Wpływ zrzutu nieoczyszczonych ścieków na środowisko wodne cieku

• Autorzy: Bielski A.

Warianty tytułu

EN

Influence of untreated sewage discharge on the aquatic environment of the watercourse

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono sposób oceny wpływu na środowisko wodne nieoczyszczonych ścieków zawierających osad czynny. Odległe w czasie, incydentalne zrzuty ścieków, w szczególności miejskich, wykazują szybki zanik oddziaływania na fazę wodną cieku. W celu wykazania faktu odprowadzenia ścieków, bez względu na ich korzystny czy też niekorzystny wpływ na odbiornik, konieczne było przeprowadzenie badań własności osadów dennych zdeponowanych bezpośrednio powyżej i poniżej przekroju zrzutu ścieków. Zmiana niektórych własności osadu może być wykazana tylko za pomocą modelu matematycznego, opisującego przebiegi procesów zachodzących w próbce wody i próbce wody z osadami. Model matematyczny zawiera równania różniczkowe opisujące zmiany w czasie wskaźników jakości wody oraz koncentracji mikroorganizmów. Równania opisują przebiegi następujących procesów: biochemiczne utlenianie związków organicznych, nitryfikację pierwszego i drugiego stopnia, denitryfikację, amonifikację, defosfatację. W równaniach wzrostu mikroorganizmów uwzględniono asymilację azotu i fosforu. W opisie kinetyki wzrostu organizmów heterotroficznych uwzględniono także respirację endogenną oraz zamieranie komórek. Model matematyczny umożliwił określenie maksymalnych szybkości przemian zanieczyszczeń w próbkach wody i wody z osadami pobranych w przekrojach położonych powyżej i poniżej zrzutu ścieków. Na podstawie informacji o stężeniach wybranych substancji oraz szybkościach procesów biochemicznych w próbkach wody i wody z osadami wykazano istnienie w przeszłości zrzutu ścieków do potoku i jego wpływ na osady denne cieku. Próbki wody zawierające osady, pobrane powyżej i poniżej zrzutu ścieków zawierających osad czynny, miały różne własności. Dodanie osadów do próbki wody powoduje zmianę szybkości procesów biologicznych w porównaniu z tymi, jakie obserwowano w próbkach wody bez osadów. Próbka osadów pobranych w przekroju poniżej zrzutu ścieków, dodana do próbki wody, powoduje wystąpienie gwałtownego zużycia tlenu (procesy chemiczne i/lub biochemiczne) w ciągu pierwszych 6 godzin inkubacji próbki wody z osadem. Zużycie to jest większe od zużycia tlenu w próbce z osadem pobranym powyżej zrzutu ścieków. Warunki beztlenowe, jakie panowały w osadzie pobranym w przekroju poniżej zrzutu ścieków, przyczyniły się do wzrostu organizmów denitryfikujących. Dodanie tego osadu do próbki wody spowodowało wystąpienie procesu denitryfikacji.

EN

The paper presents a method to assess the impact of untreated sewage containing activated sludge on the aquatic environment. Distant in time, incidental sewage discharges, particularly urban show the rapid disappearance of the impact on the aqueous phase of watercourse. In order to demonstrate the fact of sewage discharge, regardless of their beneficial or adverse effect on the receiver, it was necessary to study properties of the deposited sediments directly above and below the cross section of discharge. Amendment of certain properties of sediment can be demonstrated only by means of a mathematical model describing the phenomena in a water sample and in a water sample with the sediments. The mathematical model includes differential equations describing the changes in water quality indicators and concentration of microorganisms with time. The equations describe the following processes: the biochemical oxidation of organic compounds, nitrification of the first and second degree, denitrification, ammonification, defosfatation. The equations of the microbial growth include assimilation of nitrogen and phosphorus. Description of the kinetics of growth of heterotrophic organisms also includes endogenous respiration and decay of cells. The mathematical model allowed the determination of the maximum transformation rates of pollutants in water samples and water samples with sediments collected in sections located above and below the sewage discharge. On the basis of information on concentrations of selected substances and rates of biochemical processes in water samples and water samples with the sediments there has been demonstrated existence in the past the discharge of sewage into the stream and its impact on the stream bottom sediments. Water samples containing sediments above and below the improved discharge wastewater containing activated sludge had different properties. The addition of sediment to the water sample changed the speed of biological processes in comparison with those observed in water samples without the deposits. Sediment sample taken at the discharge section below, added to the samples of water, causes a rapid consumption of oxygen (chemical and/or biochemical processes) during the first 6 hours of incubation of water samples with the sediment. Consumption is greater than the oxygen consumption in a sample of sediment collected above the discharge. Anaerobic conditions that prevailed in the sediment collected in the section below the discharge of sewage contributed to the growth of denitrifying organisms. The addition of sediment to the water sample caused the occurrence of denitrification.

