Wykład 9

O ^DNOWA W ^ODY

Wykład 9

USUWANIE AZOTU I FOSFORU

W PROCESACH BIOLOGICZNYCH

Odnowa Wody - definicja

Zespół jednostkowych procesów fizyczno-

chemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu wtórnego u ycia wody (głównie w

przemy le), lub ochrony zbiorników wodnych przed zanieczyszczeniem (głównie

eutrofizacj ).

A. Kowal: „Odnowa Wody”, Politechnika Wrocławska,

Wrocław 1996.

Odnowa Wody - definicja

Zespół jednostkowych procesów fizyczno-

chemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu przywrócenia wodzie wła ciwo ci

spełniaj cych normy niezb dne dla jej ponownego uzycia

A. Kowal: „Odnowa Wody”, Politechnika Wrocławska,

Wrocław 1996.

2. Zaniechanie odnowy wody prowadzi do eutrofizacji

wód powierzchniowych

Ładunek substancji biogenicznych a) Ł = f (st enie, obj to )

• N

≅ 70 mg N/dm

• P

≅ 14 mg P/dm

• V

≅ 150 dm

/doba

(1999 – 120 dm

/doba)

b) Ł = f (ładunek jednostkowy ×××× LMR)

• N

– 12 g MR/doba

• P

– 2,2 g MR/doba

Zwi zki biogeniczne

Wybrane zagadnienia

— produkcja pierwotna

— eutrofizacja

— iloraz N i P

ródła zwi zków biogenicznych w wodach powierzchniowych

— spływ powierzchniowy

— detergenty

— cieki

- opad suchy i mokry

Strefy wód czystych i zanieczyszczonych wg [40].

BZT, do 400 g O₂/m\ Wska nik coli - do 3 000 000 000 komórek/dm³

cieki, du e

niebezpiecze stwo zaka enia

6. Izosaprobowa

BZT, do 50 g O₂/m³, Wska nik coli - do 30 000 000 komórek/dm³

Woda silnie zanieczyszczona, ist-nieje mo liwo zaka enia

5. Polisaprobowa

BZT, do 10 g O₂/m³, Wska nik coli - do 1 000 000 komórek/dm³

Woda

zanieczyszczona 4. a-

mezosaprobowa

BZT, do 5 g O₂/m³,

Wska nik coli - do 100 000 komórek/dm³

Woda do czysta 3. -

mezosaprobowa

BZT, do 2,5 g O₂/m³, Wska nik coli - do 50 000 komórek/dm³

Woda czysta 2. Oligosaprobowa

BZT, do 1 g O₂/m³ Wska nik coli - 10 000 komórek/dm³

Woda czysta bez adnych zwi zków szkodliwych

1. Ksenosaprobowa

Podstawowe wska niki zanieczyszczenia

Charakterystyka ogólna

Strefa

Klasyfikacja wód powierzchniowych

Według dotychczas obowi zuj cego rozporz dzenia Ministra Ochrony rodowiska, Zasobów Naturalnych i Le nictwa z dnia 5 listopada 1991 r.

w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiada cieki wprowadzane do wód lub do ziemi (Dz.U. Nr 116, poz. 503) [37], polskie przepisy prawne definiowały trzy klasy czysto ci wód, przypisuj c im odpowiednie normy jako ciowe, a mianowicie:

klasa I - woda przeznaczona do zaopatrzenia w wod ludno ci i niektórych zakładów przemysłowych wymagaj cych jako ci wody do picia oraz hodowli ryb łososiowatych,

klasa II - woda przeznaczona do hodowli ryb, hodowli zwierz t gospodarskich i do celów rekreacyjnych,

klasa III - woda do zaopatrzenia przemysłu i do nawodnie rolniczych.

Dyrektywy Unii Europejskiej (UE) zostały przeniesione do polskich przepisów i wydane jako Rozporz dzenia Ministra rodowiska oraz Ministra Zdrowia.

Zestawienie dyrektyw UE z polskimi rozporz dzeniami podano w tab. 11

Tabela 11.

Zestawienie dyrektyw Unii Europejskiej i polskich rozporz dze [5].

Rozporz dzenie MS z 29.11.2002. r.

