PROBLEMY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW O WYSOKIM STĘŻENIU FOSFORU I DOTKNIĘTYCH ROZWOJEM BAKTERII NITKOWATYCH W ZAKŁADZIE HOCHLAND W KAŹMIERZU

Transkrypt

1 PROBLEMY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW O WYSOKIM STĘŻENIU FOSFORU I DOTKNIĘTYCH ROZWOJEM BAKTERII NITKOWATYCH W ZAKŁADZIE HOCHLAND W KAŹMIERZU Autorzy: Marek Mikołajczak Hochland Polska sp. z o.o., Kaźmierz Firma Hochland produkuje wyroby mleczarskie w zakładzie w Kaźmierzu od maja 1995 oku, a od grudnia 1995 działa zakładowa oczyszczalnia ścieków. Początkowo oczyszczeniu podlegało 120 m 3 ścieku z OSM Kaźmierz i 50 m 3 z Hochlandu. Oczyszczano ścieki w oczyszczalni biologicznej typu BIOBLOK PS/300. Jednak cały czas występowały problemy z osiągnięciem przez odpływ z oczyszczalni parametrów zgodnych z posiadanym pozwoleniem wodno-prawnym. Analizowano dlaczego nie uzyskuje się zakładanego stopnia redukcji zanieczyszczeń. W wyniku tej analizy stwierdzono, że oczyszczalnia została zaprojektowana na mniejsze obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń i nie można uzyskać poprawy bez radykalnych zmian. W związku z tym, że następował gwałtowny wzrost produkcji w zakładzie Hochlandu, a co za tym idzie ciągłe zwiększanie się ilości ścieków podjęto decyzję o dołączeniu do istniejącej biologicznej oczyszczalni podczyszczalni chemicznej, która redukowałaby zanieczyszczenia o 75% i umożliwiła w ten sposób prawidłowe działanie biobloku. Po długich poszukiwaniach wybrano firmę STORK z Holandii. W 1998 roku uruchomiono cały układ oczyszczający ścieki składający się z: - zbiorników przepompowni, - zbiornika uśredniającego z natlenianiem, - podczyszczalni mechaniczno - chemicznej firmy STORK, - przebudowanej oczyszczalni biologicznej BIOBLOK PS 300. Ogólny opis sposobu oczyszczania ścieków Oczyszczanie ścieków w firmie Hochland Polska Sp. z o.o. odbywa się kolejno w dwóch różnych etapach technologicznych (rysunek 1): 121

2 122

3 Etap 1 - podczyszczenie mechaniczno-chemiczne ścieku surowego metodą flotacyjną DAF (dissolved air flotation) według technologii firmy STORK, poprzedzone wstępnym odtłuszczeniem ścieku Etap 2 - Oczyszczanie biologiczne doczyszczające ściek po flotacji w urządzeniach typu BIOBLOK firmy POWOGAZ Pniewy Ogólna charakterystyka ścieku surowego Ściek surowy powstający w zakładzie Hochland Polska Sp. z o.o. składa się z ścieków technologicznych pochodzących: - z zakładu produkcyjnego Hochland Polska Sp. z o.o. ściek o typowym składzie ścieków powstających w zakładzie przetwórstwa surowców pochodzenia mlecznego, zawierający tłuszcze, białka, pozostałości środków używanych w produkcji oraz w procedurach mycia i dezynfekcji urządzeń, - z mleczarni ściek o typowym składzie dla ścieków mleczarni o znacznej zawartości substancji organicznej, zgodnie z umową nie może zawierać serwatki, -z działów socjalno-bytowych -z chłodzenia Szczegółowe ilości i rodzaje zanieczyszczeń są zmienne w zależności od realizowanego profilu produkcji oraz rodzaju i czasu procedur mycia linii technologicznych. Przeciętny skład ścieków surowych powstających w zakładzie przedstawia się następująco: ChZT Cr /m 3 ] BZT 5 /m 3 ] Pog [g/m 3 ] - 92 Zawiesina ogólna [g/m 3 ] Odczyn [ph] - 7 Ilości ścieków surowych (technologicznych i socjalno-bytowych) dopływających do oczyszczalni układają się według następujących proporcji: aktualnie: wg projektu STORK-a: Całkowita ilość ścieku m 3 /d ~450 m 3 /d Ilość ścieku z Hochland Polska m 3 /d ~300 m 3 /d Ilość ścieku z mleczarni m 3 /d ~150 m 3 /d 123

