Robert Armič - Sponza

Vedoucí/Supervisor

Doc. Ing. Jan Koller, CSc.

Jazyk/Language

Czech

Abstrakt

Problémem většiny aktivačních čistíren odpadních vod je tvorba biologických pěn. Pro jejich potlačení byla navržena řada postupů, jedním z nich je i aplikace odpěňovačů. Prezentovaná disertační práce posuzuje význam využití odpěňovačů v technologii vody. Teoretická část shrnuje dosavadní poznatky o faktorech ovlivňujících tvorbu, včetně pěny biologické a možných způsobech potlačení výskytu biologické pěny. Experimentální část obsahuje popis metodik analytických a mikroskopických stanovení, testů biologické rozložitelnosti a odpěňovacích schopností odpěňovačů, laboratorních modelů SBR a charakteristik testovaných odpěňovačů.

Hlavní část práce byla zaměřena na testování 14 odpěňovacích přípravků. V laboratorním měřítku pomocí modelu SBR byly zkoumány jejich vlivy jak fyzikálně-chemické, tak a biologické. Byl sledován vliv odpěňovačů na čistící proces, resp. kvalitu odtoku (nitrifikace, denitrifikace a odstraňování organických látek), jejich odpěňovací schopnost a biologická rozložitelnost, vliv odpěňovačů na kalový a pěnový index, hydrofobicitu kalu, mikrobiologické složení aktivovaného kalu (struktura vloček, celková četnost vláknitých mikroorganismů, četnost dominantních a pěnotvorných mikroorganismů). Rozložitelnost odpěňovačů podle rozpustnosti ve vodě byla testována standardní metodou stanovení BSK28, modifikovanou metodou stanovení BSK28, metodou stanovení BSK28 v respirometru a modifikovaným CEC testem. Pro určení účinnosti odpěňování jednotlivých odpěňovačů a posuzování jejich odpěňovacích schopností byly provedeny tři různé typy pokusů pomocí tenzidové a biologické pěny s cílem sledovat závislosti mezi množstvím odpěňovačů a výškou pěny a časové závislosti poklesu pěny při určité dávce odpěňovačů.

Z výsledků vyplývá, že některé testované odpěňovače způsobují vyšší odtokové CHSK a BiAS; nitrifikace a denitrifikace odpěňovači nebyla významně ovlivněna; dlouhodobý vliv na výskyt pěny nebyl pozorován přesto, že po nadávkování některých odpěňovačů docházelo k okamžitému kolapsu biologické pěny; pozitivní efekt na snížení celkové četnosti vláken, ani na potlačení výskytu Microthrix parvicella, nebyl zaznamenán. Testy odpěňovacích schopností prokázaly, že je vhodné před každým nasazením odpěňovače do provozu ověřit jeho účinnost v laboratorních podmínkách.

Malá část této práce se zabývá biologickou rozložitelností aniontových a neiontových tenzidů vyskytujících se v městských odpadních vodách. Výsledky prokázaly, že biologická rozložitelnost obou typů tenzidů je velmi dobrá a nezávisí na technologickém uspořádaní ČOV.

Získané výsledky jsou diskutovány a porovnány s poznatky uváděnými v literatuře. Odpěňovače mohou pouze dočasně potlačit pěnu, což je řešení důsledku a ne příčiny. V případě rozhodnuti použití odpěňovače v alarmujících situacích je doporučena aplikace pouze po předešlém ověření jejich účinků v laboratorních podmínkách. Rovněž je diskutována použitelnost odpěňovačů z hlediska ceny a jejich rozložitelnosti. V závěru této práce jsou navrženy možnosti potlačení biologické pěny v závislosti na „stavu“ čistírny odpadních vod .

Abstract

Excessive biological foam production is a widespread phenomenon in activated sludge wastewater treatment. There are several foaming control methods available at present of which one of them is the application of antifoam agents. This thesis focuses on the justification of the application of antifoam agents in wastewater treatment.The theoretical part summarizes the present knowledge about initiated and stabilized factors of biological foaming and different kinds of methods allowing its control or suppression.The experimental part contains descriptions of procedures for determination of the particular physico-chemical parameters and methodology of microscopic analyses, determinations of biodegradability and defoaming ability, methodology of applied bench-scale SBR models (Sequencing Batch Reactors) and physico-chemical characterization of tested antifoam agents.The section results and discussion contains a detailed description and discussion of experimental results with particular emphasis on the influences of the tested antifoam agents. Most of the experiments were carried out in laboratory conditions using the SBR models with changeable technological parameters. Generally, I have tested 14 antifoam agents, their effect upon the activated sludge from the physico-chemical aspects (influence on the cleaning process evaluated according to the effluent quality, defoaming ability, biodegradability, foam formation, hydrophobicity, scum index, sludge volume index) and biological aspects (influence on microbiological composition of activated sludge such as, flocculant’s structure, filamentous abundance and identification).The biodegradability was examined according to the characteristics of tested antifoam agents by the following methods: closed bottle test, respirometric test and CEC-test. The defoaming ability was tested by an improvised method. Three kinds of experiments were carried out, using: a mixture of surfactants and a biological foam. The equipment enabled to measure the kinetics of defoaming based on different dependencies.Some of the tested antifoam agents caused a higher effluent concentration of COD (chemical oxygen demand) and BiAS (Bismuth active substances). The process of nitrification was not affected and the differences in nitrogen removal efficiencies were significant in three cases. No stable or long term effect of antifoam agents dosing on the biological foam occurrence was observed. Positive effects of antifoam agents application on the total abundance of filamentous micro-organisms or on Microthrix parvicella suppression were not noticed. The defoaming ability tests demonstrated an obligate examination of defoaming efficiency before their application.A smaller chapter is devoted to the biodegradability of anionic and non-ionic surfactants which occur in domestic wastewaters. The results have unambiguously showed the high degree of degradation of both surfactants without dependencies on wastewater treatment technology.

The obtained results are discussed and compared with knowledge mentioned in scientific publications. The application of antifoam agents for the biological foam control is a method which solves the consequences but not the causes. It can be used only in inevitable situations. It is strongly recommended to examine their effects before application. Their effect is also discussed in terms of biodegradability and cost. The control of biological foaming should be solved in a preventive way and this work serves up possible methods of solution.