UNIWERSYTET WARSZAWSKI Wydział Chemii   ZAKŁAD DYDAKTYCZNY TECHNOLOGII CHEMICZNEJ  Zapraszamy do odwiedzania strony www Zakładu - proszę tu kliknąć . .ĆWICZENIE NR 13 . . . . . . . . . (Oczyszczanie ścieków organicznych z wykorzystaniem złoża spłukiwanego i reaktorów osadu czynnego. Dodatkowo: stopień chemicznego strącania fosforanów, koagulacji i flokulacji za pomocą Al2(SO4)3, sorpcja na węglu aktywnym, biologiczna denitryfikacja)    VIDEO Kliknij na obrazku - stara wersja instalacji Ze statystyki: Odwiedzano nas już przeszło 466 000 razy.

INSTRUKCJA ĆWICZENIA OPRACOWAŁ ADAM MYŚLIŃSKI Wersja 2020/2021 Ostatnie zmiany - 14.04.2021 r. KONSPEKT ĆWICZENIA

SPIS TREŚCI
 

Ścieki i ich oczyszczanie Klasyfikacja ścieków Określenie stopnia zanieczyszczenia ścieków      Metody oczyszczania ścieków      Metody mechaniczne      Metody chemiczne      Metody biologiczne      Praktyczne rozwiązania oczyszczalni ścieków Część doświadczalna      Opis oczyszczalni      Zasada działania instalacji Przebieg ćwiczenia Opracowanie wyników Wymagania do kolokwium Literatura

Ścieki są to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp. W postaci ścieków odprowadza się odpadowe substancje przemysłowe oraz odpady żywnościowe i fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych. Ze względu na dużą szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych, przed odprowadzeniem do odbiornika powinno się poddawać je oczyszczeniu w oczyszczalniach. W Polsce, mimo dużego postępu w tej dziedzinie, nie wszystkie ścieki poddawane są procesowi oczyszczania, co doprowadziło do zatrucia większości naturalnych cieków wodnych, czyniąc z nich na niektórych odcinkach martwe, pozaklasowe kanały ściekowe. W chwili obecnej coraz większa liczba zakładów chemicznych zmuszana jest do racjonalizacji gospodarki wodą, polegającej przede wszystkim na stosowaniu zamkniętych obiegów wody, co powoduje stosowanie nowych, skutecznych metod oczyszczania własnych ścieków, tak by mogły się stać one źródłem wody wykorzystywanej w celach przemysłowych. Do spisu

Ścieki przemysłowe powstają w trakcie procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu. Aby ocenić ich szkodliwość trzeba znać nie tylko skład ich ogólnego odpływu z całego zakładu przemysłowego, lecz także skład strumieni wypływających z poszczególnych działów produkcji. Istotnym parametrem jest ilość ścieków przypadająca na jednostkę produktu wytwarzanego w danym dziale lub zakładzie. Znajomość parametrów ilościowych i jakościowych ścieków pozwala na oszacowanie koniecznego stopnia oczyszczenia, przy którym ich odprowadzenie do naturalnego odbiornika nie spowoduje pogorszenia klasy czystości wody. Sytuacją pożądaną jest uzyskanie lepszej czystości ścieków niż czystość wody w odbiorniku. Z drugiej strony rachunek ekonomiczny określa optimum, które należy przyjąć, aby nie powiększać nadmiernie kosztów własnych zakładu i cenę produktu uczynić konkurencyjną w stosunku do cen światowych. Problem ścieków występuje szczególnie ostro w koksowniach, zakładach petrochemicznych, garbarniach, celulozowniach, mleczarniach i cukrowniach. Ich nieoczyszczone ścieki stanowią duże zagrożenie dla odbiorników naturalnych. Do najczęściej występujących organicznych składników ścieków zalicza się: białka, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty, pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź, rtęć, cynk, kadm, chrom),a także arsen, chlor, siarkowodór, jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe itd. Różnorodne związki organiczne i nieorganiczne nadają ściekom określone cechy fizyczne takie jak mętność, barwa, zapach, zawiesiny. Pienienie się ścieków jest spowodowane występowaniem w nich substancji powierzchniowo czynnych, powodujących zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody. Należą do nich detergenty, mydła i saponiny. Ścieki przemysłowe na ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych. Wyjątkiem są ścieki z zakładów przemysłu spożywczego, garbarni i zakładów utylizacji odpadów. Mogą one zawierać chorobotwórcze drobnoustroje w różnych postaciach (wegetatywnej i zarodnikowej) i jako takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji. Do spisu

 

Parametrem określającym ilość zanieczyszczeń w ściekach jest tzw. biochemiczne zapotrzebowanie tlenu - BZT. Jest to ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie zużyta przez bakterie aerobowe (tlenowe) (mg/dm3) w ciągu określonego czasu. Ponieważ ok. 50% zanieczyszczeń zostaje utlenione przez bakterie w ciągu 3 dni, a po ok. 20 dniach proces jest zwykle zakończony, przyjmuje się czas 5 dni jako reprezentatywny do wyznaczenia charakterystyki biochemicznego zapotrzebowania tlenu. BZT5 oznacza się metodą rozcieńczeń lub metodami manometrycznymi. W celu kontroli procesu oczyszczania ścieków parametr BZT5 oznacza się na wlocie i wylocie z oczyszczalni. Metoda manometryczna polega na pomiarze zmiany ciśnienia w szczelnie zamkniętym naczyniu pomiarowym (butelce). Biologiczna redukcja tlenu prowadzi do zmniejszenia ciśnienia powietrza zgromadzonego nad próbką ścieków. W konwencjonalnych manometrycznych systemach pomiarowych używano manometrów rtęciowych. Rtęć, a w szczególności jej pary są substancjami trującymi. W celu eliminacji tego zagrożenia opracowano alternatywne metody pomiarowe. Jako przykład nowoczesnego rozwiązania niech posłuży opracowany przez niemiecką firmę Wissenschaftlich-Technische Werkstaetten GmbH (WTW) system OxiTop® i OxiTop® Control. Jest to manometryczny, bezrtęciowy pomiar BZT. Ciśnienie jest mierzone za pomocą elektronicznych czujników. Oznaczanie BZT przy pomocy OxiTop® bazuje na pomiarze ciśnienia w zamkniętym układzie: mikroorganizmy znajdujące się w próbce zużywają tlen i produkują przy tym CO2, absorbowany przez NaOH. Powstaje podciśnienie, które jako wartość pomiarowa koreluje bezpośrednio z mg/l BZT.[12] Fotografia obok przedstawia elektroniczny czujnik tzw. "główkę", która pozwala na odczyt ciśnienia wprost z wyświetlacza (OxiTop®). W systemie OxiTop® Control wbudowana pamięć oraz interfejs na pod czerwień pozwala na zgromadzenie od 180 do 360 zestawów danych (w zależności od nastawionego czasu pracy), które mogą zostać w każdej chwili wywołane w kontrolerach i przedstawione tam w postaci wykresu. Kontroler OC 100/OC 110 może zarządzać maksymalnie 120 główkami pomiarowymi OxiTop ® -C; drukarka lub PC wyposażony w odpowiedni program sporządza dokumentację. Innym parametrem jest ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu), czyli właściwość wody i ścieków do redukcji pewnych związków chemicznych - takich jak manganian(VII) potasu lub dichromian(VI) potasu. Wyniki oznaczania ChZT zależą od warunków, w jakich wykonuje się próbę, dlatego należy przeprowadzać je w ściśle znormalizowany sposób. Do oznaczania ChZT wody stosuje się zwykle metody nadmanganianowe (zwyczajowa nazwa manganianu(VII)), do ścieków - dichromianową. ChZT oznaczone metodą nadmanganianową określa sie także jako utlenialność. Ze względu na to, że utlenieniu ulega tylko ok. 60% substancji organicznych zawartych w badanych próbkach, utlenialność określa jedynie orientacyjną zawartość zanieczyszczeń. Stosunkowa łatwość wykonania oznaczenia sprawia, że jest ono często stosowane. Uwaga! Nie należy mylić "utlenialności" ze stężeniem tlenu rozpuszczonego w wodzie lub ściekach. To dwa zupełnie odrębne zagadnienia. Do spisu

W procesach oczyszczania ścieków stosuje się metody mechaniczne, chemiczne, biologiczne, mieszane i dezynfekcję. W zależności od rodzaju ścieków proces oczyszczania powinien być tak pomyślany, aby przy minimalnym nakładzie kosztów uzyskiwać najwyższy możliwy stopień oczyszczenia. W tym celu stosuje się jedną lub kilka z wymienionych metod oczyszczania.

 
 

Polegają one na usunięciu grubszych zawiesin organicznych i mineralnych oraz ciał pływających. Usuwa się je za pomocą krat, sit, piaskowników, tłuszczowników oraz osadników różnego typu. Kraty i sita są mechanicznymi przegrodami ustawionymi na drodze spływu ścieków. Osadzające się na nich zanieczyszczenia, zwane skratkami, usuwa się okresowo ręcznie lub mechanicznie. Następnie poddaje się je procesom kompostowania lub po rozdrobnieniu w dezintegratorach zawraca się do obiegu. Kraty zatrzymują grubsze frakcje zanieczyszczeń, sita - drobniejsze (ok. 5 mm). Drobniejsze frakcje nadają się do przeróbki w komorach fermentacyjnych lub biotermicznych. Produktem jest tzw. biogaz oraz przefermentowany osad, nadający się do użycia jako nawóz.

