Materiał badawczy stanowił osad czynny pochodzący z ciągu biologicznego zmodernizowanej oczyszczalni ścieków w Zgierzu. Do badań pobierano osad czynny z każdej z pięciu części (Rys. 2) komory osadu czynnego (KOC). Próby były pobierane trzykrotnie w miesiącach styczeń, luty i marzec 2012 roku. Z każdej próby pobranego osadu przygotowywano co najmniej trzy niezależne, niebarwione preparaty przyżyciowe. Następnie preparaty poddawano obserwacjom mikroskopowym w jasnym polu przy użyciu obiektywu CFI Plan Achromat 4x, w który wyposażony był mikroskop Nikon ECLIPSE Ni-U. Przy pomocy kamery cyfrowej z każdego preparatu wykonano po 12 obrazów, które dalej zarchiwizowano i poddano cyfrowej obróbce i analizie z wykorzystaniem programu NIS ELEMENTS AR firmy Nikon. W ramach analizy obrazu wykonano pomiary podstawowych parametrów morfologicznych obiektów: W celu przeprowadzenia zautomatyzowanej obróbki i analizy obrazu napisano makroprogram z użyciem komend programu NIS ELEMENTS AR wykonujący proces obróbki i analizy w sposób automatyczny. ź pole powierzchni rzutu kłaczka, ź średnica kłaczka, ź obwód, Parametr Wartość dla układu 3- stopniowego (2004) Wartość dla układu 3- stopniowego (2009) Wartość dla układu 5- stopniowego (2012) Pole pow. rzutu 2 kłaczka (m ) 20769±3989 20410±4110 31398±4834,5 Średnica kłaczka ( m) 137±11,2 131±12,3 159±17,23 Obwód (mm) 737,5±77,3 662±71,3 1099±67,8 Kolistość 0,372±0,010 0,344±0,009 0,341±0,008 Wypukłość 0,766±0,013 0,763±0,0109 0,757±0,0124 MATERIAŁY I METODY Politechnika Łódzka Ewa LIWARSKA-BIZUKOJĆ, Dorota GENDASZEWSKA Instytut Technologii Fermentacji i Mikrobiologii, Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności, Politechnika Łódzka, 90-924 Łódź, ul. Wólczańska 171/173 [email protected]; [email protected] MORFOLOGIA KŁACZKÓW OSADU CZYNNEGO W ZMODERNIZOWANEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W ZGIERZU WSTĘP Oczyszczalnia ścieków w Zgierzu została oddana do eksploatacji w 1998 roku. Początkowo oczyszczanie biologiczne prowadzono według trzystopniowej technologii Bardenpho obejmującej trzy strefy bioreaktorowe: anaerobową, anoksyczną i aerobową. W 2010 roku w ramach projektu współfinansowanego z unijnego Funduszu Spójności nr 2004/PL/16/C/PE/028 przeprowadzono modernizację oczyszczalni ścieków w Zgierzu, która obejmowała m.in.: przekształcenie ciągu biologicznego z trzystopniowego Bardenpho w pięciostopniowy, poprzez wydzielenie w bioreaktorze dwóch dodatkowych stref: anoksycznej i aerobowej (Rys. 2), wyposażenie systemu recyrkulacji wewnętrznej w nowe, bardziej wydajne pompy, rozbudowę węzła przeróbki osadów ściekowych, poprawę monitoringu procesu oczyszczania ścieków wraz z akredytacją laboratorium. W monitorowaniu pracy ciągów biologicznych oczyszczalni ścieków coraz większą rolę odgrywa cyfrowa analiza obrazu, dzięki której łatwiej i odpowiednio wcześniej można przewidzieć takie niekorzystne zjawiska jak puchnięcie osadu, czy nadmierne rozdrobnienie kłaczków do wielkości kłaczków pin-point. ź ź ź ź Rys. 2. Schemat technologiczny ciągu biologicznego zmodernizowanej oczyszczalni ścieków w Zgierzu. Zmiany średnich wartości średnic kłaczków osadu czynnego w poszczególnych częściach bioreaktora. Celem niniejszej pracy jest określenie podstawowych parametrów morfologicznych kłaczków osadu czynnego w zmodernizowanej oczyszczalni ścieków w Zgierzu oraz sprawdzenie, czy ulegają one zmianie w zależności od warunków oksydoredukcyjnych panujących w poszczególnych częściach ciągu biologicznego oczyszczania ścieków. ź obwód wypukły, ź kolistość, ź wypukłość. WSTĘP Rys. 1. Oczyszczalnia ścieków w Zgierzu WYNIKI WNIOSKI Wyniki wskazują na to, że modernizacja ciągu biologicznego oczyszczalni ścieków w Zgierzu nie wpłynęła zasadniczo na zmianę morfologii kłaczków osadu czynnego. PODZIĘKOWANIA Autorki wyrażają podziękowanie NCBiR za finansowanie projektu rozwojowego NR14-0004-10. Rys. 3. Rozkład średnic kłaczków osadu czynnego w poszczególnych strefach KOC: (a) dane z lutego 2012, (b) dane z marca 2012. Strefa KOC Pole pow. 2 rzutu ( m) Średnica ( m) Obwód ( m) Kolistość (-) Wypukłość (-) Średnia liczba obiektów na obrazie Ana 31065±4156 159,5±7,5 1104±108 -3 0,345±8·10 0,757±0.011 23 Anox1 30429±4063 159,3±7,3 1237±119 -3 0,305±5·10 0,722±0.013 25 Aero1 28934±5906 151±17,9 1012±84 -3 0,354±2·10 0,763±0.012 30 Anox2 33641±4868 173,8±13,3 1012±84 -3 0,314±6·10 0,749±0.020 24 Aero2 33802±3763 167±16,5 1187±51 0,326±0.014 0,750±0.013 25 Tabela 1. Podstawowe parametry morfologiczne kłaczków osadu czynnego oraz średnia liczba obiektów Tabela 2. Porównanie wartości parametrów morfologicznych kłaczków osadu czynnego w strefie napowietrzanej KOC dla układu trzy- i pięciostopniowego Bardenpho. Dane dla układu trzystopniowego pochodzą z Liwarska- Bizukojć i Bizukojć (2005) oraz Liwarska-Bizukojć i Doniec (2011) Rys. 4. Przykładowy, typowy dla danej strefy obraz kłaczków osadu czynnego: (a) strefa anaerobowa Ana, (b) strefa aerobowa Aero 1, (dane ze stycznia 2012). a) b) ź W pięciostopniowym układzie Bardenpho, podobnie jak we wcześniejszym układzie trzystopniowym, dominują kłaczki średnie co do wielkości. ź Kształt kłaczków odbiega od kształtu koła, ale nadal są to kłaczki o zwartej strukturze i gładkiej linii brzegowej. ź W czasie przepływu ścieków i osadu przez KOC ani kształt, ani wielkość kłaczków nie ulega znaczącym zmianom. ź W pierwszej strefie napowietrzania Aero1 zaobserwowano jednak większe niż w pozostałych rozdrobnienie kłaczków.