Słowa kluczowe

PL

ścieki; zanieczyszczenia; woda; rzeka; kinetyka przemian zanieczyszczeń

EN

sewage; pollutants; water; river; transformation kinetics of pollutants

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 15, nr 2
• Strony: 119--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Bielski A.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Warszawska 24, 31 155 Kraków,

Bibliografia

• [1] Krysicki W., Bartos J., Dyczka W., Królikowska K., Wasilewski M., Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach, cz. I, II, PWN, Warszawa 1986.
• [2] Shuichi Aiba, Humphrey A.E., Millis N.F., Inżynieria biochemiczna, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1977.
• [3] Buraczewski G., Biotechnologia osadu czynnego, WN PWN, Warszawa 1994.
• [4] Kafarow W.W., Winarow A.Ju., Gordiejew L.S., Modelowanie reaktorów biochemicznych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1983.
• [5] Bielski A., Zastosowanie metod optymalizacyjnych w projektowaniu stref ochronnych ujęć wód powierzchniowych, zeszyt nr 3, Politechnika Krakowska, Kraków 1997.
• [6] Jorgensen S.E., Model for Lake Glumso, Denmark, [in:] Models for Water Quality Management, ed. A.K. Biswas, McGraw-Hill, 1981.
• [7] Loucks D.P., Water quality models for river systems, [in: ] Models for Water Quality Management, ed. A.K. Biswas, McGraw-Hill, 1981.
• [8] Chapra S.C., Surface Water-Quality Modeling, Waveland Press, Inc. 2008.
• [9] Chapra S.C., Pelletier G.J., Tao H., QUAL2K: A modeling framework for simulations river and stream water quality, version 2.07: Documentation and user manual, Civil and Environmental Engineering Dept., Tufts University, Medford 2007.
• [10] Kannel P.R., Kanel S.R., Seockheon Lee, Young-Soo Lee, Thian Y. Gan, A review of public domain water quality models for simulating dissolved oxygen in rivers and streams, Environmental Modeling & Assessment 2011, 183-204.
• [11] Kannel P.R., Seockheon L., Kanel S.R., Young-Soo Lee, Kyu-H. Ahn, Application of QUAL2Kw for water quality modeling and dissolved oxygen control in the river Bagmati, Environmental Monitoring & Assessment 2007, 201-217.
• [12] Ning S.K., Chang Ni-Bin, Yang L., Chen H.W., Hsu H.Y., Assessing pollution prevention program by QUAL2E simulation analysis for the Ka-Ping river, Taiwan, Journal of Environmental Management 2001, 61-76.
• [13] Metcalf and Eddy, Inc., Wastewater engineering treatment, disposal, reuse, McGraw-Hill, New York 1979.
• [14] Metcalf and Eddy, Inc., Fourth Edition, Wastewater engineering treatment and reuse, McGraw-Hill, New York 2004.
• [15] Process design manual for nitrogen control, U.S. Environmental Protection Agency - Technology Transfer 1975.
• [16] Szewczyk K.W., Biologiczne metody usuwania związków azotu ze ścieków, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
• [17] Shundar Lin, Water and wastewater calculations manual, McGraw-Hill 2001.
• [18] Henze M., Biological Wastewater Treatment Principles, Modeling and Design, IWA Publishing 2008.
• [19] Kączkowski J., Podstawy biochemii, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1982.
• [20] Beler J., Stein A., Tejchman H., Zaawansowane metody oczyszczania ścieków, Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1997.
• [21] Grady C.P.L., Lim H.C., Biological Wastewater Treatment, Marcel Dekker, New York 1981.
• [22] Cywiński B., Gdula S., Kempa E., Kurbiel J., Płoszański H., Oczyszczanie ścieków miejskich, cz. I, II, Arkady, Warszawa 1972.
• [23] Krenkel P.A., Novotny V., Modeling of Rivers, (H.W. Shen, ed.), 18-1-18-40, Wiley, New York 1979.
• [24] Henze M., van Loosdrecht M.C.M., Ekama G.A., Brodjanovic D., Biological Wastewater Treatment, IWA Publishing 2008.