Dyrektywa 91 /271 /EWG z 21.05. 1991 r.

Warunki wprowadzania cieków do wód

Rozporz dzenie MZ z 16.10.2002 r.

Dyrektywa 76/160/EWG z 08.12. 1975 r.

Jako wód w k pieliskach

Rozporz dzenie MS z 04.10.2002 r.

Dyrektywa 78/659/EWG z 18.07. 1978 r.

Jako wód dla ycia ryb

Rozporz dzenie MS z 27.11.2002 r.

Dyrektywa 75/440/EWG z 16.06. 1975 r. i 79/869/EWG z 09.10.1979 Jako wody

powierzchniowej

przeznaczonej do poboru wody do picia

Zgodnie z dyrektyw 75/440/EWG z 16 czerwca 1975 roku, dotycz c wymaganej jako ci wód powierzchniowych do pobierania wody pitnej

w pa stwach członkowskich Unii Europejskiej, jako wód przeznaczonych do zaopatrzenia ludno ci w wod do picia ocenia si w tym punkcie rzeki, w którym jest zlokalizowane uj cie wody wodoci gowej. Dyrektywa ta wyró nia trzy kategorie jako ci wody w zale no ci od zło ono ci metod ich uzdatniania. Dla ka dej kategorii dyrektywa podaje cechy fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne, którym woda musi odpowiada . Ponadto dla ka dej kategorii okre lono warunki:

wymagane (I), które musz by spełnione, aby woda mogła by wykorzy- stywana do pozyskiwania wody pitnej; warto ci te nie mog by przekracza- ne (jest to ocena łagodniejsza od warunków zalecanych),

zalecane (G), to znaczy lepsza jako wody ujmowanej, do której powinno si systematycznie d y ; warto ci st e dopuszczalnych ni sze (ocena ostrzejsza).

Na podstawie dyrektywy 75/440/EWG opracowano rozporz dzenie Ministra rodowiska z dnia 27 listopada 2002 r. w sprawie wymaga jakim powinny odpowiada wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludno ci w wod przeznaczon do spo ycia

(Dz.U. Nr 204, poz. 1728).

Rozporz dzenie to okre la wymagania, jakim powinny odpowiada wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludno ci w wod przeznaczon do spo ycia;

- cz stotliwo pobierania próbek wody,

- metodyki referencyjne analiz i sposób oceny, - czy wody odpowiadaj wymaganym warunkom.

Ustala si trzy kategorie jako ci wody, w zale no ci od warto ci st e granicznych wska ników jako ci wody, które z uwagi na ich

zanieczyszczenie musz by poddane standardowym procesom uzdatniania w celu uzyskania wody przeznaczonej do spo ycia:

kategoria Al - woda wymagaj ca prostego uzdatniania fizycznego, w szcze-gólno ci filtracji oraz dezynfekcji;

kategoria A2 - woda wymagaj ca typowego uzdatniania fizycznego i che- micznego, w szczególno ci utleniania wst pnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji

(chlorowania ko cowego);

kategoria A3 - woda wymagaj ca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególno ci utleniania, koagulacji,

flokulacji, dekantacji,filtracji, adsorpcji na w glu aktywnym, dezynfekcji (ozonowania, chlorowania ko cowego).

Według Rozporz dzenia Ministerstwa rodowiska z dnia 11 lutego 2004 wprowadza si klasyfikacj stanu wód powierzchniowych obejmuj c

pi klas jako ci tych wód.

1) klasa I - wody o bardzo dobrej jako ci:

a) spełniaj wymagania okre lone dla wód powierzchniowych

wykorzystywanych do zaopatrzenia ludno ci w wod przeznaczon do spo ycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem wła ciwym dla kategorii A1,

b) warto ci wska ników jako ci wody nie wskazuj na adne oddziaływania antropogeniczne;

2) klasa II - wody dobrej jako ci:

a) spełniaj w odniesieniu do wi kszo ci wska ników jako ci wody wymagania okre lone dla wód powierzchniowych dla kat A

b) warto ci biologicznych wska ników jako ci wody wykazuj niewielki wpływ oddziaływa antropogenicznych;

