BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

Transkrypt

1 oczyszczanie, ścieki przemysłowe, przemysł cukierniczy Katarzyna RUCKA, Piotr BALBIERZ, Michał MAŃCZAK** BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO Przedstawiono wyniki wstępnych badań technologicznych oczyszczania z przemysłu cukierniczego metodą osadu czynnego. Badania prowadzono w laboratoryjnym układzie osadu czynnego wyposażonym w reaktory SBR. Wyniki badań wstępnych potwierdziły dobrą podatność badanych na oczyszczanie metodami biologicznymi. Na podstawie przeprowadzonych badań opracowano metodykę badań zasadniczych, mających na celu określenie optymalnych parametrów technologicznych oczyszczania z zakładu cukierniczego w procesie osadu czynnego. 1. CHARAKTERYSTYKA ZAGADNIENIA Zakład przemysłu cukierniczego odprowadza około m 3 /miesiąc (ok m 3 /rok) zmieszanych bytowych i technologicznych do miejskiej sieci kanalizacyjnej poprzez dwa włączenia zaopatrzone w układy pomiarowe ilości. Poprzez Wylot nr 1 odprowadzanych jest około 133 m 3 /miesiąc (ok m 3 /rok), w których udział technologicznych wynosi około 30-50%. Poprzez Wylot nr 2 odprowadzanych jest około 200 m 3 /miesiąc (ok m 3 /rok), w których udział technologicznych wynosi około 50% (1). Ścieki produkcyjne powstające w zakładzie poddawane są mechanicznemu oczyszczaniu w zakładowej podczyszczalni składającej się z odtłuszczacza i osadnika, a następnie wspólnie ze ściekami bytowymi załogi kierowane do kanalizacji miejskiej, którą odprowadzane są do Miejskiej Oczyszczalni Ścieków. * Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Politechnika Wrocławska, pl. Grunwaldzki 9, Wrocław, katarzyna.rucka@pwr.wroc.pl

2 564 K. RUCKA i in. W tabeli 1 zestawiono wymagania dotyczące składu stawiane przez odbiorcę oraz rzeczywisty skład technologicznych po mechanicznym oczyszczeniu odprowadzanych z zakładu [1]. Tabela 1. Porównanie uzyskiwanego i wymaganego składu z zakładu produkcyjnego [1] Oznaczenie Jednostka Wymagania odbiorcy Skład wg analizy odbiorcy Przekroczenie ph - 6,5-9,5 4,1 TAK BZT 5 g O 2 /m TAK ChZT g O 2 /m TAK Substancje ekstrahujące się eterem naftowym g/m TAK Fosfor ogólny g P/m ,2 TAK Azot amonowy g N/m ,50 NIE Azot azotynowy g N/m ,365 NIE Azot ogólny g N/m NIE Zawiesiny g/m TAK Stwierdzono przekroczenia wymagań odbiorcy dotyczących składu w zakresie: ph, BZT 5, ChZT, stężenia fosforu ogólnego, substancji ekstrahujących się eterem naftowym i zawiesin ogólnych. Nie stwierdzono przekroczeń w przypadku stężeń poszczególnych form azotu. Na podstawie przeprowadzonej oceny układu podczyszczania technologicznych z zakładu przemysłu cukierniczego zaproponowano dobór nowej technologii oczyszczania [2]. W celu spełnienia wymagań odbiorcy konieczne są następujące działania: 1. neutralizacja do ph około 7, 2. zmniejszenie stężenia substancji ekstrahujących się eterem naftowym, 3. usunięcie zawiesin, 4. usunięcie związków organicznych (obniżenie BZT 5 i ChZT), 5. zmniejszenie stężenia fosforu ogólnego. W celu usunięcia ze związków organicznych (obniżenia BZT 5 i ChZT), związków azotu i fosforu oraz zmniejszenie stężenia zawiesin zaproponowano wdrożenie biologicznego oczyszczania w warunkach tlenowych. Przeprowadzono badania wstępne mające na celu określić podatność na biologiczne oczyszczanie.

