Ocena niezawodności usuwania związków biogennych w oczyszczalni ścieków metodą Weibulla

• Autorzy: Bugajski P.

Warianty tytułu

EN

Assessment of nutrient removal reliability in a sewage treatment plant using the Weibull method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była ocena niezawodności usuwania związków azotu i fosforu z zastosowaniem metody niezawodności Weibulla w zbiorczej oczyszczalni ścieków w Mszanie Dolnej. Wielkość projektowana oczyszczalni wyrażona RLM wynosi 18000. Badania prowadzono w latach 2007–2011, w których pobrano i poddano analizie fizyczno-chemicznej 60 próbek ścieków surowych i oczyszczonych. Na podstawie badań stwierdzono, że stężenia azotu ogólnego w ściekach dopływających w 83,3% przypadków odpowiadały charakterystycznym wartościom w ściekach bytowych, z kolei stężenia fosforu ogólnego były tylko w 30% na poziomie wartości charakterystycznych. Za pomocą tej metody oceniano poziom niezawodności technologicznej oczyszczalni, który to wynika z metodycznej analizy uzyskanych wcześniej wyników badań. Analizowana oczyszczalnia pracuje z obniżoną niezawodnością, która dla azotu ogólnego wynosi 87,1%, a dla fosforu ogólnego 93,9%. Na skutek obniżonej skuteczności usuwania związków azotu oraz fosforu w badanym obiekcie w ściekach odprowadzanych do odbiornika pojawiają się stężenia wyższe od dopuszczalnych określonych w pozwoleniu wodno-prawnym. Według zaproponowanego w pracy dopuszczalnego poziomu niezawodności dla tej wielkości oczyszczalni opisanego przez Andrakę i Dzienisa [2003], w przedmiotowej oczyszczalni tylko stężenia azotu są wyższe od przyjętego poziomu niezawodności, a w odniesieniu do stężeń fosforu poziom niezawodności usuwania tego biogenu zawiera się w dopuszczalnej granicy. Celem zwiększenia skuteczności procesów nitryfikacji i denitryfikacji w bioreaktorze badanej oczyszczalni należy prowadzić ciągły monitoring (online) i okresowo dawkować dodatkowe źródło węgla organicznego (BZT5) bezpośrednio do bioreaktora w celu zachowania odpowiednich proporcji związków organicznych wyrażonych jako BZT5 w stosunku do związków azotu, tak aby prawidłowo zachodziły procesy nitryfikacji i denitryfikacji odpowiedzialne za neutralizację związków azotu.

EN

The aim of this study was to assess the reliability of removal of nutrients, such as total nitrogen and total phosphorus, using the Weibull reliability method. The studies, conducted during the 5 year period from 2007 to 2011, concerned the collective sewage treatment plant in Mszana Dolna in the Lesser Poland voivodeship. The designed size of the treatment plant, expressed in PE is 18000 residents. In addition to sewage flowing into the treatment plant through the sewer system from the city, sewage is also transported from septic tanks from the commune areas not-covered with the sewerage system. Sixty samples of raw and treated sewage samples were collected and subjected to physico-chemical analysis within the study period. Based on the results it was found that in 83.3% cases the concentration of total nitrogen in inflowing sewage corresponded to the typical values for domestic sewage, while the concentrations of total phosphorus were at the level of the characteristic values only in 30%. The technological reliability of the treatment plant, which stems from the methodological analysis of previously obtained results concerning treated sewage, was evaluated using the Weibull reliability method. Based on this method it was found that the analyzed treatment plant works with reduced operating reliability in the selected periods, which for total nitrogen is 87.1%, while for total phosphorus it is 93.9%. As a result of the decreased removal efficiency of nitrogen and phosphorus compounds in the analyzed facility, the concentrations of those indicators in sewage discharged into the receiver are higher than the limits specified in the water license. According to the acceptable level of reliability for this size of the treatment plant, proposed in this paper, i.e. 92.3%, only the nitrogen concentrations are greater than the accepted level of reliability in the subject treatment plant, while in the case of phosphorus concentrations, the level of removal reliability for this nutrient falls within the permissible risk limit. The assessment of the treatment plant operation reliability, based on the Weibull model with respect to the nutrients, showed that in the case of the total nitrogen removal effectiveness, this facility would meet the requirements for 318 days, while in the case of total phosphorus – on average for 343 days in each of the study year. A continuous monitoring (online) should be carried out in order to increase the effectiveness of nitrification and denitrification in the bioreactor of the analyzed sewage treatment plant. Moreover, additional organic carbon source (BOD₅) should be periodically dosed directly to the bioreactor, so as to maintain the correct proportions of organic compounds, expressed as BOD₅ in relation to nitrogen compounds, in order for the nitrification and denitrification processes, which are responsible for nitrogen compound neutralization, occur properly.

