Referat ten dostępny jest tutaj.

Biologiczno – mechaniczne oczyszczanie odcieków składowiskowych i ścieków
technologicznych z wykorzystaniem zaawansowanej technologii C-MEMTM
Wprowadzenie
Ciągłe rozbudowy i modernizacje składowisk odpadów oraz zwiększający się wiek
składowisk mają istotny wpływ na zmianę składu fizyko–chemicznego odcieków
składowiskowych, kierowanych do zakładowej oczyszczalni ścieków.
Obecnie, na wielu eksploatowanych składowiskach odpadów pracują instalacje
odwróconej osmozy, bardzo dokładnie oczyszczające odciek. Oczyszczony odciek
(permeat) ma parametry fizykochemiczne zbliżone do parametrów wody pitnej, co pozwala
kierować go do naturalnych zbiorników wodnych lub zagospodarować na terenie zakładu.
Koncentrat (zatężony odciek) zazwyczaj jest zawracany na składowisko odpadów, w
efekcie czego zwiększa się zasolenie odcieku sączącego się spod kwatery, co ma
negatywny wpływ na pracę instalacji odwróconej osmozy.
Jednakże dla samej instalacji odwróconej osmozy większym problemem jest
łączenie odcieków składowiskowych ze ściekami technologicznymi, pochodzącymi z
kompostowni. Mieszanina odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych zawiera
duże ilości zawiesiny wolnoopadającej, która nie jest zatrzymywana na filtracji wstępnej i
bezpośrednio trafia na instalację odwróconej osmozy. Taka charakterystyka ścieków
utrudnia ich oczyszczanie, a tym samym wymusza znacznie częstsze czyszczenie
chemiczne membran i zmniejsza ich sprawność.
Z powyższych względów, eksploatorzy składowisk szukają metod oczyszczania
odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych, które będą dawały możliwości
zmian i modernizacji w miarę zmieniania się składu fizyko–chemicznego mieszaniny
odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych przy jednoczesnym utrzymaniu (po
ewentualnej adaptacji istniejących instalacji oczyszczania) minimalnych kosztów ich
oczyszczania (koszt zakupu środków chemicznych, koszty energii elektrycznej, koszt
utrzymania, itp.).
Istnieje wiele metod wstępnego podczyszczania: mechaniczne, biologiczne,
chemiczne, fizyko–chemiczne oraz kombinacje tych metod. Wybór odpowiednej metody
oczyszczania uzależniony jest od składu chemicznego mieszaniny odcieków i ścieków i jej
podatności na rozkład biologiczny, a także od warunków klimatycznych.
W niniejszym referacie przedstawiono metodę oczyszczania odcieków
składowiskowych i ścieków technologicznych opartą o procesy biologiczno–mechaniczne,
oferowaną przez firmę SFC Umwelttechnik GmbH.
Firma SFC Umwelttechnik
Austriacka firma SFC Umwelttechnik z Salzburga specjalizuje się w oczyszczaniu
odcieków składowiskowych i ścieków: komunalnych, przemysłowych, technologicznych w
oparciu o opatentowane przez siebie technologie: C-TECHTM i C-MEMTM.
SFC jest międzynarodową firmą, zajmującą się zarówno projektowaniem, dostawą i
montażem urządzeń do uzdatniania wody, ścieków i odcieków, jak i produkcją własnych
membran. Firma ma swoje oddziały w: Austrii, Czechach, Indiach, Chinach, Wietnamie,
Dubaju i Brazylii oraz prowadzi ogólnoświatową sprzedaż swoich systemów.
Firma SFC oferuje rozwiązania oparte o procesy biologiczno – mechaniczne z
wykorzystaniem między innymi ultrafiltracji.
strona 1/9
Technologia C-TECHTM – cykliczna technologia osadu czynnego
Oczyszczanie ścieków w technologii C-TECHTM oparte jest na technologii osadu
czynnego w systemie SBR (Sequencing batch reactor) doposażonym w beztlenowy
selektor. Technologia C-TECHTM charakteryzuje się tym, że cały proces oczyszczania
ścieków przebiega w jednym reaktorze. Dzięki temu eliminuje się konieczność
zastosowania osadnika wtórnego. Taki sposób pracy sprawia, że zbyteczna staje się
recyrkulacja dużych ilości ścieków, jak ma to miejsce w układach oczyszczania z
predenitryfikacją.
