Koncepcja modernizacji oczyszczalni ścieków w Jaworze

Transkrypt

1 TIM II Maciej Kita Gliwice, ul. Czapli 57 NIP Tel , Zamawiający: Gmina Jawor Jawor, Rynek 1 Stadium dokumentacji: Koncepcja Temat opracowania: Koncepcja modernizacji oczyszczalni ścieków w Jaworze Wykonał zespół pod kierunkiem: mgr inż. Maciej Kita dr inż. Tatiana Kita dr inż. Lesław Płonka mgr inż. Paweł Przybylski Data opracowania: Marzec 2015 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 1

2 SPIS TREŚCI 1 Część ogólna Dane ogólne Podstawy opracowania Cel i zakres opracowania Opis stanu istniejącego oczyszczalni Lokalizacja oczyszczalni Istniejąca zlewnia oczyszczalni Ilość i jakość ścieków Ilość ścieków Stężenia i ładunki Zależności między parametrami Zmiana charakteru ścieków wraz ze wzrostem przepływu Układ procesowy oczyszczalni Charakterystyka obiektów technologicznych Komora uspokajająca Piaskownik Osadnik wstępny Komory beztlenowe Komory denitryfikacji Tlenowe komory osadu czynnego Stacja dmuchaw Stacja magazynująco - dozująca koagulant PIX Urządzenie pomiarowe Kanał odprowadzający Przepompownia osadów Komory fermentacji osadu Laguny osadowe Zasilanie obiektów na terenie oczyszczalni w energię elektryczną Stan techniczny obiektów oczyszczalni Docelowe warunki pracy oczyszczalni Przewidywany rozwój zlewni Planowany przyrost obciążenia oczyszczalni Docelowe obciążenie oczyszczalni Obliczenie RLM - wartości obecne i docelowe Przepływ ścieków - wartości docelowe Wymagana jakość ścieków oczyszczonych Proponowany układ modernizacji i rozbudowy części ściekowej oczyszczalni Część mechaniczna Część biologiczna Opis procesu obróbki ścieków Inne rozwiązania Podsumowanie TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 2

3 5 Proponowane warianty modernizacji i rozbudowy części osadowej oczyszczalni Stabilizacja osadów Kompostowanie Stabilizacja chemiczna Stabilizacja tlenowa Autotermiczna stabilizacja tlenowa Fermentacja metanowa (beztlenowa) Podsumowanie Opis procesu obróbki osadów Obliczenia technologiczne Odwadnianie osadu Podsumowanie Transport i higienizacja osadu Ilości powstających osadów Końcowy etap obróbki osadów Suszenie Suszarnia mechaniczna Suszarnia słoneczna Kompostowanie Podsumowanie Ostateczny zakres przyjętej modernizacji i rozbudowy oczyszczalni Zestawienie działań Opis szczegółowy Wykonanie nowej komory rozprężnej wraz z przelewem nadmiarowym Wykonanie stanowiska prefabrykowanego sitopiaskownika (wraz z obejściem), odbierającego ścieki z bocznych przewodów tłocznych doprowadzonych bezpośrednio do oczyszczalni Zabudowa systemu biofiltracji powietrza z komory rozprężnej i sitopiaskownika oraz obiektów gospodarki osadowej Wykonanie pompowni lokalnej (prefabrykowanej) odbierającej ścieki socjalne z obiektów oczyszczalni i tłoczące je do prefabrykowanego sitopiaskownika Remont osadników wstępnych (w tym podniesienie ścian), połączony z wymianą wyposażenia i montażem pompy transferowej części ścieków do komory predenitryfikacji oraz wykonaniem nowych komór towarzyszących Wykonanie pompowni nadmiarowej, umożliwiającej podanie ścieków do OBF, zaadaptowanego na zbiornik retencyjny wraz z adaptacją OBF na zbiornik retencyjny Modernizacja reaktorów biologicznych, połączona z odtworzeniem i podniesieniem konstrukcji oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy Podniesienie komory Biogradex wraz z budową komory rozdziału na osadniki wtórne Modernizacja osadnika wtórnego połączona z odtworzeniem i podniesieniem konstrukcji oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy Budowa nowego osadnika wtórnego wraz z kompletnym wyposażeniem TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 3