3 Badania podatności z zakładu cukierniczego na oczyszczanie metodą osadu czynnego BADANIA TECHNOLOGICZNE 2.1. OPIS UKŁADU BADAWCZEGO Badania wstępne prowadzono w układzie laboratoryjnym składającym się z rektora okresowego działania SBR. Sterowanie procesem oczyszczania odbywało się z wykorzystaniem komputerowego systemu sterowania w warunkach pełnej automatyzacji. Parametry technologiczne reaktora SBR: 1. pojemność 3,0 dm 3, 2. pojemność sedymentacyjna 1,75 dm 3, 3. dopływ 1,25 dm 3 /cykl, 2,5 dm 3 /d, 4. czas przetrzymania 28,8 h, 5. czas reakcji 24 h. Stanowisko badawcze przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Stanowisko badawcze.

4 566 K. RUCKA i in SPOSÓB PROWADZENIA BADAŃ WSTĘPNYCH Badania prowadzono w reaktorze SBR z osadem czynnym pracującym w cyklu 12-godzinnym (dwa cykle w dobie) obejmującym fazę napowietrzania i fazę sedymentacji. Cykl pracy reaktora składał się z następujących faz podstawowych: 1. napowietrzanej (tlenowej) 10,0 h, 2. klarowania 1,75 h, 3. przestoju 0,25 h. Hydrauliczny czas przetrzymania wynosił 1,2 doby, czas reakcji 1,0 doby. Reaktor zaszczepiono osadem czynnym z komunalnej oczyszczalni. W trakcie badań wstępnych z reaktora nie odprowadzano osadu nadmiernego. Temperatura procesu wynosiła ok. 20 ºC. Badania wstępne prowadzono przez 5 dni. W badaniach wykorzystano ścieki odprowadzane z zakładu przemysłu cukierniczego podczas dwóch zmian pracy zakładu. Próbki pobierano co 1 godzinę, a następnie zlano, uzyskując próbę uśrednioną i sedymentowano przez 2 godziny. Ścieki po sedymentacji były wykorzystywane do badań. W celu określenia skuteczności usuwania zanieczyszczeń okresowo pobierano do analiz fizykochemicznych ścieki surowe i oczyszczone WYNIKI BADAŃ WSTĘPNYCH Wyniki badań wstępnych zestawiono w tabeli 2. Z przeprowadzonych badań laboratoryjnych wynika, że ścieki z zakładu przemysłu cukierniczego są podatne na oczyszczanie metodą osadu czynnego. Wyniki wykazały wysoką skuteczność usuwania ChZT w reaktorze z osadem czynnym uzyskano ChZT niższe niż wartość dopuszczalna, określona przez odbiorcę. Przy wartości ChZT w ściekach podawanych do reaktora wynoszącej 3138 g O 2 /m 3, ChZT oczyszczonych wynosił 334 g O 2 /m 3, co przekłada się na skuteczność oczyszczania wynoszącą 89,4%. Podobną skuteczność usuwania odnotowano w przypadku BZT 5, którego wartość w ściekach oczyszczonych, wynosząca 110 g O 2 /m 3, była znacznie niższa niż wartość dopuszczalna w ściekach wprowadzanych do kanalizacji. Stężenia pozostałych zanieczyszczeń tj. substancji ekstrahujących się eterem naftowym, fosforu ogólnego, azotu ogólnego, amonowego i azotynowego oraz zawiesin w ściekach oczyszczonych były znacznie poniżej wartości dopuszczalnej określonej przez odbiorcę. W reaktorze po wprowadzeniu nowej porcji surowych obserwowano powstawanie niewielkiej ilości piany, utrzymującej się przez około 0,5 h. Podczas badań nie zaobserwowano zakłóceń procesu sedymentacji osadu. Wyniki analiz fizykochemicznych oczyszczonych wskazują na dobrą kondycję osadu czynnego.