 

Rys. 1	Fot.2

 

Piaskowniki zatrzymują cięższe zanieczyszczenia ziarniste takie jak piasek, muły węglowe itp. Ziarna tych frakcji charakteryzują się dużym stopniem twardości (wg  Mohsa). Nieoddzielenie ich powodowałoby szybkie zużycie urządzeń mechanicznych takich jak pompy, zawory itp. pracujących w przepompowniach. Piaskowniki płaskie mają kształt rynien o długości kilku metrów, w których zanieczyszczenia osadzają się na dnie wskutek działania siły ciężkości podczas przepływu ścieków z niewielką (9...12 m/min) prędkością.. Wadą piaskowników płaskich jest fakt zajmowania przez nie dużej powierzchni. Tej wady pozbawione są piaskowniki wirowe, działające na zasadzie hydrocyklonów (rys.1 i fot.2). Zbudowane są w postaci pionowej rury, do której w górnej części wtłaczane są ścieki na kierunku stycznej do ścianki rury. Nadaje to im szybki ruch wirowy. Siła odśrodkowa odrzuca cięższe zanieczyszczenia ku ściankom, po powierzchni których opadają do zbiornika zlokalizowanego u dołu urządzenia. Odpiaszczone ścieki opuszczają urządzenie umocowaną współśrodkowo rurą odlotową.Tłuszczowniki (rys. 1a) są to przepływowe osadniki

Rys 1a. Tłuszczownik jednokomorowy (w celu powiększenia kliknij myszą na obrazku) [wg.6] służące do oddzielania zanieczyszczeń o gęstościach mniejszych od wody, co powoduje, że unoszą się na jej powierzchni. Tłuszczowniki mają postać basenu flotacyjnego. Ścieki przepływają przez basen ze zmniejszoną prędkością umożliwiającą wypłynięcie tłuszczu na powierzchnię cieczy. W celu ułatwienia wypływu wytwarza się w cieczy pęcherzyki powietrza, wdmuchując sprężone powietrze przez otwory w pobliżu dna tłuszczownika. Pęcherzyki powietrza unosząc się ku powierzchni porywają cząstki tłuszczu. Warstwa tłuszczów lub olejów zgarniana jest systemem przelewów lub czerpaków. Osadniki służą do usuwania ze ścieków zanieczyszczeń łatwo opadających. Oczyszczanie ścieków odbywa się wsposób ciągły z wykorzystaniem sił grawitacyjnych. Prędkość liniowa ścieków powinna wynosić do 0,01 m/s, przekrój strumienia ścieków powinien byś przeto odpowiednio duży w porównaniu z rurociągiem transportującym ścieki.. W osadnikach można oddzielić cząstki stałe o średnicy ponad 0,03 mm. Scieki oczyszczone w osadnikach mają wyraźnie zredukowaną wartość parametru BZT5. W osadnikach Imhoffa (dwukomorowych) poza rozdzieleniem osadów od ścieków następuje fermentacja z wydzieleniem metanu i dwutlenku węgla. Otrzymany w ten sposób gaz może służyć do celów opałowych (metan 65...70%. CO2 25...30%). Czas oraz intensywność fermentacji zależą od temperatury. W temperaturze 10...15 st. C całkowity rozkład osadu następuje po 2...4 miesiącach. Osadniki te redukują BZT5 o ok. 40%, a zawiesiny o ok. 70% Do spisu

 
 

Do oczyszczania ścieków przemysłowych zawierających chemiczne związki organiczne, metale ciężkie itp. stosuje się metody fizyko-chemiczne jak i chemiczne. Zalicza się do nich koagulację, neutralizację, ekstrakcję, sorpcję, elektrolizę i destylację. W zależności od składu ścieków można prowadzić oczyszczanie jedną lub kilkoma z podanych metod. Koagulacja. (rys.1) Procesy koagulacji ścieków są podobne do zachodzących podczas oczyszczania wody Polegają na łączeniu cząstek koloidowych w większe zespoły, w wyniku czego wytrąca się osad w postaci zwartego koagulatu. Czynnikiem powodującym koagulację może być dodatek elektrolitu, dodatek koloidu o przeciwnym znaku ładunku elektrycznego do ładunku cząstek koloidowych, dehydratacja zolu, odparowanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego, a także czasami ogrzewanie lub wytrząsanie zolu. Ciekawą grupą związków stosowanych jako koagulanty są polielektrolity. Należą do nich np. kopolimery kwasu akrylowego i jego pochodnych. W łańcuchu tego polimeru mogą występować boczne grupy jonotwórcze, takie jak -COOH, -COO-Me+, -NH2, -NR2, lub NR3+X-. Ich budowa powoduje powstawanie zespołu zjawisk elektrostatycznych na granicy cząsteczka - roztwór prowadzących do koagulacji cząstek koloidalnych i wytrącenia ich w postaci osadu. Dokładniejszy opis mechanizmu koagulacji można znaleźć w podręcznikach chemii fizycznej. W procesie koagulacji uzyskuje się znaczny efekt oczyszczenia (redukcja BZT5 do 85% i zawiesin do 90%). Powstaje tu jednak duża ilość osadów. Metodę stosuje się najczęściej do oczyszczania ścieków przemysłu włókienniczego, garbarskiego i chemicznego. Neutralizacja. Polega na zobojętnianiu ścieków o odczynie alkalicznym lub kwaśnym substancjami o odczynie przeciwnym. Do zobojętniania ścieków alkalicznych można używać kwaśnych gazów spalinowych, powstających np. z paliw zasiarczonych i zawierających dwutlenek węgla, tlenki siarki i azotu. Do neutralizacji ścieków kwaśnych używa się mleka wapiennego lub gazów odpadowych zawierających amoniak. Neutralizację można prowadzić następującymi metodami: - mieszaniem ścieków kwaśnych z alkalicznymi, - dodawaniem odpowiednich odczynników, - przepuszczaniem ścieków kwaśnych przez złoża sporządzone np. z kamienia wapiennego i innych skał o podobnym odczynie (np. dolomitów). Do spisu

Wykorzystanie procesów biochemicznych i częściowo fizycznych do oczyszczania ścieków pozwala uzyskać dalsze obniżenie ładunku substancji organicznych. Stosuje się je zwykle jako kolejny stopień oczyszczania w przypadku, gdy metody zastosowane wcześniej nie zapewniają odpowiedniej klasy czystości wody zrzucanej do odbiorników. Oczyszczanie biologiczne przebiega zarówno w warunkach tlenowych, niedotlenionych jak i beztlenowych i polega na utlenianiu oraz mineralizacji związków organicznych zawartych w ściekach przy udziale mikro i makroorganizmów. Mikroorganizmy zużywają związki zawarte w ściekach jako pokarm i podstawę przemiany materii. Zasada oczyszczania jest taka sama, jak w przypadku naturalnego samooczyszczania się zbiorników wodnych. Różnica polega na stworzeniu optymalnych warunków przebiegu procesu (obecność tlenu, pożywki, mieszanie mechaniczne, temperatura, pH itp.), które zwiększają szybkość i skuteczność procesu. Metody biologiczne dzieli się na naturalne i sztuczne. Do naturalnych zlicza się metodę pól irygacyjnych i pól filtracyjnych. Do sztucznych zalicza się metodę złoża spłukiwanego i osadu czynnego. We wszystkich metodach biologicznego oczyszczania ścieków zachodzą następujące procesy: - rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3 - nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii Nitrosomonas do azotynów,    a następnie za pomocą bakterii Nitrobacter do azotanow, - denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu gazowego - N2 Można je przedstawić w postaci uproszczonych równań reakcji enzymatycznych: Równanie bezpośredniego utleniania gdzie CxHyOz jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych, a E1 to efekt energetyczny reakcji Równanie biosyntezy komórek (asymilacji) gdzie (C5H7O2N)n jest zastępczą formułą substancji komórkowej mikroorganizmów oczyszczających ścieki, a E2 to efekt energetyczny reakcji. Równanie oddychania podstawowego E3 to efekt energetyczny reakcji. Więcej na temat biologicznego usuwania azotu ze ścieków można dowiedzieć się klikając TUTAJ. Może przydać się podczas pisania kolokwium. Zobacz również: Większoć bakterii grupy heterotrofów posiada zdolność oddychania zarówno tlenowego jak i azotanowego. Są zatem tzw. względnymi beztlenowcami. W warunkach tlenowych  jako końcowy akceptor elektronów wykorzystują tlen atmosferyczny, a w warunkach beztlenowych azotyny i azotany. Przykładowy przebieg denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu następujące równanie: mikrobiologiczny rozkład Reakcja biegnie z przeniesieniem 10 elektronów i jest reakcją denitryfikacji całkowitej, najbardziej pożądanej z punktu widzenia jakości operacji. (Na podst.[9]) Więcej o enzymach dowiesz się klikając tutaj

 

Metoda osadu czynnego. Oczyszczanie ścieków za pomocą osadu czynnego polega na wytworzeniu w objętości ścieków kłaczków o wymiarze 50 - 100 µm o bardzo silnie rozwiniętej powierzchni. Kłaczki zbudowane są z mineralnego jądra koloru brązowego lub beżowego, a na powierzchni w śluzowej otoczce zawierają liczne bakterie z grupy heterotrofów takich jak Acinetebacterium, Pseudomonas, Zoogloea, Enterobactericeae, Aeromonas, Flavobacterium, Achromobacter i Micrococus. Zanieczyszczenia organiczne są absorbowane na powierzchni kłaczków i mineralizowane na skutek procesów metabolizmu zachodzących w mikroorganizmach. Aby zapewnić prawidłowy przebieg procesu, kłaczki powinny być równomiernie unoszone w masie ścieków przepływającej przez komorę napowietrzania. Metoda osadu czynnego wymaga doprowadzenia tlenu jako substratu bioutleniania zanieczyszczeń organicznych. Aby zagwarantować bakteriom warunki tlenowe, stężenie tlenu rozpuszczonego w ściekach  powinno wynosić > 0,5 mg/dm3[5]. Proces ten może być również stosowany do usuwania ze ścieków amoniaku, siarkowodoru i innych gazów w nich rozpuszczonych. Aktywizują się wówczas bakterie z grupy autotrofów, takie jak Nitrosomonas, Nitrosococcus i Nitrobacter oraz Beggiatoa, Thiotrix, Thioploca i Thiobacillus thioparus. Powstawanie osadu czynnego w komorze napowietrzania wymaga czasu. Aby czas ten skrócić, można stosować szczepienie osadu przez dodanie pewnej jego ilości ze ścieków wcześniej oczyszczonych. Stałe utrzymanie kłaczków w stanie zawieszonym wymaga intensywnego mieszania zawartości reaktora. Stosuje się różne metody od mieszania mechanicznego po dysze napowietrzające, które łączą w działaniu funkcję mieszadeł i aeratorów (turbin napowietrzających), a także jedne i drugie razem. Proces mieszania i napowietrzania jest energochłonny. Nowoczesne konstrukcje mieszadeł i aeratorów poprzez odpowiednie dobranie kształtów łopat i dysz zapewniają napowietrzanie tzw. drobnopęcherzykowe, co poprawia skuteczność operacji przy optymalnym zużyciu energii elektrycznej. Po zakończeniu procesu napowietrzania ścieki kierowane są do osadnika wtórnego, gdzie następuje oddzielenie osadu czynnego od cieczy. Nadmiarowy osad poddawany jest odwodnieniu i suszeniu, ciecz zrzucana do odbiorników jakimi mogą być np. stawy rybne, a następnie odprowadzana do cieków naturalnych. Stawy rybne stanowią również element kontroli jakości odprowadzanej wody. Mogą być też traktowane jako zbiorniki buforowe w przypadku awarii urządzeń oczyszczających. Woda w stawach ulega dalszemu samooczyszczeniu. Zaletą oczyszczania za pomocą osadu czynnego jest duża skuteczność przy niewielkim zapotrzebowaniu na teren (BZT5 i zawiesiny do 95%, bakterie chorobotwórcze do 98%). Wadą - wrażliwość mikroorganizmów na związki toksyczne i inne czynniki wpływające na ich rozwój.