Cykl pracy 4 reaktorów C-TECHTM przedstawia się następująco:
Zbiornik
1
Zbiornik
2
Zbiornik
3 Napowietrzanie
Zbiornik
4
start
Napełnianie/Napowietrzanie
Sedymentacja
Sedymentacja
Dekantacja
Dekantacja
Napełnianie/Napowietrzanie
Sedymentacja
Dekantacja
Napowietrzanie
Napełnianie/Napowietrzanie
1h
Dekantacja
2h
Sedymentacja
3h
4h
Innowacją w technologii C-TECHTM, jest zastosowanie w reaktorze biologicznym
selektora beztlenowego, pozwalającego na jakościowy wybór osadu czynnego
zawracanego z komory napowietrzania (nitryfikacji). W selektorze następuje mieszanie
strumienia dopływających ścieków i strumienia osadu recyrkulowanego. Dzięki temu
następuje uwalnianie się fosforanów, denitryfikacja azotanów oraz zahamowanie wzrostu
bakterii nitkowatych, powodujących między innymi puchnięcie osadu czynnego.
Przepływ ścieków w selektorze wymuszany jest przez zastosowanie przelewów oraz
odpowiednią konstrukcję ścian. W celu zapewnienia ciągłości oczyszczania ścieków
dopływających, maksymalny stopień recyrkulacji osadu czynnego wynosi nie więcej niż
50% ilości ścieków dopływających do oczyszczalni.
Kontrola procesu C-TECHTM polega na utrzymywaniu właściwego stężenia osadu w
reaktorze oraz regulacji poziomu tlenu rozpuszczonego.
Wśród zdecydowanych zalet technologii C-TECHTM należy wyróżnić:
Stosowanie jednej wspólnej komory nitryfikacji i denitryfikacji – pozwala na
zmniejszenie powierzchni zabudowy i obniżenie kosztów inwestycyjnych o ok. 40–
50% .
Stosowanie drobnopęcherzykowego, krótkotrwałego napowietrzania – pozwala na
osiągnięcie 30–40% oszczędność energii elektrycznej, przy jednoczesnej redukcji
podstawowych pierwiastków do wartości:
Nog.<5 ppm, NNH3 < 1ppm, Pog < 1 ppm
Zużycie energii: około 0,4 – 0,5 kWh/kg ChZT.
Sterowanie procesem napowietrzania – pomiar szybkości zużycia tlenu –
dostarczenie do reaktora minimalnej ilości powietrza, zależnej od składu
dopływających ścieków – obniżenie kosztów eksploatacyjnych.
Zastosowanie dekantera z ruchomym ramieniem, wykonanego w całości ze stali
nierdzewnej, z szybkością opadania dostosowaną do szybkości dekantacji osadu –
pozwala na dokładne oddzielenie oczyszczonych ścieków od osadu czynnego.
strona 2/9
Technologia C-MEM MBR – udoskonalenie technologii C-TECHTM
Firma SFC w oparciu o swoje wieloletnie doświadczenie proponuje technologię
oczyszczenia mieszaniny odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych z
kompostowni. Technologia C-MEM MBR est to połączenie zmodyfikowanej technologii CTECHTM z ultrafiltracją za pomocą modułów C-MEMTM.
Technologia C-MEM MBR również wykorzystuje opisany wcześniej selektor
beztlenowy. Z selektora ścieki kierowane są do częściowo przedzielonego reaktora
biologicznego (komora beztlenowa – denitryfikacji oraz komora tlenowa – nitryfikacji).
Technologia C-MEM MBR wykorzystuje zanurzone membrany ultrafiltracji C-MEMTM, które
zanurzane są w komorze nitryfikacji.
Opatentowane membrany ultrafiltracyjne C-MEMTM, wyróżniają się zastosowaniem
wydrążonych włókien organicznych z HDPE.
Zdjęcie 1. Wydrążone włókna
W celu osiągnięcia wysokiej gęstości upakowania, włókna łączone są w wiązki i nawinięte
na nośnik (support). Całość umieszczona jest w ochronnej obudowie z otworami, wykonanej ze
wzmocnionego PE, wzmocnionego PP oraz wzmocnionego U-PVC/ABS.
