OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW

Oczyszczanie ścieków polega na zmniejszeniu ilości lub usunięciu zwiazków chemicznych, stałych substancji oraz zabiciu szkodliwych bakterii zanim woda powróci do wód powierzchniowych lub podziemnych. W zależności od ilości zawartych w ściekach zanieczyszczeń, proces oczyszczania może być prosty lub złożony.Woda pochodząca z gospodarstw domowych zanim będzie mogła powrócić do naturalnego zbiornika przejdzie prosty proces oczyszczania natomiast ścieki przemysłowe wymagają zastosowania kilku procesów oczyszczania zanim wody będą bezpieczne dla środowiska.

 

W oczyszczalniach stosuje się kilka etapów oczyszczania ścieków.

mechaniczne oczyszczanie – polega na usunięciu większych  stałych substancji, piasku, zawiesin, tłuszczów przy udziale krat, osadników, odtłuszczaczy. Na tym etapie usuwa się ok 35% zanieczyszczeń znajdujących się w wodzie. Zatrzymywane na kratach zanieczyszczenia-tzw. skratki są odwadniane, prasowane, dezynfekowane a następnie spalane. W piaskownikach są oddzielane i zatrzymywane piaski, żwir i drobne kamienie. Odtłuszczacze usuwają tłuszcze i oleje w procesie flotacji ( mikroskopijne pęcherzyki powietrza zbierają zanieczyszczenia i unoszą na powierzchnię wody). Na koniec  w osadnikach wstępnych następuje usunięcie w procesie sedymentacji łatwo opadających zawiesin głównie organicznych. Zawiesiny lżejsze od wody na powierzchni osadników tworzą tzw. kożuch. Zebrane na tym etapie zanieczyszczenia w postaci zawiesin tworzą tzw. osad wstępny, który jest zagęszczany i trafia do komory fermentacyjnej. Natomiast oczyszczone wstępnie ścieki poddawane są następnie oczyszczaniu biochemicznemu w reaktorach biologicznych.

biologiczne oczyszczanie – może być prowadzone w warunkach beztlenowych lub tlenowych.   Warunki beztlenowe wymagane są w przypadku silnie zanieczyszczonych ścieków. Znacznie częściej stosowana jest metoda tlenowego oczyszczania ścieków. Polega ona  na rozłożeniu  organicznych substancji ( białek tłuszczów, cukrów) przez tlenowe mikroorganizmy ( pierwotniaki i bakterie tlenowe). Mikrorganizmy te wykorzystują substancje organiczne zawarte w ściekach jako źródo energii i materii niezbędnej do prawidłowego funkcjonowania i utleniają je do wody, dwutlenku węgla i innych prostych związków. Techniki biologicznego oczyszczania wykorzystują złoża zraszane, osad czynny i złoża zawieszone. Najstarszą metodą odzwierciedlającą naturalne procesy samooczyszczania wód  zachodzące w przyrodzie, jest metoda złoża zraszanego, w której wykorzystuje się złoże biologiczne zraszane przez ścieki oczyszczone wcześniej mechanicznie. Na powierzchni złoża, które stanowią kamienie, żużel, koks lub substancje z tworzyw sztucznych rozwija się biofilm (błona biologiczna)- cienka galaretowata warstwa utworzona z bakterii,grzybów, protistów, a nawet larw owadów. Organizmy te w warunkach tlenowych rozkładają związki organiczne obecne w ściekach. Zamiast złoża biologicznego można wykorzystać osad czynny, czyli zawiesinę mikroorganizmów ( bakterie i pierwotniaki). W specjalnych reaktorach biologicznych,które mogą  posiadać kilka stref – z małą ilością tlenu (strefa niedotleniona) i z dużą ilością tlenu (strefa natleniona),  ścieki mieszane są z osadem czynnym, a zawarte w nim mikroorganizmy przeprowadzają procesy:

– uleniania zwiazków organicznych,

– nitryfikacji- utleniania amoniaku i soli amonowych do azotynów i azotanów,

– denitryfikacji- przemiany azotanów do azotynów lub całkowicie do wolnego azotu atmosferycznego, zachodzi w warunkach beztlenowych lub  kumulują fosfor.

W efekcie biologicznego oczyszczania przy udziale pożytecznych mikroorganizmów następuje  usunięcie ze ścieków zwiazków biogennych.

 

Na koniec w tzw.osadnikach wtórnych oddzielane są oczyszczone ścieki od osadu czynnego. Część wraca do do reaktorów biologicznych a pozostała część jako osad nadmierny po zagęszczeniu trafia do komór fermentacyjnych.

 

W komorach fermentacyjnych zachodzi proces tzw. stabilizacji osadów ściekowych, czyli rozkład organicznej części osadów w warunkach beztlenowych. W wyniku zachodzącej fermentacji metanowej powstaje biogaz ( metan i dwutlenek węgla). Powstałe w komorach fermentacyjnych osady ustabilizowane sa odwadniane, poddane suszeniu i spaleniu.

 

Podczas oczyszczania ścieków usuniętych jest ok 85%-95% zanieczyszczeń.Uzyskane w ten sposób oczyszczone wody ze ścieków można doprowadzać do środowiska, gdzie podlegaja naturalnym procesom samooczyszczania.

Proces odnowy (doczyszczanie ścieków)

Ma na celu nadanie uzyskanym wodom cech wód naturalnych. Polega  na usunięciu trudnorozkładalnych związków , odpornych na samooczyszczanie, poprzez zastosowanie różnych metod fizykochemicznych( elektrodializę, wymianę jonowa, ekstrakcję, osmoze a nawet destylację)

 

ALTERNATYWNE SPOSOBY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Oczyszczalnie hydrobotaniczne

Do oczyszczania ścieków można wykorzystywać mokradła naturalne lub sztucznie zbudowane przez człowieka. Mokradła pełnia rolę „filtrów” – zatrzymują  biogeny, przekształcają chemikalia.i zmiejszają ilość osadów dostających się do wód. Oczyszczalnie te oparte są na naturalnie występujących w przyrodzie procesach i stosowano je już przed trzema tysiącami lat w Chinach i  Indiach. Roślinami wykorzystywanymi do naturalnego oczyszczania ścieków  są: trzcina, pałka i sit Oczyszczalnie tego typu potrzebują bardzo dużej powierzchni oraz w miarę wysokiej temperatury.

 

Oczyszczalnia z glonami 

Po wstępnej mineralizacji ścieki  poddaje się dalszemu oczyszczaniu w  stawie z jednokomórkowymi glonami Spirulina.

 

Buforowe strefy roślinne

Strefy buforowe tworzone są przez rośliny przybrzeżne, które  wychwytują  biogeny ze ścieków, ograniczają wymywanie gleby i tworzą środowisko dla mikroorganizmów wspomagajacych oczyszczanie wód. Metoda ta wykazuje dużą skuteczność w ochronie wód powierzchniowych przed bezpośrednim spływem zanieczyszczeń.

Biopreparaty

Preparaty biologiczne zawierają mieszaninę mikroorganizmów  zdolnych do rozkładania złożonych związków organicznych. Mogą być stosowane do biologicznego rozkładu zanieczyszczeń  ścieków pochodzacych z małych osiedli, pojedynczych domów. 

 

 

Opracowano na podstawie:

Praca zbiorowa,Pracownia Dydaktyki Fizyki Instytutu Fizyki UMK „Prawie wszystko o wodzie”

Paweł Żukowski”Degradacja Hydrosfery”