Uwaga na stopień recyrkulacji

W większości oczyszczalni usuwających związki biogenne (klasyczny układ z komorami: beztlenową - niedotlenioną i tlenową oraz osadnikiem wtórnym) występują dwa główne strumienie tj. strumień mieszaniny ścieków i osadu (recyrkulacja wewnętrzna pomiędzy komorą tlenową i niedotlenioną) oraz strumień osadu (recyrkulacja zewnętrzna pomiędzy osadnikiem wtórnym i komorą beztlenową). Zwykle mamy możliwość regulacji wielkości tych strumieni w szerokim zakresie Qrw jako 100 - 300% Q dopływających ścieków oraz Qzw jako 50 - 150% Q dopływających ścieków. Przystępując do analizy (optymalizacji) pracy układu oczyszczania ścieków należy w szczególności zwrócić uwagę na regulację wielkości recyrkulatów, które mogą zasadniczo wpływać na efektywność procesów biologicznej defosfatacji i denitryfikacji.

Zależności między zawartością osadu czynnego w komorze napowietrzania a zawartością osadu czynnego w osadzie czynnym powrotnym i stopniem recyrkulacji tego osadu do natężenia przepływu ścieków wg Imhoffa.

Osadnik wtórny jest nieodzowną częścią biologii. O ile jeszcze słyszy się o budowie oczyszczalni (małych) bez osadników wstępnych, to eksploatacja układu bez osadników wtórnych jest niemożliwa. Recyrkulacja zewnętrzna (osadnik - komora beztlenowa), jest po to aby, utrzymywać bakterie w układzie i dać im czas na namnożenie się, a ilość (objętość) recyrkulowanego osadu zależy głównie od jego zdolności sedymentacyjnych. Dązy się do tego, aby stopień recyrkulacji osadu czynnego był tak niski jak to tylko możliwe, tak by zminimalizować ilość azotanów zawracanych do strefy beztlenowej. Azotany będą występować w roztworze, a więc w ciekłej fazie strumienia osadu recyrkulowanego, stąd im mniejszy stopień recyrkulacji, tym mniejsza masa zawracanych azotanów. W efekcie otrzymujemy strumień osadu bardziej stężonego, o mniejszej objętości, który będzie zawierał mniejszą masę azotanów. Jeżeli będziemy prowadzić "gospodarkę osadem" w osadniku wtórnym poprzez utrzymanie określonej warstwy osadu to nastąpi redukcja części azotanów , ponieważ nastąpi denitryfikacja (warunki niedotlenione) przy obecności głównie węgla endogennego (pochodzącego z komórek bakteryjnych). Oczywiście jest to korzystne zjawisko do momentu, kiedy zbyt intensywna denitryfikacja w osadniku wtórnym nie spowoduje wynoszenia płatów osadu przez pęcherzyki azotu. W niektórych obiektach uzyskano znaczną redukcję azotanów w samym osadniku wtórnym do 30% w okrągłych osadnikach wtórnych centralnym dopływem i zgarniaczami do 15% usuwania w osadnikach podłużnych (różnice prawdopodobnie związane są ze sposobem rozprowadzenia ścieków - radialne są efektywniejsze w usuwaniu zawiesiny, wielkością warstwy osadu zgromadzonego na dnie osadników, szybkością jego usuwania z dna przez zgarniacze do leja).

Zmniejszony stopien recyrkulacji osadu będzie powodował również zwiększenie stężenia osadu i wydłużenie czasu zatrzymania w strefie predenitryfikacji i komorze beztlenowej, zwłaszcza gdy doprowadza się do komory beztlenowej tylko część ścieków dopływających i odcieków z fermentora zawierających lotne kwasy tłuszczowe. Różnie jest postrzegany wpływ stopnia recyrkulacji osadu czynnego na usuwanie fosforu. Wysoki stopień recyrkulacji osadu czynnego zmniejsza czas zatrzymania w strefach beztlenowych większości układów i powoduje rozcieńczenie, które wraz z obecnością azotanów, ma szkodliwy wpływ na mechanizm usuwania fosforu. Ale zmniejszenie stopnia recyrkulacji do momentu, w którym następuje uwalnianie fosforu w osadniku wtórnym jest niekorzystne ze względu na pogorszoną jakość odpływu - fosforany w odpływie. Należy pamiętać, że mikroorganizmy akumulujące fosfor w osadzie zgromadzony na dnie osadnika wtórnego będą w warunkach niedotlenionych i raczej bez poboru węgla, wypuszczały fosfor do roztworu, stąd będzie to wtórne uwalnianie fosforu, co spowoduje ogólnie mniejszą efektywność usuwania fosforu w obiekcie. Okazuje się, ze niezłe efekty w usuwaniu fosforu uzyskuje się przy pewnej zawartości azotanów w odpływie rzedu kilku mg NO₃ - N/l, w przeciwieństwie do sytuacji gdy było ich zupełnie brak. Taka polepszona szybkość usuwania została przypisana obecności azotanów w warstwie osadu, ograniczającej uwalnianie fosforu. Przy obecności azotanów i fosforu w komórkach bakteryjnych w osadzie zgromadzonym w osadniku wtórnym (warunki niedotlenione) i w wyniku respiracji endogennej (węgiel z zapasów zgromadzony w komórkach bakteryjnych ) lub przy pojawieniu się węgla rozpuszczonego pochodzącego z części rozkładających się komórek, proces denitryfikacji będzie zachodził w pierwszej kolejności. Reasumując obecność azotanów w osadniku wtórnym jest wskazana, ale są one niemile widziane w dopływie do komory beztlenowej.

Ilość azotanów, która może być usunięta w wyniku respiracji endogennej w osadnikach wtórnych może wynieść ok. 1 - 2 mgNO₃/l (w zależności od ilości zgromadzonego osadu i szybkości denitryfikacji endogennej - ok. 0,095 kg N/kg masy aktywnej *d). Azotany w osadzie recyrkulowanym będą podlegały dalszej redukcji w rurociągach prowadzących do strefy beztlenowej. Dla przypomnienia , recyrkulacja osadu czy też usuwanie osadu nadmiernego powinno być równomierne w dobie, a w najgorszym wypadku "skoki" w recyrkulacji/usuwaniu powinny się mieścić w granicy 10%, co czasami jest jednak trudne do osiągnięcia ze względów technicznych. Przy układach z symultanicznym usuwaniem związków biogennych azotu i fosforu, należy mieć na uwadze , że recyrkulując osad z osadnika wtórnego bezpośrednio do komory defosfatacji zwykle zawracamy część azotanów z procesu nitryfikacji, które jak wiemy przeszkadzają w procesie uwalniania fosforu (denitryfikanty skutecznie konkurują o pożywienie z bakteriami fosforowymi). Podstawową metodą przeciwdziałania takiemu stanowi jest zastosowanie wstępnej komory niedotlenionej - komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego, w której przy niewielkim dopływie ścieków surowych usuwane są azotany z szybkością rzędu 0,095 kg N/kg masy aktywnej *d. Azotany usunięte z osadu recyrkulowanego nie będą przeszkodą, co oznacza, że strefa beztlenowa wymaga zwymiarowania tylko dla ekspozycji mikroorganizmów BioP na LKT obecne w ściekach dopływających.

Źródło: Forum eksploatatora lipiec 2002