430101121p01 Osnabrück.indd

Serdecznie witamy
Biotechniczne
odwadnianie osadu
Dipl.-Ing. Karl-Toni Zöller
EKO-PLANT GmbH
Karlsbrunnenstraße 11
37249 Neu-Eichenberg
Telefon: +49 5542-9361-0
E-Mail: concept @eko-plant.de
Internet: www.eko-plant.com
© 2007 by EKO-PLANT GmbH – Vervielfältigung und Weitergabe, auch auszugsweise,
nur mit schriftlicher Zustimmung der EKO-PLANT GmbH. Änderungen vorbehalten.
430101121p02_Osnabrück
Oktober 2007
Krótkie informacje o
EKO-PLANT Sp. z o.o.
W roku 1995 powstał zakład zatrudniający 5
pracowników, odpowiedzialnych za obsługę
urządzeń. Doświadczenie zawodowe obej-
EKO-PLANT zajmuje się odwadnianiem
muje już wszystkie urządzenia, a wszystkie
osadu od końca lat 80-tych i prowadzi te pro-
uzyskane dane wpływają do banku danych
cesy na dużą skalę. W Republice Federalnej
i pozwalają, dzięki obróbce i ocenie przez
Niemiec EKO-PLANT ma za sobą już 58
dział F&E na wykorzystanie do optymalizacji
urządzenia, które jeśli chodzi o wielkość leżą
i rozwoju praw ochrony patentów.
w przedziale pomiędzy 1.000 a 100.000 EW.
Łącznie EKO-PLANT zatrudnia grupę 60
Tylko od roku 2000 otwarto ponad 48 linii. Tak
pracowników z różnych dziedzin, są to prak-
duża akceptacja wobec tej technologii dopro-
tycy i naukowcy.
wadziła, obok zmian w zadaniach przedsiębiorstwa, do zasadniczego wzrostu.
Obok usług w dziedzinie planowania i projektowania EKO-PLANT zajmuje się całością
zagadnień wokół odwadniania, aż do generalnego przedsiębiorcy. Planowanie, wymiarowanie, połączone z dopasowaniem urządzeń do specyfiki położenia (np. wysokie
wody gruntowe) i osadu, który ma podlegać
odwodnieniu, rozwinęły się takie płaszczyzny zadań, jak management i optymalizacja.
Rozwój ten odpowiada m. In. Za stworzenie
odrębnych gałęzi gospodarki, produkujących np. odpowiednie rośliny. W obliczu tego
EKO-PLANT GmbH
właśnie rozwoju powstał w latach 90-tych
specjalny substrat (miejsce upraw, pewne
oddzielenie elementów stałych i płynnych).
EKO-PLANT GmbH
430101121p02_Osnabrück
2
Odwadnianie osadu - przebieg
procesu i miejsce w łańcuchu
procesów
Wynikiem działalności oczyszczalni, która
związana jest z zadaniem, jakim jest oczyszczanie ścieków, jest powstawanie oczyszczonych ścieków i osadu.
Osad i możliwości ograniczenia stosunku
wody do suchych pozostałości jest przedmiotem dzisiejszego wykładu.
Osiągnięcie większych parametrów jest możliwe tylko wtedy, jeśli do systemu wprowadzi
się dodatkowo substancję suchą z zewnątrz,
np. w postaci wapna. Tylko wtedy można
osiągnąć wielkości ponad 30%. Zależne jest
to także od ilości oczyszczanych ścieków.
W dalszej części chciałem skupić się detalach
technicznych odwadniania, jak też rodzajach
obróbki stosowanych w Niemczech już od
ponad 15 lat na większą skalę..
Powszechnie znane są sposoby oddzielania
wody od osadu, ale krótko je przypomnijmy:
Zagęszczanie w specjalnych zbiornikach
Polega technicznie na odciągnięciu wody
mętnej i dodaniu polimerów. Następnie, jeśli
osad mokry nie może być dalej wykorzystany, lub ze względu na jego zawartość (metale
ciężkie lub substancje organiczne) nie może
być, zgodnie z uwarunkowaniami prawny-
Folia 1: porównanie parametrów tech
nicznych odwadniania i odprowadzania
osadu do ziemi
Odprowadzanie osadu jest ciągle związane
z techniką grządki suchej, która wydaje się
być może przestarzała. Poszerzono ją jednak o pewne aspekty funkcjonalności, które
usuwają uchybienia systemu grządki suchej
i pozwalają na stosowanie tego rozwiązania
przez 25 lat i dłużej.
mi, wykorzystany, następuje odwodnienie za
pomocą środków technicznych, takich jak:
wirówki, pracy czy rozdzielacze.