4 Modernizacja pompowni osadu recyrkulowanego połączona z odtworzeniem konstrukcji oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy Wykonanie komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego wraz z obejściem Modernizacja węzła dmuchaw połączona z wykonaniem budynku dmuchaw oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy Modernizacja układu magazynowania i dozowania koagulantu do chemicznego usuwania fosforu, połączona z wykonaniem fundamentu żelbetowego Wykonanie stacji magazynowania i dozowania węgla organicznego Zabudowa układu wody technologicznej (ścieków oczyszczonych), zapewniająca zasilanie urządzeń oczyszczalni Budowa zagęszczacza grawitacyjnego osadu wstępnego wraz z obejściem Renowacja pompowni osadu wstępnego zagęszczonego (istniejący obiekt wraz z pompownią osadu recyrkulowanego i pompownią złożową ) Wykonanie stacji zagęszczania osadu nadmiernego Wykonanie wydzielonej komory fermentacyjnej zamkniętej wraz z obiektami towarzyszącymi (maszynownia - wymiennikownia) Wykonanie układu gospodarki biogazowej sieci biogazu z odwadniaczami, odsiarczalnią, zbiornikiem, ujęciem i pochodnią oraz kotłownią biogazowo-olejową Adaptacja jednego OBF do roli zbiornika magazynowego osadu do odwadniania oraz wykonanie zbiornika osadu przefermentowanego Wykonanie stacji odwadniania osadów Montaż układu transportu i wapnowania (wraz z silosem wapna) osadu odwodnionego Renowacja złoża biologicznego, wraz z wykonaniem pompowni odcieków (z wykorzystaniem istniejącej pompowni złożowej renowacja całego obiektu, razem z pompownią osadu recyrkulowanego i wstępnego zagęszczonego Przebudowa składowiska osadu (istniejących lagun) Dostosowanie systemu elektroenergetycznego oczyszczalni oraz zabudowa awaryjnego agregatu prądotwórczego o mocy dostosowanej do utrzymania pracy oczyszczalni wraz z podłączeniem do systemu energetycznego oczyszczalni Wymiana systemu AKPiA wraz z dostosowaniem do nowych potrzeb w zakresie oczyszczalni, odbioru, wykorzystania i transmisji sygnału z pompowni sieciowych Wykonanie nowych połączeń technologicznych Dostosowanie układu komunikacyjnego oczyszczalni Charakterystyka urządzeń technologicznych zmodernizowanej i rozbudowanej oczyszczalni Wymagania ogólne Wymagania szczegółowe dla urządzeń Pompy zatapialne Pompy suche Pompy rotacyjne Maceratory Mieszadła zatapialne (reaktor oraz zbiornik osadu do odwadniania) Mieszadło pionowe Mieszadła pompujące Napowietrzanie TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 4

5 8.2.9 Dmuchawy Zgarniacze osadu Wyposażenie stacji zagęszczania i odwadniania osadu System higienizacji osadu Sieć biogazowa wraz z ujęciem Odsiarczalnia biogazu Zbiornik biogazu Pochodnia biogazu Wyposażenie pozostałe Usytuowanie nowych obiektów wraz z ich powiązaniem z obiektami istniejącymi Wstępne wyliczenie kosztów inwestycyjnych Podsumowanie TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 5

