Etapy oczyszczania wód

Oczyszczanie ścieków jest to postępowanie, którego celem jest usunięcie ze ścieków zanieczyszczeń mechanicznych, chemicznych i biologicznych . Uzyskuje się to poprzez usuwanie szkodliwych substancji zawartych w ściekach lub poprzez przetworzenie ich do takich postaci, w których nie będą posiadały właściwości szkodzących odbiornikom. Podstawowym celem oczyszczania ścieków jest przeprowadzenie takiej zmiany składu i właściwości, by odprowadzenie ich do odbiornika nie naruszało w nim naturalnego życia biologicznego, nie było przeszkodą do dalszego wykorzystania jego wód i nie zagrażało zdrowiu zwierząt i ludzi.

Oczyszczanie ścieków jest zbiorem kilku procesów jednostkowych:
1. oczyszczanie mechaniczne- oparte na procesach cedzenia, rozdrabniania, sedymentacji i flotacji.
2. chemiczne -polegające na wykorzystaniu reakcji chemicznych i procesów fizyko-chemicznych.
3. biologiczne - polegające na rozkładzie i mineralizacji zanieczyszczeń organicznych przez mikroorganizmy.

OCZYSZCZANIE MECHANICZNE
To tzw. I stopień oczyszczania. Procesy te mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Polegają na rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wypienianiu i odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnić redukcję zawiesin w granicach 60-70%, BZT5 do 20%.

Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:
1. kraty,
a. ręczne,
b. mechaniczne,
2. sita,
3. piaskowniki,
4. osadniki,
5. flotatory.

W większości oczyszczalni ścieków stopień mechanicznego oczyszczania ścieków nie może występować samodzielnie z uwagi na niewystarczający stopień oczyszczania ścieków. Wyjątek stanowią tutaj podczyszczalnie ścieków przemysłowych, oraz przydomowe oczyszczalnie ścieków współpracujące z drenażem rozsączającym.

KRATY
Ich zadaniem jest usuwanie ze ścieków zanieczyszczeń występujących w postaci substancji stałych o dużych rozmiarach. Proces ten nosi nazwę cedzenia.

Konstrukcję krat stanowi rząd metalowych prętów ustawionych pionowo, pochyło lub w kształcie łuku, najczęściej w poprzek kanału. Odległość między poszczególnymi prętami nazywa się prześwitem.
Ze względu na wielkość prześwitów kraty można podzielić na:
- rzadkie o prześwicie 40-200 mm
- średnie o prześwicie 20-40 mm
- gęste o prześwicie 10-20 mm

Kolejnym podziałem krat jest podział ze względu na sposób ich oczyszczania a więc na kraty oczyszczane ręcznie i kraty oczyszczane mechanicznie.

Podczas procesu cedzenia na kratach wydzielają się pływające lub wleczone ciała stałe, tzw. skratki, w skład, których wchodzą: odpady kuchenne, papiery, puszki, drewno, korki, żużel, materiały tekstylne, gumowe, tworzywa sztuczne oraz inne odpady przemysłowe.
Otrzymane z oczyszczania skratki poddaje się przeróbce lub likwidacji.

Najczęściej stosowane metody to:
kompostowanie z innymi składnikami np. torfem lub odpadkami miejskimi,
fermentacja w przeznaczonych do tego celu wydzielonych komorach,
wywóz w stanie mokrym na wysypisko odpadów,
prasowanie i wywóz na wysypisko,
spalanie po uprzednim odwodnieniu lub zmieszaniu z odpadkami

SITA
Kolejnymi urządzeniami służącymi do procesu cedzenia są sita i mikrosita, które zależnie od wymiarów i właściwości fizycznych zanieczyszczeń przewidzianych do wydzielenia w tych urządzeniach można podzielić podobnie jak kraty, czyli na:

rzadkie o prześwitach powyżej 1,5 mm
średnie o prześwitach 0,1-1,5 mm
gęste o prześwitach poniżej 0,1 mm

Sita gęste nazwano mikrositami.

Sita i mikrosita można podzielić na:
1. sita statyczne, czyli samo-oczyszczające się, zastosowane w oczyszczaniu wstępnym ścieków przemysłowych głównie z rzeźni lub przetwórni owocowo-warzywnych
2. sita i mikrosita obrotowe, w których cedzenie odbywa się podczas ruchu obrotowego. Sita te są czyszczone mechanicznie lub hydraulicznie. Najbardziej rozpowszechnione to sita i mikrosita bębnowe. Sita obrotowe najczęściej znajdują zastosowanie przy oczyszczaniu:
niektórych rodzajów ścieków przemysłowych, zwłaszcza odprowadzanych do kanalizacji miejskich ścieków burzowych i ścieków deszczowych przy wstępnym podczyszczaniu lub oczyszczaniu ścieków miejskich. Podobne funkcje spełniać mogą również mikrosita, stosowane również w oczyszczalniach biologicznych do wydzielania zawiesin pochodzenia organicznego zwłaszcza planktonu. W mikrositach (mikrofiltrach) -1,5 cedzenie odbywa się przez gęstą tkaninę wytworzoną z nitek stali nierdzewnej, stopu metali lub tworzyw sztucznych.

OCZYSZCZANIE BIOLOGICZNE
Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów biologicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych wykorzystuje się populacje mikroorganizmów zawieszone w toni ścieków (metody osadu czynnego) lub mikroorganizmy tworzące utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne). Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan). Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach:
* tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja
* beztlenowych - denitryfikacja

Nitryfikacja
proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotanów(III) i azotanów(V) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Azotany powstałe w tym procesie mogą zostać przyswojone przez rośliny lub ulegać akumulacji, czego efektem może być powstanie złóż saletry. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych i jest dwuetapowy. Bakterie z rodzaju np. Nitrosomonas i Nitrosospira utleniają jony amonowe do azotanów(III) (azotynów), które następnie są utleniane przez bakterie z rodzaju np. Nitrobacter do azotanów(V)

Denitryfikacja
reakcja chemiczna, proces redukcji azotanów do azotu. Znaczenie denitryfikacji: zmniejszenie ilości przyswajalnego azotu, usuwa nadmiar NO2- i NO3- ze środowiska, zamyka obieg azotu.

OCZYSZCZANIE CHEMICZNE
To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na koagulacji, sorpcji i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu unieszkodliwieniu bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków.