ZASTOSOWANIE BIOREAKTORÓW BEZTLENOWYCH DO PODCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW MLECZARSKICH

Transkrypt

1 ZASTOSOWANIE BIOREAKTORÓW BEZTLENOWYCH DO PODCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW MLECZARSKICH Krzysztof Barbusiński Zakład Technologii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska REFERAT wygłoszony w trakcie konferencji Ochrona Środowiska. Woda i ścieki w Przemyśle Spożywczym marca w Białymstoku. Ścieki mleczarskie są uciążliwe dla środowiska, a ich głównym zanieczyszczeniem jest mleko, z wysoką zawartością tłuszczów w formie rozpuszczonej i stałej oraz węglowodanów i białek. Ilościowo dominują ścieki z procesów mycia i czyszczenia urządzeń i sprzętu technologicznego oraz mycia taboru służącego do transportu mleka, w których znajduje się średnio 3 do 4% podlegającego przeróbce mleka. Straty mleka następują zarówno w trakcie procesu rozpoczynania produkcji po periodycznym czyszczeniu lub przy zmianie asortymentu, jak i na skutek rozlania lub nieszczelności. Ścieki z procesów mycia i czyszczenia zawierają także znaczne ilości substancji czyszczących i odkażających, wśród których dominującą rolę odgrywają NaOH oraz HNO 3. Podczas produkcji mleka spożywczego i napojów mlecznych zużycie NaOH kształtuje się w granicach 0,2-0,9 kg na m 3 przetwarzanego mleka, a HNO 3 na poziomie 0,1-1,0 kg/m 3. W przypadku produkcji serów wartości te wynoszą odpowiednio 0,4-5,4 (NaOH) i 0,6-3,8 (HNO 3 ) [1]. W zakładach przetwarzających serwatkę, gdzie wykorzystuje się procesy wymiany jonowej, ultra- i nanofiltracji, stosowane są także kwasy ortofosforowy, siarkowy i chlorowodorowy oraz wodorotlenek potasu i podchloryn sodu. W obiegach wody i środków myjących stosowane jest także dodawanie czynników chelatujących (takich jak np. EDTA), które zapobiegają wytrącaniu i osadzaniu się wapnia i magnezu, a zarazem wspomagają działanie środków bakteriobójczych. Generalnie ścieki mleczarskie charakteryzują się wysoką zawartością zanieczyszczeń organicznych wyrażanych wskaźnikami BZT 5 i ChZT ponieważ mleko i produkty mleczarskie charakteryzują się wysokim BZT typowe wartości podano w tabeli 1. Zawierają także duże ilości zawiesin oraz związki azotu i fosforu. Świeże ścieki mają najczęściej odczyn alkaliczny (ph 7 8,8), z wyjątkiem ścieków pochodzących z produkcji kazeiny i niektórych gatunków sera. Są łatwo podatne na zagniwanie na skutek fermentacji laktozy. Skład ścieków z przemysłu mleczarskiego może się różnić w zależności od profilu produkcji, w tym także od sposobu wykorzystania serwatki (wykorzystanie do celów spożywczych lub paszowych). Odzysk lub wykorzystanie serwatki wpływa na znaczne obniżenie BZT i ChZT ścieków oraz obniża zawartość w ściekach tłuszczów i związków azotu [1]. Wysokie ładunki zanieczyszczeń zawartych w tych ściekach stanowią istotny problem zarówno w przypadku odprowadzania ich do oczyszczalni komunalnych, jak i degradacji tych zanieczyszczeń we własnej oczyszczalni bądź podczyszczalni. Analiza danych z tabeli 1 pokazuje, że istotne znaczenie dla obniżenia ładunku zanieczyszczeń organicznych w ściekach mleczarskich ma zapobieganie przedostawaniu się surowca lub produktów do ścieków, w tym zapewnienie szczelności wszystkich połączeń oraz sprawne i możliwie dokładne opróżnianie instalacji ponieważ nawet niewielka ilość surowca lub produktu w ściekach powoduje znaczący wzrost ładunku ścieków. Tabela 1. BZT wybranych produktów mleczarskich [1] Produkt BZT 5 [mg/kg produktu] mleko mleko odtłuszczone śmietana jogurt 91000

