Badania laboratoryjne oczyszczania ścieków osadem czynnym z zastosowaniem zeolitu i PIX-u

W wyniku zaostrzenia wymagań stawianych ściekom odprowadzanym do odbiornika coraz częściej stosuje się oczyszczanie fizykochemiczne. Stanowi ono uzupełnienie oczyszczania mechanicznego i biologicznego. Fizykochemiczne oczyszczanie polega najczęściej na stosowaniu koagulacji lub sorpcji. Przy czym sorpcja może być prowadzona w warunkach statycznych i dynamicznych. Sorpcję dynamiczną, którą zazwyczaj jest ostatni węzeł układu technologicznego, stosuje się rzadko i w szczególnych przypadkach. Sorpcja statyczna polega na dozowaniu do ścieków adsorbentu w miejsce odczynników chemicznych (koagulantów). W zależności od miejsca dozowania reagentów rozróżnia się oczyszczanie fizykochemiczne: bezpośrednie - prowadzone w oczyszczalniach mechanicznych, wstępne - koagulant dozowany jest przed osadnikami wstępnymi w układzie oczyszczalni mechaniczno-biologicznej, symultaniczne - reagenty dozowane są bezpośrednio do komory osadu czynnego lub bezpośrednio przed nią, końcowe - reagenty dozowane są przed osadnikiem wtórnym, wielopunktowe - reagenty dozowane są przed oczyszczaniem mechanicznym i biologicznym. Metodami fizykochemicznymi usuwane są zanieczyszczenia zawiesinowe i rozpuszczalne, na przykład ze ścieków komunalnych można usunąć 70÷95% fosforu. Ilość usuniętego fosforu zależy od jego stężenia i form występowania, a także od miejsca dozowania adsorbentu. Od dziesięciu lat (na Węgrzech od 1987 roku) w niektórych oczyszczalniach do oczyszczania ścieków komunalnych stosowane są zeolity. Adsorbenty te pozytywnie wpływają na aktywność osadu czynnego, przyspieszają jego proces sedymentacji i odwadniania. Dotychczas brak jest jednak wytycznych dotyczących oczyszczania ścieków komunalnych z zastosowaniem zeolitów. Dlatego celem pracy było określenie skuteczności oczyszczania modelowych ścieków metodą osadu czynnego w obecności zeolitu Zeoforte i PIX oraz zasadności prowadzenia dalszych badań. Podsumowując wyniki wstępnych badań można podać następujące wnioski: Osad czynny dość dobrze adaptuje się do zeolitu Zeoforte. Efekty oczyszczania ścieków osadem czynnym w obecności zeolitu są zbliżone do otrzymywanych w obecności PIX. Dozując do ścieków w procesie ich biologicznego oczyszczania zeolit Zeoforte (20 mg/L) i PIX (5 mg/L) uzyskuje się wzrost efektywności ich oczyszczania. Istnieje zasadność prowadzenia dalszych badań oczyszczania ścieków z symultanicznym dozowaniem zeolitów i przy większym wieku osadu (z uwzględnieniem procesu nitryfikacji i denitryfikacji).

Due to rising requirements made for the sewage directed to receiving water more and more often physico-chemical treatment is used. It is a supplement of mechanical and biological treatment. Physico-chemical treatment mostly consists in using coagulation or sorption processes. Sorption may be conducted under the static and dynamic conditions. Dynamic sorption, which is usually the last node of the technological system, is used seldom and in special cases. Static sorption consists in dosing of adsorbent into the sewage instead of chemical reagents (coagulants). With physico-chemical methods suspension and soluble contaminants are removed, for example 70÷95% of phosphorus may be removed from municipal sewage. Quantity of removed phosphorus depends on its concentration and forms of occurrence, as well as place of adsorbent dosing. For ten years (in Hungary since 1987) in some municipal sewage treatment plants, natural minerals - zeolites - have been used. Those adsorbents have a positive influence on activity of activated sludge, accelerate process of its sedimentation and dewatering. In the face of growing requirements made for the sewage directed to receiving body of water, zeolites are an alternative for the commonly used chemical coagulants. But the lack of guidelines and experiments determining optimal conditions of running processes with usage of natural zeolites presents the barrier to dissemination of this adsorbent in the sewage technology. This paper presents results of the preliminary laboratory research on Zeoforte zeolite with PIX coagulant application in the model sewage treatment using activated sludge method. The aim of the research is to determine effectiveness of used processes and legitimacy of conducting further research. Dosed PIX is a popular chemical coagulant used in sewage treatment plants produced in the form of solution on the basis of iron (III) sulphate. And zeolite with commercial name Zeoforte (product of Zeotrade Company - Hungary) is product containing 55% of natural klinoptylolite is used in the loose form, activated with iron (III) sulphate. Research was conducted under laboratory conditions. Activated sludge chamber was simulated by Imhoff's funnels of 1 litre volume, in which aeration was made using aerators. Imhoff's funnels were placed in the KL VS-1 chamber. Model solution, prepared of water from water supply system and from redistiller as well as nutrient substances, mainly peptone, was used as treated sewage. Activated sludge was adapted to the model sewage in funnels by seeding with sludge from municipal sewage treatment plant in Koszalin and culture through 29 days. A set obtained this way was a stable working one, with technological parameters typical as for the highly loaded process. Age of sludge was 5 days, sludge load was 1.4 kg BOD5/kg s.d.m. d, and aeration chamber load was 0.7 kg BOD5/m3. Research with usage of reagents was conducted under such conditions. In one aeration chamber sewage was a reference test, into the other aeration chamber coagulant PIX and Zeoforte zeolite were dosed. Those reagents were prepared in the form of the real and suspension solution, which doses were successively increased to the level: Zeoforte 20 mg/L, PIX 5 mg/L. Analysis of obtained results shows, that activated sludge in the presence of PIX and zeolite revealed deterioration of work effects in the first few days, however in the next days relations between the tests went opposite. This means higher reduction of contaminants content was observed in the test with reagents than in the reference test. Reagents usage improves efficiency of carbon compounds removal (COD, BOD5) in a very small degree. But soluble phosphates are removed with higher efficiency (on average 10%). Summing up the results of preliminary research one may say that effects of sewage treatment with activated sludge in the presence of zeolite are similar to effects obtained using PIX. Dosing into the sewage Zeoforte zeolite (20 mg/L) and PIX (5 mg/L), during its biological treatment, a small increase of its treatment efficiency is obtained. But positive influence of simultaneous dosing of zeolite along with PIX coagulant on the quality of treated sewage as well as on microorganisms work was noted. This research revealed the necessity and legitimacy of conducting further analysis, which has aim in determining optimal doses and technological parameters of sewage treatment process with application of natural zeolites.