4 Ścieki oczyszczone zrzucane są do rzeki Samy o klasie czystości I. Posiadane pozwolenie wodno-prawne wymaga aby maksymalne stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych nie przekraczały: Wymagania: Rezultat oczyszczania: ChZT Cr /m 3 ] < BZT 5 /m 3 ] < 20 3,8 Pog [g P/m 3 ] < 3 1,8 Nog [g N/m 3 ] < 25 7,8 Zawiesina ogólna [g/m 3 ] < 30 3,3 Odczyn [ph] 6,5-8, Opis procesu oczyszczania ścieków Etap 1 Podczyszczanie ścieku surowego w oczyszczalni mechaniczno-chemicznej z wysoką redukcją zanieczyszczeń odbywa się w następujący sposób: ściek surowy (łącznie: technologiczny i bytowy) grawitacyjnie przepływa do przepompowni, skąd okresowo pompowany jest do napowietrzanego zbiornika uśredniającego o pojemności 150 m 3. Uśredniony ściek surowy z wydajnością 8-10 m 3 /h zasila następnie flokulator rurowy gdzie do strumienia ścieku pod ciśnieniem dozowane są kolejno chemikalia: - preparat PAX 18 - w celu destabilizacji i wstępnej koagulacji koloidów i zawiesin; dawka koagulanta PAX-18 wynosi 290 g/m 3, - roztwór NaOH - którego zadaniem jest utrzymanie odczynu ścieku po koagulacji w granicach 6.5<pH<7.5 - praktycznie nieużywany, ponieważ średnio zasadowy koagulant PAX-18 w nieznacznym stopniu obniża odczyn ścieków, - roztwór preparatu OPTIFLOC A poliakrylamid typu anionowego, którego zadaniem jest szybkie wytworzenie kłaczków, łatwousuwalnych w procesie flotacji; dawka flokulanta anionowego OPTIFLOC A-130 0,4-0,8 g/m 3. Stosowane chemikalia: koagulant, neutralizator, flokulant stanowią zestaw, w którym brak lub znaczny niedobór jednego składnika powoduje natychmiast złą pracę flotacji. Do ścieku po obróbce chemicznej we flokulatorze rurowym dopływającego do flotatora dodawana jest część ścieku oczyszczonego w ilości stanowiącej około % wydajności flotatora (tj m 3 ) nasyconego powietrzem pod ciśnieniem około 5,5 bar. Z tak przygotowanego ścieku surowego we flotatorze, w wyniku procesu desaturacji (odgazowania) następuje powstanie

5 dużej liczby mikropęcherzyków powietrza, które łączą się z klaczkami zawiesin i powodują ich flotację (unoszenie). Float jest usuwany z powierzchni ścieku i kierowany do dalszej obróbki, natomiast ściek pozbawiony zawiesiny płynie do zbiornika kontaktowego o pojemności 35 m 3, w którym jest mieszany i napowietrzany. Przeciętny skład ścieków podczyszczonych we flotatorze DAF przedstawia się następująco: ChZT Cr /m 3 ] 1765 BZT 5 /m 3 ] 1180 Pog [g/m 3 ] 38 Zawiesina ogólna [g/m 3 ] 296 Odczyn [ph] 6,9 Ze zbiornika kontaktowego ściek według potrzeb podawany jest do części biologicznej oczyszczalni, gdzie następuje jego dalsze oczyszczanie z udziałem bakterii osadu czynnego. Etap II Reaktor biologiczny - oczyszczalnia BIOBLOK PS 300 została przebudowana i nie posiada komory niedotlenionej (denitryfikacyjnej) ze względu na niewielki procentowy udziału azotu w stosunku do BZT 5 oraz fakt, że większość azotu zostanie wbudowana w biomasę osadu nadmiernego lub odpłynie z oczyszczonymi ściekami (w ramach dopuszczalnej wartości 25 g N/m 3 ). Uczyniono tak, dążąc do maksymalnego powiększenia komory tlenowej do obecnych 230 m 3 z początkowych 132 m 3. Komorę beztlenową o pojemności 37 m 3 służącą w procesie biologicznej defosfotacji do wydzielenia do ścieków fosforu w postaci rozpuszczonych ortofosforanów, które w strefie tlenowej są wbudowane w biomasę komórek bakterii osadu czynnego kumulującego fosfor. Czas hydraulicznego przetrzymania uwzględniający 100 % recyrkulację wynosi 1,3 h co w świetle danych literaturowych (1-2 h) (4) jest czasem wystarczającym - co potwierdziła nasza praktyka. Defosfatacja biologiczna ścieku wspomagana jest strącaniem chemicznym jonów P-PO4 z użyciem koagulanta PAX-18 dozowanego symultanicznie do osadu czynnego. Stosowana dawka PAX-18 w ilości D1 = 290 g/m 3 umożliwia chemiczne związanie około 20 g P-PO 4 /m 3. Komorę tlenową o objętości 230 m 3 zapewniającą niezbędny czas przetrzymania do usunięcia BZT 5 poniżej poziomu wymaganego pozwoleniem wodnoprawnym oraz zapewnienie procesu nitryfikacji. 125