3) klasa III - wody zadowalaj cej jako ci:

a) spełniaj wymagania okre lone dla kategorii A2

b) warto ci biologicznych wska ników jako ci wody wykazuj umiarkowany wpływ oddziaływa antropogenicznych;

4) klasa IV - wody niezadowalaj cej jako ci:

a) spełniaj wymagania okre lone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludno ci w wod

przeznaczon do spo ycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem wła ciwym dla kategorii A3,

b) warto ci biologicznych wska ników jako ci wody wykazuj , na zmiany ilo ciowe i jako ciowe w populacjach biologicznych na skutek oddziaływa antropogenicznych

5) klasa V - wody złej jako ci:

a) nie spełniaj wymaga dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludno ci w wod przeznaczon do spo ycia,

b) warto ci biologicznych wska ników jako ci wody wykazuj , na skutek oddziaływa antropogenicznych, zmiany polegaj ce na zaniku wyst powania znacznej cz ci populacji biologicznych

Warto ci graniczne wska ników jako ci wody w klasach jako ci wód powierzchniowych [39].

Lp.Wska nik jako ci wody Jednostka Warto ci graniczne w klasach I-V I II III IV V Wska niki fizyczne

1.Temperatura wody °C 22 24 26 28 >28 2.Zapach krotno 1 3 10 20 >20 3.Barwa mgPt/l 5 10 20 50 >50 4.Zawiesiny ogólne mg/l 15 25 50 100 >100 5.Odczyn Ph 6,5-8,5 6,0-8,5 6,0-9,0 5,5-9,0 <5,5

lub >9,0

Wska niki tlenowe

6.Tlen rozpuszczony mg O2/l 7 6 5 4 <4 7.BZT5 mg O2/l 2 3 6 12 >12 9.ChZT-Cr mg O2/l 10 20 30 60 >60 10.OWO mgC/l 5 10 15 20 >20 Wska niki biogenne (7)

Wska niki zasolenia (8)

Metale, w tym metale ci kie (15)

Wska niki zanieczyszcze przemysłowych (6) Wska niki biologiczne (4)

Wska niki mikrobiologiczne(2)

51.Liczba bakterii grupy coli typu kałowego

w 100 ml 20 200 2.000 20.000 >20.000 52.Liczba bakterii grupy coli

w 100 ml 50 500 5.000 50.000 >50.000)

Unia Europejska przyj ła zadeklarowane przez Polsk uznanie całego obszaru kraju za obszar „wra liwy", wymagaj cy kontrolowania

odprowadzania ładunków azotu i fosforu. Uznanie całego kraju za obszar wra liwy wymaga spełnienia standardu usuwania w 75% ładunków azotu ogólnego i fosforu ogólnego w zdefiniowanych w art. 3 Prawa wodnego [2001] dorzeczach rzek Odry i Wisły. Unia przyj ła równie do wiadomo ci stanowisko Polski w którym zało ono, e:

--do 31 grudnia 2005 roku cieki b d oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy z 674 aglomeracji o ł cznej równowa nej liczbie mieszka ców;

26 120 980, odpowiadaj cej 68,8% ogólnego ładunku substancji ulegaj cych biodegradacji;

--do 31 grudnia 2010 roku cieki b d oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy z 1069 aglomeracji o ł cznej równowa nej liczbie mieszka ców;

32 680 776, odpowiadaj cej 86% ogólnego ładunku substancji ulegaj cych biodegradacji;

--do 31 grudnia 2013 roku cieki b d oczyszczane zgodnie z wymaganiami dyrektywy w 1165 aglomeracjach, o ł cznej równowa nej liczbie mieszka ców;

34 642 070 i 91,1% ładunku substancji podatnych na biodegradacj .

Pod koniec wynegocjowanego okresu przej ciowego, czyli w 2015 roku Polska zobowi zała si do oczyszczania cieków zgodnie z wymaganiami dyrektywy we wszystkich 1479 aglomeracjach o ł cznej równowa nej liczbie mieszka ców 38 004 976 odpowiadaj cej 100% ogólnego ładunku substancji podatnych na biodegradacj .

