ODNOWA WODY Wykład 9 USUWANIE AZOTU I FOSFORU W PROCESACH BIOLOGICZNYCH
Odnowa Wody - definicja Zespół jednostkowych procesów fizycznochemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu wtórnego uycia wody (głównie w przemyle), lub ochrony zbiorników wodnych przed zanieczyszczeniem (głównie eutrofizacj). A. Kowal: Odnowa Wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.
Odnowa Wody - definicja Zespół jednostkowych procesów fizycznochemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu przywrócenia wodzie właciwoci spełniajcych normy niezbdne dla jej ponownego uzycia A. Kowal: Odnowa Wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.
2. Zaniechanie odnowy wody prowadzi do eutrofizacji wód powierzchniowych Ładunek substancji biogenicznych a) Ł = f (stenie, objto) N og 70 mg N/dm 3 P og 14 mg P/dm 3 V dob 150 dm 3 /doba (1999 120 dm 3 /doba) b) Ł = f (ładunek jednostkowy LMR) N og 12 g MR/doba P og 2,2 g MR/doba
Zwizki biogeniczne Wybrane zagadnienia produkcja pierwotna eutrofizacja iloraz N i P ródła zwizków biogenicznych w wodach powierzchniowych spływ powierzchniowy detergenty cieki - opad suchy i mokry
Strefy wód czystych i zanieczyszczonych wg [40]. Strefa 1. Ksenosaprobowa 2. Oligosaprobowa 3. - mezosaprobowa 4. a- mezosaprobowa 5. Polisaprobowa 6. Izosaprobowa Charakterystyka ogólna Woda czysta bez adnych zwizków szkodliwych Woda czysta Woda doczysta Woda zanieczyszczona Woda silnie zanieczyszczona, ist-nieje moliwo zakaenia cieki, due niebezpiecze stwo zakaenia Podstawowe wskaniki zanieczyszczenia BZT, do 1 g O 2 /m 3 Wskanik coli - 10 000 komórek/dm 3 BZT, do 2,5 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do 50 000 komórek/dm 3 BZT, do 5 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do 100 000 komórek/dm 3 BZT, do 10 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do 1 000 000 komórek/dm 3 BZT, do 50 g O 2 /m 3, Wskanik coli - do 30 000 000 komórek/dm 3 BZT, do 400 g O 2 /m\ Wskanik coli - do 3 000 000 000 komórek/dm 3
Klasyfikacja wód powierzchniowych Według dotychczas obowizujcego rozporzdzenia Ministra Ochrony rodowiska, Zasobów Naturalnych i Lenictwa z dnia 5 listopada 1991 r. w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiada cieki wprowadzane do wód lub do ziemi (Dz.U. Nr 116, poz. 503) [37], polskie przepisy prawne definiowały trzy klasy czystoci wód, przypisujc im odpowiednie normy jakociowe, a mianowicie: klasa I - woda przeznaczona do zaopatrzenia w wod ludnoci i niektórych zakładów przemysłowych wymagajcych jakoci wody do picia oraz hodowli ryb łososiowatych, klasa II - woda przeznaczona do hodowli ryb, hodowli zwierzt gospodarskich i do celów rekreacyjnych, klasa III - woda do zaopatrzenia przemysłu i do nawodnie rolniczych.
Dyrektywy Unii Europejskiej (UE) zostały przeniesione do polskich przepisów i wydane jako Rozporzdzenia Ministra rodowiska oraz Ministra Zdrowia. Zestawienie dyrektyw UE z polskimi rozporzdzeniami podano w tab. 11 Tabela 11. Zestawienie dyrektyw Unii Europejskiej i polskich rozporzdze [5]. Jako wody powierzchniowej przeznaczonej do poboru wody do picia Jako wód dla ycia ryb Jako wód w kpieliskach Warunki wprowadzania cieków do wód Dyrektywa 75/440/EWG z 16.06. 1975 r. i 79/869/EWG z 09.10.1979 Dyrektywa 78/659/EWG z 18.07. 1978 r. Dyrektywa 76/160/EWG z 08.12. 1975 r. Dyrektywa 91 /271 /EWG z 21.05. 1991 r. Rozporzdzenie MS z 27.11.2002 r. Rozporzdzenie MS z 04.10.2002 r. Rozporzdzenie MZ z 16.10.2002 r. Rozporzdzenie MS z 29.11.2002. r.