6 Od czasu przebudowy nie zanotowano problemów z osiągnięciem wymaganych parametrów przez odpływ z oczyszczalni spowodowany napływem zbyt obciążonych ścieków. Natomiast od 2000 roku notujemy problemy z pojawieniem się bakterii nitkowatych obniżających efektywność pracy oczyszczalni. Bakterie te pojawiają się okresowo, najczęściej w styczniu, i zazwyczaj udaje się usunąć je do końca marca, choć przysparzało to coraz większych trudności. W 2004 roku próbkę ścieków w celu identyfikacji bakterii nitkowatych przekazano do Pracowni Biologicznej BIOM w Pile, skąd otrzymano następujący wynik: - typ dominujący bakterii nitkowatych N - typ podporządkowany Thiothrix sp. Bakterie te powodują bardzo uciążliwe kłopoty z sedymentacją osadu (puchnięcie) i mocno ograniczają efektywność pracy oczyszczalni. Rozwojowi bakterii nitkowatych sprzyjają: łatwo dostępny substrat, wysokie obciążenie, niedostateczne napowietrzenie w okresach wysokiego obciążenia oraz często zachwiany stosunek substancji biologicznych, a ponadto, obecność w ściekach krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, obecność siarczków oraz uderzeniowe obciążenia związkami amonowymi. Ustalono następujący sposób postępowania mający doprowadzić do usunięcia bakterii nitkowatych: - usunąć zredukowane związki siarki, - utrzymywać cały czas tlen na poziomie 2,5 mg O 2 /dm 3, - kontrolę ścieków, aby nie popuścić do napływu ścieków zgniłych, - kontrolę substancji biogennych, - obniżenie wieku osadu, - zastosowanie PAX-18 w dawce i miejscu zaproponowanym przez technologa KEMIPOL-u. Nadmiar jonów glinu wprowadzanych z dawką koagulanta PAX-18 wykorzystywany jest w procesach koagulacji poprawiając usuwanie zawiesiny w osadnikach wtórnych jak również zwalczając bakterie nitkowate. Wielomiesięczna praktyka stosowania PAX-18 dozowanego symultanicznie pokazała, że wolnych jonów i związków kompleksowych glinu było za mało dla zlikwidowania bakterii 021 N. Po konsultacjach z technologiem KE- MIPOL-u postanowiono więc zwiększyć dawkę o dalsze D2 = 210 g/m 3 co odpowiada 3g Al/kg smo d. Sumaryczna dawka PAX-18 dozowanego do osadu recyrkulowanego wyniosła więc: 126 D = D1 + D2 = = 500 g/m 3 ścieku

7 Wysoką dawkę D = 500 g/m 3 stosowano przez 1 tydzień, a po stwierdzeniu objawów wycofywania się bakterii 021 N z osadu wstępnego (systematyczne obniżanie sie indeksu osadu i zmniejszanie się powierzchni zajętej przez kożuch) dawkę PAX-18 obniżono ostatecznie do 250 g/m 3. Wnioski 1. W okresie obniżonych temperatur zewnętrznych, gdy podwyższa się wiek osadu czynnego, wzrasta niebezpieczeństwo rozwoju bakterii nitkowatych, obniżających efektywność pracy oczyszczalni. 2. Obsługa oczyszczalni nie może dopuszczać do napływu do oczyszczalni biologicznej ścieku zagniłego, będącego dobrą pożywką do rozwoju bakterii nitkowatych. 3. Bakterie nitkowate skutecznie zwalczać można przy pomocy preparatu PAX -18 produkowanego przez Kemipol Police powodującego rozrywanie nitek i po zablokowaniu ich rozwoju umożliwiającego usunięcie z reaktora biologicznego. 4. Przed stosowaniem koagulantów PAX do zwalczania bakterii nitkowatych należy wziąć po uwagę ilość rozpuszczonych w ściekach ortofosforanów, a oprócz dawki początkowej PAX-u przewidzieć dodatkowe zużycie koagulanta na ich chemiczne związanie. Literatura 1. Bernacka J., Kurbiel J., Królikowski W.: Wytyczne technologiczne projektowania procesów usuwania ze ścieków substancji biogennych metadą biologiczną. Podstawy i zasady procesów CPBR nr Gospodarka Wodna, Biuro Projektów Gospodarki Wodno-Ściekowej Prosan Warszawa, czerwiec Cywiński B. i inni, Oczyszczanie ścieków miejskich - Podstawy technologiczne i zasady projektowania oczyszczalni Arkady, Warszawa Oczyszczalnie ścieków typu BIOBLOK PS - wytyczne dla projektantów i inwestorów Poznań Dokumentacja techniczno ruchowa do podczyszczalni mechaniczno-chemicznej firmy STORK-Holandia. 5. Ekspertyza dotycząca projektu oczyszczalni ścieków firmy Hochland Polska w Kaźmierzu opracowana przez firmę Novopol Poznań, listopad