Słowa kluczowe

PL

scieki; oczyszczalnie sciekow; zwiazki biogenne; oczyszczanie sciekow; zwiazki azotowe; zwiazki fosforu; metoda Weibulla; skutecznosc

EN

sewage; sewage treatment plant; biogenic compound; sewage treatment; nitrogen compound; phosphorus compound; Weibull method; effectiveness

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2014
• Tom: 576
• Opis fizyczny: s.13-21,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Bugajski P.

• Katedra Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej, Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Al.Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Andraka D., Dzienis L., 2003. Wymagany poziom niezawodności oczyszczalni ścieków w świetle przepisów polskich i europejskich. Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Seria Inżynieria Środowiska, z. 16, Białystok, 24–28.
• Błażejewski R., 2012. Kanalizacja terenów niezurbanizowanych. Wodociągi i Kanalizacja 1(95), 34–37.
• Bojanowska I., Pepliński M., 2002. Optymalizacja pracy oczyszczalni ścieków w Tczewie w zakresie usuwania biogenów i związków węgla. Ochrona Środowiska 3, 31–36.
• Bugajski P., Bergel T., 2008. Wielkości wybranych stężeń zanieczyszczeń w ściekach bytowych odpływających z terenów wiejskich. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 9, 28–29.
• Bugajski P., Satora S., 2011. Wpływ zanieczyszczeń odprowadzanych z ubojni trzody chlewnej oraz masarni na jakość ścieków dopływających do oczyszczalni. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 10(2), 3–10.
• Bugajski P., Wałęga A., Kaczor G., 2012. Zastosowanie metody Weibulla do analizy niezawodności działania przydomowej oczyszczalni ścieków. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 2, 56–58.
• Główny Urząd Statystyczny – Ochrona Środowiska, Warszawa 2013.
• Heidrich Z., Kalenik M., Podedworna J., Stańko G., 2008. Sanitacja Wsi. Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o. o., Warszawa.
• Heidrich Z., Kozak T., 2009. Jednostkowe ładunki zanieczyszczeń charakteryzujące ścieki miejskie. Gaz, Woda i Technika Sanitarna 12, 20–22.
• Heidrich Z., Stańko G., 2008. Kierunki rozwiązań oczyszczalni ścieków dla wiejskich jednostek osadniczych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 5, 169–177.
• Jóźwiakowski K., Pytka A., Marzec M., Gizińska M., Dąbek J., Głaz B., Sławińska A., 2012. Rozwój infrastruktury wodno-ściekowej w województwie lubelskim w latach 2000–2011. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 3(I), 73–86.
• Kaczor G., 2012. Wpływ wód infiltracyjnych i przypadkowych na funkcjonowanie małych systemów kanalizacyjnych. Z. 375, Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, Kraków.
• Krzanowski S., Wałęga A., 2007. New technologies of small domestic sewage volume treatment applied in Poland. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 3, 69–78.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 roku w sprawie warunków jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego [Dz.U. Nr 137, poz. 984, z późn. zm.].