Zgodnie z dyrektyw 75/440/EWG z 16 czerwca 1975 roku, dotyczc wymaganej jakoci wód powierzchniowych do pobierania wody pitnej w pastwach członkowskich Unii Europejskiej, jako wód przeznaczonych do zaopatrzenia ludnoci w wod do picia ocenia si w tym punkcie rzeki, w którym jest zlokalizowane ujcie wody wodocigowej. Dyrektywa ta wyrónia trzy kategorie jakoci wody w zalenoci od złoonoci metod ich uzdatniania. Dla kadej kategorii dyrektywa podaje cechy fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne, którym woda musi odpowiada. Ponadto dla kadej kategorii okrelono warunki: wymagane (I), które musz by spełnione, aby woda mogła by wykorzystywana do pozyskiwania wody pitnej; wartoci te nie mog by przekraczane (jest to ocena łagodniejsza od warunków zalecanych), zalecane (G), to znaczy lepsza jako wody ujmowanej, do której powinno si systematycznie dy; wartoci ste dopuszczalnych nisze (ocena ostrzejsza).
Na podstawie dyrektywy 75/440/EWG opracowano rozporzdzenie Ministra rodowiska z dnia 27 listopada 2002 r. w sprawie wymaga jakim powinny odpowiada wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia (Dz.U. Nr 204, poz. 1728). Rozporzdzenie to okrela wymagania, jakim powinny odpowiada wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia; - czstotliwo pobierania próbek wody, - metodyki referencyjne analiz i sposób oceny, - czy wody odpowiadaj wymaganym warunkom.
Ustala si trzy kategorie jakoci wody, w zalenoci od wartoci ste granicznych wskaników jakoci wody, które z uwagi na ich zanieczyszczenie musz by poddane standardowym procesom uzdatniania w celu uzyskania wody przeznaczonej do spoycia: kategoria Al - woda wymagajca prostego uzdatniania fizycznego, w szcze-gólnoci filtracji oraz dezynfekcji; kategoria A2 - woda wymagajca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególnoci utleniania wstpnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji (chlorowania kocowego); kategoria A3 - woda wymagajca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególnoci utleniania, koagulacji, flokulacji, dekantacji,filtracji, adsorpcji na wglu aktywnym, dezynfekcji (ozonowania, chlorowania kocowego).
Według Rozporzdzenia Ministerstwa rodowiska z dnia 11 lutego 2004 wprowadza si klasyfikacj stanu wód powierzchniowych obejmujc pi klas jakoci tych wód. 1) klasa I - wody o bardzo dobrej jakoci: a) spełniaj wymagania okrelone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właciwym dla kategorii A1, b) wartoci wskaników jakoci wody nie wskazuj na adne oddziaływania antropogeniczne; 2) klasa II - wody dobrej jakoci: a) spełniaj w odniesieniu do wikszoci wskaników jakoci wody wymagania okrelone dla wód powierzchniowych dla kat A b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj niewielki wpływ oddziaływa antropogenicznych; 3) klasa III - wody zadowalajcej jakoci: a) spełniaj wymagania okrelone dla kategorii A2 b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj umiarkowany wpływ oddziaływa antropogenicznych;