 
 

Na fotografiach osad czynny z pracownianego reaktora. Można  zauważyć również larwy owadów i nicienie  stanowiące kolejne ogniwo łańcucha pokarmowego

VIDEO

 

Stanowisko do obserwacji mikroskopowej osadu czynnego: z lewej kamera na oświetlaczu, po prawej monitor. Sztuczne złoża biologiczne Sztuczne złoże biologiczne składa się z rusztu, na którym ułożona została warstwa kruszywa, koksu, żużla, tufów wulkanicznych, kamienia, gruzu ceglanego itp. Obecnie coraz częściej znajdują zastosowanie kształtki wykonane ze spienionych tworzyw sztucznych. Ich niewielka masa nasypowa umożliwia konstruowanie lżejszych obudów, równiez z tworzyw sztucznych. Od dołu, przez ruszt złoże jest napowietrzane sprężonym powietrzem, od góry zaś zraszane ściekami. Zraszanie realizowane jest systemem przelewów, zraszaczami rotacyjnymi, młynkami Segnera  itp. Istotne jest równomierne rozrzucenie cieczy na całą powierzchnię złoża. Procesy zachodzące na powierzchni wypełnienia złoża są podobne do procesów na powierzchni gleby pól irygacyjnych. Tworzy się błona biologiczna, w skład której wchodzą mikroorganizmy roślinne i zwierzęce. Ich działanie polega na utlenieniu i mineralizacji substancji zawartych w ściekach. Złoże po zbudowaniu nie jest aktywne. Jego dojrzewanie trwa kilka tygodni. Złoża zraszane mają grubość 1,5...3 m. Swoją aktywność utrzymują do temperatury 6 st. C. Poniżej aktywność złoża zanika. Ich praca charakteryzuje się wysokim stopniem oczyszczania. BZT5 do 95%, zawiesiny do 92%, bakterie chorobotwórcze do 95%. Wysoka skuteczność oczyszczania jest okupiona stosunkowo niewysoką wydajnością. Złoża spłukiwane (wysokoobciążone). Są to złoża o podobnej budowie. Grubość warstwy wypełnienia wynosi 2...4 m. Ze względu na większe objętościowe obciążenie złoża mineralizacja zanieczyszczeń nie zachodzi na nich całkowicie. Powstają na nich duże ilości kłaczkowatej błony biologicznej, która jest częściowo unoszona przez odpływające ścieki. Nadają się do oczyszczania ścieków o niewilkim stężeniu. W przypadku ścieków stężonych należy stosować recyrkulację. Stopień oczyszczenia wynosi ok. 65% BZT5.

Biomembranowe oczyszczanie ścieków.  Jest to jedna z metod oczyszczania, polegająca na zblokowanu modułów ultrafiltracyjnych z reaktorem biologicznyczm osadu czynnego [10]. Mieszanina ścieków z osadem czynnym ulega w tym procesie zatężeniu, gdyż na zewnątrz odprowadzany jest permeat pozbawiony całkowicie zawiesin, a retentat zawracany jest w całości bądź w części do bioreaktora. Pozwala to na stosowanie o wiele większych stężeń osadu czynnego niż w klasycznym procesie. Prędkość odpływu ścieków oczyszczonych jest stała i zależy od wydajności modułów ultrafiltracyjnych. Niezbędne jest zatem stosowanie zbiorników buforujących okresowe (dzień - noc) wahania dopływu ścieków. Technika ultrafiltracyjna wymaga stosowania urządzeń ciśnieniowych, niezbędny jest szybki przepływ oczyszczanych ścieków stycznie do powierzchni membrany. Pojawiają się problemy związane z tzw. polaryzacją stężeniową membran. Moduły muszą być okresowo myte, lub w przypadku utraty właściwości - wymieniane. W powiązaniu z technikami odwróconej osmozy ze ścieków daje się usuwać również sole mineralne. Szerzej o separacyjnych technikach membranowych można dowiedzieć się z materiałów do ćwiczenia nr 14.   Roślinne oczyszczalnie ścieków  W ostatnich latach jako alternatywa dla małych "technicznych" oczyszczalni ścieków, szczególnie dla jednego lub grupy budynków, pojawiły się oczyszczalnie ścieków z wykorzystaniem roślin. Jest to stosunkowo młoda technologia. Pierwsza tego typu oczyszczalnia powstała w latach pięćdziesiątych XX wieku w Izraelu, a w Europie pierwsze prace badawcze zostały podjęte równolegle w Instytucie Limnologii Maxa Planka w Plon oraz R. w Instytucie Gleboznawstwa Uniwersytetu w Getyndze w latach sześćdziesiątych XX wieku. Więcej o oczyszczalniach korzeniowych dowiesz się kilikając tutaj Może to się przydać podczas zdawania kolokwium. Więcej o metodach biologicznych można dowiedzieć się klikając tutaj. (w jęz. ang.)