Akceptacja takiego stanowiska Unii Europejskiej przez Polsk była mo liwa dzi ki zapisom Prawa wodnego (art. 208) zobowi zuj cego gminy

do modernizacji budowy lub rozbudowy oczyszczalni cieków w aglomeracjach:

powy ej 15000 RLM - do 2010 roku, od 2000 RLM do 15000 RLM - do 2015 roku.

w takim zakresie, aby osi gn ły ustalone w rozporz dzeniu wykonawczym

do tego Prawa standardy emisji zanieczyszcze do wód zgodne z wymaganiami dyrektywy z równoczesnym osi gni ciem 75% zmniejszenia ładunków azotu i fosom w obu dorzeczach (co oznacza złagodzenie standardów dla oczyszczalni obsługuj cych aglomeracje w przedziale 10-15 tys. RLM), [3].

WWA Ołów Kadm N_og P_og BZT₅ ChZT

Detergenty Eks. eterowy Indeks coli Barwa

M tno Zawiesina Wska nik

zanieczyszczenia Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz.

g/m³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³

mg/dm³ L/100 cm³

g/m³ g/m³ g/m³ g/m³ g/m³ g/m³ g/m³

0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0

400 100 120

10⁸ 2500

100 800 300 15 70

0,7 0,5 10

50 45 75 10⁵

5 0,1 60 25 12 45

0,005 0,085 1

Charakterystyka cieków miejskich

Wody powierzch III kl.

50

naturalna 10⁴

15 1,0 100

12 0,4 15

0,1 0,05 2

1. Klasyczne metody II stopnia oczyszczania prowadz do

a) skutecznego (>90%) usuwania materii organicznej (BZT ₅ ; ChZT; CWO)

b) bardzo ograniczonego usuwania substancji biogenicznych

— N _og (35%)

— P _og (25%)

N, P

ChZT

ChZT N, P

N, P, ChZT ChZT + N, P

ChZTN, P

Zawiesina Roztwór

Schemat rozdzielania ChZT (Corg), i zwi zków biogenicznych (N, P) w procesie biologicznego oczyszczania cieków

cieki miejskie

cieki miejskie po ocz.biol.(IIst.)

Osad czynny

Oczyszczanie biologiczne -osad czynny -zło a

O₂

Synteza Oddychanie Rozmna anie

Substancje biogeniczne

Substraty organiczne

komórkiNowe

CH₄ +CO₂ Synteza

Oddychanie Rozmna anie

Substancje biogeniczne

Substraty organiczne

komórkiNowe

CO₂ + H₂O

rod. tlenowe

rod.beztlenowe

St enie

Czas Substrat (ChZT, BZT₅)

Biomasa

Wzrost wykładniczy Faza

„log”

Faza stacjonarna

Faza zaniku

cieki miejskie Proces jednostkowy

300

ChZT m tno

14 70

zw.rozp. L/100m³ gr/m³ Indeks

coli

Odwrócona osmoza

Wska nik zanieczyszczenia(mg/l)

BZT₅ P N

Koszt

cieki B.O.

Koagulacja CaO Filtracja

Klinoptylolit (J) Adsorpcja

Dezynfekcja (Cl₂)

20 5 1,5 1,5 0,5 0,0 0,0

700 70 40 35 35 6 6 1

130 65

4 2 2 2 0,5 0,0

10 1,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

40 20 20 2 2 2 0,5

550 500 500 500 500 500 600 100

10⁹ 10⁷ 10³ 10² 10² 10² 0 0

— 25 10 5 20 20 5 50

Efektywno i koszt procesów jednostkowych

w III stopniu oczyszczania cieków miejskich

3. Wprowadzono intensywne metody usuwania zwi zków biogenicznych

a) metody fizyczno-chemiczne b) metody biologiczne

np. denitryfikacja

↑



 →





 →





 →

 NH

NO

N

N

= 98 % = 85 %

Podstawy fizyczno-chemiczne biologicznego oczyszczania cieków

1.Osad czynny-metody klasyczne - osad zawieszony

- zło a biologiczne

2.Wysokoefektywne biologiczne metody oczyszczania cieków

- nitryfikacja/denitryfikacja

- defosfatacja biologiczna

Etapy oczyszczania cieków przy u yciu osadu czynnego

1. Doprowadzenie cieków

2. Napowietrzanie, przyrost osadu 3. Usuwanie osadu nadmiernego

Materia organiczna zawarta w ciekach, w formie rozpuszczonych zwi zków organicznych, zostaje przyswojona przez organizmy wchodz ce w skład

osadu czynnego. Powoduje to przyrost masy osadu (zawiesiny organicznej) i jednoczesny spadek st enia rozpuszczonej materii organicznej w ciekach.

