Oczyszczanie ścieków I stopień Chemiczne Metody chemiczne oczyszczania ścieków 4. Koagulacja i nawapnianie ścieków powyŝej 50 o C Koagulanty: chlorki i siarczany Ŝelazowe i Ŝelazawe, siarczan glinu oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną) Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O + 6H 2 O 2 Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 + 18H 2 O FeCl 3 6H 2 O + 3H 2 O Fe(OH) 3 + 3HCl + 6H 2 O 1
Oczyszczanie ścieków I stopień Chemiczne 5. Usuwanie fosforanów. Fosfor moŝna usuwać w róŝnych miejscach ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków: wstępne w osadniku, równoczesne z biologicznym oczyszczaniem, wtórne po biologicznym oczyszczaniu. Sole glinu, Ŝelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów. 2
Oczyszczanie ścieków I stopień Chemiczne Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O + 2PO 4 3-2 AlPO 4 + 3SO 4 2- + 18H 2 O FeCl 3 6H 2 O +2PO 4 3- FePO 4 + 3Cl - + 6H 2 O 2Ca(OH) 2 +HPO 4 2- Ca 2 HPO 4 (OH) 2 + 2OH - 3
7. Zobojętnianie ścieków ścieki kwaśne zobojętnia się: - mieszając z zasadowymi ściekami - neutralizując je chemikaliami - przepuszczając przez złoŝa zasadowe, filtry wypełnione np.caco 3, MgO lub dolomitem - wpuszczając je do stawów aeracyjnych z moŝliwością kilkudniowego przetrzymania - rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub nawet obojętnym. Oczyszczanie ścieków I stopień Chemiczne ścieki o odczynie zasadowym: - przez przepuszczanie przez nie gazów spalinowych - przez neutralizację kwasami - przez przesączenie ich przez filtr gruntowy 4
Oczyszczanie ścieków II i III stopień Biologiczne Biologiczne oczyszczanie ścieków w środowisku wodnym: We wszystkich metodach biologicznego oczyszczania ścieków zachodzą następujące procesy: 1. rozkład substancji organicznych do CO 2, H 2 O i NH 3 2. nitryfikacja, czyli utlenienie NH 3 za pomocą mikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do azotanów, 3. denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu cząsteczkowego N 2 5
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 1.Rozkład substancji organicznych do CO 2, H 2 O i NH 3 Równanie bezpośredniego utleniania [CH 2 O] + O 2 CO 2 + H 2 O [CH 2 O] jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych [NH 2 CH 2 OH] + O 2 CO 2 + H 2 O + NH 3 6
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Cd. 1 Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji) 6[CH 2 O] + NH 3 + O 2 C 5 H 7 O 2 N + CO 2 + 4H 2 O gdzie (C 5 H 7 O 2 N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej: C 5 H 7 O 2 N + 5O 2 5CO 2 + 2H 2 O + NH 3 7
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 2.Nitryfikacja, czyli utlenienie NH 3 za pomocą bakterii Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii Nitrobacter do azotanów NH 3 + 2O 2 HNO 3 + H 2 O 8
Oczyszczanie ścieków III stopień Biologiczne 3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu następujące równanie: 4HNO 3 + 5[CH 2 O] 2N 2 + 5CO 2 + 7H 2 O 9
Oczyszczanie ścieków II i III stopień Biologiczne Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze napowietrzania (komorze aeracji) 10
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Mikroorganizmy, stosowane w oczyszczaniu ścieków mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego. Biologiczne oczyszczanie ścieków zachodzi w: 1. komorach napowietrzania z osadem czynnym, 2. na złoŝach biologicznych, 3. w glebie 4. stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych). 11
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 1. Komory napowietrzania z osadem czynnym Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym. 12
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 2. Oczyszczanie ścieków na złoŝach biologicznych ZłoŜa biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułoŝonym materiałem ziarnistym i porowatym. Rodzaje wypełnień: naturalne materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- ŜuŜel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp.. NajwaŜniejszą warstwą w złoŝu jest błona biologiczna. 13
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 14
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 3. Oczyszczanie ścieków w glebie 15