6 1 Część ogólna 1.1 Dane ogólne Zamawiający: Gmina Jawor Jawor, Rynek 1 Autor opracowania: TIM II Maciej Kita ul. Czapli 57, Gliwice 1.2 Podstawy opracowania Formalną podstawą opracowania jest umowa Gminy Jawor z siedzibą przy Rynek 1 w Jaworze z TIM II Maciej Kita z Gliwic. Do wykonania koncepcji wykorzystano następujące opracowania, materiały i informacje: Archiwalną dokumentację projektową. Dane bilansowe (ilościowe i jakościowe) oraz opis stanu istniejącego oczyszczalni materiały udostępnione przez Gminę Jawor oraz Użytkownika oczyszczalni. Informacje uzyskane w trakcie korespondencji, spotkań i wizji lokalnych na terenie oczyszczalni. Oferty producentów urządzeń. Zakres rozpatrywanych w niniejszym opracowaniu rozwiązań podlega wymaganiom zawartym min. w następujących aktach prawnych: Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 roku w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz. U. z 2014r., poz. 1800) wraz z późniejszymi zmianami. Ustawie Prawo Ochrony Środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 roku (tekst jednolity: Dz.U nr 0, poz. 1232) wraz z późniejszymi zmianami. Ustawie Prawo budowlane z dnia 07 lipca 1994 (tekst jednolity: Dz.U nr 0, poz. 1409) roku wraz z aktami wykonawczymi i późniejszymi zmianami. Ustawie z dnia 4 lutego 1994 roku Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. nr 27, poz. 96 z 1994 roku). Ustawie z dnia 27 marca 2003 roku o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym (tekst jednolity Dz.U nr 0 poz. 199). Ustawie z dnia 18 lipca 2001 roku Prawo wodne (Tekst jednolity Dz.U nr 0 poz. 145) wraz z późniejszymi zmianami. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 6

7 Obwieszczeniu Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 sierpnia 2003 roku w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia MIPS w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (tekst jednolity Dz.U. nr 169 poz. 1650). 1.3 Cel i zakres opracowania Opracowanie obejmuje następujące zagadnienia: Modernizacja przelewu burzowego. Przebudowa mechanicznej części oczyszczalni ścieków w celu zabezpieczenia osadu biologicznego przed zanieczyszczeniami stałymi. Analiza i rozwiązania techniczne dla układów analitycznej kontroli procesu i automatyki sterowania. Modernizacja istniejących: osadników wstępnych, komór defosfatacji i denitryfikacji, komór napowietrzania, przepompowni ścieków i osadów, złóż biologicznych. Modernizacja gospodarki osadowej, w tym analiza tlenowej i beztlenowej stabilizacji osadów. Wstępną analizę nakładów inwestycyjnych. Koncepcja, po ostatecznym wyborze kierunku działań przez Zamawiającego, będzie stanowić materiał wyjściowy do wykonania Projektu Funkcjonalno-Użytkowego i projektu. Ponadto koncepcja może zostać wykorzystana przy tworzeniu Studiów Wykonalności i Wniosków o Dofinansowanie, w przypadku ubiegania się Zamawiającego o kredyty, środki pomocowe lub dotacje. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 7

8 2 Opis stanu istniejącego oczyszczalni 2.1 Lokalizacja oczyszczalni Oczyszczalnia ścieków położona jest na działce nr 222/41 w obrębie wsi Małuszów. Na działce nr 222/42 znajduje się stacja trafo zasilająca oczyszczalnię. Działki nr 222/41 i 222/42 administracyjnie należą do wsi Małuszów, gmina Męcinka. Są one zlokalizowana przy drodze krajowej E 65 (Bolków - Jawor Legnica) około 3,5 km na północ od miasta Jawor i ok. 1,0 km na południe od Małuszowa. W odległości ok. 1,0 km na południe od oczyszczalni przebiega lokalna droga, łącząca drogę E 65 z miejscowością Snowidza. W kierunku południowo - wschodnim, w bezpośrednim sąsiedztwie oczyszczalni, znajduje się zbiornik akumulacyjny ścieków cukrowniczych, nieczynnej w chwili obecnej Cukrowni JAWOR" S.A. Aktualnie właścicielem zbiornika jest Gmina Jawor. W odległości około 400 m na południowy - zachód zlokalizowana jest stacja paliw płynnych, a około 500 m na zachód nieczynne składowisko odpadów komunalnych. W bezpośrednim sąsiedztwie oczyszczalni ścieków nie ma zabudowy mieszkaniowej ani obiektów lub obszarów chronionych w rozumieniu ustawy o ochronie przyrody i środowiska. W stosunku do pozostałych obiektów i form zagospodarowania przestrzennego oczyszczalnia ścieków nie stwarza konfliktów pod względem oddziaływania na środowisko. 2.2 Istniejąca zlewnia oczyszczalni Obecnie oczyszczalnia obsługuje miasto Jawor oraz okoliczne miejscowości. 2.3 Ilość i jakość ścieków Ilość ścieków Ilość ścieków w niniejszym opracowaniu obliczono na podstawie danych otrzymanych od Zamawiającego obejmujących okres od do W tabeli poniżej przedstawiono zbiorcze wyniki pomiarów ilości ścieków surowych. Tabela 1: Przepływ ścieków - podstawowe statystyki Parametr Wartość Jednostka Wartość średnia 5029,2 m 3 /d Wartość maks ,0 m 3 /d Wartość min. 1146,0 m 3 /d Odchylenie stand. 1825,2 m 3 /d Wsp. Zmienności 36,3% m 3 /d Percentyl 85% 6479,2 m 3 /d Na kolejnych rysunkach zamieszczono szeregi czasowe przepływów dobowych z zaznaczeniem trendu. Trend we wszystkich przypadkach został wyznaczony jako zwykła TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 8