2 serwatka W artykule przedstawiono w skróconej formie możliwości zastosowania metod beztlenowych do podczyszczania ścieków z przemysłu mleczarskiego. SPOSOBY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW MLECZARSKICH W oczyszczaniu ścieków mleczarskich wykorzystuje się metody fizykochemiczne i biologiczne. Przed oczyszczaniem biologicznym ścieki poddaje się uśrednianiu składu, usuwaniu tłuszczów, cedzeniu i usuwaniu zawiesin oraz neutralizacji i koagulacji. Wstępnie oczyszczone ścieki poddawane są następnie obróbce biologicznej za pomocą osadu czynnego lub złóż biologicznych, bądź też oczyszczaniu beztlenowemu. W zależności od tego czy ścieki są tylko podczyszczane przed zrzutem do kanalizacji czy też oczyszczane w pełni, stosuje się różne rozwiązania. W niektórych przypadkach stosuje się także stawy doczyszczające. Metody tlenowego biologicznego oczyszczania ścieków wymagają doprowadzenia dużych ilości energii. Metody beztlenowe z kolei pozwalają na odzysk energii. Biorąc pod uwagę, że ścieki mleczarskie zawierają w sobie znaczne ładunki zanieczyszczeń organicznych oraz często charakteryzują się podwyższoną temperaturą można uznać, że zastosowanie metod beztlenowych w tym przypadku jest mocno uzasadnione. Za tego typu systemami przemawia także niska energochłonność, mały przyrost biomasy (rys. 1), odporność na znaczną nierównomierność obciążenia, a także możliwość szybkiego rozruchu nowoczesnych reaktorów beztlenowych nawet po długiej przerwie w ich eksploatacji [2]. Zalety te zostały już docenione w innych branżach przemysłu spożywczego (m.in. browary, gorzelnie, produkcja soków), w których z powodzeniem stosuje się nowoczesne reaktory beztlenowe, np. z osadem w postaci granul. Bilans masy proces tlenowy Bilans masy proces beztlenowy CO 2 30 kg Biogaz energia cieplna i elektr. 80 kg ChZT dopływ 100 kg Metabolizm tlenowy ChZT odpływ 10 kg ChZT dopływ 100 kg Metabolizm beztlenowy ChZT odpływ 10 kg Energia do aeracji 100 do 200 kwh Osad nadmierny 60 kg s.m. Osad nadmierny 10 kg s.m. Rys. 1. Bilanse masowe dla procesu oczyszczania tlenowego i beztlenowego [3] Generalnie najwięcej badań związanych z zastosowaniem nowoczesnych metod beztlenowych do oczyszczania ścieków mleczarskich dotyczy instalacji w skali laboratoryjnej bądź pilotowej. Znacznie mniej jest doniesień opisujących doświadczenia w skali technicznej. JEDNOSTOPNIOWE METODY BEZTLENOWE Zastosowanie jednostopniowych metod beztlenowych do oczyszczania ścieków mleczarskich zostało dosyć dobrze przebadane w skali laboratoryjnej w odniesieniu do filtrów beztlenowych ze stałym wypełnieniem, reaktorów ASBR, UASB oraz reaktorów hybrydowych [4]. Przykładowo w filtrach beztlenowych uzyskiwano obniżenie wartości ChZT w zakresie 78-92% stosując 4 dniowy czas zatrzymania ścieków. Nie obserwowano przy tym istotnego wpływu temperatury w zakresie o C. Inne wyniki pokazały możliwość uzyskania efektywności obniżenia ChZT od 75% do 85% przy średnim obciążeniu filtrów w zakresie 5,5 6,0 kg ChZT/(m 3 d). Wartość BZT 5 obniżana była o 90%. Inni autorzy uzyskiwali obniżenie

3 ChZT na poziomie 80% przy obciążeniu reaktora dochodzącym do 21 kg ChZT/(m 3 d). Także doniesienia o zastosowaniu w skali technicznej filtrów beztlenowych dowodzą, że można w nich osiągać bardzo dużą efektywność obniżenia wartości ChZT (>90%) przy obciążeniu reaktora w zakresie 5,0 6,0 kg ChZT/(m 3 d). Dużo wyników badań dotyczy zastosowania reaktorów UASB. Poglądowy widok takiego reaktora przedstawiono na rysunku 2. Przykładowo oczyszczając ścieki z produkcji sera o stężeniu w zakresie g ChZT/dm 3 uzyskiwano efektywność obniżenia ChZT na poziomie 85-99% przy czasie zatrzymania ścieków 6 dni i obciążeniu reaktora 