Pomiary stężeń zanieczyszczeń w ściekach surowych:

8. Wyniki pomiarów

8.3 Pomiary stężeń zanieczyszczeń w ściekach surowych:

Na wykresach zawierających wyniki pomiarów stężeń ścieków surowych i oczyszczonych przedstawiono wszystkie dostępne dane jakie udało się zebrać w roku 2017. Jednakże ze względu na omówione wcześniej rozbieżności w sposobie poboru próbek, w dokładności pomiarów, a także istotnie nieregularne odstępy pomiędzy kolejnymi pomiarami dokonywanymi przez laboratorium akredytowane w dalszych analizach wykorzystano jedynie wyniki pomiarów własnych. Mimo to pomiary wykonane przez laboratorium akredytowane stanowią wartościowe uzupełnienie pomiarów wykonanych na potrzeby niniejszej rozprawy i pozwalają na ocenę zmienności stężeń i ładunków zanieczyszczeń w roku 2017. Szczegółowe, tabelaryczne zestawienie pomiarów jakości umieszczono w załączniku nr 1. Dla większej przejrzystości wykresów oznaczono na osi X kolorami pomiary własne oraz wykonane przez laboratorium akredytowane.

62%

2017.02.08 2017.03.20 2017.04.19 2017.05.22 2017.06.27 2017.07.04 2017.07.06 2017.07.10 2017.07.12 2017.07.17 2017.07.19 2017.07.24 2017.07.26 2017.07.31 2017.08.02 2017.08.09 2017.08.30 2017.09.27 2017.10.18 2017.11.14 2017.11.20 2017.11.22 2017.11.27 2017.11.29 2017.12.04 2017.12.05 2017.12.06 2017.12.11 2017.12.13 2017.12.18 2017.12.20

Dobowa ilość ścieków oczyszcanych [m3/d]

Ścieki dopływające Ścieki dowożone % udział ścieków dowożonych

Qdmax = 1500 (projektowe)

Qdśr = 1250 (projektowe)

Rys. 8-5 Zmienność stężenia i ładunku ChZT w ściekach surowych 2017r.

Na rysunku nr 8-5, oprócz przebiegu zmienności stężeń i ładunków zanieczyszczeń oznaczanych zbiorczo jako ChZT zaznaczono również przewidywane w projekcie warunki pracy oczyszczalni. Analiza zebranych danych ukazuje trudne warunki i interesującą dynamikę pracy obiektu. (W nawiasach, kursywą podano wartości uwzględniające pomiary wykonane przez laboratorium akredytowane). W 2017r. odnotowano stężenia ChZT w przedziale (8096) 4183 – 908 mg O2/l, średnio w ciągu doby do obiektu docierały ścieki zawierające (2819) 2179 mg O2/l. Wysokie wartości stężeń nie przełożyły się jednak na równie wysokie ładunki dobowe zanieczyszczeń. Ze względu na chroniczne niedociążenie hydrauliczne obiektu odnotowano ładunki ChZT w przedziale (4760) 3447-400 (367) kg O2/d, średnio do obiektu docierało w ciągu doby (1853) 1442 kg O2. Stężenia przekraczające wartość projektową zostały odnotowane w 18 pomiarach na 21 (27/31). W skrajnych przypadkach odnotowano stężenia ChZT 3- do ponad 5-krotnie większe niż wartość projektowa. Odnotowano zaledwie 3(4) przypadki stężenia ChZT poniżej wartości projektowej, przy czym różnice te były znacznie mniejsze niż w przypadku przekroczeń. W skrajnym przypadku było to ~400 mg O2/l poniżej wartości projektowej w porównaniu do przekroczeń wynoszących średnio (1384 mg O2/l) 743 mg O2/l. Odnotowane skrajne przekroczenia wynosiły (6661 mg O2/l), 2748 mg O2/l ponad wartość projektową. Zarejestrowane ładunki ChZT przekroczyły wartość projektową w zaledwie 6/21 (10/31) przypadkach.

Analogiczną sytuacje do zależności pomiędzy stężeniami ChZT, ładunkami ChZT i przepływem dobowym przez oczyszczalnie odnotowano w przypadku wskaźnika BZT5. Również w tym przypadku niedociążenie

[kg/d]

[mg/l] Ładunek ChZT Stężenie ChZT

Ładunek projektowy Stężenie projektowe

1435

1794

69 hydrauliczne obiektu przełożyło się na wysokie stężenia zanieczyszczeń w ściekach przy jednoczesnych niedużych ładunkach dobowych. W roku 2017 odnotowano stężenia łatwo rozkładalnych związków organicznych oznaczanych wspólnie jako BZT5 w zakresie (2511) 2480-705 mg O2/l przy średniej (1386) 1384 mg O2/l. Odnotowane ładunki wyniosły odpowiednio 1957-400 (367) mg O2/l, przy średniej (904) 881 mg O2/l. W roku 2017 odnotowano zaledwie 1 pomiar o stężeniu BZT5 niższym niż przewidziane w projekcie. W pozostałych 30 pomiarach zarejestrowane wartości charakteryzowały się dużą rozpiętością wielkości przekroczenia wartości projektowej, od nieznacznych do prawie 3,5-krotnych przekroczeń.