Zdjęcie 2. Wkład filtracyjny C-MEMTM
Obudowy chronią włókna przed uszkodzeniami mechanicznymi; wydrążone nośniki
pozwalają na wprowadzenie powietrza, wody i preparatów chemicznych do czyszczenia
pod wysokim ciśnieniem.
Stosowane przez firmę SFC zanurzone wkłady filtracyjne C-MEMTM mają następujące
strona 3/9
zalety:
Włókna o wielkości porów 0,2 µm, wykonane z HDPE – odporne na działanie
preparatów chemicznych (także chloru).
Możliwość wymiany wiązek membranowych.
Przestrzenna struktura włókna 3D – bezpieczeństwo i wytrzymałość membran.
Stała hydrofilność membran – nawet po wyjęciu z odcieku.
Specjalnie zastosowany składnik antyfoulingowy – ochrona przed wzrostem
bakterii wewnątrz membrany.
Bardzo skuteczne czyszczenie chemiczne membran.
Odporność na podciśnienie i nadciśnienie. Membrany C-MEMTM pracują przy
ciśnieniach; - 0,9 – 3 bary, a testowane są przy ciśnieniach rzędu 4 bary.
Samoregeneracja. Stosowany materiał i konstrukcja włókien, pozwalają na
samoistne usuwanie uszkodzeń mechanicznych, poprzez ich zlepianie się w
krótkim czasie.
Wysoka gęstość upakowania – znaczne ograniczenie objętości zbiorników.
Mały rozmiar i waga
Test integralności – szybka lokalizacja uszkodzenia modułu.
Brak części klejonych i spawanych.
Możliwość różnorakich konfiguracji szeregowych i równoległych.
Pojedyncze wkłady (maksymalnie 64 wkłady) mogą być łączone w moduły.
Zdjęcie 3. Moduł membranowy C-MEMTM
W przypadku większych instalacji moduły membranowe są grupowane, w celu
zapewnienia ekonomicznej pracy i podłączenia do wspólnych przewodów: medium
filtrowanego, płukania wstecznego wodą, płukania wstecznego powietrzem, obiegu
powietrza i czyszczenia CIP.
Zdjęcie 4. Moduły membranowe C-MEMTM zanurzone w zbiorniku filtracyjnym
strona 4/9
Filtracja przebiega w trybie „z zewnątrz do wewnątrz”, dzięki podciśnieniu wytworzonemu
przez pompę ssącą.
Osad
Osad
Zdjęcie 5. Moduł C-MEMTM w trybie pracy
Okresowo, membrany płukane są powietrzem, co zapobiega zatykaniu włókien i
wydłuża normalny tryb pracy modułu (lub grupy modułów). W przypadku zmniejszenia
wydajności pracy układu, następuje płukanie wsteczne modułów (płukanie powietrzem +
płukanie wodą) w trybie „od wewnątrz do zewnątrz”.
Osad
Osad
Zdjęcie 6. Moduł C-MEMTM w trybie płukania wstecznego wodą i powietrzem
strona 5/9
Raz w roku (lub częściej – jeżeli to konieczne) prowadzone jest czyszczenie
chemiczne CIP (cleaning in place) w trybie „od wewnątrz do zewnątrz”, które usuwa
kamień powstający na membranach. Ważnym i bardzo korzystnym dla użytkownika
aspektem jest możliwość czyszczenia CIP pojedynczych modułów, podczas gdy pozostałe
moduły pozostają w normalnym trybie pracy.
Praca instalacji, cykle płukania i czyszczenia sterowane są za pomocą układu
kontrolno – pomiarowego i są uwarunkowane zastosowaniem określonych parametrów
kontrolnych.
Osad oddzielony od oczyszczonego ścieku kierowany jest do układu zagęszczania i
odwadniania osadu, skąd może zostać skierowany na kwaterę składowania odpadów lub
wykorzystany do rekultywacji terenów, jako nawóz w rolnictwie, czy też wywieziony do
spalarni odpadów.
Oczyszczony ściek, oddzielony za pomocą membran C-MEMTM, w zależności od
wymaganego stopnia oczyszczenia, kierowany jest do systemu wodociągowego lub na
instalację nanofiltracji i odwróconej osmozy (dodatkowe doczyszczenie) i następnie do
systemu wodociągowego.