2,0-7,3 kg ChZT/(m 3 d). Usunięcie ChZT na poziomie 90% uzyskano w reaktorze UASB pracującym przy obciążeniu aż 31 kg ChZT/(m 3 d). W innych badaniach w reaktorze UASB oczyszczano ścieki zawierające duże ilości tłuszczów. Uzyskano obniżenie wartości ChZT na poziomie 90%. W Mikkeli (Finlandia) znajduje się zakład mleczarski, w którym powstające ścieki mleczarskie oczyszczane są w reaktorze UASB [5]. Ilość powstających ścieków wynosi 165 milionów litrów w ciągu roku, a redukcja ChZT jaką udaje się osiągnąć w tej instalacji wynosi 70-90%. Dziennie produkowane jest 400 m 3 biogazu o zawartości metanu 70%. BIOGAZ ODPŁYW SEPARATORY DOPŁYW PĘCHERZYKI BIOGAZU POWIERZCHNIA OSADU BEZTLENOWEGO SYSTEM ROZDZIAŁU ŚCIEKÓW Rys. 2. Schemat reaktora UASB [3] Z kolei podsumowując wyniki badań dotyczących zastosowania reaktorów hybrydowych można stwierdzić, że uzyskiwano w nich obniżenie ChZT na poziomie 90-97% przy czasie zatrzymania ścieków od 1,7 do 4,1 doby oraz obciążeniu w szerokim zakresie 0,82 11 kg ChZT/(m 3 d) [4]. W przypadku beztlenowych reaktorów sekwencyjnych (ASBR) ustalono dopuszczalne obciążenie na poziomie 6 kg ChZT/(m 3 d) przy którym możliwa jest stabilna praca reaktora. Wyższe wartości powodowały trudności z utrzymaniem w reaktorze osadu i znaczne obniżenie efektów oczyszczania ścieków. Zastosowanie reaktorów beztlenowych pozwalało na uzyskanie produkcji metanu na poziomie 0,28 0,35 m 3 /kg ChZT usuniętego. Systemy beztlenowe, w których fazy kwaśna i metanowa zachodzą w jednym reaktorze mogą być podatne na różne negatywne czynniki i w efekcie nie realizować procesu oczyszczania w sposób optymalny. Faza kwaśna ma bezpośredni wpływ na fazę metanową i dla efektywnego przebiegu procesu oczyszczania musi zachodzić równowaga między wzrostem poszczególnych populacji bakterii realizujących te procesy. Realizacja tego zadania w sposób optymalny w jednym reaktorze jest często bardzo trudna. W układach jednostopniowych znaczny wzrost obciążenia reaktora może skutkować zachwianiem równowagi pomiędzy fazą acidogenną i metanogenną w procesie fermentacji. W wyniku tego następuje inhibicja bakterii metanogennych i obniżenie efektywności oczyszczania a także produkcji biogazu. Stąd wymagana jest ścisła kontrola ph zarówno ścieków

4 doprowadzanych do reaktora, jak i samego procesu fermentacji w reaktorze. Z powodu tych trudności bardziej stabilną pracę i efekty oczyszczania można uzyskać przy zastosowaniu beztlenowych systemów dwustopniowych [6]. DWUSTOPNIOWE METODY BEZTLENOWE Obecnie coraz częściej projektuje się systemy beztlenowe dwustopniowe, gdzie fazy kwaśna i metanowa realizowane są w oddzielnych reaktorach, zwłaszcza w przypadku gdy ścieki są słabo zakwaszone. Obecnie uważa się, że oddzielna fermentacja kwaśna jest podstawowym warunkiem efektywnej fermentacji metanowej. Prawidłowe sterowanie procesem w reaktorze wstępnego zakwaszania ma bezpośredni wpływ na efektywność pracy reaktora w którym zachodzi faza metanogenna. Wyniki badań pokazują, że w fazie acidogennej głównymi produktami są kwasy, takie jak: octowy, propionowy, masłowy, walerianowy. Podczas oczyszczania ścieków mleczarskich wzrost obciążenia reaktora do znacznych wartości nie powoduje problemów z degradacją węglowodanów jednak obserwuje się obniżenie sprawności procesów związanych z przemianami białek i tłuszczów w miarę wzrostu obciążenia. Wyniki oczyszczania ścieków mleczarskich w temperaturze 37 o C wykazały, że przy 12-godzinnym czasie zatrzymania ścieków o ph 5,5 degradacji ulegało 95% węglowodanów, 82% białek i 41% tłuszczów w reaktorze wstępnego zakwaszania, w którym realizowano fazę