Tutaj kończy się wydajność maszyn w dosyć
wąskim zakresie, od 17 do 22% suchej
substancji, pod warunkiem, że nie zostały
dodane specjalne substancje pomocnicze,
które mają polepszyć stabilizację i zwiększyć strukturę kłaczków (np. polimeru). Jeśli
jednak takie substancje zostaną dodane, to
możemy osiągnąć wartość od 25 do 28%
substancji suchej w zależności od struktury
Honfleur (Frankreich)
osadu, stopnia stabilizacji i wielkości cząstek
osadu.
430101121p02_Osnabrück
3
Folia 2 i 3: schemat postępowania / etapy
odprowadzania osadu
Zasadniczo realizuje się firmy EKO-PLANT
Grządki te są zgodnie z wymogami prawa
jest działanie w ciągu całego roku, także
z reguły uszczelnione folią. W celu składo-
zimą i okresie bezwegetacyjnym, odpada
wania i opróżniania wyposażona jest ona w
więc tworzenie większych, służących przej-
podjazd, na którym leży warstwa substratu,
ściowemu
na którym znajduje się ten ważny element
zasobników. Mróz przez dłuży okres również
techniki odwadniania, a mianowicie trzcina.
nie szkodzi systemowi, raczej go wspoma-
W porównaniu do konwencjonalnego odwad-
ga, jak wiadomo z praktyk rolniczych, jego
niania mamy tu do czynienia z dwu wektoro-
wydajność jest po okresie mrozu większa.
budując wiele grządek. Dzięki temu możliwe
przechowywaniu,
systemów
wym kierunkiem odwadniania. Po pierwsze
z odwadnianiem poprzez siłę ciężkości i
Istniejące zbiorniki zostają załadowane osa-
drenaż, a po drugie poprzez zdolności tran-
dem powstającym w oczyszczalni podczas
spiracyjne roślin. Trzciny, gwoli wyjaśnienia,
6-8 lub 10 lat. Minimalne kwalifikacje tego
z tego powodu, że nie mogą ochronić się
osadu dotyczą jego stabilizacji. Zawartość
przed parowaniem dyfuzyjnym, są w stanie,
substancji suchej w osadzie dostarczonym
w dorosłej formie, w środowisku nasycenia
na grządkę nie stawia szczególnych technicz-
wody odparować do 1.800 mm/m2. Poprzez
nych wymagań, waha się zazwyczaj pomię-
te dwa faktory i bez dodania substancji
dzy 0,8 a 3,5 % substancji suchej. Konieczne
pomocniczych, takich jak wapno czy poli-
są jednak wyższe parametry, tylko wtedy
mery, można osiągnąć zawartość 20 – 35%
potrzebne będą inne systemy załadowcze,
substancji suchej. Nie jest jednak prawidło-
aby zapewnić równomierne rozdzielenie w
we, ponieważ trzciny poprzez swe korzenie
zbiorniku. Pojawiająca się w zbiorniku woda
dostarczają substancji działających koloidal-
infiltracyjna zostaje odprowadzona z powro-
nie, które osiągają naturalne działanie i efekt
tem do dopływu do oczyszczalni.
porównywalny do polimerów.
430101121p02_Osnabrück
4
Jeśli zbiorniki po w.w. czasie osiągnęły sta-
Gdy opróżnianie jest zakończone warstwa
dium pełnego wypełnienia, wprowadza się
substratu jest niwelowana, bądź dosadza się
wówczas fazę 6 – 12 miesięcy suszy. W tej
trzcinę i proces odparowywania zaczyna się
fazie odbywa się dalsze kondycjonowanie
od nowa, grządkę przykrywa się ponownie
osadu, wzmożony rozkład substancji orga-
folią i rozpoczyna się drugi cykl.
nicznych, rozpoczęte tworzenie się podłoża
i dalsze podwyższanie zawartości substan-
Naturalnie można by przeciągnąć okres
cji suchej. Podczas tej fazy inne grządki
pierwszego opróżniania do ponad 10 lat.
przejmują produkowany przez oczyszczalnię
Ale, z botanicznego punktu widzenia, należy
osad.
uwzględnić także rozrost systemu korze-
Gdy faza sucha się zakończyła, grządka
niowego trzciny. Unika się więc wysokości
zostaje z boku otwarta, wjeżdżają na nią
wewnątrz grządki powyżej 2,0 m.
ciężkie pojazdy, a powstała ziemia osadowa
jest przekazana do użytkowania.