4) klasa IV - wody niezadowalajcej jakoci: a) spełniaj wymagania okrelone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właciwym dla kategorii A3, b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj, na zmiany ilociowe i jakociowe w populacjach biologicznych na skutek oddziaływa antropogenicznych 5) klasa V - wody złej jakoci: a) nie spełniaj wymaga dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludnoci w wod przeznaczon do spoycia, b) wartoci biologicznych wskaników jakoci wody wykazuj, na skutek oddziaływa antropogenicznych, zmiany polegajce na zaniku wystpowania znacznej czci populacji biologicznych
Wartoci graniczne wskaników jakoci wody w klasach jakoci wód powierzchniowych [39]. Lp.Wskanik jakoci wody Jednostka Wartoci graniczne w klasach I-V I II III IV V Wskaniki fizyczne 1.Temperatura wody C 22 24 26 28 >28 2.Zapach krotno 1 3 10 20 >20 3.Barwa mgpt/l 5 10 20 50 >50 4.Zawiesiny ogólne mg/l 15 25 50 100 >100 5.Odczyn Ph 6,5-8,5 6,0-8,5 6,0-9,0 5,5-9,0 <5,5 lub >9,0
Wskaniki tlenowe 6.Tlen rozpuszczony mg O2/l 7 6 5 4 <4 7.BZT5 mg O2/l 2 3 6 12 >12 9.ChZT-Cr mg O2/l 10 20 30 60 >60 10.OWO mgc/l 5 10 15 20 >20 Wskaniki biogenne (7) Wskaniki zasolenia (8) Metale, w tym metale cikie (15) Wskaniki zanieczyszcze przemysłowych (6) Wskaniki biologiczne (4) Wskaniki mikrobiologiczne(2) 51.Liczba bakterii grupy coli typu kałowego w 100 ml 20 200 2.000 20.000 >20.000 52.Liczba bakterii grupy coli w 100 ml 50 500 5.000 50.000 >50.000)
Unia Europejska przyjła zadeklarowane przez Polsk uznanie całego obszaru kraju za obszar wraliwy", wymagajcy kontrolowania odprowadzania ładunków azotu i fosforu. Uznanie całego kraju za obszar wraliwy wymaga spełnienia standardu usuwania w 75% ładunków azotu ogólnego i fosforu ogólnego w zdefiniowanych w art. 3 Prawa wodnego [2001] dorzeczach rzek Odry i Wisły. Unia przyjła równie do wiadomoci stanowisko Polski w którym załoono, e: --do 31 grudnia 2005 roku cieki bd oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy z 674 aglomeracji o łcznej równowanej liczbie mieszkaców; 26 120 980, odpowiadajcej 68,8% ogólnego ładunku substancji ulegajcych biodegradacji; --do 31 grudnia 2010 roku cieki bd oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy z 1069 aglomeracji o łcznej równowanej liczbie mieszkaców; 32 680 776, odpowiadajcej 86% ogólnego ładunku substancji ulegajcych biodegradacji; --do 31 grudnia 2013 roku cieki bd oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy w 1165 aglomeracjach, o łcznej równowanej liczbie mieszkaców; 34 642 070 i 91,1% ładunku substancji podatnych na biodegradacj.
Pod koniec wynegocjowanego okresu przejciowego, czyli w 2015 roku Polska zobowizała si do oczyszczania cieków zgodnie z wymaganiami dyrektywy we wszystkich 1479 aglomeracjach o łcznej równowanej liczbie mieszkaców 38 004 976 odpowiadajcej 100% ogólnego ładunku substancji podatnych na biodegradacj. Akceptacja takiego stanowiska Unii Europejskiej przez Polsk była moliwa dziki zapisom Prawa wodnego (art. 208) zobowizujcego gminy do modernizacji budowy lub rozbudowy oczyszczalni cieków w aglomeracjach: powyej 15000 RLM - do 2010 roku, od 2000 RLM do 15000 RLM - do 2015 roku. w takim zakresie, aby osignły ustalone w rozporzdzeniu wykonawczym do tego Prawa standardy emisji zanieczyszcze do wód zgodne z wymaganiami dyrektywy z równoczesnym osigniciem 75% zmniejszenia ładunków azotu i fosom w obu dorzeczach (co oznacza złagodzenie standardów dla oczyszczalni obsługujcych aglomeracje w przedziale 10-15 tys. RLM), [3].