acidogenną [4]. W kilku przebadanych beztlenowych układach dwustopniowych, w których w pierwszym stopniu zastosowano reaktor pełnego wymieszania z osadem beztlenowym, a w drugim stopniu złoże z wypełnieniem stałym o przepływie od dołu bądź reaktor ze złożem fluidalnym, uzyskiwane efekty obniżenia ChZT wynosiły od 90% do 95% przy obciążeniu reaktora w zakresie 5,0 9,4 kg ChZT/( m 3 d) i czasie zatrzymania od 2 do 4,4 doby. Z uwagi na obecność w ściekach mleczarskich znacznych ilości tłuszczów i białek, pierwsza faza fermentacji (hydroliza) wymaga dłuższego czasu procesu co można osiągnąć przez dobranie odpowiedniej pojemności reaktora pierwszego stopnia. Kiedy eksploatuje się osobno reaktor fazy acidogennej i metanogennej, łatwiej jest optymalnie sterować pierwszym procesem i w ten sposób chronić reaktor fazy metanogennej przed inhibitującym wpływem zbyt niskiego ph i znacznych ilości lotnych kwasów organicznych, a tym samym uzyskiwać wysokie efekty oczyszczania ścieków i produkcji biogazu. UKŁADY BEZTLENOWO-TLENOWE Kombinowane beztlenowo tlenowe oczyszczanie ścieków w porównaniu z indywidualnymi systemami tlenowymi okazują się układami bardziej stabilnymi w odniesieniu do wahań ładunku ChZT. Uzyskuje się także wyższe efekty oczyszczania umożliwiające zrzut ścieków do wód powierzchniowych pod warunkiem efektywnego usunięcia związków biogennych. Jako reaktory doczyszczające tlenowe można zastosować reaktory przepływowe osadu czynnego jak również reaktory SBR. W literaturze dosyć często wspomina się o tlenowych napowietrzanych stawach jednak trzeba zdawać sobie sprawę, że to rozwiązanie wymaga dużych powierzchni terenu. Jako szczególne kombinowane beztlenowo tlenowe oczyszczanie ścieków należy też rozumieć rozwiązanie, w którym ścieki oczyszczone w reaktorze beztlenowym są transportowane systemem kanalizacyjnym do komunalnej oczyszczalni w celu dalszego tlenowego biologicznego doczyszczenia. Projektując oczyszczanie ścieków mleczarskich w systemach beztlenowo-tlenowych można posiłkować się rozwiązaniami już istniejącymi w odniesieniu do oczyszczania ścieków z innych sektorów produkcji, jak np. ścieki browarnicze czy z produkcji soków [7, 8]. Jednym z takich ciekawych rozwiązań jest układ, w którym jako stopień beztlenowy zastosowano reaktor wysoko obciążony BIOPAQ -IC, natomiast jako stopień tlenowy reaktor CIRCOX. Reaktory wieżowe CIRCOX są cylindrycznymi wysokimi zbiornikami, w których biomasa oczyszczająca ścieki rozwija się na nośniku (bardzo drobny bazalt, piasek) utrzymywanym w zawieszeniu przez wydajny system napowietrzania. Charakteryzują się dużą koncentracją biomasy (20-40 g/l), co powoduje bardzo dużą efektywność usuwania zanieczyszczeń. W

5 większości przypadków reaktory CIRCOX występują jedynie w wersji tlenowej, natomiast znana jest modyfikacja tzw. DENI CIRCOX (rys. 3), która jest przystosowana dodatkowo do realizowania procesu denitryfikacji. Tak więc w reaktorze DENI CIRCOX może zachodzić zarówno nitryfikacja jak i denitryfikacja. Dopływ Odpływ Strefa powietrza Pierścień zewnętrzny Osadnik Strefa wznosząca Strefa opadająca Sekcja niedotleniona Sekcja tlenowa Powietrze Rys. 3. Schemat reaktora DENI CIRCOX [ na podstawie 9] Jako przykład funkcjonowania układu beztlenowo-tlenowego w skali technicznej można opisać krótko oczyszczalnię ścieków z produkcji jogurtów w zakładzie Ehrmann AG w Moskwie, w którym istniejący układ oczyszczania tlenowego rozbudowano przez dodanie reaktora beztlenowego ze stałym wypełnieniem [10]. Oczyszczanie ścieków polega na usunięciu części stałych ze ścieków, które następnie kierowane są do zbiornika