycznia 2003roku. Pozostały azot organiczny w ciekach oczyszczonych z pewnoci wystpuje w postaci rozpuszczonej i trudnorozkładalnej biologicznie, na co wskazuje niska zawarto zawiesiny w tych ciekach. Nie uzyskano natomiast znaczcej poprawy redukcji zawartoci azotu azotanowego w ciekach, cho zaobserwowano tendencj spadkow (z 7,5 do 5,5 gn-no 3 /m 3 ) pod koniec testu. Przyczyn tego mógł by zbyt krótki okres trwania testu, który powinien wynosi przynajmniej tyle, co wiek osadu 31dni, aby nastpiła całkowita wymiana osadu z układu biologicznego. Natomiast test trwał 23 dni. Poza tym naleałoby utrzymywa nisze stenie osadu w reaktorze (wysze obcienie osadu ład. BZT 5 ), co jest korzystnym zjawiskiem dla bakterii denitryfikacyjnych. Odnotowany równie spadek zawartoci fosforu ogólnego w ciekach oczyszczonych z 0,59 gp/m 3 (stycze) do wartoci 0,38 gp/m 3 wiadczy o tym, e cz fosforu usuwana była równie na drodze chemicznej, pozostawiajc jednoczenie wicej zwizków wgla dla procesu denitryfikacji. Na podstawie przedstawionych powyej wyników bada mona jednoznacznie stwierdzi, e w efekcie dozowania koagulantu PAX 18 odnotowano wyran obnik stenia zawiesiny w ciekach oczyszczonych oraz uzyskano na odpływie z oczyszczalni stabiln warto BZT 5 poniej 15 go 2 /m 3 w sposób cigły. Podczas trwania testu wzrosło stenie osadu czynnego w reaktorze z 4,58g/l do wartoci 5,64g/l (tab.10) pod koniec testu, co zwizane było z wikszym przyrostem osadu nadmiernego zim oraz dozowaniem koagulantu i zbyt mał iloci osadu odbieranego z bloku biologicznego. Prowadzenie procesu technologicznego oczyszczania cieków przy wyszym steniu osadu w komorze, a tym samym niszym obcieniu osadu ładunkiem BZT 5 (dłuszy wiek osadu) doprowadziło do rozlunienia struktury osadu i wynoszenia kłaczków do odpływu z oczyszczalni. Efektem tego był wzrost stenia zawiesiny (43g/m 3 ) oraz BZT 5 do wartoci 17gO 2 /m 3 w ciekach oczyszczonych. W wyniku dozowania PAX-u 18 nie osignito na wyjciu z oczyszczalni stenia azotu ogólnego poniej 10gN/m 3, uzyskano natomiast redukcj zawartoci azotu w ciekach oczyszczonych na poziomie 86% (tab.11), co oznacza spełnienie zaostrzonych wymogów usuwania azotu ze cieków. Przez cały okres trwania testu nie odnotowano wpływu działania PAX-u 18 na zmniejszenie liczebnoci bakterii nitkowatych. Indeks objtociowy osadu kształtował si na poziomie cm 3 /g, a indeks nitkowatych wg skali Jenkinsa wynosił 3, tzn. mikroorganizmy nitkowate obserwowano we wszystkich kłaczkach, z niewielk gstoci (1 do 5 nitek na kłaczek). Nie stwierdzono znacznego zaniku koucha w układzie biologicznym, poniewa powierzchnia reaktora i osadnika wtórnego pokryta była pierwotnie kouchem tylko w niewielkim stopniu. Brak wpływu PAX 18 na spadek liczebnoci bakterii nitkowatych i rozkład koucha mona tłumaczy zbyt mał jego dawk. Zalecana dawka 3gAl 3+ /kg s.m.xd była spełniona tylko w godzinach nocnych, a wic mogło to nie wystarczy. Pod koniec testu zaobserwowano pogorszenie struktury kłaczków osadu czynnego. Osad czynny charakteryzował si wówczas lun struktur z perforacjami, cho były równie skupiska gbczaste. Prawdopodobnie było to zwizane z obnieniem obcienia osadu ładunkiem BZT 5, a tym samym wydłueniem wieku osadu, przy którym spadła liczebno bakterii kłaczkujcych, odpowiedzialnych za prawidłow struktur osadu czynnego. 6

7 Tab.10. Zdolno osadu do sedymentacji, w okresie dozowania PAX-u 18 w 2003 roku. Badany parametr Jednostka Data poboru Stenie osadu Opadalno osadu w leju Imhoffa Indeks objtociowy g/dm 3 4,58 4,45 4,87 4,54 4,70 4,99 4,96 5,64 cm 3 /dm cm 3 /g Tab.11. Uzyskany efekt ekologiczny, w okresie dozowania PAX-u18 w 2003 roku ( wartoci rednie). Rodzaj zanie - czyszcze Jednostka ChZT go 2 /m 3 BZT 5 go 2 /m 3 Fosfor ogólny ogólny gp/m 3 gn/m 3 g/m 3 Stenie cieków surowych Stenie cieków oczyszczo - nych Dopu - szczalne stenie cieków oczyszczo - nych wg Poz. w-p Dopu - szczalne stenie cieków oczyszczo - nych wg.r.m. (z dnia r.) ,2 0,42 1, ,1 13, Zawiesina ogólna Uwaga: BZT 5 w ciekach oczyszczonych oznaczono bez dodawania inhibitora nitryfikacji. Stopie redukcji %

8 Wnioski kocowe. 1. Dozowanie chlorku poliglinu PAX-18 w okresie zimowym pozwoliło na stabiln prac oczyszczalni cieków w zakresie usuwania zawiesiny i BZT 5, zgodnie z zaostrzonymi kryteriami Rozporzdzenia Ministra rodowiska z dnia roku. 2. Nie udało si uzyska na wyjciu oczyszczalni stenia azotu ogólnego poniej 10gN/m 3. Uzyskano natomiast jego 86-cio % redukcj, co oznacza spełnienie zaostrzonych wymogów w zakresie usuwania azotu. 3. Oczyszczalnia cieków w Tczewie metod biologiczn osiga stenie fosforu w ciekach oczyszczonych poniej 1 gp/m 3. Dozowanie PAX u 18 dodatkowo obniyło stenie fosforu poniej 0,5 gp/m 3 na wyjciu oczyszczalni. 4. Nie odnotowano istotnego wpływu PAX-u 18 na liczebno bakterii nitkowatych, co sugeruje e w oczyszczalni cieków w Tczewie wystpuj bakterie odporne na działanie tego rodka chemicznego. 8

9 9