Typowy proces oczyszczania ścieków składa się - na ogół - z czterech stopni oczyszczania: mechanicznego, biologicznego, usuwania związków biogennych i tzw. odnowy wody. Złoże spłukiwane może stanowić - obok instalacji osadu czynnego - drugi stopień oczyszczania. Pomimo stosowania oczyszczania wielostopniowego w ściekach mogą pozostać jednak pewne zanieczyszczenia nie ulagające rozkładowi. Te substancje zwykło się określać nazwą związków refrakcyjnych. Usuwanie ich odbywa się metodami innymi niż biologiczne, np. przez sorpcję na węglu aktywowanym. Jest to skuteczna, ale jednocześnie bardzo droga metoda. Pewnego rodzaju rozwiązaniem mogą być próby uzyskiwania szczepów bakteryjnych działających selektywnie na konkretny związek chemiczny. Pozwala to na rozkład tych substancji w specjalnie prowadzonych procesach z mikroorganizmami immobilizowanymi na nośniku, np. piance poliuretanowej. Te same szczepy można stosować do regeneracji węgla aktywowanego, co pozwoli na wielokrotne jego użycie. Sorpcja na węglu aktywowanym. Pochłanianie zanieczyszczeń na powierzchni sorbenta, jakim jest n.p. węgiel aktywowany, nazywamy adsorpcją. Jest to typowy proces pomiędzy fazą ciekłą i stałą doprowadzony do stanu równowagi. Matematycznym i graficznym wyrazem tego jest równanie i wykres tzw. izotermy adsorpcji A = K c n gdzie: A - ilość pochłoniętej substancji na jednostkę adsorbenta, c - równowagowe stężenie adsorbowanej substancji w roztworze, K i n - są to współczynniki określone na drodze doświadczalnej. Wielkość ta jest zależna od rodzaju sorbenta, jakości i stężenia zanieczyszczeń w ściekach i temperatury procesu. [6] Stężenie równowagowe należy pojmować jako takie, w którym szybkość adsorpcji jest równa szybkości desorpcji z powierzchni sorbenta. Ten prosty opis może służyć do charakteryzowania zjawisk tzw. adsorpcji monomolekularnej, tj. odpowiadającej teorii Freundlicha. Więcej na temat zjawisk sorpcji można znaleźć w części teoretycznej ćwiczenia nr 17, a o oczyszczaniu wody metodą sorpcji można poczytać w materiałach pomocniczych klikając tutaj.     Opisane powyzej metody znajdują zastosowanie w nowoczesnych technologicznie instalacjach oczyszczania ścieków, ktorych przykladem może być oczyszczalnia typu "Bioset". Praca instalacji (rys.3.) polega na separacji zanieczyszczeń mechanicznych na gęstej kracie samoczyszczącej z możliwością prasowania wychwyconych odpadów, sedymentacji łatwoodpadających zanieczyszczeń w piaskowniku pionowym, a następnie w separatorze piasku. Kolejną operacją jest wielofazowe oczyszczanie metodą osadu czynnego w systemie jednoosadowym, komór obiegowych z recyrkulacją wewnętrzną (redukcja związków biogennych na drodze biologicznej, bez stosowania reagentów chemicznych). Duża głębokość komór (6,5 m), powierzchniowy sposób napowietrzania z intensywnym mieszaniem powodują, że ścieki przechodzą przez strefy o różnym potencjale oksydo-redukcyjnym i podlegają naprzemiennie procesom biologicznej defosfatacji, nitryfikacji i denirtyfikacji. Następnie prowadzona jest sedymentacja końcowa i dwustopniowe zagęszczanie osadu z recyrkulacją wewnętrzną - samoczynną z osadnika oraz wymuszoną za pomocą pomp zatapialnych z głębokich lejów osadowych. Odwadnianie osadu przebiega w sposób naturalny w lagunach trzcinowych lub mechaniczne. Większość procesów oczyszczania biologicznego prowadzona jest w jednym, wielofunkcyjnym zbiorniku żelbetowym (4) o średnicy od 12 do 48 metrów i głębokości czynnej 6,5 m. Całość wyposażenia zanurzonego na stałe pod zwierciadłem cieczy wykonana jest z materiałów nie korodujących (przede wszystkim tworzywa sztuczne, a elementy złączne z nie korodującej stali jakościowej). Elementy ponad zwierciadłem ścieków wykonane są ze stali o zwykłej jakości i zabezpieczane farbami o odpowiedniej odporności. Instalacja umożliwia również chemiczne strącanie nadwyżki fosforu w przypadku nietypowych proporcji związków węgla do fosforu, higienizację odwodnionego osadu za pomocą wapna oraz biologiczną przeróbkę odwodnionego osadu na biohumus z wykorzystaniem dżdżownic. Możliwe jest również prowadzenie dezynfekcji w przypadku wykorzystania ścieków oczyszczonych jako źródła wody. W instalacji można uzyskać następującą skuteczność oczyszczania: Tabela 1. Redukcja [%] BZT5 ChZT Zawiesina Fosfor ogólny Azot ogólny 95-99 90-93 93-95 80-951 90-95   1) - przy wspomaganiu chemicznym Rys. 3. Schemat technologiczny oczyszczalni ścieków typu "Bioset" Oznaczenia: 1. pompownia, 2.krata gęsta, 3. piaskownik , 4. reaktor Bioset, 4.1 komora beztlenowa,   4.2 komora niedotleniona,  4.3 komora tlenowa, 4.4 osadnik wtórny, 5. biostruktury, 6. zwężka pomiarowa,  7. zagęszczacz osadu, 8.prasa taśmowa osadu   Oczyszczalnia jest sterowania systemem komputerowym z prowadzeniem wielu pomiarów i optymalizacją procesu. Przy przepustowości kilkunastu tysięcy m3/dobę wymaga zatrudnienia około 10 osób przy pracy ciągłej, trzyzmianowej. Usunięcie 1 kg ładunku BZT5 ze ścieków komunalnych pochłania 1,9 - 2,5 kWh (w przeliczeniu na działanie całej oczyszczalni), natomiast oczyszczenie 1 m3 ścieków około 0,35 - 0,45 kWh przy BZT5 ścieków surowych przy 300 mg O2/dm3. Przykładem innego rozwiązania jest urządzenie typu BIOSTYRR®. Jest to proces biologicznego oczyszczania ścieków działający na zasadzie złoża biologicznego. Kultury bakterii, które rozkładają zanieczyszczenia zawarte w ściekach osiadają na granulowanym wypełnieniu z poliestyrenu. Oczyszczalnie są zaprojektowane jako złoża o przepływie z dołu do góry ze strefą niedotlenioną przy dnie i strefą tlenową na górze złoża. Ścieki są recyrkulowane ponad złożem. Specyfika metody polega na: - Trzech procesach prowadzonych w jednym zbiorniku, tzn. nie ma osadnika wtórnego - Wysokiej efektywności procesu - Zwartej budowie urządzenia i małym zapotrzebowaniu terenu - Możliwości instalowania na istniejących oczyszczalniach - Małej wrażliwości na temperaturę - Braku uciążliwych zapachów, ponieważ na powierzchni złoża są tylko ścieki oczyszczone nasycone tlenem W oczyszczalni systemu BIOSTYRR® usuwanych jest wiele zanieczyszczeń organicznych i związków biogennych, np. azot. Osad i małe cząsteczki zawiesiny są zatrzymywane na filtrze. Wszystkie te procesy zachodzą w jednym niewielkim zbiorniku - nazywanym komorą. Oznacza to, że oczyszczalnia BIOSTYRR wymaga bardzo mało miejsca w porównaniu z konwencjonalnymi oczyszczalniami. System BIOSTYRR® daje dużą swobodę wyboru procesu. Urządzenie może pracować jako złoże z usuwaniem tylko związków organicznych lub jako złoże nitryfikacyjne i/lub denitryfikacyjne z recyrkulacją lub bez niej. Konfiguracja jest uzależniona od wymaganej jakości ścieków oczyszczonych. Jeżeli wymagane jest usuwanie azotu ogólnego, system BIOSTYRR® może być zaprojektowany do łącznego prowadzenia nitryfikacji/denitryfikacji lub też denitryfikacja może być prowadzona na osobnym złożu.   Opis procesu BIOSTYRR® Zasada działania systemu jest następująca: ścieki są pompowane do kanału rozdzielającego, skąd są doprowadzane na dno komory. Następnie ścieki przepływają do góry przez złoże. Najpierw przez strefę niedotlenioną, gdzie zachodzi zarówno denitryfikacja, jak i filtracja, tzn. zatrzymywanie zawiesin na materiale wypełniającym złoże. Kiedy ścieki przepływają przez napowietrzaną strefę tlenową, amoniak jest przekształcany w azotyny, a potem w azotany w wyniku procesu nitryfikacji. Ścieki zawierające azotany są recyrkulowane i mieszane ze ściekami surowymi. Mieszanina tych ścieków jest następnie zawracana do dołu komory złoża. Przemiany azotanów wymagają obecności związków węgla w strefie niedotlenionej. Znaczna część związków węgla znajdujących się w ściekach surowych jest usuwana wraz z osadem już podczas ich mechanicznego oczyszczania. Dlatego, może wystąpić konieczność dodawania źródła węgla w postaci etanolu lub metanolu. W tym samym czasie, kiedy nitryfikacja zachodzi w strefie tlenowej, w strefie niedotlenionej zachodzi proces denitryfikacji. Dzięki recyrkulacji ścieków azotany ze strefy tlenowej są redukowane do azotu gazowego w strefie niedotlenionej. Kiedy ścieki przepływają przez materiał wypełniający złoże, zatrzymywana jest zawiesina powodując stopniowe zatykanie złoża. Żeby poruszyć zatrzymany osad i usunąć go, złoże jest przepłukiwane w odwrotnym kierunku przy pomocy ścieków i powietrza. Usunięty osad może być skierowany ponownie do części mechaniczno-chemicznej oczyszczalni i oddzielony wraz z osadem wstępnym. Jak działa największa w Polsce oczyszczalnia ścieków "Czajka" w Warszawie można się dowiedzieć pod linkiem: Proszę kliknąć tutaj - Materiały MPWiK Warszawa Do spisu   Obrazki prezentowane po filmie nie mają związku z ćwiczeniem. Są ofertą portalu YouTube, na którym plik został zdeponowany. Reaktor osadu czynnego zespolony ze złożem spłukiwanym, oznaczony jako Nr 1 Reaktor osadu czynnego typu airlift, oznaczony jako Nr 2 Reaktory Nr 1 i Nr 2 połączone ze sobą Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z operacją oczyszczania ścieków na wysokoobciążonym złożu spłukiwanym zespolonym z reaktorem osadu czynnego. Oczyszczane będą ścieki mleczarskie. Ścieki mleczarskie zawierają zanieczyszczenia organiczne, a mianowicie w różnym stosunku kazeinę i inne białka, laktozę (cukier mlekowy) oraz tłuszcze [6]. Jednym z możliwych składów ścieków oczyszczanych w ćwiczeniu jest wodny roztwór mleka, lub wodny roztwór serwatki (cieczy powstającej przy produkcji sera w mleczarniach), a więc imitujące składem ścieki mleczarskie. Należy zaznaczyć, że generalnie w mleczarniach serwatka powinna być przerabiana np. na koncentraty paszowe, a pewne jej ilości trafiające do ścieków mogą pochodzić tylko z sytuacji awaryjnych oraz wód używanych do mycia naczyń, aparatów, zbiorników i rurociągów pracujacych w zakładzie. Przeciętny skład chemiczny serwatki ilustruje tabela 2 Tabela 2 Składniki Serwatka [w %] podpuszczkowa kwasowa kazeinowa Sucha masa 7,3 7,3 6,4 - 4,5 Tłuszcz 0,4 0,4 0,02 -0,05 Białko 1,1 1,0 0,4 -0,6 Laktoza 5,0 4,2 4,0 - 5,0 Popiół 0,6 0,8 0,4 - 0,6 wg [7] Z tresci tabeli wynika, że skład serwatki zależy m. in. od metody koagulacji białka. Do spisu Tabela 2a Przykładowy skład ścieków z mycia rurociągów do transportu mleka. w/g[15] Oznaczenie Wartość pH 9.6 Utlenialność [mg O2 / dm3] 290 ChZT    [mg O2 / dm3] 1200 BZT5    [mg O2 / dm3] 515 Ekstrakt eterowy    [mg / dm3] 160 Zawiesiny    [mg / dm3] 480 Tabela 2b Przykładowy skład mleka UHT [w/g danych producenta] Oznaczenie Udział Laktoza 4.7% Tłuszcze ~3.2% Białka ~3% Sole mineralne 0.8% Woda do 100% W ćwiczeniu będzie oczyszczany wodny roztwór mleka tłustego imitujący wody popłuczynowe z mycia aparatury.