wyrównawczego, gdzie następuje wstępne zakwaszenie oraz wyrównanie składu ścieków i wartości ph. Następnie stosuje się proces flotacji dla usunięcia resztek tłuszczu i kawałków sera, po czym ścieki przepływają do złoża beztlenowego z wypełnieniem stałym. W kolejnej fazie oczyszczania ścieki poddawane są procesowi doczyszczania tlenowego. Efektywność usuwania ChZT układu beztlenowo-tlenowego wynosi ponad 98% przy ładunku dopływającym rzędu 3000 kg ChZT/d. Dodatkowo uzyskuje się istotne zmniejszenie produkcji osadów ściekowych. Powstający biogaz wykorzystywany jest energetycznie. USUWANIE ZWIĄZKÓW BIOGENNYCH W procesach beztlenowych nie można efektywnie usunąć związków biogennych ze ścieków. Dlatego w przypadku takiej konieczności należy podczyszczone beztlenowo ścieki doczyścić metodami tlenowymi. Efektywne usuwanie związków azotu i fosforu na drodze biologicznej wymaga odpowiedniego stosunku C/N oraz C/P. Ponieważ związki fosforu można strącać na drodze chemicznej to w przypadku mniejszej efektywności procesu biologicznej defosfatacji można kompensować to strącaniem chemicznym. Największy problem występuje w przypadku usuwania azotu. Bierze się to stąd, że związki węgla organicznego (ChZT) usuwane są w stosunkowo dużym stopniu w procesach mechanicznego oczyszczania, np. w osadnikach wstępnych oraz flotatorach. Jeśli do procesu włączymy stopień biologiczny oczyszczania beztlenowego to nastąpi w nim dalsza redukcja ładunku związków organicznych. Natomiast związki azotu w tych procesach usuwane są w bardzo niewielkim stopniu. Stąd zarówno procesy mechanicznego jak i beztlenowego oczyszczania zmieniają niekorzystnie stosunek węgla organicznego do azotu w wyniku czego występują poważne trudności w usunięciu azotu w procesie nitryfikacji i

6 denitryfikacji. Dotyczy to szczególnie procesu denitryfikacji ponieważ bakterie denitryfikacyjne potrzebują dostępności węgla organicznego dla zredukowania do wolnego azotu (N 2 ) powstałych w procesie nitryfikacji azotanów. W przypadku eksploatowania oczyszczalni ścieków mleczarskich w systemie dwustopniowym beztlenowo-tlenowym należy przewidzieć możliwość dostarczenia do reaktora denitryfikacji odpowiedniej ilości związków organicznych, a także poczynić starania nad ograniczeniem doprowadzania do układu oczyszczania dodatkowego ładunku azotu, np. z odciekami po odwodnieniu przefermentowanych osadów. Związki węgla organicznego dla procesu denitryfikacji można zapewnić poprzez dodawanie do komory denitryfikacji zewnętrznego źródła węgla (np. metanol, kwas octowy) bądź przez zaprojektowanie tzw. ominięcia (by-pass) dzięki któremu część ścieków omija reaktory nitryfikacji (opcjonalnie również stopień beztlenowy) i wprowadzana jest bezpośrednio do komory denitryfikacji. Należy to przewidzieć i uwzględnić już na etapie projektowania. Analiza ładunków zanieczyszczeń dopływających, jak i generowanych na samych oczyszczalniach (w wyniku procesów technologicznych) pokazuje, że czynnikiem o potencjalnie bardzo dużym negatywnym wpływie na efekty usuwania azotu ogólnego są odcieki z odwadniania osadów przefermentowanych. Odcieki te niosą ze sobą znaczny dodatkowy ładunek azotu, który po zawróceniu do głównego ciągu technologicznego może powodować problemy z uzyskaniem wymaganego stopnia usuwania azotu ogólnego w procesach nitryfikacji i denitryfikacji. Stężenie azotu amonowego w tego typu odciekach może wynosić od 1000 do 1500 g/m 3 [11], a nawet 2000 g/m 3, co może stanowić do 30% ładunku azotu amonowego w wodach dopływających do części biologicznej [12]. Dzieje się tak ponieważ w trakcie beztlenowego rozkładu substancji organicznych