lew 15.docx

Politechnika Wrocławska              Rok akademicki: 2010/2011

Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska

Zakład Technologii Oczyszczania Wody i Ścieków

Oczyszczanie Ścieków

Zaliczenie wykładu

Prowadzący:                                                                                    Wykonała:

dr inż. Michał Mańczak                                                        nr albumu

                                                                                                  Rok III,

Kierunek: Inżynieria Środowiska

Studia niestacjonarne

3. Omów formy występowania związków azotowych w ściekach surowych i

biologicznie oczyszczonych:

- osadem czynnym jednostopniowym bez nitryfikacji

- osadem czynnym jednostopniowym z nitryfikacją

- osadem czynnym jednostopniowym z nitryfikacją i denitryfikacją

Azot w ściekach występuje w formie białka, amoniaku i mocznika. W ściekach surowych raczej nie obserwuje się azotanów i azotynów. Źródłem azotu w ściekach komunalnych są:

·         zanieczyszczenia pochodzące ze ścieków bytowo-gospodarczych.

·         pochodzenia zwierzęcego i roślinnego,

·         azotan sodu (lub inne związki chemiczne),

·         azot atmosferyczny.

Azot w związkach chemicznych występuje w różnych stopniach utlenienia

NO3 (-3)→ N2 (0)→ N2O (+1)→ NO (+2 )→ N2O3(+3)→ NO2(+4)→ NO3 (+5)

DEFINICJE RÓŻNYCH FORM AZOTU

Amoniak w ściekach występuje jako jon amonowy (NH4+) i amoniak gazowy (NH3), w zależności od odczynu pH ścieków, zgodnie z reakcją równowagi: NH4+ ↔ NH3 + H+

Ka – stała dysocjacji kwasowej = 10-9,25 lub 5,62 ∙ 10-10

Proporcja pomiędzy zawartością amoniaku i jonu amonowego jest zależna od pH.

Azot azotynowy jest stosunkowo nietrwałą formą azotu występującą w ściekach, która łatwo przechodzi w azot azotanowy. Azotyny są wskaźnikami wtórnego zanieczyszczenia w procesie stabilizacji i rzadko występują w stężeniach powyżej 1 g/m3 w ściekach lub 0,1 g/m3 w wodach powierzchniowych. Są szczególnie toksyczne dla organizmów wodnych, stąd ważne jest, aby nie było ich w ściekach odprowadzanych do odbiorników.

Azot azotanowy jest utlenioną formą azotu występującą w ściekach. Występuje na ogół w ściekach oczyszczonych biologicznie. Gdy odpływ z oczyszczalni odprowadzany jest do gruntu stężenie azotanów jest bardzo ważnym parametrem ścieków z uwagi na możliwość przedostania się ich do wód podziemnych.

POSTACI AZOTU WYSTĘPUJĄCE W ŚCIEKACH

WARTOŚCI STĘŻEŃ FORM AZOTU W ŚCIEKACH

W drugim stopniu oczyszczania ścieków można uzyskać zmniejszenie stężenia azotu ogólnego w ściekach do ok. 40 g/m3. Dopiero w trzecim stopniu oczyszczania ścieków, po wprowadzeniu w miejsce 1-fazowego osadu wielofazowy osad czynny, możemy uzyskać wymagane dopuszczalne stężenia azotu i fosforu.

Najkorzystniejszym sposobem eliminacji azotu ze ścieków jest wbudowanie go w masę bakteryjną (asymilacja). W 1-fazowym osadzie czynnym skuteczność usuwania związków biogennych wynika tylko z procesów asymilacyjnych, zatem azot usuwany będzie w ilości ok. 12,3 % sm wraz z osadem nadmiernym. Niestety procesy biologicznego wiązania związków azotu w komórkach bakteryjnych mają ograniczone możliwości. W praktyce można w ten sposób wyeliminować do 20% azotu w postaci masy bakteryjnej. Redukcja azotu w ściekach na drodze biologicznej opiera się najczęściej na zasadzie dysymilacji tj. redukcji azotu z azotynów i azotanów do formy gazowej. Proces ten wymaga, aby azot był najpierw przekształcony do postaci azotynów w wyniku nitryfikacji. Po nitryfikacji azot może być zredukowany (dysymilacja) na drodze denitryfikacji.

Przemiany azotu w ściekach poddawanych biologicznemu oczyszczaniu są następujące:

1.       Rozkład azotu organicznego do postaci amonowej (proces amonifikacji).

2.      Przemiana azotu amonowego w azotyny, a następnie w azotany (proces nitryfikacji).

3.      Przemiana azotanów w azot gazowy i utlenianie do atmosfery (denitryfikacja).

Amonifikacja to proces przemiany azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku, nie wymagający tlenu. Proces ten nie jest prowadzony na terenie oczyszczalni. Prowadzony jest on przy udziale organizmów żywych w ściekach surowych.

Nitryfikacja biegnie tylko w warunkach tlenowych, wg reakcji:

NH3 + 3/2 O2 → HNO2 + H2O (Nitrosomonas)

HNO2 + 1/2 O2 → HNO3 (Nitrobacter)

Ogólnie:                            NH3+ 2 O2→ HNO3+ H2O

Warunkiem nitryfikacji jest obecność nitryfikantów w osadzie czynnym. Nitryfikanty mają długi czas generacji, zatem średni czas przetrzymania cząstek osadu w komorze napowietrzania (wiek osadu) musi ...