Rys. 1. Schemat aparatury

W celu powiększenia proszę klikąć na obrazku

---

Rysunek 1 przedstawia aparaturę oczyszczalni. Składa się ona z dwóch bioreaktorów - Nr 1, w skład którego wchodzi złoże zraszane znajdujące się w pojemniku (wymiary złoża: 0,25 m x 0,35 x 0,1 m ). Nad złożem jest umieszczony rotacyjny zraszacz. Materiałem wypełniającym złoża jest koks (właściwą nazwą jest "koksik", w odróżnieniu od koksu hutniczego) o granulacji 20 - 50 mm. Koks jest substancją porowatą, co zwiększa powierzchnię, na której rozwija się błona biologiczna. Poniżej pojemnika ze złożem jest umieszczony zbiornik, który pełni funkcję bioreaktora osadu czynnego. Zawartość zbiornika jest mieszana za pomocą mieszadła napędzanego silnikiem elektrycznym. Intensywność mieszania można regulować za pomocą odpowiedniej sekcji transformatora. Na dnie zbiornika umieszczony jest system perforowanych rur, przez które płynie powietrze natleniające ścieki. Mała średnica otworów pozwala (w założeniu) uzyskać natlenianie drobnopęcherzykowe. Tlen z powietrza jest głownym substratem bioreakcji zachodzących w aerobowych procesach oczyszczania ścieków. Z lewej znajduje się cyrkulacyjny reaktor Nr 2. Wewnątrz reaktora znajdują się ścieki oczyszczane metodą beztlenową. Po prawej znajduje się stanowisko koagulacji ścieków i chemicznego strącania fosforanów. Powyżej - kolumna sorpcyjna umożliwiająca usuwanie ze ścieków m.in. związków refrakcyjnych, siarkowodoru, substancji barwnych itp. Kolumna o pojemności ok. 0,8 l i wysokości ok. 0,75 m wypełniona jest węglem aktywnym SAR-1A zawierającym srebro w ilości ok. 0,3% jako substancję bakteriostatyczną*. ____________________________________ * wg danych producenta Przełącznik. Umożliwia łączenie czujników tlenowych - kolejno reaktora Nr 1 i reaktora Nr 2 z wejściem sygnału tlenomierza CX-315. W ten sposób jest możliwy naprzemienny, automatyczny zapis danych w komputerze PC (przez złącze RS-232). Okres pomiędzy zapisami można regulować liniowo pomiędzy 2 s a 900 s. W ćwiczeniu stosuje się okres ok. 300 s, co zapewnia sześć pomiarów na godzinę dla każdego reaktora. Program naboru danych korzysta z zegara systemowego komputera i tę wartość zapisuje jako zmienną niezależną. Późniejsze sortowanie danych umożliwia odpowiednio zaprogramowany arkusz Excel.

Oczyszczalnia wyposażona jest w czujniki: temperatury ścieków, pH i stężenia tlenu rozpuszczonego w ściekach. Chcąc zaliczyć kolokwium na ocenę dobrą lub bardzo dobrą trzeba kliknąć na powyższe linki i zapoznać się z treścią opracowań. Pomiar temperatury i pH mają znaczenie pomocnicze, pomiary stężenia tlenu w funkcji czasu pozwalają ocenić postęp reakcji zachodzących w oczyszczalni. Czujniki połączone przez sekwencyjny przełącznik współpracują z mikrokomputerowym pH/tlenomierzem typu CC-411 z komputerem PC. Zestaw pomiarowy pozwala na samoczynną rejestrację wyników pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w reaktorze Nr 1 i Nr 2 i następnie ich graficzną prezentację w postaci krzywych w układzie współrzędnych prostokątnych.

Typowe krzywe zależnosci stężenia tlenu rozpuszczonego w funkcji czasu trwania eksperymentu należy obejrzeć KLIKAJĄC TU Może to się przydać podczas zdawania kolokwium.

Zbiornik osadu czynnego jest wyposażony w skalę objętości oraz zawór Z3 służący do pobierania próbek analitycznych. W otwór w dnie zbiornika został wmontowany elastyczny króciec ssawny zasilający pompę Nr 1. Wyjście pompy połączono z przepływomierzem cieczy, skąd przez zawór Z1 ścieki są kierowane rurą do zraszacza, który rozbija strumień cieczy na drobne krople, a te opadając na powierzchnię złoża równomiernie je zraszają. Dodatkowo do wyjścia pompy Nr 1 dołączony jest bocznik zamknięty zaworem Z2, który umozliwia przepompowanie części ścieków oczyszczonych w warunkach tlenowych do reaktora Nr 2. Końcówka bocznika wyposażona jest w przelew nadmiarowy, który uniemożliwia przepełnienie reaktora Nr 2. Nadmiar pompowanych ścieków powraca do pojemnika złoża zraszanego, a następnie spływa do reaktora osadu czynnego. Pompę Nr 1 napędza silnik elektryczny zasilany przez transformator regulacyjny włączany i wyłączany programowanym sterownikiem mikrokoprocesorowym. Pomiar ilości energii zużytej do napędu silników pompy, mieszadła i kompresora powietrza - a w efekcie do oczyszczania ścieków - umożliwia odpowiedni miernik Nr 1 (popularnie zwany "licznikiem kilowatogodzin prądu jednofazowego"). Konstrukcja reaktora Nr 2 umożliwia prowadzenie reakcji oczyszczania ścieków w warunkach tlenowych i beztlenowych, we współprądzie i w przeciwprądzie. Cyrkulację mozna wymuszać przepływem powietrza (pompa Cotrella) lub pompą wirnikową - pompa Nr 2 - umieszczoną na górze po prawej stronie reaktora. W obecnej konfiguracji wykorzystywany jest wyłącznie jako reaktor pracujący w warunkach beztlenowych, a cyrkulację wymusza praca pompy nr 2. Pompę Nr 2 napędza silnik elektryczny zasilany przez regulator napięcia, włączany i wyłączany oddzielnym, programowanym sterownikiem mikrokoprocesorowym. Energia zużyta do napędu silnika pompy mierzona jest licznikiem Nr 2. W rurociag cyrkulacyjny wbudowano miernik przepływu cieczy. Reaktor Nr 2 wyposażony jest w czujnik tlenu rozpuszczonego połączony przez przełącznik sekwencyjny z tlenomierzem i komputerem PC. Posiada króćce do załadunku reagentów i pobierania próbek do analiz - króciec z zaworem Z5 (króciec górny połączony jest rurociągiem z reaktorem Nr 1), króćce rewizyjne oraz zawór Nr 4 do opróżniania / przesyłania ścieków. Otwarcie zaworu Nr 4 umożliwia przepływ ścieków po drugim - beztlenowym - cyklu oczyszczania rurociągiem do leja Imhoffa. W leju Imhoffa prowadzona jest koagulacja oraz reakcje strącania fosforanów. Sklarowaną ciecz pompuje się z leja do kolumny z węglem aktywnym, gdzie zachodzi sorpcja. Zestaw ćwiczeniowy wyposażony został w Fotometr PF-12 i programowalny termostat NANOCOLOR® Vario 3 do analizy ChZT metodą chromianową, a także w klasyczne stanowisko analityczne składające się z biurety 25 ml, kolb stożkowych o pojemności 200 i 250 cm3, pipet o pojemności 1, 2, 5 ... 100 cm3, cylindrów miarowych, zlewek itp. W butlach z ciemnego szkła znajdują się roztwory odczynników analitycznych - 0,0125 N KMnO4 ( 0.0025 mol/dm3) i 0,0125 N ( 0.00625 mol/dm3) (COONa)2, H2SO4 1:3). Do ogrzewania próbek analitycznych służy łaźnia wodna znajdująca się pod wyciągiem. Jest to zestaw do oznaczania utlenialności metodą manganianową (VII). Zestaw do manganometrii nie jest wykorzystywany w ćw. 13. Jest używany w ćw. Nr 3. Do spisu

 

Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych jest naśladownictwem oczyszczania na gruntach naturalnych. Są to procesy aerobowe, czyli zachodzące z pełnym dostępem tlenu z powietrza. W biologicznym oczyszczaniu ścieków główną rolę odgrywają mikroorganizmy takie jak: bakterie, grzyby, pleśnie, glony i pierwotniaki. W złożach są one przyczepione do materiału wypełniającego, tworząc aktywną błonę biologiczną. Proces tlenowego rozkładu zanieczyszczeń przedstawia się zwykle w postaci uogólnionych reakcji utleniania, asymilacji i autooksydacji substancji komórkowej [1]. Powierzchnia wypełnienia złoża jest pokryta błoną biologiczną, utworzoną na bazie handlowego produktu służącego do biologicznego oczyszczania ścieków w oczyszczalniach przydomowych. W zbiorniku ścieków znajduje się pewna objętość wcześniej oczyszczonych ścieków. Powierzchnia i objętość złoża, wydajność pompy użytej w zestawie, a także czas trwania zajęć powodują, że złoże musi pracować jako bardzo silnie obciążone [2]. Zastosowano więc cyrkulację ścieków w celu zintensyfikowania oczyszczania, w odróżnieniu od "prawdziwych" oczyszczalni , w których przepływ ścieków przez złoże następuje - na ogół - tylko raz. Oprócz kontaktu z błoną biologiczną ścieki ulegają zetknięciu z otaczającym powietrzem powodującym ich dodatkowe natlenienie. Proces ten jest intensyfikowany rozwinięciem powierzchni kontaktu międzyfazowego ciecz - gaz przez rozbicie strumienia na drobne krople w zraszaczu i na wypływie ze złoża. Oczyszczalnia pracuje nieprzerwanie przez cały semestr, a nie tylko w czasie zajęć.

 

Istnieje również możliwość oczyszczania ścieków z wyłącznym wykorzystaniem zbiornika z osadem czynnym. W tym przypadku nie uruchamia się pompy tłoczącej ścieki na złoże, a reakcje zachodzą w osadzie. Osad czynny powstaje z cząstek błony biologicznej wypłukiwanych wcześniej z powierzchni wypełnienia złoża. Aby zwiększyć aktywność osadu poprzez zapobieganie jego sedymentacji, miesza się intensywnie zawartość reaktora. Tlen dostarczany jest wówczas do środowiska reakcji wyłącznie przez napowietrzenie za pomocą kompresora i perforowanych rur zanurzonych w ściekach. Operacja trwa kilkadziesiąt godzin. Programując w odpowiedni sposób sterownik mikroprocesorowy można uzyskać naprzemienne cykle aerobowe i anaerobowe wymuszając reakcje utleniania, nitryfikacji i denitryfikacji. W warunkach beztlenowych nastepuje również rozkład związków siarki z wydzieleniem H2S (zapach wyraźnie wyczuwalny po pierwszym cyklu beztlenowym). Można także wyłączyć kompresor i prowadzić oczyszczanie w warunkach anaerobowych. W obecnej konfiguracji reaktor Nr 1 pracuje wyłącznie w warunkach tlenowych.

Jesli chcesz obejrzeć uproszczone schematy animowane -   KLIKNIJ TUTAJ Schematy ilustruja poprzednią wersję instalacji, zasada jednak pozostaje ta sama. Może to się przydać podczas zdawania kolokwium.