nawet około 50% azotu organicznego może być przekształcana w azot amonowy. Dlatego poszukuje się skutecznych metod eliminacji związków azotu z tych odcieków przed ich zawróceniem do reaktorów biologicznych. Obecnie coraz większe zainteresowanie wzbudzają metody usuwania azotu amonowego z odcieków po odwadnianiu osadów przefermentowanych zanim odcieki te zostaną wprowadzone do głównego ciągu oczyszczania. Są to metody usuwania azotu w tak zwanym bocznym ciągu technologicznym. Można tutaj zastosować procesy biologiczne, chemiczne bądź fizykochemiczne. Wśród metod biologicznych można wymienić nowoczesne i efektywne technologie osadu czynnego, stosowane jeszcze w ograniczonym zakresie, wśród których na uwagę zasługują procesy SHARON, BABE oraz połączenie procesu SHARON i ANAMMOX. Z kolei usuwanie azotu amonowego na drodze chemicznej może być realizowane poprzez strącanie tzw. struwitu czyli fosforanu amonowomagnezowego. Więcej szczegółowych informacji na ten temat osoby zainteresowane znajdą w innej publikacji Autora pt. Usuwanie związków azotu z odcieków po odwadnianiu przefermentowanych osadów [13]. PODSUMOWANIE Zastosowanie metod beztlenowych do efektywnego podczyszczania ścieków mleczarskich jest uzasadnione zarówno z technologicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia. Jak w każdym przypadku należy wziąć pod uwagę zarówno zalety jak i niedoskonałości tych metod. Wśród zalet systemów beztlenowych można wymienić: możliwość odzysku energii, a więc atrakcyjność ekonomiczną, niewielką produkcję osadów biologicznych w porównaniu z metodami tlenowymi, możliwość usuwania bardzo dużych ładunków zanieczyszczeń organicznych w przypadku zastosowania nowoczesnych wysoko obciążonych reaktorów (tzw. high-rate bioreactors), obniżenie kosztów eksploatacji oczyszczalni. Wady systemów beztlenowych to m.in.: brak możliwości efektywnego usuwania związków biogennych, konieczność doczyszczania ścieków metodami tlenowymi,

7 znaczna wrażliwość bakterii metanogennych na zmiany warunków środowiskowych (m.in. zmiany temperatury procesu, ph ścieków), konieczność stosowania zbiorników wyrównawczych i istotny wpływ fazy acidogennej procesu na fazę metanogenną, nie w pełni wyjaśniony potencjalnie inhibitujący wpływ białek i tłuszczów na proces fermentacji. Zastosowanie metod beztlenowych do oczyszczania ścieków mleczarskich najlepiej jest opisane w literaturze naukowej w odniesieniu do reaktorów UASB i filtrów beztlenowych z wypełnieniem stałym. Należy jednak dążyć także do szerszego zastosowania w skali technicznej nowoczesnych wysoko obciążonych reaktorów typu IC bądź EGSB. Należy dokładnie usuwać tłuszcze ze ścieków ponieważ przy wykorzystaniu metod beztlenowych stanowią one potencjalny czynnik inhibitujący proces oczyszczania. Szczególnie istotny inhibitujący wpływ może występować w systemach jednostopniowych. Także zawiesiny obecne w ściekach mogą stwarzać poważne problemy w prawidłowym funkcjonowaniu beztlenowego procesu biologicznego, szczególnie w przypadku stosowania filtrów beztlenowych. Niezbędnym rozwiązaniem jest także instalowanie zbiornika retencyjnego, w którym może następować wyrównanie składu i ph ścieków, zachodzić wstępna faza hydrolizy, a także faza zakwaszania. Dwustopniowe systemy beztlenowe okazują się być bardziej odporne na nierównomierność dopływającego ładunku, a także można w nich uzyskać wyższe i bardziej stabilne efekty oczyszczania. Dokładnych badań wymaga w tych systemach faza acidogenna, zwłaszcza w aspekcie przemian związanych z tłuszczami i białkami zawartymi w ściekach mleczarskich. Optymalne warunki prowadzenia fazy acidogennej