Verfahrensablauf Klärschlammvererdung
Inbetriebnahme
Schlammauflandung und Entwässerung
Klärschlamm
Schilfpflanzen
Pflanzensubstrat
Filterschicht
Abdichtung
Filtrat zur KA
Beschickungsphase
Kapazität je Beet 6 bis 8 Jahre
Klärschlamm
Aufgelandeter
Schlamm
Filtrat zur KA
Beschickungsende
Entwässerung
Kein
Klärschlamm
Mineralisation
der Organik
Filtrat zur KA
Vererdungsphase
Weitergehende Entwässerung und Vererdung, 6 bis 12 Monate
Kein
Klärschlamm
Mineralisation
der Organik
Beeträumung*1
Verwertung der Klärschlammerde
Volumenreduktion
bis 97%*2
TS-Gehalt
bis 50%*3
Wiederinbetriebnahme
Schlammauflandung und Entwässerung
Klärschlamm
Filtrat zur KA
*1
Wiederaustrieb
des Schilfs
direkte Verwertung oder Nachlagerung – *2 abhängig vom TS-Gehalt des Nassschlamms – *3 TS-Gehalt bei optionaler Nachlagerung
430101121p02_Osnabrück
5
Wydajność procesu
Folia: Wydajność odwadniania w
Norderney
Jeśli weźmiemy pod uwagę wymienione na
wstępie wartości substancji suchej, które
możliwe są osiągnięcia bez dodatkowych
kroków, a więc 20 – 35% substancji suchej, to
pojawia się pytanie, po co tyle zachodu.
Obok tej wydajności odwadniania zainicjowany zostaje w tym systemie poprzez długi
okres ładowania zbiornika rozkład substancji
organicznych. Leży on średnio na poziomie
35%, a może osiągnąć 50%.
Przykłady urządzeń
Gdy już trochę zaznajomiliśmy się z techniką, możemy przejść do opracowanych przez
nas 4 przykładów praktycznych.
Folia 6: Norderney
Pod względem technicznym największy
system w Niemczech, zbudowany w latach
1991/ 93, stopień podłączenia 50.000 EW;
cechy szczególne: obciążenie mocno się
wahające, sezonowe (turystyka) i dopasowanie do trudnego ukształtowania terenu.
Folia 7: Emden
Obecnie największy pracujący system z 1996
Folia 4: Opróżnianie i bilansowanie w
Grossefehn (rozkład substancji organicznych)
Z technicznego punktu widzenia można tu
roku, stopień podłączenia 90.000 EW, cechy
szczególne: ustabilizowany beztlenowo osad
i trudne podłoże. Odległość do oczyszczalni
ok. 1,8 km.
porównywać z zimnym kompostowanie.
Ostatecznie mechanizm ten doprowadza do
Folia 8: Meppen
zmniejszenia ilości substancji do wykorzy-
System z 2002 roku, stopień podłączenia
stania, co przy uwarunkowaniach prawnych
40.000 EW, odległość od oczyszczalni ok.
tego wykorzystania może mieć pozytywny
4,0 km. Cechy szczególne: powierzchnia do
wpływ na ekonomiczne aspekty tej techniki
składowania ziemi po opróżnieniu
odwadniania.
430101121p02_Osnabrück
6
Folia 9: Mölltal
EKO-PLANT zaprojektował i zbudował w
Leży w Austrii, u stóp Grossglocknera, zbu-
ciągu ostatnich 8 lat w Niemczech, Francji
dowany w roku 2001, 15.000 EW. Cechy
i Austrii ponad 50 systemów, od 1.000 do
szczególne: wody gruntowe chronione syste-
100.000 EW. W realizacji są projekty o wiel-
mem przeciwpowodziowym. Podczas budo-
kości 250.000 EW. Wszystkie urządzenia
wy uwzględniono wysokie położenie 700
i systemy objęte są opieką EKO-PLANT i
m n.p.m. i wydajność systemu wobec wody
powiązanych z nim biur.
filtracyjnej, jak również istniejące wcześniej
systemy odwadniające (brak wstępnego,
maszynowego zagęszczania).