9 aproksymacja danych do linii prostej metodą najmniejszych kwadratów i został zamieszczony jedynie celem lepszego zobrazowania sytuacji Przepływ Trend Rysunek 1: Przepływ - cały okres ( ) Przepływ 2010 Trend 2010 Przepływ 2011 Trend 2011 Przepływ 2012 Trend 2012 Przepływ 2013 Trend 2013 Przepływ 2014 Trend Rysunek 2: Przepływ - cały okres z rozbiciem na lata TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 9

10 Tabela 2: Przepływy rocznie - podstawowe statystyki Rok Wartość średnia 6381,9 5392,5 4782,2 4491,7 3911,7 Wartość maks , , , ,0 9695,0 Wartość min. 1146,0 2255,0 2178,0 3010,0 2246,0 Odchylenie stand. 2111,0 1983,5 1255,7 1413,6 988,8 Wsp. zmienności 33,1% 36,8% 26,3% 31,5% 25,3% Percentyl 85% 8151,6 7008,2 5665,0 5287,4 4428, Rysunek 3: Przepływy rocznie Z powyższych materiałów wynika, że ilość ścieków maleje z roku na rok. Jednak trzeba mieć na uwadze, że zgodnie z informacjami przedstawionymi w aktualnym Operacie wodnoprawnym duży wpływ na ilość ścieków ma przedostawanie się do sieci kanalizacyjnej wody deszczowej oraz ścieków opadowych w czasie obfitych opadów, jak również znacznych ilości wód infiltracyjnych w okresach wysokiego poziomu wód gruntowych po intensywnych opadach lub topnieniu śniegu. Potwierdzeniem analizy przedstawionej w Operacie jest rozbieżność pomiędzy trendem rocznych sum ilości ścieków, jakie trafiły do oczyszczalni a praktycznie niezmienną ilością sprzedanej wody w tymże okresie, przedstawioną poniżej: Tabela 3. Sprzedaż wody w latach Rok Ilość sprzedanej wody, m 3 /rok , , , , (miesiące 1-11) ,2 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 10

11 W dalszej kolejności wykonano zestawienia przepływów miesięczne oraz w zależności od dnia tygodnia. Intencją wykonania tych analiz było sprawdzenie, czy obciążenie oczyszczalni należy rozpatrywać średnio-rocznie czy też należy wyróżnić osobne okresy, dla których przepływy są wyraźnie większe lub mniejsze (np. sezon turystyczny) Rysunek 4: Przepływy - średnie miesięczne Ilości ścieków w ujęciu miesięcznym nie wymagają rozpatrywania obciążenia w poszczególnych okresach w roku Rysunek 5: Przepływy - średnie wg dnia tygodnia Różnice w średnich przepływach dla poszczególnych dni tygodnia są nieznaczne Stężenia i ładunki W tabeli poniżej zebrano wyniki analiz ścieków dostarczone przez Zamawiającego. Na dole tabeli przedstawiono podstawowe wyliczenia statystyczne dla danych z tabeli. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 11

