Zmiany temperatury
Wzrost temperatury oraz woda deszczowa i roztopowa ostatecznie dopływająca do oczyszczalni ścieków systemami kanalizacyjnymi i nieszczelnościami o czym szerzej pisałem w poprzednim artykule to warunki typowe dla obecnego okresu wczesnowiosennego/wiosennego. Zmienne warunki oddziaływują na procesy zachodzące we wszystkich układach oczyszczalni, włączając w to reaktory biologiczne.
Chociaż deszcze są łatwe do przewidzenia dzięki prognozom pogody to i tak nie są nam znane ani dokładny czas opóźnienia dopływu wody deszczowej, ilości ich przepływów ani ładunków jakie zawierają wraz ze ściekami sanitarnymi. Ponadto o tej porze roku rosną temperatury, w tym roku w niektórych rejonach mieliśmy już nawet temperatury jak w lipcu a dopiero co zażegnaliśmy zimę.
Zmiany w postaci dodatkowych przepływów wody deszczowej/roztopowej, brak równowagi i wahania temperatury wpływa na działanie organizmów żywych obecnych w reaktorach biologicznych komplikując pracę całej oczyszczalni ścieków. W tym artykule skupię się jednak głównie na kwestii temperatury która wydaje mi się jest najbardziej zmienna właśnie wiosną.
W jaki sposób temperatura wpływa na potencjalne problemy pojawiające się w oczyszczalniach?
Tak więc, temperatura może wpływać na fizyczne, chemiczne, biochemiczne i oczywiście mikrobiologiczne właściwości ścieków (wody).
Poniżej wymienię kilka zagadnień.
Lepkość
Lepkość wody/ścieków charakteryzuje jej opór wewnętrzny przeciw płynięciu…😊 tzn. im większa będzie lepkość, tym gęstsza i mniej płynna będzie ciecz. Lepkość wody jest wyższa w niższych temperaturach co oznacza, że niektóre cząstki mogą się nie ustabilizować w niskich temperaturach, może to prowadzić do migracji cząstek (zmętnienia) w procesie sedymentacji. Im wyższa temperatura tym mniejsza lepkość, jednostką tzw. lepkości dynamicznej jest paskalosekunda (Pa x s), tak więc przykładowo lepkość wody w 20°C wg ogólnych danych wynosi 1004 Pa x s, natomiast np. w 10°C równa się 1307 Pa x s.
Przewodność
Wraz ze wzrostem temperatury wody/ścieków wzrasta przewodność którą można określić jako zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego, mierzymy ją w jednostkach mikrosiemensy na centymetr (mS/cm). Przewodność jest jakby miarą całkowitej ilości rozpuszczonych substancji stałych, a więc im większe zanieczyszczenie tym wyższa przewodność.
Zapach
Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa temperatura, tym szybsze jest tworzenie się związków powodujących nieprzyjemne zapachy co najlepiej można zaobserwować w oczyszczalniach ścieków i w sieciach kanalizacyjnych. Związki powodujące odory mogą powstawać w wyniku reakcji chemicznych i przez mikroorganizmy jednakże to fizyczny proces parowania powoduje uciążliwość odorową za sprawą wzrostu temperatury.
pH
Wraz ze spadkiem temperatury dysocjacja wody maleje, a pH wzrasta. Oznacza to, że wartość pH, przy której woda jest uważana za kwaśną, obojętną lub zasadową, zmienia się w zależności od temperatury:
czyli w 25°C ph neutralne jest równe 7
w 20°C ph neutralne = 7,085
w 5°C ph neutralne = 7,365
w 0°C ph neutralne = 7,5
Rozpuszczalność
Zimny ściek zawiera więcej rozpuszczonego gazu niż ciepły a zatem ilość gazów zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Do najważniejszych rozpuszczonych gazów istotnych dla oczyszczania ścieków zalicza się amoniak, tlen i dwutlenek węgla. Należy tu wziąć pod uwagę kilka faktów: amoniak obecny w ściekach powoduje wysokie zapotrzebowanie na tlen, dwutlenek węgla ma znaczący wpływ na stabilność pH, tlen natomiast ma kluczowe znaczenie w procesie nitryfikacji. Jak wiemy, wymienione wyżej trzy gazy mają ogromny wpływ na mikroorganizmy żyjące w osadzie czynnym. Procesy biologiczne w wyższych temperaturach są o wiele szybsze i skuteczniejsze, dlatego temperatura jest tak ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy eksploatacji oczyszczalni.
Mikrobiologia
Wpływ temperatury na aspekty mikrobiologiczne zależy od danych mikroorganizmów żyjących w systemie. Na przykład niektóre mikroorganizmy najlepiej żyją w niższych temperaturach, podczas gdy inne rozwijają się w wyższych temperaturach, myślę tutaj np. o bakteriach nitryfikacyjnych.
Aktywność mikroorganizmów wzrasta wraz z temperaturą, ale pamiętajmy, że mogą one przetrwać i rosnąć w bardzo szerokim zakresie temperatur, również w temperaturze bardzo niskiej. W niektórych oczyszczalniach temperatury w reaktorach biologicznych spadają nawet do 4-5°C, mimo to procesy zachodzą dobrze przy dodatkowym wspomaganiu preparatem biologicznym. Książkowo optymalny wzrost wspomnianych wyżej bakterii nitryfikacyjnych następuje dopiero w temperaturze 25-28°C, co jak wiemy rzadko ma miejsce w komunalnych oczyszczalniach. Więcej na temat procesu nitryfikacji znajdziesz w artykule Nitryfikacja i denitryfikacja.
Wpływ różnych pór roku
Temperatura ścieków w bioreaktorze biologicznym z osadem czynnym to jeden z podstawowych czynników wpływających na skuteczność oczyszczania biologicznego. W wiejskich/gminnych, małych oczyszczalniach z którymi często mam do czynienia ścieki mają temperaturę nieprzekraczającą 10°C w okresie nawet 4 m-cy w ciągu całego roku. Przy czym warto tu wspomnieć, że największy wpływ na temperaturę panującą w bioreaktorach nie ma aktualna temperatura powietrza ale ściek dopływający kanalizacją, często nieszczelną o czym też pisałem w artykule Wpływ opadów na oczyszczalnię.
Zmienność warunków w tym głównie temperatury ścieków dopływających ma ogromny wpływ na wszystkie fizyczne, chemiczne i biologiczne procesy oczyszczania, dlatego ważne jest aby zrozumieć trendy sezonowe i w miarę możliwości skutecznie zarządzać wpływem temperatury nie tylko wiosną ale przez cały rok. Z pewnością zalecane jest wspomaganie procesów preparatami biologicznymi np. Ekobak Microlife DCB 002 szczególnie w tym najbardziej chwiejnym okresie jakim jest wiosna.