Cz materii organicznej ulega mineralizacji do CO2 i NH3.

Zawiesin organiczn oddziela si w osadniku wtórnym. Cz zawraca si do komory osadu (recyrkulowany), a pozostało c (osad nadmierny)- usuwa.

W ten sposób nast puje zmiana formy materii organicznej z rozpuszczonej na zawieszon i usuwanie tej ostatniej.

4. Bardziej szczegółowo

4.1. Kinetyka mikrobiologiczna

dt x

dx =

x – st enie biomasy (g

/m

) µ – szybko przyrostu

mikroorganizmów (1/d

)

dx = - Yds

Y – wydajno przyrostu

mikroorganizmów z substratu (g

/g

) s – st enie substratu

(g

/m

)

Y x dt -

ds =

< 0, s

> µ = f(s) s

≤ s µ = const

szybko przyrostu mikroorganizmów µ –

x – st enie biomasy

dt x

dx =

∏ ₊

=

= +

i i

max i

1 1

max 1

s K

s s K

s

m Y

1

Y 1 = _max +

m – współczynnik zu ycia substratu na podtrzymanie aktywno ci

metabolicznej

K - stała Michaelisa

Warto ci µ i Y zale od st enia substratów (np..BZT, ChZT, NH4) wykorzystywanych przez mikroorganizmy

Zale no t : µ = f1 (s) Y = f2 (s)

wygodnie jest przedstawi w nast puj cy sposób:

∏ ₊

=

= +

i i max i

1 1

max 1

s K

s s K

s m

Y 1

Y 1 =

+

Fizyczny ‘sens’ stałej Michaelisa

K + s s 1,0

0,5

K

s

St enie

substratu

∏

=

= +

i i max i

1 1 max 1

s K

s s K

s

Przemiany zwi zków organicznych w warunkach tlenowych

‘Klasyczny’ osad czynny

- przyrost zawiesiny organicznej kosztem rozpuszczonej materii organicznej (Y)

- mineralizacja cz ci rozpuszczonej materii

organicznej (m)

4.2. Biodegradacja zwi zków

organicznych w warunkach tlenowych

a) utlenianie (C), amonifikacja (N) zwi zków organicznych

(C,H,N) CO

+ H

O + NH

C

H

O

N + 12

/

O

10 CO

+ 8 H

O + NH

O

b) synteza biomasy heterotroficznej C

H

O

N + 1,5 NH

+ 2,5 CO

2

/

C

H

NO

+ 3 H

O

C

H

O

N -

C

H

NO

-

Zwró my uwag na odmienny skład pierwiastkowy substratu (C/N = 10:1) i produktu (C/N = 5:1 )

Zasadnicze znaczenie dla sumarycznego zapisu reakcji ma stosunek intensy- wno ci mineralizacji materii organicznej (reakcja a-m), do syntezy nowej materii organicznej (reakcja b-Y)

Uwaga!

c) sumarycznie

*Y = 0,46 g s.m.o/g ChZT

*m/µ ≅ 0

C

H

O

N + 4,375 O

+ 0,625 NH

1,875 CO

+ 4,75 H

O + 1,625 C

H

NO

d) tlen jest zatem czynnikiem koniecznym

a dlaczego nie jest nim amoniak?

zu ycie tlenu (chwilowe) dO

= - ( adc – bdx)

biomasa osadu

materia organiczna cieków

zu ycie tlenu (dobowe)

∆O

= aŁ

– b∆x

zmniejszenie zapotrzebowania na O

ze wzgl du na przyrost biomasy

zapotrzebowanie na O

dla utlenienia całego substratu

e) warto ci współczynników

a = 1,0 g O ₂ /g BZTc

= 1,47 g O ₂ /g BZT ₅ b = 1,42 g O ₂ /g s.m.o

Pytanie -

Po przyj ciu formuły C5H7NO2 + 5O2 = 5CO2 + 2H2O + NH3

5. Kinetyka

biodegradacji w warunkach tlenowych

c K

c

1

max

+

=

µ

– 6·1,03

( 1/d)

K

– 150 g BZT

/m

c – st enie zwi zków organicznych wyra one jako g BZT5/m3

warunek !