12 Tabela 4: Stężenia i ładunki zanieczyszczeń w ściekach po piaskowniku. Ł - ładunek. Ł DATA Q BZT 5 ChZT N og P og Z og Ł BZT 5 Ł N ChZT og Ł P og Ł Z og m 3 /d kg O 2 /m 3 kg O 2 /m 3 kg N/m 3 kg P/m 3 kg sm /m 3 kg O 2 /d kg O 2 /d kg N/d kg P/d kg sm/d ,4 5,0 159,0 1944,1 5171,6 400,8 37,3 1193, ,8 4,0 60,0 785,8 1327,7 296,7 27,0 406, ,0 5,9 87,0 1229,2 2205,9 291,9 33,3 488, ,3 4,0 69,0 719,6 1353,9 186,0 18,9 326, ,3 5,3 148,0 2188,0 3884,3 346,0 32,3 909, ,8 7,3 148,0 1788,6 2981,0 297,1 35,2 711, ,9 4,6 360,0 1417,1 3400,1 271,0 21,0 1656, ,7 4,3 138,0 1892,5 2702,5 315,7 32,7 1044, ,7 1,3 152,0 1409,6 1821,1 153,6 5,1 619, ,2 5,1 56,0 1237,3 1827,8 287,9 28,7 314, ,0 7,1 175,0 2152,2 3054,6 320,8 47,5 1169, ,7 7,5 49,0 1403,9 2351,7 462,3 67,2 438, ,4 5,0 159,0 1944,1 5171,6 400,8 37,3 1193, ,5 5,1 86,0 996,9 2439,4 290,3 30,1 504, ,6 6,0 172,0 930,6 1917,2 319,1 42,3 1203, ,2 5,4 160,0 2236,4 2762,9 222,8 23,5 696, ,8 6,3 79,0 1147,1 1722,9 247,1 27,7 349, ,6 9,3 296,0 1802,8 2787,4 299,0 33,6 1071, ,7 5,3 208,0 1598,7 2873,6 341,5 35,3 1374, ,7 7,2 96,0 1140,7 2529,4 255,0 29,9 396, ,8 9,4 220,0 1311,0 2704,6 226,4 32,2 757, ,1 7,1 440,0 2574,9 3780,4 381,0 41,7 2574, ,3 7,1 144,0 768,8 1599,9 261,0 26,1 527, ,4 5,8 114,0 666,3 1632,9 203,2 23,8 468, ,8 14,1 392,0 2189,1 3772,9 311,7 71,1 1977, ,8 6,4 152,0 1251,6 2241,6 227,9 30,0 709, ,4 6,4 160,0 1496,6 2910,4 328,6 31,3 780, ,9 5,4 120,0 1137,0 2331,2 278,9 34,4 762, ,5 5,5 142,0 1116,9 2125,1 313,8 27,0 701, ,4 7,6 142,0 1023,4 2775,9 266,1 32,4 605, ,9 8,6 136,0 1629,8 3700,0 368,4 47,5 748, ,8 9,7 200,0 1262,5 2176,0 271,0 49,9 1026, ,6 9,1 218,0 2410,2 4953,6 290,2 46,9 1117,9 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 12