Odnotowano 9/21 (13/31) przekroczeń wartości projektowej ładunku BZT5 w ściekach surowych, przy czym w 3 przypadkach są to przekroczenia minimalne: ~5-60 mgO2/l.

Rys. 8-6 Zmienność stężenia i ładunku BZT5 w ściekach surowych w 2017r.

Należy podkreślić, że pomimo bardzo szerokiego zakresu zarejestrowanych stężeń BZT5 i ChZT, a także pomimo wielokrotnego znacznego przekroczenia wartości projektowych dla obu wskaźników stosunek BZT5 do ChZT kwalifikuje badane ścieki surowe jako łatwo- lub średnio-łatwo rozkładalne biologicznie.

Proporcja ChZT/ BZT5 wyniosła średnio (2,01) 1,62 przy wartościach granicznych (6,52) 2,30-1,18. Bilans ten był szczególnie korzystny w trakcie zaplanowanych okresów pomiarowych: w 19/21 próbkach ścieków proporcja ChZT/ BZT5 wynosiła poniżej 2.

Zależność pomiędzy stężeniami, ładunkami i przepływem dobowym zaobserwowana w przypadku wskaźników ChZT i BZT5, została zaobserwowana również w przypadku azotu ogólnego. Jedyną różnicą jest całkowity brak próbek ścieków w których stężenie azotu byłoby niższe niż projektowe. W roku 2017

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

Stężenie [mg/l] lub ładunek [kg/d] BZT5 w ściekach dopływająych

Ładunek BZT5 Stężenie BZT5 Ładunek BZT5 projektowy Stężenie BZT5 projektowe

718 897

70 zaobserwowano stężenia azotu w zakresie 338,8-124,6 mgNog/l przy średniej (202,4) 196,4 mgNog/l.

W wartościach bezwzględnych nie są to może tak spektakularne przekroczenia jak w przypadku ChZT czy BZT5, niemniej jednak średnie stężenie azotu w ściekach surowych było 1,67-raza większe od projektowego, przy zarejestrowanych skrajnych stężeniach prawie 3-krotnie większych od przewidywanej zawartości azotu w ściekach. Nie bez znaczenia jest również istotnie większy stopień trudności usuwania azotu ze ścieków w porównaniu do ChZT czy BZT5, a także większa złożoność wymaganych procesów. Ładunki, zgodnie z ugruntowanym już schematem, odwrotnie do stężeń sporadycznie przekraczały wartości projektowe. W roku 2017 odnotowano dobowe ładunki Nog w przedziale 219,5-72,5 (67,0) kg Nog/d przy średniej 130,7 (133,4) kg Nog/d. W przeciwieństwie do wartości odnotowanych dla ChZT i BZT5 średni dobowy ładunek azotu ogólnego jest niższy niż projektowy.

Zgodnie z danymi przedstawionymi na rysunku 8-7 obliczony ładunek zanieczyszczenia przekroczył wartość projektową zaledwie w 5/21 (12/31) pomiarów.

Rys. 8-7 Zmienność stężenia i ładunku azotu całkowitego w ściekach surowych w 2017r.

0 50 100 150 200 250 300 350

Stężenie [mg/l] lub ładunek [kg/d] azotu ogólnego

Ładunek Nog Stężenie Nog

Ładunek Nog projektowy Stężenie Nog projektowe

120

150

71 Podobnie jak w przypadku proporcji ChZT do BZT5, pomimo znacznych przekroczeń stężeń, bilans C:N (BZT5:Nog) również znajduje się w przedziale powszechnie uznawanym za wystarczający do skutecznego prowadzenia biologicznych procesów usuwania azotu ze ścieków w układzie klasycznej nitryfikacji-denitryfikacji. Odnotowane proporcje C:N mieszczą się w przedziale 12,5-3,6, przy średniej ~7, gdzie za optimum uważa się proporcje C:N=5, a za wartość graniczną poniżej, której wyraźnie spada efektywność denitryfikacji przyjmuje się C:N=2,5.

Podsumowując wyniki pomiarów 3 głównych rodzajów zanieczyszczeń w ściekach surowych, należy je (ścieki surowe) skatalogować jako ścieki wysoce stężone i wymagające. Jednakże skład ścieków wynikający z dokonanych pomiarów, a w szczególności proporcje ChZT/BZT5 i C:N pozwalają na wysunięcie hipotezy, że kompozycja ścieków surowych nie miała decydującego wpływ na zaobserwowaną efektywność usuwania zanieczyszczeń przez oczyszczalnie (szerzej rozdz. 11 – wnioski).

W dokumencie POLITECHNIKA KRAKOWSKA. im. Tadeusza Kościuszki. Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki. Katedra Technologii Środowiskowych ROZPRAWA DOKTORSKA (Stron 67-71)