BZT - jedyny czynnik limituj cy

WARUNEK

O ₂ > 1,5 g O ₂ /m ³

1/Y = 1/Y _max + m/µ

m – 0,08 g BZT ₅ /g s.m.o d

Y _max – 0,5 g s.m.o/g BZT ₅

Biologiczne usuwanie azotu Problem

Do oczyszczalni dopływa 500 m3/d cieków o st eniu BZT5 równum 300mgO2/l i s eniu N równym 60mg/l. Z ka dego kilograma BZT5 dopływaj cego do

oczyszczalni przyrasta 0,5 kg osadu nadmernego o st eniu N równym 12,0%.

Nale y obliczy st enie N w ciekach po oczyszczeniu.

Koncepcja:

-okre lamy przyrost osadu nadmiernego/jed.obj. cieków

-okre lamy zawarto N w osadzie nadmiernym/jed.obj. ieków -obliczamy st enie ko cowe N

Rozwi zanie BZT5 = 300g/m3

Zawarto N w osadzie nadmiernym/jed.obj. cieków

= 500gosadu nadmiernego/1000gBZT5 x 12gN/100g osadu nad. x 300gBZT5/m3 st enie ko cowe N = 60g/m3 - 18g/m3 = 42g/m3

6. Amonifikacja 7. Nitryfikacja

8. Schematy technologiczne

6. Amonifikacja

-

W warunkach beztlenowych: (C,H,N) NH₄⁺

lub tlenowych: C₁₀H₁₉O₃N + 12 ¹/₂ O₂ 10 CO₂ + 8 H₂O + NH₃ -Szybko wi ksza ni szybko nitryfikacji

-Powoduje wzrost zasadowo ci o 3,57 g CaCO3/ g N

7. Nitryfikacja

Jest to utlenianie amoniaku do azotanów

Podstawow rol odgrywaj tu bakterie z rodzaju Nitrosomonas (1-utlenianie amoniaku do azotynów),i Nitrobacter (2-utlenianie azotynów do azotanów).

Reakcja 2. Jest znacznie szybsza od 1. ródłem w gla jest CO2 Nitrosomonas

1.NH₄ + 1,5O2 NO2 + 2H + H2O + (58-84) kcal Nitrobacter

2.NO2 +0,5O2 NO3 + (15-21)kcal

Po przyj ciu formuły C5H7NO2 dla biomasy nitryfikatorów, mo na napisa nast puj ce reakcje

1. 13NH4 + 15CO2 = 10NO2 + 3C5H7NO2 + 23H + H2O 2. NH4 + 5CO2 + 10NO2 + 2H2O = 10NO3 + C5H7NO2 + H Kwa ne wodory wytwarzane w reakcjach nitryfikacji reaguj z wodorow glanami zasadowo ci:

HCO3- + H = CO2 + H2O

Powy sze reakcje zachodz z ró n wydajno ci . W optymalnych warunkach powstaje:

Nitrosomonas: 0,15 g smo/g NH4 (lub 0,0186mol Nitrosomonas/molNH4) Nitrobacter: 0,02 g smo/g NH4 (lub 0,0025mol Nitrobacter/ molNH4)

Sumaryczna reakcja ma posta :

NH4 + !,83O2 + 1,98HCO3 = 0,021C5H7NO2 + 1,041H2O + 0,98NO3 + 1,88H2CO3

Nale y ponadto pami ta o:

- zu yciu zasadowo ci (7,14 gCaCO3/gNH4) - zu yciu tlenu (4,57g O2/gNH4)

