biotechnologia


 
 

Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego

oczyszczanie ściekówOczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego wykorzystuje procesy samooczyszczania wód powierzchniowych. Polega na mineralizacji organicznych zanieczyszczeń, które znajdują się w ściekach przez drobnoustroje znajdujące się w zbiornikach przeznaczonych do prowadzenia tego procesu. W ten sposób mikroorganizmy zyskują energię niezbędną do życia – mineralne formy węgla, fosforu, siarki i azotu. W trakcie procesu dochodzi także do wzrostu ich biomasy. W wyniku uzyskuje się również nadmiar mikroorganizmów, który usuwany jest z układu jako tzw. osad nadmierny. Intensyfikacji procesu, w stosunku do naturalnego samooczyszczania, dokonuje się stosując zwiększoną ilość drobnoustrojów, które biorą udział w procesie, co w efekcie zwiększa wydajność oczyszczania ścieków.

Metoda osadu czynnego jest biologiczną metodą oczyszczania ścieków, która polega na hodowli w reaktorach napowietrzanych powietrzem zespołów mikroorganizmów, których wzrost następuje w warunkach stałego przepływu ścieków. Wraz z upływem czasu mikroorganizmy mogą ze sobą oddziaływać i łączyć się tworząc tzw. kłaczki osadu czynnego. Do mikroorganizmów wchodzących w skład osadu czynnego można zaliczyć głównie bakterie, ale również liczne wolno pływające oraz osiadłe pierwotniaki, nicienie, wrotki, larwy owadów a także pajęczaki. Dla większości z nich bakterie są źródłem pokarmu, przez co stabilizują ich ilość w osadzie czynnym.

Proces prowadzi się najczęściej w sposób ciągły, a wypływająca z bioreaktora mieszanina oczyszczonych ścieków i osadu czynnego jest następnie rozdzielana w osadniku wtórnym. Osad, który trafił do osadnika wtórnego to tzw. osad nadmierny. Część tego osadu może być ponownie skierowana do bioreaktora w zależności od potrzeb. Niezawracana część jest stabilizowana i utylizowana.

Trudno określić stopień oczyszczenia ścieków przed procesem ze względu na rodzaj i stężenie zanieczyszczeń jakie zawierają ścieki oraz czas jaki zostaną one zatrzymane w bioreaktorze w celu przeprowadzenia procesu oczyszczania. Ścieki komunalne są zatrzymywane w bioreaktorze przez 6-8 godzin.

Kłaczki osadu czynnego stanowią liczne, różnorodne mikroorganizmy głównie bakterie oraz cząstki organiczne i nieorganiczne. Występują również pozakomórkowe polimeryczne substancje (EPS), które wraz z innymi składnikami budującymi kłaczki odpowiedzialne są za ich właściwości i strukturę, zdolności flokulacyjne, opadalność i uwodnienie. Mikroorganizmy stanowią do 20% objętości kłaczków, resztę stanowią substancje w stanie koloidalnym. Do składowych elementów części koloidalnej zalicza się polisacharydy, lipidy, białka, kwasy tłuszczowe, substancje humusowe oraz liczne heteropolimery. Część z nich pochodzi z lizy komórek, część jest produkowana przez bakterie a część jest wynikiem absorpcji ze ścieków. Jądra kłaczków osadu czynnego składają się w większości z glin (Si, Fe, Al), ortofosforanów wapnia i tlenków żelaza (Fe2O3). Zarówno gliny jak i tlenki pochodzą z cząstek gruntu zawartych w ściekach natomiast ortofosforany powstają na granicy stref - tlenowej oraz beztlenowej.

Istnieje ścisła zależność wiążąca właściwości kłaczków osadu czynnego z właściwościami samego osadu czynnego. Kłaczki o niewielkich porach wykazują słabą opadalność, natomiast duże i gęste kłaczki wykazują znaczną opadalność cząstek. Słabo opadające kłaczki są bardzo trudne do odwodnienia, co w pewnym stopniu wiąże się z zawartością EPS, które są w stanie związać znaczne ilości wody. Uzyskanie kłaczków o odpowiednich właściwościach jest istotne ze względu na konieczność zapewnienia im odpowiedniej flokulacji, co wpływa na przebieg oczyszczania ścieków w osadzie czynnym. Mimo niewielkiego wkładu mikroorganizmów w budowę kłaczków odgrywają one kluczową rolę w stosunku do właściwości kłaczków i osadu czynnego. Mogą tworzyć mikrokolonie, odpływać z osadu czynnego, tworzyć struktury nitkowate lub szkielety. Odpowiadają również za produkcję EPS a tym samym wpływają na ich ilość i skład, co również ma istotny wpływ na właściwości osadu czynnego. Na szybkość rozkładu obecnych w osadzie czynnym wielkocząsteczkowych polimerów znaczący wpływ ma szybkość hydrolizy, która z kolei jest związana zależnością z wielkością cząstek. Ze wzrostem ciężaru cząsteczkowego maleje zdolność do dyfuzji tychże cząsteczek, co wpływa na spowolnienie ich transportu do komórek, a tym samym spowolnienie procesu rozkładu tych polimerów. Powstałe produkty rozkładu są łatwo przyswajalne przez mikroorganizmy, a pozostała część – nie ulegająca rozkładowi – zwiększa pulę trudno rozkładalnych substancji, które pozostają w osadzie.