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 4. Uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą. Oczyszczalnie hydrobotaniczne Urządzenia techniczne, które wykorzystują rośliny bagienne i pływające do oczyszczania ścieków. 16
Oczyszczanie ścieków Dezynfekcja Dezynfekcja Celem dezynfekcji jest zniszczenie Ŝywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym rozwojem organizmów Ŝywych, głównie bakterii. Dezynfekcja jest najczęściej stosowana na końcu układu oczyszczania. Fizyczne metody dezynfekcji wody Gotowanie i pasteryzacja wody Promieniowanie ultrafioletowe Ultradźwięki Chemiczne metody dezynfekcji wody Chlorowanie (chlor, podchloryn sodowy, dwutlenek chloru, chloroaminy) Ozonowanie Dezynfekcja bromem lub jodem 17
Oczyszczanie ścieków IV stopień Odnowa wody Zanieczyszczenia refrakcyjne są to zanieczyszczenia chemiczne, które nie podlegają bądź podlegają jedynie w minimalnym stopniu rozkładowi biologicznemu za pośrednictwem mikroorganizmów: substancje mineralne takie jak metale cięŝkie niektóre substancje powierzchniowo czynne szczególnie kationowe środki owadobójcze (insektycydy) głownie z grupy związków chloroorganicznych (np.: DDT) pestycydy wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (np.: benzopiren) aminy aromatyczne (np.: aminonaftalen, aminostilben) nitrozoaminy (np.:nitrozodimetyloamina - NDMA) polichlorowane dwufenyle (PCB) dioksyny substancje promieniotwórcze 18
Przez odnowę wody naleŝy rozumieć zespół procesów i metod oczyszczania ścieków w takim stopniu, Ŝe mogą być one ponownie uŝyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im cechy wód naturalnych. Stosowane są następujące procesy jednostkowe: 1. destylacja, 2. utlenianie chemiczne, 3. adsorpcja, 4. procesy membranowe Oczyszczanie ścieków IV stopień Odnowa wody filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja, elektrodializa, odwrócona osmoza, 5. wymiana jonowa. 19
Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 2. Utlenianie środkami chemicznymi Do utleniania chemicznego stosuje się głównie chlor, wapno chlorowane, podchloryny i dwutlenek chloru, madmanganian potasu, woda utleniona oraz ozon. 20
Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 3. Adsorpcja Jako sorbentów uŝywa się najczęściej popiołów lotnych, szlaki, torfu, węgla, koksu i rudy darniowej, węgla aktywnego, Ŝelu krzemionkowego, sorbentów syntetycznych. Rodzaje zanieczyszczeń usuwane w procesie adsorpcji Rozpuszczalniki aromatyczne Chlorowane związki aromatyczne Fenol i chlorofenole WWA Pestycydy Chlorowane niearomatyczne Węglowodory o duŝej masie cząsteczkowej 21
Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 4. Procesy membranowe Siłą napędową w większości procesów membranowych jest róŝnica: Ciśnień (odwrócona osmoza) StęŜeń (mikrofiltracja, ultrafiltracja) Potencjału elektrycznego (elektrodializa). W procesie elektrodializy siłą napędową jest róŝnica potencjału elektrycznego po obu stronach membrany, przez którą transportowane są jony z roztworu o stęŝeniu mniejszym do roztworu o stęŝeniu większym. 22
Oczyszczanie ścieków Procesy membranowe 23
Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 5. Wymiana jonowa 1. woda surowa 2. wymiennik sodowy 3. woda zmiękczona 24
Osady ściekowe Produkty końcowe oczyszczania ścieków woda oczyszczona osad ściekowy 25
Osady ściekowe Przeróbka osadów ściekowych: 1) częściowe odwodnienie (zagęszczanie) 2) stabilizacja osadów: metody biologiczne: tlenowa stabilizacja lub fermentacja metanowa metody chemiczne 3) ponowne odwodnienie (suszenie) a) grawitacyjnie, np. na poletkach lub lagunach osadowych b) mechanicznie, np. za pomocą pras lub wirówek. 4) utylizacja osadu: - spalanie - wykorzystanie w rolnictwie - na wysypisko śmieci 26
Osady ściekowe Fermentacja metanowa Fermentacja metanowa: 2[CH 2 O] + H 2 O CO 2 + CH 4 27
Osady ściekowe Fermentacja metanowa Skład biogazu 28
Oczyszczanie biogazu odsiarczanie Biologiczne 2H 2 S + O 2 2S + 2H 2 Chemiczne - Na złoŝach zasadowych tlenków Ŝelaza np.: złoŝa rudy darniowej Fe 2 O 3 Regeneracja + 3H 2 S Fe 2 S 3 +3H 2 O Fe 2 S 3 + 1,5O 2 Fe 2 O 3 + 3S Adsorpcja węgiel aktywny 2H 2 S + O 2 2S + 2H 2 O Regeneracja przemywanie CS 2 lub N 2 w temp. 500 o C 29
Oczyszczanie biogazu Usuwanie CO 2 płukanie w wodzie płukanie w glikolu etylenowym membrany 30
Schemat oczyszczania ścieków 31