Folia 10: Fürstenwalde
System z 2000 roku, stopień podłączenia
48.000 EW
Jakie ważne dla odwadniania czynniki pokazały nam te przykłady:
- odległość między systemem a oczyszczalnią może być różna
- systemy obsługują oczyszczalnie różnej
wielkości
- systemy mogą zostać wprowadzone nie
tylko w zastępstwie zepsutych technicznych urządzeń, ale również od samego
początku
Ważna jest również możliwość regulacji ilości zbiorników, która pozwala nam się dopasować do wzrostu zapotrzebowania.
Fürstenwalde
430101121p02_Osnabrück
7
Zalety tego systemu:
Oprócz już wymienionych zalet, takich jak
odwadnianie bez konieczności dodania substancji pomocniczych, można przytoczyć
jeszcze inne, widoczne przede wszystkim
Folia 11: CSB z systemów odprowadzania osadu do gleby
Wieloletnie próby potwierdzają wielkość 300
mg/l
przy wyposażeniu oczyszczalni od razu w
Folia 12: BSB z systemów odprowadzania
osadu do gleby
taki system:
Wieloletnie próby potwierdzają wielkość
90 - 100 mg/l
- można
zrezygnować
ze
wstępnego
zagęszczania
Jak wiedzą Państwo z doświadczenia, syste-
- można zrezygnować z dużych zbiorników
my techniczne dają wielkości od 600 aż do
wykorzystywanych w „międzyczasie” i rol-
1000 mg/l w przypadku CSB, a przy BSB
niczym wykorzystywaniu osadu
400 mg/l lub więcej. Jeśli chodzi o wody filtracyjne, to w przypadku tego systemu mamy
Konieczne będą jednak zbiorniki do składo-
ich o 10-20% mniej.
wania wstępnego o wielkości 1 do 2 zawartości grządki.
Przepływ filtratu jest równomierny i odbywa
Obciążenie poprzez wodę filtracyjną jest
się w ciągu całego dnia. Nie istnieje doraźne
zdecydowanie mniejsze, niż w wypadku
hydrauliczne czy specyficzne jeśli chodzi
innych systemów technicznych. Potwierdza-
o zawartość obciążenie. W powiązaniu z
ją to następujące badania:
systemem sterującym można odseparować
ponowny dopływ filtratu do systemu w godzinach dużego obciążenia i przełożyć go na
godziny nocne.
Po tej wycieczce spójrzmy na organiczną
stronę procesu. Jak już mówiliśmy, dochodzi do rozkładu znacznych ilości substancji
organicznych. Mikroorganizmy nie potrafią
jednak odróżnić dobra od zła, kierują się
swoimi właściwościami i zależnością od otoczenia, jak również czasu, zajmując się oferowaną ofertą pożywienia.
430101121p02_Osnabrück
8
Folia 13: rozkład organicznych substancji szkodliwych
Zwłaszcza wymieniony faktor czasu prowadzi w systemach biotechnicznych, jak kompostowanie czy odprowadzanie do gleby, do
tworzenia i rozkładu wysokowartościowych
organicznych połączeń i substancji szkodliwych. W czasach, w których te substancje w
coraz większym stopniu tworzą część naszej
jakości życia, stały się one oczywistą częścią zadań w dziedzinie oczyszczania ścieków w celu ochrony środowiska i utrzymania
czystości wód.
Do tej pory poznaliśmy ważniejsze faktory
W efekcie uzyskujemy na skutek:
- odwodnienia przez siłę ciężkości
- odparowania przez rośliny
wartość substancji suchej na poziomie 20
– 35%. Poprzez długi okres składowania
i przetwarzania na grządkach uzyskujemy
ponadto:
- rozkład substancji organicznych
- rozkład organicznych substancji szkodliwych
które prowadzą do zmniejszenia
ilości substancji do wykorzystania po
odwadnianiu.
procesów w systemie:
- możliwość opróżniania filtrów za pomocą
pojazdów
- warstwa substratu
- trzciny jako motor odwadniania
430101121p02_Osnabrück
9
Ziemia osadowa:
W związku z wykorzystaniem tego materiału
EKO-PLANT przeprowadził do tej pory 30
już wcześnie sprawdzono skutki szerokiego
opróżnienia istniejących systemach. Już
zastosowania ziemi osadowej. Pokazano,
wcześniej poświęciliśmy swoje zaintereso-
jaką jakość można osiągnąć dzięki temu
wanie temu, jakie właściwości ma uzyskany
materiałowi. W tym celu w Norderney już
w ten sposób materiał. Zasadniczo, z praw-
dawno pobierano próbki z systemu i badano
nego punktu widzenia, mimo właściwości
je w specjalnych urządzeniach lizymetrycz-
uzyskanych w wyniku odwodnienia, materiał
nych. Równolegle wypróbowywano różne
ten dalej jest osadem. Podczas fazy suchej
koncepcje składowania (okres i technika).
następuje mikrobiologiczna aktywacja ziemi
Wyniki przedstawiamy w podsumowaniu.
osadowej. Na przedstawionych foliach zoba-
Ziemia osadowa spełnia dzięki daleko idą-
czą Państwo wykorzystanie ziemi osadowej
cym środkom wymagania/ parametry norm
z grządek bezpośrednio po opróżnieniu.