13 Tabela 4: Stężenia i ładunki zanieczyszczeń w ściekach po piaskowniku. Ł - ładunek. Ł DATA Q BZT 5 ChZT N og P og Z og Ł BZT 5 Ł N ChZT og Ł P og Ł Z og m 3 /d kg O 2 /m 3 kg O 2 /m 3 kg N/m 3 kg P/m 3 kg sm /m 3 kg O 2 /d kg O 2 /d kg N/d kg P/d kg sm/d ,5 7,5 152,0 1056,9 2621,7 246,0 23,7 482, ,6 8,4 212,0 1200,4 2238,7 242,0 26,3 661, ,3 8,8 96,0 819,2 1851,5 287,4 29,2 319, ,1 10,3 260,0 1294,3 2996,2 278,9 35,0 883, ,6 5,7 78,0 618,4 1192,0 229,5 21,1 290, ,1 11,7 74,0 1006,1 2927,3 431,7 56,1 354, ,8 5,2 72,0 1071,3 2095,4 222,9 20,2 282, ,1 4,7 50,0 1738,4 3420,9 215,6 20,3 215, ,8 5,6 56,0 1282,5 2225,0 246,8 27,2 272, ,7 5,2 242,0 1742,6 6303,1 425,6 33,4 1567, ,0 5,8 132,0 833,7 2451,4 235,4 24,0 544, ,5 7,7 508,0 3065,9 5200,9 301,0 33,0 2169, ,9 5,2 114,0 1060,2 2158,2 222,6 21,9 479, ,4 9,1 552,0 1777,7 4323,9 258,7 30,8 1869, ,8 9,6 286,0 1349,1 2837,2 270,5 33,4 994, ,3 6,9 578,0 1102,1 1718,6 228,3 23,6 1990, ,6 8,5 250,0 1128,3 2628,1 248,6 28,8 844, ,3 10,7 408,0 1022,9 2360,0 247,4 33,0 1257, ,3 11,0 712,0 2710,4 3877,9 301,4 41,3 2672, ,3 5,6 80,0 860,8 1576,9 228,3 19,1 275, ,8 7,0 64,0 958,8 1603,9 207,3 24,8 225, ,5 9,2 87,0 2714,0 4685,0 199,2 33,0 312, ,1 8,0 138,0 1017,6 2020,3 209,8 23,9 413, ,6 6,8 79,0 459,1 1113,6 228,3 21,2 245, ,1 7,4 153,0 1288,9 2532,2 249,7 25,8 537,3 Wartość średnia 5029,2 312,8 609,7 61,2 7,0 187,4 1573,3 3066,5 308,0 35,1 942,5 Wartość maks ,0 756,0 1305,0 90,1 14,1 712,0 3065,9 6303,1 462,3 71,1 2672,8 Wartość min. 1146,0 116,0 196,0 37,7 1,3 49,0 459,1 1113,6 153,6 5,1 215,2 Odchylenie stand. 1825,2 137,9 246,4 12,5 2,2 143,0 578,8 1122,0 64,0 11,3 592,4 Wsp. zmienności 36,3% 44,1% 40,4% 20,5% 32,0% 76,3% 36,8% 36,6% 20,8% 32,1% 62,9% Percentyl 85% 6479,2 417,5 804,5 76,9 9,2 290,5 2026,9 3950,6 396,8 45,2 1214,3 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 13

14 Wartość średnia i pozostałe obliczenia dla przepływu ścieków podane są dla całości okresu pomiarowego a nie tylko dla tych dni, w których prowadzone były analizy ścieków Stężenia - wykresy zbiorcze W poniższych tabelach i rysunkach przedstawiono wyniki obliczeń wartości średnich dla poszczególnych lat oraz średnie miesięczne. Tabela 5: Stężenia - wg lat Rok Średnia - BZT 5 Średnia ChZT Średnia - N og Średnia - Pog Średnia - Z og ,4 450,3 49,7 5,1 133, ,3 540,5 58,6 6,6 181, ,5 619,6 63,8 8,1 176, ,7 749,3 66,0 7,1 202, ,1 704,9 69,6 8,1 254,9 800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Średnia - BZT5 Średnia - ChZT Średnia - Nog Średnia - Pog Średnia - Zog 0,0 0, Rysunek 6: Stężenia - wg lat Na osi dodatkowej - P og. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 14

15 900,0 800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Średnia - BZT5 Średnia - ChZT Średnia - Nog Średnia - Pog Średnia - Zog 0,0 0, Rysunek 7: Stężenia - miesięcznie Na osi dodatkowej - P og. 800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Średnia - BZT5 Średnia - ChZT Średnia - Nog Średnia - Pog Średnia - Zog 0, Rysunek 8: Stężenia - wg dnia tygodnia Na osi dodatkowej fosfor ogólny. 0, Ładunki - wykresy zbiorcze W poniższych tabelach i rysunkach przedstawiono wyniki obliczeń wartości średnich dla poszczególnych lat oraz średnie miesięczne. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 15