Charakterystyka cieków miejskich Wskanik zanieczyszczenia Zawiesina Mtno Barwa Indeks coli Eks. eterowy Detergenty ChZT BZT 5 P og N og Kadm Ołów WWA Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz. g/m 3 mg/dm 3 mg/dm 3 L/100 cm 3 mg/dm 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 mg/dm 3 0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0 400 100 120 10 8 2500 100 800 300 15 70 0,7 0,5 10 50 45 75 10 5 5 0,1 60 25 12 45 0,005 0,085 1 Wody powierzch III kl. 50 naturalna 10 4 15 1,0 100 12 0,4 15 0,1 0,05 2
1. Klasyczne metody II stopnia oczyszczania prowadz do a) skutecznego (>90%) usuwania materii organicznej (BZT 5 ; ChZT; CWO) b) bardzo ograniczonego usuwania substancji biogenicznych N og (35%) P og (25%)
N, P, ChZT ChZT + N, P ChZT N, P cieki miejskie po ocz.biol.(iist.) cieki miejskie N, P Zawiesina Roztwór Oczyszczanie biologiczne -osad czynny -złoa ChZT N, P Osad czynny ChZT Schemat rozdzielania ChZT (Corg), i zwizków biogenicznych (N, P) w procesie biologicznego oczyszczania cieków
Substraty organiczne Substancje biogeniczne Synteza Oddychanie Rozmnaanie Nowe komórki CO 2 + H 2 O rod. tlenowe rod.beztlenowe Substraty organiczne O 2 Substancje biogeniczne Synteza Oddychanie Rozmnaanie Nowe komórki CH 4 +CO 2
Stenie Substrat (ChZT, BZT 5 ) Biomasa Faza log Wzrost wykładniczy Faza stacjonarna Faza zaniku Czas
Efektywnoi koszt procesów jednostkowych w III stopniu oczyszczania cieków miejskich Proces jednostkowy cieki miejskie cieki B.O. BZT 5 ChZT mtno P N 300 20 Wskanik zanieczyszczenia(mg/l) 700 70 130 65 14 70 10 40 Indeks coli Koszt zw.rozp. L/100m 3 gr/m 3 550 500 10 9 10 7 25 Koagulacja CaO 5 40 4 1,5 20 500 10 3 10 Filtracja 1,5 35 2 0,1 20 500 10 2 5 Klinoptylolit (J) 1,5 35 2 0,1 2 500 10 2 20 Adsorpcja 0,5 6 2 0,1 2 500 10 2 20 Dezynfekcja (Cl 2 ) 0,0 6 0,5 0,1 2 600 0 5 Odwrócona osmoza 0,0 1 0,0 0,1 0,5 100 0 50
3. Wprowadzono intensywne metody usuwania zwizków biogenicznych a) metody fizyczno-chemiczne b) metody biologiczne np. denitryfikacja N org amonifik. NH + 4 nitryfikacja denitryfikacja = 98 % 3 = 85 % utl. biolog. NO red. biolog. N 2
Podstawy fizyczno-chemiczne biologicznego oczyszczania cieków 1.Osad czynny-metody klasyczne - osad zawieszony - złoa biologiczne 2.Wysokoefektywne biologiczne metody oczyszczania cieków - nitryfikacja/denitryfikacja - defosfatacja biologiczna
Etapy oczyszczania cieków przy uyciu osadu czynnego 1. Doprowadzenie cieków 2. Napowietrzanie, przyrost osadu 3. Usuwanie osadu nadmiernego Materia organiczna zawarta w ciekach, w formie rozpuszczonych zwizków organicznych, zostaje przyswojona przez organizmy wchodzce w skład osadu czynnego. Powoduje to przyrost masy osadu (zawiesiny organicznej) i jednoczesny spadek stenia rozpuszczonej materii organicznej w ciekach. Czmaterii organicznej ulega mineralizacji do CO2 i NH3. Zawiesin organiczn oddziela si w osadniku wtórnym. Cz zawraca si do komory osadu (recyrkulowany), a pozostałoc (osad nadmierny)- usuwa. W ten sposób nastpuje zmiana formy materii organicznej z rozpuszczonej na zawieszon i usuwanie tej ostatniej.
