Oczyszczanie ścieków Stosuje się cztery stopnie oczyszczania ścieków: I. Oczyszczanie mechaniczne i chemiczne (kraty, piaskowniki, osadniki wstępne, odolejanie, koagulacja, zobojętnianie)-<30% ubytku BZT 5 II. Oczyszczanie biologiczne (złoża biologiczne, komory osadu czynnego oraz komory fermentacyjne) 85-93% ubytku BZT 5 III. Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu) 92-95% ubytku BZT 5 IV. Proces odnowy wody V. Przeróbka i unieszkodliwianie osadów ściekowych
Oczyszczanie ścieków I stopień Mechaniczne 1.Wydzielanie ciał stałych (kraty, sita) 2. Usuwanie zawiesin opadających -piaskowniki -osadniki wstępne
Oczyszczanie ścieków I stopień Mechaniczne Schemat osadnika wstępnego o przepływie poziomym
Oczyszczanie ścieków I stopień Mechaniczne Osadnik wstępny o przepływie pionowym
Oczyszczanie ścieków I stopień Mechaniczne 3. Odtłuszczanie ścieków
Oczyszczanie ścieków I stopień Chemiczne Metody chemiczne oczyszczania ścieków 4. Koagulacja i nawapnianie ścieków powyżej 50 o C Koagulanty: chlorki i siarczany żelazowe i żelazawe, 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
Oczyszczanie ścieków I stopień Chemiczne 5. Usuwanie fosforanów. Fosfor można usuwać w różnych miejscach ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków: wstępne w osadniku, równoczesne z biologicznym oczyszczaniem, wtórne po biologicznym oczyszczaniu. Sole glinu, żelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów.
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 -
7. Zobojętnianie ścieków przemysłowych ścieki kwaśne zobojętnia się: - mieszając z zasadowymi ściekami - neutralizując je chemikaliami - przepuszczając przez złoża zasadowe, filtry wypełnione np.caco 3, MgO lub dolomitem - wpuszczając je do stawów aeracyjnych z możliwością 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
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
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne 1.Rozkład substancji organicznych do CO 2, H 2 O i NH 3 Równanie bezpośredniego utleniania C x H y O z jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji) gdzie (C 5 H 7 O 2 N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów 6[CH 2 O] + NH 3 + O 2 C 5 H 7 O 2 N + CO 2 + 4H 2 O Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej: C 5 H 7 O 2 N + 5O 2 5CO 2 + 2H 2 O + NH 3
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 H + + NO 3- + H 2 O
Oczyszczanie ścieków III stopień Biologiczne 3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu następujące równanie: 4NO 3- + 5[CH 2 O] + 4H + 2N 2 + 5CO 2 + 7H 2 O
Oczyszczanie ścieków II i III stopień Biologiczne Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze napowietrzania (komorze aeracji)
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: komorach napowietrzania z osadem czynnym, na złożach biologicznych, glebie stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych).
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym.
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych Złoża biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułożonym materiałem ziarnistym i porowatym. Rodzaje wypełnień: naturalne materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- żużel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp.. Najważniejszą warstwą w złożu jest błona biologiczna.
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Oczyszczanie w glebie
Oczyszczanie ścieków II stopień Biologiczne Uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą. Oczyszczalnie hydrobotaniczne Urządzenia techniczne, które wykorzystują rośliny bagienne i pływające do oczyszczania ścieków.
Oczyszczanie ścieków III stopień Dezynfekcja Dezynfekcja Celem dezynfekcji jest zniszczenie żywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym rozwojem organizmów żywych, 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
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 ciężkie 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
Oczyszczanie ścieków IV stopień Odnowa wody Przez odnowę wody należy rozumieć zespół procesów i metod oczyszczania ścieków w takim stopniu, że mogą być one ponownie użyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im cechy wód naturalnych. Stosowane są następujące procesy jednostkowe: destylacja, utlenianie chemiczne, adsorpcja, procesy membranowe filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja, elektrodializa, odwrócona osmoza, wymiana jonowa.
Osady ściekowe Produkty końcowe oczyszczania ścieków woda oczyszczona osad ściekowy
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
Osady ściekowe Fermentacja metanowa Fermentacja metanowa: 2[CH 2 O] + H 2 O CO 2 + CH 4
Osady ściekowe Fermentacja metanowa Skład biogazu
Oczyszczanie biogazu odsiarczanie Biologiczne 2H 2 S + O 2 2S + 2H 2 Chemiczne - Na złożach zasadowych tlenków żelaza np.: złoża 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
Oczyszczanie biogazu Usuwanie CO 2 płukanie w wodzie płukanie w glikolu etylenowym membrany
Schemat oczyszczania ścieków