16 Tabela 6: Ładunki - wg lat Rok Średnia - Ł BZT 5 Średnia - Ł ChZT Średnia - Ł N og Średnia - Ł P og Średnia - Ł Z og ,0 2673,5 302,5 32,2 773, ,5 2660,2 287,3 32,0 926, ,8 2808,2 286,0 37,5 824, ,3 3177,6 278,3 29,7 826, ,3 2411,6 234,8 27,5 877,4 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Średnia - Ł BZT5 Średnia - Ł ChZT Średnia - Ł Nog Średnia - Ł Pog Średnia - Ł Zog 0,0 0, Rysunek 9: Ładunki - wg lat Na osi dodatkowej fosfor ogólny. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 16

17 4500,0 4000,0 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Średnia - Ł BZT5 Średnia - Ł ChZT Średnia - Ł Nog Średnia - Ł Pog Średnia - Ł Zog 0,0 0, Rysunek 10: Ładunki - miesięcznie Na osi dodatkowej - P og. 6000,0 40,0 5000,0 4000,0 3000,0 2000,0 1000,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Średnia - Ł BZT5 Średnia - Ł ChZT Średnia - Ł Nog Średnia - Ł Pog Średnia - Ł Zog 0,0 0, Rysunek 11: Ładunki - wg dnia tygodnia Na osi dodatkowej - P og. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 17

18 Stężenia i ładunki - wykresy dla pojedynczych parametrów BZT5 Trend Rysunek 12: BZT 5, g/m ,0 3000,0 Ł BZT5 Trend 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0, Rysunek 13: BZT 5 - ładunek, kg/d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 18

19 ChZT Trend Rysunek 14: ChZT, g/m ,0 6000,0 Ł ChZT Trend 5000,0 4000,0 3000,0 2000,0 1000,0 0, Rysunek 15: ChZT - ładunek, kg/d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 19

20 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 Nog Trend 10,0 0, Rysunek 16: Azot ogólny - stężenie, g/m 3 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 Ł Nog Trend 0, Rysunek 17: Azot ogólny - ładunek, kg/d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 20

21 16,0 14,0 12,0 Pog Trend 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0, Rysunek 18: Fosfor ogólny - stężenie, g/m 3 80,0 70,0 Ł Pog Trend 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Rysunek 19: Fosfor ogólny - ładunek, kg/d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 21

22 800,0 700,0 600,0 Zog Trend 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0, Rysunek 20: Zawiesina ogólna - stężenie, g/m ,0 2500,0 Ł Zog Trend 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0, Rysunek 21: Zawiesina ogólna - ładunek, kg/d Zależności między parametrami Tabela 7: Zależności między parametrami BZT 5 /ChZT BZT 5 /N BZT 5 /P Wartość średnia 0,52 5,15 44,99 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 22

23 Tabela 7: Zależności między parametrami BZT 5 /ChZT BZT 5 /N BZT 5 /P Wartość maks. 0,81 13,62 95,19 Wartość min. 0,28 2,01 17,95 Odchylenie stand. 0,11 2,14 16,84 Wsp. Zmienności 21,4% 41,6% 37,4% Wartość BZT 5 /ChZT określa podatność na biodegradację oraz może świadczyć o zwiększonej ilości ścieków przemysłowych w zlewni. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 BZT5/ChZT Trend Rysunek 22: BZT 5 /ChZT. Wartości pożądane: powyżej 0,5 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 23

24 Wartość BZT 5 /N określa podatność ścieków na denitryfikację. 15 BZT5/N Trend Rysunek 23: BZT 5 /N. Wartości pożądane: powyżej 5. Wartość BZT 5 /P określa podatność ścieków na defosfatację biologiczną. 100,0 BZT5/P 75,0 Trend 50,0 25,0 0, Rysunek 24: BZT 5 /P. Wartości pożądane: powyżej Zmiana charakteru ścieków wraz ze wzrostem przepływu Z poniższych wykresów wynika, że nie istnieje silna zależność między ładunkami zanieczyszczeń a ilością ścieków dopływających. Wyjątek stanowi azot, którego ładunek wyraźniej zależy od ilości ścieków. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 24