4. Bardziej szczegółowo 4.1. Kinetyka mikrobiologiczna dx = dt x x stenie biomasy (gs.m.o./m 3 ) µ szybko przyrostu mikroorganizmów (1/d; g s.m.o./g s.m.o. doba)
dx = - Yds dx = dt x Y wydajno przyrostu mikroorganizmów z substratu (gs.m.o./gsubstratu) s stenie substratu npbzt,chzt,po4,o2 (gsubstratu/m 3 ) ds = dt - Y x µ szybko przyrostu mikroorganizmów x stenie biomasy < 0, s 1 > µ = f(s) s 1 s µ = const
= max K s 1 1 + s 1 = max s i K + s i i 1 Y = Y 1 max + m m współczynnik zuycia substratu na podtrzymanie aktywnoci metabolicznej K - stała Michaelisa
Wartoci µ i Y zale od stenia substratów (np..bzt, ChZT, NH4) wykorzystywanych przez mikroorganizmy Zaleno t: µ = f1 (s) Y = f2 (s) wygodnie jest przedstawi w nastpujcy sposób: = = max max s1 K + s 1 s i K + s i 1 i 1 Y = 1 Y max + m
Fizyczny sens stałej Michaelisa s K + s 1,0 = = max max s1 K + s 1 si K + s i 1 i 0,5 K-stała Michaelisa s1 Stenie substratu
Przemiany zwizków organicznych w warunkach tlenowych Klasyczny osad czynny - przyrost zawiesiny organicznej kosztem rozpuszczonej materii organicznej (Y) - mineralizacja czci rozpuszczonej materii organicznej (m)
4.2. Biodegradacja zwizków organicznych w warunkach tlenowych a) utlenianie (C), amonifikacja (N) zwizków organicznych O 2 (C,H,N) CO 2 + H 2 O + NH 4 + C 10 H 19 O 3 N + 12 1 / 2 O 2 10 CO 2 + 8 H 2 O + NH 3 b) synteza biomasy heterotroficznej C 10 H 19 O 3 N + 1,5 NH 3 + 2,5 CO 2 2 1 / 2 C 5 H 7 NO 2 + 3 H 2 O
C 10 H 19 O 3 N - skład pierwiastkowy materii organicznej w ciekach po osadniku wstpnym (substrat) C 4 H 7 NO 2 - skład pierwiastkowy osadu czynnego (produkt) Uwaga! Zwrómy uwag na odmienny skład pierwiastkowy substratu (C/N = 10:1) i produktu (C/N = 5:1 ) Zasadnicze znaczenie dla sumarycznego zapisu reakcji ma stosunek intensywnoci mineralizacji materii organicznej (reakcja a-m), do syntezy nowej materii organicznej (reakcja b-y)
c) sumarycznie *Y = 0,46 g s.m.o/g ChZT *m/µ 0 C 10 H 19 O 3 N + 4,375 O 2 + 0,625 NH 3 1,875 CO 2 + 4,75 H 2 O + 1,625 C 5 H 7 NO 2
d) tlen jest zatem czynnikiem koniecznym, a dlaczego nie jest nim amoniak? zuycie tlenu (chwilowe) do 2 = - ( adc bdx) biomasa osadu materia organiczna cieków zuycie tlenu (dobowe) O 2 = ał a b x zmniejszenie zapotrzebowania na O 2 ze wzgldu na przyrost biomasy zapotrzebowanie na O 2 dla utlenienia całego substratu(mocieków)
e) wartoci współczynników a = 1,0 g O 2 /g BZTc = 1,47 g O 2 /g BZT 5 Po przyjciu formuły C5H7NO2 + 5O2 = 5CO2 + 2H2O + NH3 b = 1,42 g O 2 /g s.m.o Pytanie - dlaczego przechodzimy na BZT?