mają bezpośredni wpływ na fazę metanową umożliwiając zwiększenie efektów oczyszczania bądź osiągnięcie wysokich efektów przy znacznie większym obciążeniu reaktorów ładunkiem zanieczyszczeń. W systemach beztlenowych nie można efektywnie usunąć związków biogennych dlatego należy stosować układy doczyszczania tlenowego z procesami nitryfikacji i denitryfikacji. Ponieważ systemy tlenowe są rozpowszechnione do oczyszczania ścieków mleczarskich dlatego problemem staje się jedynie możliwość braku dostatecznej ilości węgla organicznego dla efektywnej denitryfikacji dużych ilości związków azotu. Należy rozważyć możliwość wprowadzania zewnętrznego źródła węgla organicznego do komór denitryfikacji, ale ponieważ rozwiązanie to wiąże się z dodatkowymi kosztami, prostszym rozwiązaniem wydaje się doprowadzenie części ścieków po stopniu beztlenowym (bądź nawet ścieków podczyszczonych jedynie mechanicznie) bezpośrednio do komory denitryfikacji. W przypadku stosowania dwustopniowych systemów beztlenowych należy rozważyć możliwość doprowadzenia do komory denitryfikacji części ścieków z fazy acidogennej zawierających znaczne ilości LKT. Wymaga to przeprowadzenia dokładnych badań. W celu ograniczenia zawracania do głównego ciągu technologicznego dodatkowych ładunków azotu zawartego w odciekach z odwadniania przefermentowanych osadów zaleca się rozważenie możliwości usuwania azotu z tych odcieków z zastosowaniem nowoczesnych metod oczyszczania w tak zwanym bocznym ciągu technologicznym. Ponieważ wprowadzenie stopnia beztlenowego podczyszczania do istniejącej już oczyszczalni tlenowej może skutkować zmniejszeniem wymaganej kubatury reaktorów tlenowych, to może się okazać, że zbędne reaktory mogą być zaadaptowane do usuwania azotu z odcieków w takich procesach jak SHARON lub BABE. Literatura 1. Najlepsze Dostępne Techniki (BAT) - wytyczne dla branży mleczarskiej. Ministerstwo Środowiska. Warszawa, kwiecień Zieliński M., Dembowski M., Krzemieniewski M.: Możliwość beztlenowej biodegradacji zanieczyszczeń zawartych w permeacie po nanofiltracji serwatki kwaśnej. Rocznik Ochrona Środowiska, Tom 9, (2007).

8 3. Binyon S.: Assessing the viability of anaerobic digestion for industrial applications. ARL Consulting Ltd. The Heath, Runcorn Burak D., Orhan Y., Turgut T.O.: Anaerobic treatment of dairy wastewaters: a review. Process Biochemistry 40, pp (2005). 5. Wang L.K., Yung-Tse Hung, Lo H.H., Yapijakis C.: Waste treatment in food processing industry. CRC Press (2006). 6. Barbusiński K.: Beztlenowe metody oczyszczania ścieków. Cz. 3: Reaktory beztlenowe. BMP AgroPrzemysł, nr 4, (2009). 7. Barbusiński K.: Beztlenowe metody oczyszczania ścieków. Cz. 4: Przykłady zastosowań. BMP AgroPrzemysł, nr 5, (2009). 8. Buczak B.: Oczyszczalnia ścieków dla Browaru Bosman. Agro Przemysł, nr 3, (2004). 9. Demonstration of effective and efficient tannery effluent treatment using an innovative integrated and compact biological and physical treatment plant. LIFE02 ENV/NL/ ( ort&fil=life02_env_nl_000114_layman.pdf) Barbusiński K.: Procesy SHARON i BABE usuwają azot. BMP Chemia Przemysłowa, nr 5, (2009). 12. Boruszko D., Wierzbicki T.L.: Charakterystyka wód nadosadowych powstających na oczyszczalniach ścieków oraz ich wpływ na pracę oczyszczalni i środowisko. Konferencja Naukowo-Techniczna pt. Nowe technologie w uzdatnianiu wody, oczyszczaniu ścieków i gospodarki osadowej. Częstochowa, Barbusiński K.: Usuwanie związków azotu z odcieków po odwadnianiu przefermentowanych osadów. Referat na Konferencję pt. Zaawansowane technologie biologicznego oczyszczania ścieków komunalnych, Zegrze kwietnia 2010.