Do zadań studentów należy: 1. Przesłanie rurociągiem określonej objętości ścieków oczyszczonych w poprzednich cyklach (tlenowym i beztlenowym) z reaktora Nr 2 do leja Imhoffa w celu ich koagulacji chemicznej i chemicznego strącenia fosforanów, a także usunięcia z reaktora Nr 2 ok 2 dm3 ścieków, aby zwolnić część objętości reaktora w celu... 2. Przepompowania takiej samej objętości ścieków z reaktora Nr 1 do reaktora Nr 2 i przeprowadzenia denitryfikacji, 3. Wprowadzenie takiej samej objętości nowych ścieków do reaktora Nr 1 (skład poda asystent) i oznaczanie ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu [2]) na początku i w czasie trwania procesu oczyszczania. 4. Odczytywanie stanu mierników zużycia energii elektrycznej; Odczytywanie stanu przepływomierzy w reaktorach Nr 1 i Nr 2 w chwili poboru próbek do analizy ChZT; Wprowadzanie tych wartości do arkusza Excel w funkcji czasu. Wpisu należy dokonać bezposrednio po odczycie. Wprowadzone wartości posłużą do wyliczenia bilansu hydraulicznego i energetycznego procesu oczyszczania. Czas jest odmierzany zegarem systemowym komputera. 5. Wykonywanie analiz na zawartość azotynów, azotanów i fosforanów w ściekach na kolejnych etapach oczyszczania. Szczegółowych instrukcji udzieli na bieżąco asystent. 6. W odpowiednim momencie wskazanym przez asystenta uruchomienie operacji sorpcji na węglu aktywnym w celu usunięcia ze ścieków m.in. związków refrakcyjnych. 7. Przedstawienie wyników analiz chemicznych w postaci graficznej (wykresy liniowe w funkcji czasu - zadanie domowe) i ich porównanie z przebiegiem krzywej tlenowej. Pozwoli to na wyciągnięcie wniosków o jakości pracy oczyszczalni.

.

UWAGA! W czasie wykonywania analiz studenci posługują się roztworami, które pozostają nieobojętne dla zdrowia wykonującego. Należy zatem ściśle przestrzegać przepisów BHP obowiązujących w Pracowni. Przy pracy z roztworami żrącymi należy używać okularów i rękawic ochronnych. Przy pipetowaniu - do zaciągania roztworów do pipet szklanych używać pompek lub gruszek, lepiej jednak używac pipet automatycznych. Podczas ogrzewania probówek w termostacie zachować odpowiednią ostrożność. Roztwory w zamykanych probówkach po wykonaniu pomiaru fotometrycznego umieścic w opakowaniu zbiorczym. Wszystkie inne roztwory poanalityczne wylewać do specjalnie do tego przygotowanego pojemnika, znajdującego się pod wyciągiem. Niektóre odczynniki chemiczne używane w tym ćwiczeniu i wymienione w tekście instrukcji mają zaprogramowane " linki " do baz danych (karty charakterystyki) dotyczących ich właściwości, oddziaływania na człowieka i sposobu postępowania w przypadku wystąpienia zagrożenia. Osoba odrabiająca ćwiczenie powinna zapoznać się z tymi danymi przed przystąpieniem do pracy. W pracowni zabrania się jedzenia i picia, a przerwę (jeśli to konieczne) na posiłek poza pracownią należy ustalić z prowadzącym ćwiczenie.

.
 
 