5. Kinetyka (szybko-µ) biodegradacji w warunkach tlenowych BZT - jedyny czynnik limitujcy = max c K + c 1 µ max 6 1,03 t-20 ( 1/d) t - temperatura cieków ( oc ) K 1 150 g BZT 5 /m 3 c stenie zwizków organicznych wyraone jako g BZT5/m3 warunek!
WARUNEK O 2 > 1,5 g O 2 /m 3 1/Y = 1/Y max + m/µ m 0,08 g BZT 5 /g s.m.o d Y max 0,5 g s.m.o/g BZT 5
Biologiczne usuwanie azotu Problem Do oczyszczalni dopływa 500 m3/d cieków o steniu BZT5 równum 300mgO2/l i seniu N równym 60mg/l. Z kadego kilograma BZT5 dopływajcego do oczyszczalni przyrasta 0,5 kg osadu nadmernego o steniu N równym 12,0%. Naley obliczy stenie N w ciekach po oczyszczeniu. Koncepcja: -okrelamy przyrost osadu nadmiernego/jed.obj.cieków -okrelamy zawarton w osadzie nadmiernym/jed.obj.ieków -obliczamy stenie kocowe N Rozwizanie BZT5 = 300g/m3 Zawarto N w osadzie nadmiernym/jed.obj.cieków = 500gosadu nadmiernego/1000gbzt5 x 12gN/100g osadu nad. x 300gBZT5/m3 stenie kocowe N = 60g/m3-18g/m3 = 42g/m3
6. Amonifikacja 7. Nitryfikacja 8. Schematy technologiczne
6. Amonifikacja - Przemiana azotu organicznego do amoniaku W warunkach beztlenowych: (C,H,N) NH 4 + lub tlenowych: C 10 H 19 O 3 N + 12 1 / 2 O 2 10 CO 2 + 8 H 2 O + NH 3 -Szybko wiksza ni szybko nitryfikacji -Powoduje wzrost zasadowoci o 3,57 g CaCO3/ g N
7. Nitryfikacja Jest to utlenianie amoniaku do azotanów Podstawow rol odgrywaj tu bakterie z rodzaju Nitrosomonas (1-utlenianie amoniaku do azotynów),i Nitrobacter (2-utlenianie azotynów do azotanów). Reakcja 2. Jest znacznie szybsza od 1. ródłem wgla jest CO2 Nitrosomonas 1.NH 4 + 1,5O2 NO2 + 2H + H2O + (58-84) kcal Nitrobacter 2.NO2 +0,5O2 NO3 + (15-21)kcal Po przyjciu formuły C5H7NO2 dla biomasy nitryfikatorów, mona napisa nastpujce reakcje 1. 13NH4 + 15CO2 = 10NO2 + 3C5H7NO2 + 23H + H2O 2. NH4 + 5CO2 + 10NO2 + 2H2O = 10NO3 + C5H7NO2 + H Kwane wodory wytwarzane w reakcjach nitryfikacji reaguj z wodorowglanami zasadowoci: HCO3- + H = CO2 + H2O
Powysze reakcje zachodz z rón wydajnoci. W optymalnych warunkach powstaje: Nitrosomonas: 0,15 g smo/g NH4 (lub 0,0186mol Nitrosomonas/molNH4) Nitrobacter: 0,02 g smo/g NH4 (lub 0,0025mol Nitrobacter/ molnh4) Sumaryczna reakcja ma posta: NH4 +!,83O2 + 1,98HCO3 = 0,021C5H7NO2 + 1,041H2O + 0,98NO3 + 1,88H2CO3 Naley ponadto pamita o: - zuyciu zasadowoci (7,14 gcaco3/gnh4) - zuyciu tlenu (4,57g O2/gNH4) - wpływie okresowego braku tlenu na aktywno nitryfikatorów (nie stwierdzono) - kinetyce nitryfikacji (zaley od stenia dwóch substratów) N O2 µ = µmax---------- x ----------- K1 + N K2 + O2
