Transcript Oczyszczanie ścieków

Oczyszczanie ścieków
Stosuje się cztery stopnie oczyszczania ścieków:
I.
Oczyszczanie mechaniczne i chemiczne (kraty,
piaskowniki, osadniki wstępne, odolejanie,
koagulacja, zobojętnianie)-<30% ubytku BZT5
II.
Oczyszczanie biologiczne (złoża biologiczne,
komory osadu czynnego oraz komory
fermentacyjne) – 85-93% ubytku BZT5
III. Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu)
– 92-95% ubytku BZT5
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 50oC
Koagulanty: chlorki i siarczany żelazowe i żelazawe, siarczan glinu
oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną)
Al2(SO4)318H2O + 6H2O  2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18H2O
FeCl36H2O + 3H2O  Fe(OH)3 + 3HCl + 6H2O
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
Al2(SO4)318H2O + 2PO43-  2 AlPO4 + 3SO42- + 18H2O
FeCl36H2O +2PO43-  FePO4 + 3Cl- + 6H2O
2Ca(OH)2 +HPO42-  Ca2HPO4(OH)2  + 2OH-
Oczyszczanie ścieków – I stopień
Chemiczne
7. Zobojętnianie ścieków przemysłowych
ścieki kwaśne zobojętnia się:
- mieszając z zasadowymi ściekami
- neutralizując je chemikaliami
- przepuszczając przez złoża zasadowe, filtry wypełnione np.CaCO3,
MgO lub dolomitem
- wpuszczając je do stawów aeracyjnych z możliwością
kilkudniowego przetrzymania
- rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub
nawet obojętnym.
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 CO2, H2O i NH3
2.
nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą
mikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do
azotanów,
3.
denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu
cząsteczkowego N2
Oczyszczanie ścieków – II stopień
Biologiczne
1.Rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3
Równanie bezpośredniego utleniania
CxHyOz jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych
Oczyszczanie ścieków – II stopień
Biologiczne
Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji)
gdzie (C5H7O2N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór
chemiczny dla mikroorganizmów
6[CH2O] + NH3 + O2  C5H7O2N + CO2 + 4H2O
Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej:
C5H7O2N + 5O2  5CO2 + 2H2O + NH3
Oczyszczanie ścieków – II stopień
Biologiczne
2.Nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii
Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii
Nitrobacter do azotanów
NH3 + 2O2  H+ + NO3- + H2O
Oczyszczanie ścieków – III stopień
Biologiczne
3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za
pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg
denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu
następujące równanie:
4NO3- + 5[CH2O] + 4H+  2N2 + 5CO2 + 7H2O
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[CH2O] + H2O  CO2 + CH4
Osady ściekowe
Fermentacja metanowa
Skład biogazu
Oczyszczanie biogazu
odsiarczanie
Biologiczne
2H2S + O2  2S + 2H2
Chemiczne
- Na złożach zasadowych tlenków żelaza np.: złoża rudy darniowej
Fe2O3 + 3H2S  Fe2S3 +3H2O
Regeneracja
Fe2S3 + 1,5O2  Fe2O3 + 3S
Adsorpcja – węgiel aktywny
2H2S + O2  2S + 2H2O
Regeneracja – przemywanie CS2 lub N2 w temp. 500oC
Oczyszczanie biogazu
Usuwanie CO2
•płukanie w wodzie
•płukanie w glikolu etylenowym
•membrany
Schemat oczyszczania ścieków