I. Pobieranie ścieków po reakcjach tlenowych i beztlenowych z reaktora Nr 2    i uzupełnienie wolnej objętości w reaktorze Nr 2    ściekami po reakcjach tlenowych z reaktora Nr 1 I a)   Pod końcem rury spustowej reaktora 2 (znajduje się obok leja Imhoffa po prawej stronie aparatury) umieścić lej Imhoffa i otwierając zawór Z4 pobrać 1 dm3 ścieków. Z powodu intensywnego zapachu siarkowodoru lej przykryć. Następnie po przemieszczeniu leja na bok do plastykowego naczynia odebrać ok. 2,1 dm3 ścieków. Postawić pod wyciągiem, a po opadnięciu osadu pobrać ok. 100 cm3 cieczy jako próbkę do analizy na zawartość jonów PO43- przed strącaniem i koagulacją, a także NO3- w ściekach po denitryfikacji. Pozostałą objętość po zajęciach wylać do zlewu spłukując obficie wodą. I b)   Otworzyć zawór Z2. Jeśli operowanie zaworami zachodzi w czasie zraszania złoża (pompa 1 pracuje, zraszacz złoża obraca się, świecą się niebieskie diody sygnalizacyjne) odczekać, aż z końca rury przelewu nadmiarowego na złoże zacznie wypływać strumień ścieków (widać to w lewym, tylnum rogu pojemnika). Zamknąć zawór Z2. Jeśli operowanie zaworami zachodzi w czasie, kiedy złoże nie jest zraszane, dla przyspieszenia operacji można dodatkowo zamknąc zawór Z1 i przyciskiem "Pompa 1 - ręczne sterowanie" uruchomić pompę 1. Zwolnić przycisk, kiedy z końca rury przelewu nadmiarowego na złoże zacznie wypływać strumień ścieków. I c)   Przestawić zawory Z1 i Z2 do pozycji wyjściowych - Z1 - otwarty, Z2 - zamknięty. II. Przygotowanie części ścieków do chemicznego strącania jonów PO43- i koagulacji chemicznej. Analizy towarzyszące. Pobraną wg pkt I próbkę o objętości 100 cm3 przesączyć. Analiza #1 - oznaczanie fosforanów przed strącaniem Do kuwety w kolorymetrze odpipetować 3 cm3 przesączu jako roztwór odniesienia, w gnieździe filtrów umieścić filtr interferencyjny 400 nm, zablokować dopływ światła do układu pomiarowego przyciskiem "Dark" (z lewej strony przyrządu), potencjometrem "ZERO" ustawić wskazania multimetru na wartość zerową transmitancji. Następnie zwolnić przycisk "Dark" i pokręcając potencjometrem "%" ustawić wartość 100% transmitancji na wyświetlaczu multimetru. Do kuwety z roztworem odniesienia odpipetować 360 μl odczynnika Aquamerck® Phosphat Reagenz, zamieszać bagietką i odczytać wynik. Wpisać jego wartość do arkusza wyników oraz w komórce B10 Arkusz 3 z zachowaniem procedury synchronizacji opisanej w punkcie VI-a #2. 3. Zapisać na dysku komputera Ctrl s. W komórce E10 pojawi się wynik analizy. Jest to możliwe dzięki umieszczeniu w niej formuły rachunkowej (wielomianu szóstego stopnia) opisującej krzywą kalibracyjną. Krzywą kalibracyjną wykonał asystent podczas przygotowania ćwiczenia. Niewykorzystaną objętość przesączu odstawić na półkę w celu późniejszego wykanania analizy na zawartość jonów NO3- w ściekach po denitryfikacji. Kolorymetr "Spektromom 402". Klasyczny przyrząd do pomiaru pochłaniania światła widzialnego przez roztwory związków barwnych z cyfrowym odczytem wyniku transmitancji. Używanie tego typu urządzenia (w dobie zautomatyzowanych spektrofotometrów) pozwala łatwiej wyjaśnić praktyczne zastosowanie prawa Beera-Lamberta. Podczas pomiaru multimetrem cyfrowym miernik analogowy kolorymetru jest automatycznie odłączany. Kolorymetr w ramach prac modernizacyjnych został wyposażony w diodę LED jako źródło światła (max. emisji 380...400 nm), co poprawia dokładność pomiaru. III. Strącanie jonów fosforanowych i koagulacja chemiczna ścieków Do ścieków w leju Imhoffa dodać dodać 5 cm3 roztworu koagulanta chemicznego (10% roztwór Al2(SO4)3) celem strącenia fosforanów i koagulacji zawiesin. Ścieki zamieszać, przykryć i pozostawić do opadnięcia osadów. Siarczan glinowy reaguje z jonami fosforanowymi tworząc nierozpuszczalny fosforam glinu. W wyniku hydrolizy części soli powstaje nierozpuszczalny wodorotlenek glinu Al(OH)3, który tworzy dodatnio naładowane połączenia (hydrokompleksy) skutecznie destabilizujące koloidy obecne w oczyszczanych ściekach. IV. Sorpcja Po opadnięciu osadów w leju Imhoffa umieścić końcówkę przewodu ssącego na głębokości 1 - 2 cm powyżej górnej granicy osadu. Uruchomić pompę perystaltyczną i ustawić szybkość tłoczenia wg wskazówek asystenta. Pod wylot przewodu odprowadzającego ścieki po sorpcji podstawić odbieralnik - zlewkę o objętości 500 cm3. Co pewien czas obserwować objętość cieczy w odbieralniku, czy się nie przelewa. Gdy objętość odebranej cieczy wyniesie ok. 500 cm3, odebrać pozostałą liość ścieków do drugiej zlewki o pojemności ok. 500 cm3. Gdy cała objętość ścieków zostanie przetłoczona, zatrzymać pompę perystaltyczną. Z uzyskanej próbki wykonać analizę ChZT wg przepisu analitycznego bez stosowania rozcieńczenia wstępnego - metoda 022. Usunąć osad z leja Imhoffa stosując końcówkę ssacą wodnej pompki próżniowej. Lej przepłukac kilkakrotnie ciepłą wodą, oczyścić ścianki, zawiesinę odessać podobnie jak osad. Z danych o parametrze ChZT oznaczonym dla ostatniej próby po oczyszczaniu biologicznym uzyskanych przez ćwiczących w poprzednim tygodniu i danych uzyskanych z analizy obliczyć % zmniejszenie parametru ChZT w operacji adsorpcji na węglu aktywowanym i całkowite zmniejszenie dla oczyszczalni (dla wszystkich etapów łącznie). Analiza #2 (fosforany) Ze zlweki 500 ml z oczyszczonymi ściekami pobrać ok. 50 ml cieczy. Dalej postępować podobnie jak w czasie analizy #1 Odczytać wynik i wpisać go do komórki B11 Arkusz 3 uwzględniając procedurę synchronizacji. Zapisać na dysku komputera Ctrl s. Z komórki H11 Arkusz 3 odczytać procentową redukcję jonów fosforanowych w ściekach po strącaniu chemicznym i koagulacji. Ciecze z kuwet wylać ostrożnie (związki szkodliwe) do zbiornika na odpady analityczne. Kuwety przemyć kilkakrotnie wodą destylowaną i postawić do góry dnem na bibule. Wyłączyć kolorymetr. V. Przygotowanie nowej porcji ścieków do oczyszczania Do naczynia o objętości 2500 cm3 wlać 300 - 500 cm3 mleka (objętośc poda asystent) i uzupełnić wodą z kranu do objętości równej objętości ścieków odebranych uprzednio z reaktora Nr 2. Powstały roztwór wlać do dolnego zbiornika reaktora Nr 1 i odczekać kilka minut w celu wymieszania nowego ładunku z zawiesiną osadu czynnego znajdującego się wewnątrz zbiornika. VI-a. Analiza ChZT metodą chromianową - pomiar fotometryczny;          Odczyt stanu licznika kWh zużycia energii Nr1          Odczyt stanu licznika m3 przepływu ścieków przez złoże          (czyli nabór danych do bilansów: energetycznego i hydraulicznego reaktora Nr 1) Student-(ka) #1 Aby wykonać analizę ChZT należy: 1. Do polietylenowego naczynia pobrać około 1,5 dm3 ścieków otwierając zawór kulowy Z3 i zawrócić je do obiegu wlewając górnym króćcem znajdującym się w pokrywie reaktora osadu czynnego w celu uśrednienia składu strumienia ścieków. Króciec zamknąć korkiem. 2. Ponownie pobrać ok. 50 cm3 ścieków i przesączyć. 3. W kolbie miarowej 250 cm3 rozcieńczyć przesącz wodą destylowaną w stosunku podanym przez asystenta. 4. Z opakowania NANOCOLOR® Test 0-26 lub Test 0-22 (asystent dokona wyboru) wyjąć jedną próbówkę, wstawić ukośnie w stojaku, odkręcić korek. 5. Odmierzyć 2 ml rozcieńczonego roztworu ścieków używając pipety jednomiarowej lub nastawnej i powoli wkroplić ciecz do próbówki kierując strumień na ściankę. 6. Zakręcić korek i trzymając za zakrętkę (próbówka silnie się nagrzewa) wstrząsać w sposób pokazany na ilustracji ( rys. 202). 7. Wstawić probówkę do jednego z gniazd termostatu i zamknąć osłonę bezpieczeństwa. 8. Włączyć termostat i przyciskami programowania wybrać czas i temperaturę ogrzewania – 160o C; 30 min., następnie nacisnąć przycisk OK. c. d. pod ilustracją. Student-(ka) #2 1. Odczytać stan licznika kWh Nr 1. z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku i zapisac w arkuszu wyników. 2. Odczytać stan licznika m3 z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku i zapisać w arkuszu wyników. 3. Procedura synchronizacji. Odczytać z ekranu komputera czas ostatniego automatycznego zapisu stężenia tlenu rozpuszczonego w reaktorach i porównać z czasem bieżącym. Jeśli do następnego odczytu pozostało 3 lub więcej minut przystąpić do wykonania pkt. 4. Jeśli mniej - odczekać do kolejnego wpisu. Przyczynę wyjaśni asystent. 4. Skrótem klawiszowym Alt Tab przestwić okno na ekranie monitora na Excel. Wprowadzić kursor do komórki B25, a następnie skrótem klawiszowym Ctrl ; wprowadzić bieżąca datę z datownika systemowego, nacisnąć Spację i skrótem klawiszowym Shift Ctrl : wprowadzić bieżący czas z zegara systemowego. 5. Przepisać wyniki odczytane z liczników odpowiednio do komórki C25 i D25 6. Do komórki H25 (Vp*) wpisać ilość przesączu pobranego do rozcieńczenia przez osobę wykonującą analizę ChZT (instrukcja obok) 7. Zapisać wyniki do pliku skrotem Ctrl s lub naciskając kursorem ikonę "Zapisz". 8. Skrótem klawiszowym Alt Tab przestwić okno na ekranie monitora na Tlenomierz. Student-(ka) #1 i #2 9. Czekać do sygnału dźwiękowego informującego o rozpoczęciu ogrzewania w temperaturze 160 o C, a następnie drugiego sygnału informującego o zakończeniu ogrzewania. 10. Wyjąć próbówkę chwytając za zakrętkę (wysoka temperatura!), a następnie na 10 min pozostawić w stojaku. 11. Po 10 min. wstrząsnąć zawartością próbówki i ponownie pozostawić w stojaku do całkowitego ostygnięcia (ok. 10 min.) 12. Włączyć fotometr przyciskiem I/0. Posługując się klawiaturą numeryczną wprowadzić numer metody (022 lub 026). 13. Probówkę wyjąć ze stojaka, przetrzeć ręcznikiem papierowym lub ściereczką. Postępując zgodnie z instrukcjami pojawiającymi się na wyświetlaczu wstawić próbówkę w gniazdo pomiarowe i nacisnąć przycisk M. 14. Odczytać wynik w [ mg O2 / l ]. Wynik zapisać w arkuszu wyników i w komórkę G25 arkusza Excel zachowując procedurę podaną powyżej w pkt 3 prawej kolumny poleceń. Wyniki następnych analiz ChZT wpisywać w kolejnych komórkach kolumny G. 15. Postępować analogicznie podczas kolejnych analiz ChZT. Jeśli ostatnia analiza wykonywana jest w kilka dni po wprowadzeniu ścieków do reaktora, użyć próbówki Test 0-26, a punkt 3. instrukcji (lewa kolumna - "z rozcieńczeniem") pominąć. Jeśli analiza ChZT dotyczy ścieków po wszystkich stopniach oczyszczania z sorpcją włącznie, uzyć próbówki Test 0-22 i również pominąć wstępne rozcieńczenie.   Rys. 202 Obrazkowa instrukcja analizy ChZT dostarczana przez producenta VI-b. Przygotowanie do analizy na zawartość azotanów Analiza #1 Przeprowadzić wstępną analizę na zawartość azotanów / azotynów paskami Quantofix® wg instrukcji producenta.   Analiza #2 Przesącz - zawierający azotany w stężeniu przewyższającym zakres oznaczalności metody - rozcieńczyć w stopniu określonym przez asystenta (ok. 2 - 10). W tym celu odpipetować odpowiednią ilość przesączu do kolby miarowej 100 cm3, a następnie dopełnić do kreski wodą świeżo destylowaną i dokładnie wymieszać. Jeśli wstępna analiza wykazała zawartość azotanów w granicach oznaczalności metody 064 (2 – 100 mg / dm3), nie rozcieńczać. Oznaczenie wykonać zgodnie z instrukcją producenta.  VI-c. Przygotowanie operacji denitryfikacji i analiza #3 Obliczyć szacunkowe zapotrzebowanie węgla organicznego w funkcji stężenia azotanów w ściekach przyjmując, że całkowita objętośc ścieków w reaktorze Nr 2 wynosi 17 dm3, i że źródłem węgla jest wyłącznie CH3OH, a jego utlenienie będzie zachodzić wg uogólnionej reakcji denitryfikacji: 5CH3OH + 6NO3- ---> 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH- [16] Dodać odpowiednią objętość metanolu przyjmując jego gęstość r = 0.79 g / cm3. Metanol dodać do reaktora #2 przez górny króciec. Analiza #3 Analizę wykonuje zgodnie z instrukcją producenta. Analizę wykonuje się wg przepisu bez rozcieńczenia. VI-d. Alternatywna operacja denitryfikacji Zarówno reaktor nr 1 (napowietrzanie zbiornika z osadem czynnym i zraszanie złoża) jak i reaktor nr 2 (cyrkulacja ścieków) są sterowane programowanymi sterownikami. Zaprogramowanie dobowego i tygodniowego cyklu pracy wymaga wprowadzenia 36 punktów pracy dla każdego sterownika. Jest to czynność żmudna i czasochłonna. Reaktory pracują zatem stałym rytmem ( 00:00 do 01:00 – napowietrzanie, zraszanie, mieszanie, 01:01 do 04:00 – tylko mieszanie reaktora nr 1, itd. co cztery godziny) niezależnie od terminów zajęć (pon. 8:30 do 13:00 i 14:00 do 18:30, Wt. 10:00 do 14:30, Śr. 10:00 do 17:30. Skutkiem tego jedne grupy ćwiczeniowe mogą wykonać wszystkie czynności związane z przebiegiem procesu, inne nie. Dotyczy to szczególnie poznania możliwości redukowania NO3- w reaktorze nr 2 (denitryfikacja), kiedy maksymalne stężenie NO3- w reaktorze nr 1 występuje podczas nieobecności ćwiczących. W takich przypadkach aby przeprowadzić denitryfikację, można wprowadzić do reaktora nr 2 określoną ilość KNO3 i wykonując analizy co pewien czas obserwować zmiany stężenia NO3- , co daje obraz pracy reaktora. Maksymalne stężenie jonów NO3- w reaktorze nr 1 po nitryfikacji waha się w granicach 50 – 100 mg/l w przypadku zadozowania 250 ml mleka o średniej zawartości białka ~3%. Objętość ścieków w reaktorze nr 2, w którym będzie prowadzona denitryfikacja wynosi ~17 l. Należy obliczyć, jaką naważkę KNO3 należy wprowadzić do reaktora nr 2, aby początkowe stężenie NO3- znalazło się w zakresie 50 – 100 mg/l. Przy założeniu, że ścieki po oczyszczeniu w warunkach aerobowych w reaktorze nr 1 zawierają niewystarczającą ilość węgla organicznego konieczną do prowadzenia reakcji denitryfikacji, należy uzupełnić ten brak dodatkiem metanolu CH3OH. Należy obliczyć szacunkowe zapotrzebowanie węgla organicznego w funkcji stężenia azotanów w ściekach przyjmując, że całkowita objętość ścieków w reaktorze Nr 2 wynosi 17 dm3, i że źródłem węgla jest wyłącznie CH3OH, a jego utlenienie będzie zachodzić wg uogólnionej reakcji denitryfikacji: 5CH3OH + 6NO3- ---> 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH- [16] Tak wyliczoną objętość metanolu (przyjmując jego gęstość r = 0.79 g / cm3 ) dodać do reaktora nr 2 przez górny króciec. Analizy prowadzić co 1 – 1,5 h, a wyniki notować w arkuszu nr 17 w programie Excel zainstalowanym w komputerze ćwiczenia. VII. Następne analizy pracy oczyszczalni Po upływie 2...2,5 godziny pracy oczyszczalni należy pobrać kolejną próbkę ścieków. Należy postępować wg procedury opisanej w punktach VI-a "Analiza ChZT..." z tą różnicą, że aby utrzymać stężenie roztworu analitycznego w granicach oznaczalności metody, z każdą następną analizą należy zwiększać objętość przesączu użytego do rozcieńczenia. Objętość tę wpisywać do komórki w kolumnie H arkusza 2 jako wartość Vp*. Wyniki pomiarów energii i przepływów cieczy wpisywać w kolejne komórki kolumn C i D arkusza. Kontrolować ogólną objętość ścieków. Jeśli wskutek parowania wody objętość ścieków w zbiorniku zmniejszy się, należy ją uzupełnić wodą destylowaną do wielkości z początku ćwiczenia (ok. 22,5 dm3). Do poprawnego wyznaczenia charakterystyki należy wykonać kilka analiz w odstępach 2...3 godzinnych. Końcową analizę należy wykonać po dwóch - czterech dniach pracy oczyszczalni (w zależności od okoliczności). Liczba poprawnie wykonanych analiz ma bezpośredni wpływ na ocenę pracy laboratoryjnej. VIII. Opracowanie wyników 1. Po wykonaniu ostatniej analizy ChZT, program samoczynnego naboru danych zostanie zatrzymany przez asystenta pod koniec tygodnia, a wyniki umieszczone na stronie internetowej, skąd studenci mogą je ściągnąc w celu opracownia opisu. 2. Korzystając ze ściągniętego pliku RRRRMMDD.xls Arkusz 1 zawierającego wyniki pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego, narysować krzywe tlenowe dla reaktora Nr 1 i Nr 2 w układzie współrzędnych prostokątnych (oś Y w [%] tlenu rozpuszczonego, oś X czas [h]), najlepiej na jednym układzie współrzędnych (Seria 1, Seria 2). Na podstawie przebiegu minimów stężenia tlenu rozpuszczonego oszacować optymalny czas pracy reaktora Nr 1. Samoczynny pomiar stężenia tlenu jest prowadzony w czasie dłuższym, niż optymalny. 3. Za pomocą tego samego programu wykonać wykres ChZT = f(t) i współczynnk jakości pracy oczyszczalni w funkcji czasu (Arkusz 2). Pożądane jest wykonanie wykresów ilustrujących zależność wszystkich wyników uzyskanych w arkuszu kalkulacyjnym w kolumnach "Wyniki" od czasu. Porównać przebiegi wymienionych funkcji i znaleźć korelację między krzywą ChZT = f(t), a krzywą tlenową (pkt. 2) To samo dotyczy zmian stężenia fosforanów (Arkusz 3) i azotanów (Arkusz 17). W tym przypadku mają to być wykresy słupkowe. 4. Wyciągnąć wnioski. 5. Opis wykonania ćwiczenia przygotować wg poniższego wzoru:

