Komory osadu czynnego

Wiadomości wstępne

Oczyszczanie biologiczne ścieków metodą osadu czynnego polega na rozkładzie związków biologicznych zawartych w ściekach za pomocą mikroorganizmów, przy dostarczaniu do ścieków dużych ilości tlenu i intensywnym ich mieszaniu. Cały proces zachodzi w specjalnie przystosowanych do tego komorach reakcji, zwanych komorami osadu czynnego, w których zastosowano mechaniczne lub ciśnieniowe doprowadzenie powietrza. Zmineralizowany osad, tzw. „osad czynny” przepływa wraz z oczyszczonymi ściekami do osadnika wtórnego, gdzie jest oddzielany na zasadzie sedymentacji i może być poddany dalszej utylizacji (odwadnianie, spalanie, rolnicze wykorzystanie, itp.) lub powtórnie zawrócony do procesu.

Skład osadu czynnego

Ścieki, z punktu widzenia biologii stanowią strefę polisaprobową, w której ilość mikroorganizmów przypadających na 1ml wody może być liczona w milionach. W naturalnych warunkach ścieki takie dość szybko ulegają zagniciu, z uwagi na błyskawiczne zużycie przez mikroorganizmy tlenu. Prowadzi to do rozwoju bakterii siarkowych i metanowych, i wydzielaniu przez ścieki niebezpiecznych gazów (siarkowodór, metan). Przy intensywnym napowietrzaniu ścieków procesy oczyszczania przebiegają głównie z wydzielaniem dwutlenku węgla i wody, a powstała w nich energia zużywana jest do dalszego namnażania mikroorganizmów. Dochodzi do ich agregacji, w wyniku czego tworzą się ich aglomeraty tzw. „kłaczki osadu”. W procesie łączenia odgrywają rolę czynniki takie, jak:

fizyczne łączenie dodatnio i ujemnie naładowanych jonów
tworzenie na powierzchni niektórych bakterii śluzowatych otoczek sprzyjających agregacji
wytwarzanie przez bakterie cienkich nitek zbudowanych z polisacharydów, które działają na inne cząsteczki jak sieć

Fot. Widok mikroskopowy osadu czynnego. Po lewej kłaczek z bakteriami nitkowatymi, po prawej orzęski.

Pod względem przestrzennej budowy, kłaczki stanowią zbiorowiska bakterii osadzone na materiale mineralnym (np. cząsteczce gleby), lub organicznym o nierozkładalnej strukturze. W skład kłaczków wchodzą głównie:

bakterie, np. Achromobacter, Acinetobacter, Alcaligenes, Bacillus, Beggiatoa, Chlorobium, Flavobacterium, Leptothrix, Micrococcus, Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrospira, Nocardia, Pseudomonas, Sphaerotilus, Spirillum, Thiobacillus, Thiothrix, Zooglea.
grzyby ściekowe: np. Absidia, Actinomucor, Alternaria, Aspergillus, Blastomyces, Botrytis, Candida, Chaetomium, Cladosporium, Claviceps, Cryptococcus
obumarłe komórki roślinne i zwierzęce
pierwotniaki, jak orzęski, wiciowce, ameby
mikroorganizmy wielokomórkowe: skąposzczety, wrotki, nicienie, rzadziej pajęczaki czy brzuchorzęski
cząstki mineralne, niewychwycone we wcześniejszych strefach oczyszczalni: ziarna piasku, gleby, popiołu, itp.

Fot. Po prawej osad czynny.

Wygląda osadu czynnego i jego zapach, zależą od stopnia natlenienia, wieku, a także składu zanieczyszczeń. Osad świeży ma zapach ziemisty i jasnobrązowy kolor (fot). Osad niedotleniony, lub zbytnio obciążony ładunkiem zanieczyszczeń ma barwę ciemniejszą. Może też posiadać zapach gnilny. Duże znaczenie ma też wielkość kłaczków osadowych. Powinna się ona mieścić w granicach 150-300 mikronów. Zbyt małe (<100 mikronów) i zbyt duże >500mikronów kłaczki, gorzej sedymentują. Prawidłowo pracujący osad czynny nie wytwarza piany na swojej powierzchni i po odprowadzeniu do osadnika wtórnego łatwo opada na jego dno. Pienienie się osadu może być skutkiem występowania w nim dużej ilości bakterii nitkowatych.

Fot. Przykład wystąpienia piany na powierzchni komory osadu czynnego

Więcej wiadomości na temat osadu i jego badań znajdziecie w pracy Renaty Kocwy-Haluch i Teresy Woźniakiewicz „Analiza mikroskopowa osadu czynnego i jej rola w kontroli procesu technologicznego oczyszczania ścieków”

Dalsza przeróbka osadu

Osad wychwycony w osadniku wtórnym nie stanowi zagrożenia bakteriologicznego, nie ma też uciążliwego dla środowiska zapachu. Jest natomiast mocno uwodniony. Dawniej, w celu odwaniania kierowany był na laguny osadowe. Proces odwadniania był długotrwały i wymagał dużej powierzchni w oczyszczalni ścieków. Obecnie odwadnianie osadu prowadzi się w wirówkach i prasach osadowych. Dalsze zmniejszanie masy oraz objętości osadu wykonuje się w suszarniach osadu. Osad wysuszony może być spalany, wykorzystany rolniczo do kompostowania, a także jako nawóz przy uprawach roślin energetycznych. W kolejnych artykułach postaram się omówić wszystkie technologie.