Centrum Informacji Ekologicznej
item
 
 
Intensyfikacja procesu usuwania biogenów
w oczyszczalniach ścieków


Wiele zaprojektowanych we wcześniejszych latach oczyszczalni, w tym nawet bardzo dużych, nie spełnia norm, szczególnie w zakresie usuwania biogenów. Generalnie problem sprowadza się do zbyt małych kubatur na poprowadzenie trójfazowego procesu zintegrowanego usuwania związków węgla, azotu i fosforu. Konieczne kubatury wyliczane są w znakomitej większości w oparciu o niemieckie normy ATV.

Wielkość kubatur limitowana jest również możliwą do uzyskania w warunkach eksploatacyjnych obsadą konsumenta zanieczyszczeń, czyli możliwością utrzymania w zawieszeniu określonego stężenia osadu czynnego. Jak wiadomo eksploatacyjnie przy zastosowaniu tradycyjnych rozwiązań wielkość stężenia osadu czynnego, jaką da się utrzymać przy zachowaniu dobrej kondycji populacji, wynosi około 4 kgsm/m3. Powyżej tej granicy, mimo zastosowania mieszadeł, osad zaczyna zalegać i obumierać, przechodząc w fazę wtórnego obciążenia reaktora.

Sytuacji takiej można zaradzić poprzez odpowiednie zagospodarowanie przestrzeni reaktora biologicznego. Od dawna znane są różnego rodzaju złoża do zasiedlania biomasą. Główną wadą tych urządzeń była ich zbyt zwarta i „gęsta” konstrukcja, co doprowadzało do ich zaklejania się osadem i w efekcie powstawania takich sytuacji, jak przy jego zaleganiu.

Dzieląc się doświadczeniem, poszliśmy w kierunku rozbudowania złoża w przestrzeni przy jednoczesnym rozluźnieniu jego konstrukcji. Używane przez nas pakiety grubości 25 cm składają się z pięciu warstw w postaci krat przesuniętych względem siebie w dwóch kierunkach o pół modułu. Jeden metr sześcienny takiego złoża ma 122 m2 wewnętrznej powierzchni rozwiniętej. Moduły złoża świetnie nadają się do zbudowania z nich pionowej ściany sięgającej od dna reaktora do powierzchni ścieków. Doświadczalnie ustalono, że na 1 m2 takiej ściany zasiedlić się może ok. 5 kg suchej masy osadu czynnego w postaci immobilizowanej. Po zasiedleniu ściana taka posiada na tyle duży prześwit, że pozwala on na swobodny przepływ przez nią strugi ścieków. W związku z tym cała zgromadzona na złożu biomasa bierze czynny udział w procesie, a wypadkowe (sumaryczne) stężenie osadu w reaktorze, jakie można osiągnąć bez trudu, wynosi w przeliczeniu 8 kgsm/1m3 komory.

Doświadczalnie stwierdzono, że jeśli przez tak zasiedloną ścianę przepłynie struga ścieków napowietrzona do stanu ok. 2 gO2/m3, to konsumpcja tlenu w trakcie przejścia przez nią będzie tak duża, że za nią stężenie to wyniesie w granicach 0,2 gO2/m3. Jeśli reaktor biologiczny zabudujemy w ten sposób, że otrzymamy „korytarzowy” przepływ ścieków oczyszczanych, a w poprzek strugi ustawimy opisywaną wyżej ścianę, to spełniać będzie ona poza siedliskiem osadu rolę bariery tlenowej. Nie trudno zatem sobie wyobrazić, że idąc dalej tym torem, można na drodze przebiegu strugi ścieków zbudować strefy niedotlenione. Jeśli przepływ korytarzowy wykonany będzie w obiegu zamkniętym, wytworzy się obieg cyrkulacyjny z kaskadową denitryfikacją.
 


Nowo wybudowana oczyszczalnia ścieków w Łękawicy
w technologii BIOPAX.



Zmontowane wyposażenie komory reaktora biologicznego
- system ASD oraz strefy niedotlenione wydzielone złożami biologicznymi w oczyszczalni ścieków w Sulejówku.
 
Aby proces przebiegał sprawnie, musimy zapewnić odpowiedni przepływ obrabianych ścieków przez wspomniany wyżej system. Można zastosować pompy, mieszadła itp. Rozwiązaliśmy ten problem w inny sposób. Przepływ okrężny wymuszony jest przez jeden z rodzajów stosowanych i produkowanych przez firmę Aeratorów Strumieniowych Dennych (ASD). Hydraulicznie zachowują się one jak pompa „mamut”, przepompowując przez siebie w pionie i poziomie ilość ścieków proporcjonalną do ilości podawanego powietrza. Jeśli uzmysłowimy sobie, że ilość podawanego do procesu powietrza jest sterowana w zależności od wielkości dopływającego ładunku (sonda tlenowa), to nietrudno wywnioskować, że intensywność (krotność) cyrkulacji samoczynnie koreluje się z wielkością dopływającego ładunku. A zatem otrzymujemy w pewnym sensie układ samosterowny. Ze względu na fakt, że cyrkulacja (powtarzalność procesu) odbywa się przez cały czas wewnątrz reaktora, unikamy kosztownej i psującej strukturę osadu recyrkulacji pompowej.

Przy tym systemie recyrkulacji (zawracania do procesu) wymaga jedynie ściśle określona porcja osadu. W stosunku do dopływu ścieków surowych wielkość ta nie przekracza 50%, przy średniej wielkości 300÷500% według ATV – dla ścieków komunalnych. Zysk energetyczny wynika nie tylko ze zmniejszonego kilkakrotnie stopnia recyrkulacji zewnętrznej i likwidacji znakomitej większości mieszadeł, ale również z wyjątkowo sprawnego systemu napowietrzania. System ten sprawdza się również tam, gdzie napowietrzanie drobnopęcherzykowe zupełnie nie ma zastosowania, tj. przy głębokościach poniżej 4 m. Potwierdzeniem tego faktu jest doskonale działający system ASD przy głębokości zbiornika 3 m w oczyszczalni ścieków w mleczarni w miejscowości Końskie.

W kontekście opisanego na początku artykułu sposobu konstruowania procesu możemy stwierdzić, że mamy do dyspozycji rozwiązanie, które może zaradzić problemom związanym z ograniczeniami kubaturowymi nie tylko w kontekście zwiększenia przepustowości oczyszczalni, ale również skuteczności procesu wymaganej współczesnymi standardami. Przykładem może być modernizacja istniejącej oczyszczalni w Brzozowie, gdzie w technologii SBR przy przepustowości 300 m3/d zaprojektowana była moc 47 kW. Po zastosowaniu wyżej opisanej technologii w tych samych kubaturach przepustowość wzrosła do 800 m3/d, a moc zainstalowana zmalała do 31 kW.

Warto zaznaczyć, iż w technologii tej można projektować także zupełnie nowe, kompaktowe obiekty z trzecim biologicznym stopniem oczyszczania, tzw. przepływową laguną hydroponiczną (sztuczną rzeką).


Janusz Waś, Tomasz Musiałowicz
BIOPAX-WBWW Sp. z o.o.