Zastosowanie biologiczno – mechanicznego oczyszczania ścieków z
zastosowaniem zaawansowanej technologii C-MEMTM niesie za sobą szereg korzyści
technologicznych i ekonomicznych, wynikających z przytoczonych poniżej cech
technologii:
Wysoka odporność membran (włókna chronione obudowami z tworzywa).
Długa żywotność membran (5 lat, w zależności od pracy i jakości ścieków).
Tania i prosta wymiana membran.
System
napowietrzania
wyposażony
w
wysokiej
sprawności
drobnopęcherzykowe dyfuzory.
Bardzo krótki czas napowietrzania membran – wykorzystanie dmuchawy do
napowietrzania komory nitryfikacji.
Wysoka odporność na związki utleniające.
Brak rozcieńczania preparatów chemicznych podczas czyszczenia CIP –
preparaty chemiczne wprowadzane są bezpośrednio do membran.
Poszczególne elementy wkładów C-MEMTM mogą być indywidualnie
wymienianie, bez specjalnych umiejętności i narzędzi.
Możliwość adaptacji istniejących instalacji do technologii C-MEMTM.
Zastosowanie technologii C-MEMTM
Technologia C-MEMTM z powodzeniem eksploatowana jest na całym świecie, w
następujących sektorach:
Oczyszczanie ścieków (komunalne, przemysłowe) – MBR
Oczyszczanie wody szarej
Oczyszczanie wód podziemnych i powierzchniowych
Oczyszczanie kondensatu (ciepłownie)
Przemysł farmaceutyczny
Przemysł spożywczy
Przemysł chemiczny i petrochemiczny
Przemysł papierniczy
Baseny
Stawy rybne
strona 6/9
Zdjęcie 7. C-MEMTM – oczyszczanie wody basenowej
Zdjęcie 8. C-MEMTM – oczyszczanie wody szarej
Zdjęcie 9. C-MEMTM – oczyszczanie ścieków składowiskowych MBR (Sarajewo)
strona 7/9
Zdjęcie 10. Napowietrzanie bioreaktora – MBR (Sarajewo)
Technologia C-TECHTM w Polsce
W Polsce, obecnie z powodzeniem pracują dwie instalacje oczyszczania ścieków,
oparte na technologii C-TECHTM: na oczyszczalni ścieków w Tychach oraz Żywcu.
Na oczyszczalni ścieków Tychy – Urbanowice, od 2005 roku działa ciąg
oczyszczania ścieków C-TECHTM o wydajności 16 500 m3/d (max. 1000 m3/h). Instalacja
składa się z 4 bioreaktorów o średnicy 35 m każdy.
Zdjęcie 11. Oczyszczalnia ścieków C-TECHTM – Tychy
Na oczyszczalni ścieków w Żywcu, działa ciąg oczyszczania ścieków C-TECHTM o
wydajności 26 000 m3/d (max. 2200 m3/h). Instalacja składa się z 4 bioreaktorów o
wymiarach 48,0 x 23,3 x 6,0 m każdy.
strona 8/9
Zdjęcie 12. Oczyszczalnia ścieków C-TECHTM – Żywiec
Podsumowanie
Narastający problem oczyszczania odcieków składowiskowych i ścieków
technologicznych wymusza poszukiwanie nowych rozwiązań. Przedstawione w niniejszym
referacie technologie C-TECHTM oraz C-MEMTM pozwalają na modernizację lub budowę
nowego skutecznego układu oczyszczania odcieków składowiskowych i ścieków
technologicznych, przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów eksploatacyjnych.
W zależności od wymagań ścieków oczyszczonych, istnieje możliwość modyfikacji
przedstawionych technologii poprzez stosowanie np. dodatkowych etapów oczyszczania
(nanofiltracja, odwrócona osmoza).
Indywidualne podejście do każdego z tematów oraz możliwość zaproponowania
najlepszych rozwiązań, z uwzględnieniem rzeczywistych potrzeb klienta oraz najlepszych
dostępnych technik (BAT), sprawia, że firma SFC Umwelttechnik cieszy się uznaniem na
całym świecie.
Autorzy:
Anna Musielak, Barbara Adamczak
P.H.U. Ortocal s.c.
e-mail: [email protected]
strona 9/9