 

Sprawozdanie z ćwiczenia nr. 13	Data wykonania ćwiczenia
Asystent prowadzący ćwiczenie: mgr Adam Myśliński	Data oddania sprawozdania
Wykonujący ćwiczenie.	Nr grupy
Tytuł ćwiczenia: Oczyszczanie ścieków	Uwagi asystenta

1. Cel ćwiczenia. 2. Przestudiowana literatura dotycząca ćwiczenia. 3. Teoretyczne podstawy eksperymentu. 4. Opis eksperymentu zawierający: a) blokowy (uproszczony) schemat aparatury Schemat należy wykonać własnoręcznie ( nie kopiować rysunku z niniejszej instrukcji) korzystając z dowolnego programu graficznego (np. MS Paint,), lub przycisku "Polecenie rysowania Office" w pasku narzędzi edytora tekstu MSWord. Schemat powinien przedstawiać podstawowe elementy instalacji w postaci prostokątów lub kwadratów połączone przewodami hydraulicznymi - linie ciągłe, pneumatycznymi - linie kropkowane i elektrycznymi - linie przerywane. Można je także wyróżnić kolorem. b) listę reagentów i odczynników, c) wykonywane czynności. d) obserwacje i wyniki pomiarów. 5. Opracowanie wyników: a) równania reakcji, b) rachunkowe opracowanie otrzymanych wyników c) źródła błędów, 6) Dyskusja otrzymanych wyników. 7) Wnioski ( między innymi, czy cel ćwiczenia został osiągnięty).

 

Opis należy przesłać do prowadzącego ćwiczenie nie później niż dwa tygodnie od dnia udostępnienia kompletu wyników pomiarów i analiz wykonanych w trakcie ćwiczenia. Forma opisu - plik w formacie MSWord (*. docx, *.doc lub *.rtf) przesłany mailem jako załącznik pod adres: admys@chem.uw.edu.pl, lub dostarczony osobiście jako plik w formacie MSWord na niezawirusowanym pendrive lub t.p. Przykładowe zmiany utlenialności (ChZTMn ścieków w funkcji czasu eksperymentu. Objętość ścieków w reaktorze - 9 dm3, po kolejnym cyklu oczyszczania wymiana 1,7 dm3 ścieków oczyszczonych biologicznie na wodny roztwór mleka tłustego 3,2% w stosunku: 0,3 dm3 mleka i 1,4 dm3 wody wodociągowej. Wyniki z ośmiu serii pomiarowych - semestr zimowy 2007 / 2008. Interesujący jest zmniejszający się rozrzut wyników w funkcji czasu. Ilustruje on z dużym prawdopodobieństwem nabieranie wprawy w wykonywaniu analiz przez studentów. Dane uzyskane ze starej wersji instalacji. Obecnie pracuje nowa o większej objętości ścieków - ok. 22,5 dm3 - reaktor Nr 1. i ok. 15 dm3 - raektor Nr 2, a analizy ChZT wykonywane są metodą chromianową z pomiarem fotometrycznym. Do spisu

Ćwiczenia "Oczyszczanie ścieków" wykonywanego na Pracowni Technologii Chemicznej dla Studentów Wydziału  Chemii U.W. i pracowni Utylizacji i Neutralizacji Odpadów dla Studentów M.S.O.Ś U.W. 1. Ścieki i ich podział a) ścieki przemysłowe, b) ścieki komunalne, c) ścieki z gospodarstw rolnych i hodowlanych. 2. Metody oczyszczania ścieków i utylizacja produktów a) oczyszczanie mechaniczne, b) oczyszczanie chemiczne, c) oczyszczanie biologiczne. 3. Metody analityczne stosowane w oczyszczalniach ścieków (parametry ChZT, BZT5, , pH - metria, konduktometria, kolorymetria, pomiar stężenia tlenu rozpuszczonego met. elektrody tlenowej , azot ogólny i w różnych formach, fosforany ). Proszę otworzyć wszystkie linki umieszczone w tym punkcie wymagań. Może to się przydać podczas zdawania kolokwium. 4. Znajomość przebiegu ćwiczenia. Do spisu treści Uwaga studenci: Materiały do ćwiczenia nr 13 zostały przygotowane w formacie HTML (ang. HyperText Markup Language, pol. hipertekstowy język znaczników) czyli w jezyku opisujacym sposób wyswietlania na ekranie odbiorców tresci tekstowej i multimedialnej dokumentów hipertekstowych oraz organizacje wzajemnych polaczeń między nimi. Wyrazy wyróżnione kolorem i podkreśleniem stanowią połączenia do dodatkowych materiałów rozszerzających wiedzę w temacie. Obowiązkiem studenta jest zapoznanie się z nimi. Wiedza zawarta wyłącznie na "pierwszej stronie" nie jest wystarczająca do uzyskania na kolokwium oceny dobrej i bardzo dobrej.

Głowiak B., Kempa E., Winnicki T. - Podstawy ochrony środowiska, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1985. Praca Zbiorowa pod red. Nauk. Teresy Kasprzyckiej - Guttman - Podręcznik do ćwiczeń z technologii chemicznej, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 1996, ISBN 83-230-9837-9 Polska Norma PN-85/C - 04578/02 , Woda i ścieki.. Badania zapotrzebowania tlenu i zawartości węgla organicznego. Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT) metodą nadmanganianową. Wydawnictwo Normalizacyjne "Alfa", Warszawa 1986. Szpindor A., - Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja wsi, Wyd. ARKADY, Warszawa 1998, ISBN 83-213-3968-9  Hartmann L., - Biologiczne oczyszczanie ścieków, Wyd. Instalator Polski, Warszawa 1996, ISBN 83-902636-4-5  Koziorowski B., Kucharski J.- Ścieki Przemysłowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1964 Kumider J. - Utylizacja odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Aspekty towaroznawcze i ekologiczne. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 1996, ISBN 83-85530-63-0 Materiały zaczerpnięte ze stron www firm Krueger, Instalex-Bioox Sp.z o.o., WTW i in. Miksch K., - Biotechnologia środowiskowa, część I, Fundacja Ekologiczna "Silesia", Katowice 1995, ISBN 83-902174-3-0 Bodzek M., Bohdziewicz J. - Membrany w biotechnologii. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Inżynieria Środowiska Nr 35, Gliwice 1993. Pawlaczyk-Szpilowa M., Mikrobiologia wody i scieków, PWN, Warszawa 1978 http://www.wtw.de/en/home.html www.epa.gov - współczesne techniki analityczne w oczyszczalniach ścieków obieg azotu i fosforu w środowisku Bartkiewicz B. - Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002, ISBN 83-01-13808-4 Tchobanoglous, G.; F.L. Burton; D.H. Stensel. (2003). Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Fourth Edition. Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, New Delhi Yung-Tse Hung, Lawrence K Wang, Nazih K Shammas, Handbook od Environment and Waste Management - Air and Water Pollution Control World Publishing Co. Pte. Ltd. Singapore 2012, ISBN-13 978-981-4327-69-5. ISBN-10 981-4327-69-7 Sekwencje video - Katarzyna Skupińska, Wiesława Skupińska; mikrovideo  -  Adam Mysliński Powrót