MBA (mechaniczno-biologiczne przetwarzanie odpadów). Dzięki temu, jeśli chodzi
Folia 14 i 15: ziemia osadowa podczas
fazy suchej
o kryteria techniczne i uwzględnienie TASI.
Można było w roku 2005 oddawać ten mate-
Stopień mineralizacji materiału jest porów-
riał na składowiska odpadów.
nywalny z dojrzałym kompostem o wysokiej
Badania lizymetryczne pokazują możliwości
jakości. Nie odbywa się samoczynne ocie-
gromadzenia wody przez materiał.
plenie.
Folia 16: Obieg temperatury w zbiorniku
Dewargefäss
Osiągnięto również znakomite efekty higieniczne, znaczną redukcję mikrobów w porównaniu z innymi osadami i dużą zdolność tolerancji roślin.
Folia 17 i 18 i 19: mikroby i tolerancja
roślin na ziemi osadowej
W związku z procesem tworzenia podłoża
osiągamy wspaniałe właściwości w obrębie
zawartości wody i wydajności pola. Umożliwia to nieograniczone wykorzystanie tego
materiału w rolnictwie.
430101121p02_Osnabrück
10
Folia 20: badania lizymetryczne w Norderney
Folia: gromadzenie wody
W związku z tym otworem stoją wszystkie drogi wykorzystania tego materiału. W
ramach szczegółowych badań prowadzonych w latach 2004 i 2005 sprawdzano
optymalizację w ramach składowania ziemi
osadowej. Stwierdzono przy tym, że właści-
Folia 21 i 22: przesiewanie ziemi osadowej
Ten krok postępowania może być zależny od
sposobu wykorzystania nie tylko w wypadku
spalania, z lub bez składowania, ale również
mieć wpływ na jakość produktu w określonych dziedzinach ogrodnictwa (produkcja
ziemi i substratu).
wości ziemi osadowej po opróżnieniu grządki, na podstawie próbek pobranych w różnych miejscach, zostały znacznie zmienione.
Osiągnięto:
- zawartość substancji suchej do 60%
- daleko idącą redukcję GV i związany z
tym
- daleko idący rozkład substancji organicznych
- i podwyższenie wartości ogrzewczej do 9
MJ/kg substancji suchej
Ta technika daje nam pewność wykorzystywania osadu w przyszłości we wszystkich
dzisiaj znanych obszarach. Także spalanie
Lizymetryczne Norderney
materiału jest możliwe. W zależności od
rodzaju urządzeń
należy włączyć odpowiednią obróbkę wstępną, jak na przykład odsiewanie materiału
roślinnego.
430101121p02_Osnabrück
11
Podsumowanie (Folia 23 i 24):
Odprowadzanie osadu do gleby ugruntowało
swoją pozycję na rynku jako alternatywny
sposób odwadniania.
Powstała w jego wyniku ziemia osadowa
(produkt końcowy) jest porównywalna jeśli
chodzi o zawartość substancji suchej z działaniem technicznych agregatów. W czasie
składowania osiąga się zawartość 60%.
Jeśli chodzi o bilansowanie osiąga się średnio 35% rozkładu substancji organicznej.
Ziemia osadowa jest wolna od domieszek.
Przy odwadnianiu, dzięki trzcinie, można
zrezygnować całkowicie z dodawania polimerów czy wapna.
Redukcja
objętości
przez
odwadnianie
(odparowywanie i transpiracja) osiąga wartość do 95%.
Przy budowie nowych oczyszczalni można
uwzględnić zmniejszony dopływ filtratu z
zwartością CSB, BSB i azotu. W technicznym systemie nie jest konieczny zbiornik do
międzyskładowania dla opróżnionej ziemi
osadowej. Odpadają również zbiorniki gromadzące i zagęszczające.
System ten można stosować przez około 25
i więcej lat.
Fürstenwalde
430101121p02_Osnabrück
12