5 Badania podatności z zakładu cukierniczego na oczyszczanie metodą osadu czynnego 567 Tabela 2. Wyniki badań wstępnych [1] Lp Oznaczenie Jednostka Wymagania odbiorcy Surowe zmieszane po sedymentacji Ścieki Oczyszczone 1 ph - 6,5-9,5 5,25 7,64 2 Zasadowość mol/m 3-2 4,1 3 BZT 5 g O 2 /m ChZT g O 2 /m Substancje ekstrahujące się eterem naftowym g/m Fosfor ogólny g P/m 3 5-0,2 7 Fosforany g P/m n.w. 8 Azot organiczny g N/m ,8 9 Azot amonowy g N/m ,6 10 Azot azotynowy g N/m n.w. 11 Azot azotanowy g N/m n.w. 12 TKN g N/m ,4 13 Azot ogólny g N/m ,4 14 Zawiesiny g/m Zawiesiny mineralne g/m Zawiesiny lotne g/m PODSUMOWANIE I WNIOSKI Z przeprowadzanych badań wynika, że ścieki odprowadzane z zakładu przemysłu cukierniczego są podatne na oczyszczanie metodą osadu czynnego. Na podstawie badań wstępnych zaproponowano przeprowadzenie badań zasadniczych, mających na celu określenie optymalnych parametrów technologicznych oczyszczania z zakładu tlenowym osadem czynnym. Reaktor Pojemność Tabela 3. Parametry technologiczne reaktorów SBR. Pojemność sedymentacyjna Dopływ Czas przetrzymania Czas reakcji Wiek osadu Ilość osadu nadmiernego dm 3 dm 3 dm 3 /cykl dm 3 /d h h d dm 3 /d R1 3,5 1,75 1,75 3, ,7 R2 2,625 1,75 0,875 1, ,525 R3 2,333 1,75 0,583 1, ,467

6 568 K. RUCKA i in. W oparciu o wyniki badań sformułowane zostaną wytyczne projektowe dla zakładowej podczyszczalni. Badania zasadnicze prowadzone będą w układzie laboratoryjnym składającym się z 3 reaktorów SBR z osadem czynnym pracujących w cyklu 12 godzinnym (dwa cykle w dobie) obejmującym fazę napowietrzania i fazę sedymentacji. Reaktor 1 przy hydraulicznym czasie przetrzymania wynoszącym 1 dobę, Reaktor 2 przy hydraulicznym czasie przetrzymania wynoszącym 1,5 doby, Reaktor 3 przy hydraulicznym czasie przetrzymania wynoszącym 2 doby. Parametry technologiczne reaktorów SBR zestawiono w tabeli 3. LITERATURA [1] MAŃCZAK M., BALBIERZ M., BALBIERZ P., RUCKA K., Opracowanie wytycznych do modernizacji gospodarki ściekowej Spółdzielni Pracy Cukry Nyskie, Raport SPR 18/2010. [2] RUCKA K., BALBIERZ P., MAŃCZAK M., Ocena możliwości oczyszczania z zakładu przemysłu cukierniczego, [w:] Interdyscyplinarne zagadnienia w Inżynierii i Ochronie Środowiska, pod red. T.M. Traczewskiej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2012, ASSESSMENT OF CONFECTIONARY INDUSTRY WASTEWATER TREATABILITY IN THE ACTIVATED SLUDGE PROCESS The results of preliminary studies of confectionery industry wastewater treatment in the activated sludge process were shown. The study was conducted in the laboratory activated sludge system equipped with the SBR reactors. The results of initial tests confirmed the good treatability of wastewater under study by biological methods. Based on the conducted preliminary study, the methodology has been developed for further tests which aim to determine the optimal technological parameters of confectionery industry wastewater treatment in the activated sludge process.