- wpływie okresowego braku tlenu na aktywno nitryfikatorów (nie stwierdzono) - kinetyce nitryfikacji (zale y od st enia dwóch substratów)

N O2 µµµµ = µµµµ^max--- x ---

K¹ + N K² + O2

µµµµ

= 0,47(e

) (1-0,833(7,2-pH))

t = <8 - 30> oC

pH = <6 -8,2> dla pH>7,2 µµµµ nie zale y od pH

8. Schematy technologiczne

2.4. Schemat oczyszczania (II + III stopie )

cieki surowe

ci ek i o cz ys zc zo ne

BZT

Nog N NH

Pog

350 80 45 14

270 70 40 13

30 45 38 11

25 40

— 2

20 30 0,3 —

O O

O O.Cz. K F D

5.1. Nitryfikacja (N)

Kn O

Kn – Komora napowietrzania

O – Osadnik

5.2. Wydzielona nitryfikacja (N)

Kni Kn

Kni – Komora nitryfikacji

O O

Denitryfikacja

N

N

N

N

N

asymilacja asymilacja asymilacja

amonifikacja

utlenianie

nitryfikacja nitryfikacja(O² ,MO ) denitryfikacja (O^{2 ,} MO )

denitryfikacja

Schemat osadu czynnego-denitryfikacja

N₂

NO₂^– NO₃^–

CO₂

NH₄⁺ O₂

Roztwór

Strefa tlenowa Strefa beztlenowa

Denitryfikacja polega na desymilacyjnej redukcji azotu (+5) do azotu cz steczkowego (0)

- jest uwarunkowana st eniem tlenu rozpuszczonego

- wi kszo bakterii osadu czynnego jest zdolna do denitryfikacji(fakultatywne) ze wzgl du na wydzielanie enzymu- reduktaza azotanowa

- celem denitryfikacji jest usuni cie azotanów ( oraz materii organicznej )

- zachodzi w warunkach beztlenowych (reduktaza azotanowa jest inhibowana, przez tlen), ale nie redukcyjnych (zachodzi w warunkach anoksycznych)

Denitryfikacja mo e zachodzi z wykorzystaniem wewn trznych lub zewn tzrnych ródełzwi zków organicznych

ródła wewn trzne ( cieki komunalne) - rezkład zwi zków organicznych

10 NO³ + C¹⁰H¹⁹O³N = 5N² + 10CO² + 3H²O + 10OH + NH³ - synteza biomasy heterotroficznej

C₁₀H₁₉O₃N + 1,5 NH₃ + 2,5 CO₂ = 2¹/₂ C₅H₇NO₂ + 3 H₂O

Zakładaj c e Ymax = 0,25g smo/g ChZT, oraz m = 0, sumaryczna reakcja ma posta :

C₁₀H₁₉O₃N + 6,5NO3 = 0,875C₅H₇NO₂ + 3,25N2 + 3H2O + 6,5OH- + 5,625CO2 + 0,125NO3 ródła zewn trzne (np. metanol)

NO3 + 1,08CH3OH + 0,24H2CO3 = 0,04C5H7NO2 + 0,48N2 + 1,23H2O + HCO3-

5.2.

Kni

Kn O O

NO3-N2D

O

Z

W

Warunki konieczne dla denitryfikacji

- w ciekach musz by obecne zwi zki w gla i amoniak - pH winno mie ci si w przedziale 6,5 - 7,5

- st enie tlenu rozpuszczonegpo w komorze denitryfikacji musi by mniejsze ni 0,5 mg/l

- optymalna temperatura wynosi 20 oC

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 O²(mg/l) Wydajno procesu zale y od st enia tlenu

(%)100

50

D N

Zagadnienia- Wykład 9

1. Skład cieków miejskich przed- i po- biologicznym oczyszczaniu

2. Mechanizm redukcji ChZT/BZT/Mat.Org./P/N w klas.ocz.biologicznej 3. Dobowe ładunki N i P

4. ródła substancji biogenicznych w wodach pow.,skutki ich obecno ci 5. Amonifikacja

6. Nitryfikacja 7. Denitryfikacja 8. Rola filtracji

9. Układy technologiczne biologicznego oczyszczania cieków