µmax = 0,47(e 0,098(t-15) )(1-0,833(7,2-pH)) t = <8-30> oc ph = <6-8,2> dla ph>7,2 µ nie zaley od ph
8. Schematy technologiczne
cieki oczyszczone 2.4. Schemat oczyszczania (II + III stopie ) cieki surowe O O.Cz. O K O F D BZT 5 350 Nog 80 N NH + 4 45 Pog 14 270 70 40 13 30 45 38 11 25 40 2 20 30 0,3
5.1. Nitryfikacja (N) Kn O Kn Komora napowietrzania O Osadnik
5.2. Wydzielona nitryfikacja (N) Kn O Kni O Kni Komora nitryfikacji
Denitryfikacja Norg asymilacja asymilacja asymilacja amonifikacja NNH3 utlenianie N2 denitryfikacja NNO3 nitryfikacja NNO2 nitryfikacja(o2,mo ) denitryfikacja (O2, MO )
Schemat osadu czynnego-denitryfikacja Roztwór Strefa tlenowa Strefa beztlenowa N 2 NO 2 NO 3 CO 2 NH 4 + O 2
Denitryfikacja polega na desymilacyjnej redukcji azotu (+5) do azotu czsteczkowego (0) - jest uwarunkowana steniem tlenu rozpuszczonego - wikszo bakterii osadu czynnego jest zdolna do denitryfikacji(fakultatywne) ze wzgldu na wydzielanie enzymu- reduktaza azotanowa - celem denitryfikacji jest usunicie azotanów ( oraz materii organicznej ) - zachodzi w warunkach beztlenowych (reduktaza azotanowa jest inhibowana, przez tlen), ale nie redukcyjnych (zachodzi w warunkach anoksycznych)
Denitryfikacja moe zachodzi z wykorzystaniem wewntrznych lub zewntzrnychródełzwizków organicznych ródła wewntrzne (cieki komunalne) - rezkład zwizków organicznych 10 NO3 + C10H19O3N = 5N2 + 10CO2 + 3H2O + 10OH + NH3 - synteza biomasy heterotroficznej C 10 H 19 O 3 N + 1,5 NH 3 + 2,5 CO 2 = 2 1 / 2 C 5 H 7 NO 2 + 3 H 2 O Zakładajc e Ymax = 0,25g smo/g ChZT, oraz m = 0, sumaryczna reakcja ma posta: C 10 H 19 O 3 N + 6,5NO3 = 0,875C 5 H 7 NO 2 + 3,25N2 + 3H2O + 6,5OH- + 5,625CO2 + 0,125NO3 ródła zewntrzne (np. metanol) NO3 + 1,08CH3OH + 0,24H2CO3 = 0,04C5H7NO2 + 0,48N2 + 1,23H2O + HCO3-
5.2. Wydzielona nitryfikacja (N)/denitryfikacja(D) W Kn O Kni O O A D NO3-N2 Z
Warunki konieczne dla denitryfikacji - w ciekach musz by obecne zwizki wgla i amoniak - ph winno mieci si w przedziale 6,5-7,5 - stenie tlenu rozpuszczonegpo w komorze denitryfikacji musi by mniejsze ni 0,5 mg/l - optymalna temperatura wynosi 20 oc Wydajno procesu zaley od stenia tlenu (%) 100 50 D N 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 O2(mg/l)
Zagadnienia- Wykład 9 1. Skład cieków miejskich przed- i po- biologicznym oczyszczaniu 2. Mechanizm redukcji ChZT/BZT/Mat.Org./P/N w klas.ocz.biologicznej 3. Dobowe ładunki N i P 4. ródła substancji biogenicznych w wodach pow.,skutki ich obecnoci 5. Amonifikacja 6. Nitryfikacja 7. Denitryfikacja 8. Rola filtracji 9. Układy technologiczne biologicznego oczyszczania cieków