Do organizmów wchodzących w skład osadu czynnego zalicza się głównie bakterie z rodzaju: Pseudomonas, Acinetebacterium, Aeromonas, Zooglea, Enterobacteriae, Flavobacterium, Achromobacter,Micrococcus oraz pierwotniaki – orzęski z rodzaju Vorticella, Paramecium, Aspidisca, Suctoria i wiciowce z rodzaju: Trigonomonas, Tetramitus, Bodo.

Podziału systemów osadu czynnego można dokonać na podstawie różnych parametrów. Ze względu na obciążenie osadu możemy je podzielić na nisko, średnio i wysoko obciążony. Ze względu na przepływ ścieków mamy do czynienia z przepływem o całkowitym wymieszaniu, o przepływie tłokowym lub systemach mieszanych. Ze względu na sposób napowietrzania istnieją systemy o napowietrzaniu mechanicznych, sprężonym powietrzem, czystym tlenem czy mieszane systemy napowietrzające. W oparciu o sposób zasilania ściekami osadu czynnego można mówić o systemach z czołowym zasilaniem lub stopniowo zasilane. Natomiast ze względu na zastosowane rozwiązania technologiczne w celu prowadzenia procesu mamy do czynienia z systemami jedno- lub wielostopniowymi, kontaktowo-stabilizacyjnymi lub reaktorami sekwencyjnymi typu SBR.

Reaktor sekwencyjny SBR jest rozwiązaniem organizacyjnym, które zakłada zachodzenie w komorze kolejno następujących po sobie faz: napełniania komory, mieszania wraz z natlenianiem układu, sedymentacji osadu, opróżniania oraz ewentualnie występującej fazy bezruchu. Tego typu reaktor pełni dwie role – zarówno komory osadu czynnego jak i osadnika.

Natlenianie komór osadu czynnego prowadzi się w celu zapewnienia odpowiedniego przebiegu procesów, jakie zachodzą w komorze. Tlen jest wykorzystywany w następujących procesach składowych: oddychaniu substratowym oraz oddychaniu podstawowym. W wyniku oddychania substratowego część zanieczyszczeń organicznych ulega utlenianiu, a powstała energia jest zużywana na budowę komórek mikroorganizmów. Oddychanie podstawowe wykorzystuje wcześniej utworzoną substancję komórkową, która jest utleniana a następnie trawiona przez bakterie. Większość z nich jest przystosowana do życia w warunkach ciągłego dopływu substancji pokarmowych.

Aktualnie, w reaktorach biologicznych stosuje się różnego rodzaju aparaturę napowietrzającą, która ma na celu zapewnienie optymalnego dostępu do tlenu żyjącym w osadzie czynnym mikroorganizmom. Stosuję się w tym celu napowietrzanie mechaniczne, dyfuzorowe oraz strumieniowe, przy czym te ostatnie stosuje się najrzadziej. W systemach napowietrzania dyfuzorowego wprowadza się sprężone powietrze w okolicy dna komory napowietrzanej. Powietrze trafia tam przy pomocy odpowiednio skonstruowanych rusztów zakończonych dyfuzorami. W przypadku mechanicznego napowietrzania podczas procesu stosowane są najczęściej powierzchniowe aeratory o osi poziomej lub pionowej, układy pompowe lub szczotki napowietrzające. Istotnym elementem tego typu urządzeń są łopatki, które wzburzają powierzchnię cieczy w metodzie osadu czynnego. W niektórych rowach do biologicznego oczyszczania ścieków stosuje się obracające łopatki, wirniki, śmigła czy obracające się szczotki. Wprowadzenie burzliwości przepływu ułatwia napowietrzanie oraz zachodzenie innych biologicznych procesów w ściekach.


Autor: Ewelina Długosz


Literatura:
1. K. Miksch, Biotechnologia ścieków, Wyd. Pol. Sląskiej, Gliwice 2000.
2. E. Klimiuk, M. Łebkowska, Biotechnologia w ochronie środowiska, PWN, Warszawa 2008.
3. M. K. Błaszczyk, Mikroorganizmy w ochronie środowiska, PWN, Warszawa 2009.
4. http://www.ekofil.gdynia.pl/Oczyszczalnie_z_osadem_czynnym_i_zloza_biologiczne.html



Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

77 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u