25 W związku z powyższym nie zachodzi potrzeba określania osobnych przypadków obciążeń - dla przepływów wysokich i średnich. 3500,0 3000,0 Ł BZT5 Trend 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0, Przepływ Rysunek 25: Ładunek BZT 5 (kg/d) w funkcji przepływu ścieków 7000,0 6000,0 Ł ChZT Trend 5000,0 4000,0 3000,0 2000,0 1000,0 0, Przepływ Rysunek 26: Ładunek ChZT (kg/d) w funkcji przepływu ścieków TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 25

26 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 Ł Nog Trend 200,0 150,0 100,0 50,0 0, Przepływ Rysunek 27: Ładunek Nog (kg/d) w funkcji przepływu ścieków 80,0 70,0 60,0 Ł Pog Trend 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, Przepływ Rysunek 28: Ładunek Pog (kg/d) w funkcji przepływu ścieków TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 26

27 3000,0 2500,0 Ł Zog Trend 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0, Przepływ Rysunek 29: Ładunek Zog (kg/d) w funkcji przepływu ścieków 2.4 Układ procesowy oczyszczalni Ścieki surowe z terenu miejscowości Jawor, Męcinka i Paszowice dopływają grawitacyjnie do przepompowni Stary Jawor. W przepompowni ścieki oczyszczane są mechanicznie na kracie, gdzie w wyniku cedzenia zatrzymywane są ciała stałe o wymiarze większym od s = 10 mm. Wydzielone skratki odwadniane są mechanicznie za pomocą prasy śrubowej i transportowane do szczelnego pojemnika. Zanieczyszczenia te dezynfekowane są wapnem chlorowanym i czasowo magazynowane w kontenerze, po czym transportowane są na składowisko odpadów komunalnych w Jaworze. Oczyszczone w procesie cedzenia, ścieki przetłaczane są rurociągiem tłocznym do oczyszczalni. Ścieki od pozostałych odbiorców (część miejscowości Gminy Męcinka) dopływają bezpośrednio do oczyszczalni. Aktualnie rozpoczęły się prace budowlane związane z podłączeniem do oczyszczalni ścieków miejscowości Snowidza, Barycz i Godziszowa należących administracyjnie do Gminy Mściwojów. Zgodnie z dokumentacją projektową z tego terenu będą dopływać ścieki w ilości ok. 200 m3/d. Na oczyszczalni, ścieki oczyszczane są mechanicznie w piaskowniku i osadniku wstępnym. W piaskowniku wytrącona zostaje zawiesina mineralna (piasek), skąd usuwana jest ręcznie na płyty ociekowe. Wysuszony piasek odprowadzany jest szczelnymi kontenerami na składowisko odpadów komunalnych w Jaworze. W osadniku wstępnym, zachodzi oczyszczanie ścieków z łatwo opadających zawiesin. Osad wstępny zgarniany jest do lejów osadnika, skąd odprowadzany jest do studni czerpalnej, zasilającej otwarte komory fermentacji. Ścieki mechanicznie oczyszczone kierowane są do komór osadu czynnego lub na złoże biologiczne. W ujęciu procesowym zastosowana technologia osadu czynnego oparta jest na idei skojarzonej (równoczesnej) eliminacji zanieczyszczeń organicznych, fosforu i azotu w procesach defosfatacji, amonifikacji azotu organicznego, nitryfikacji azotu amonowego, denitryfikacji azotu utlenionego, uzupełnionych symultanicznym, chemicznym strącaniem fosforanów. Zastosowano pełne biologiczne oczyszczanie ścieków w procesie niskoobciążonego, jednoosadowego oraz wielofazowego osadu czynnego w zintegrowanym reaktorze do jednoczesnego usuwania związków węgla, azotu i fosforu we wspólnym TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 27

28 systemie przemian według procedury trójstopniowego układu Bardenpho (A2/O). Reaktor biologiczny składa się z dwóch niezależnie pracujących linii technologicznych reaktorów nienapowietrzanych oraz dwóch reaktorów tlenowych współpracujących z jednym osadnikiem wtórnym. W ten sposób w schemacie funkcjonalno-użytkowym reaktora biologicznego przewidziano mechanizm zmiennej organizacji procesu oczyszczania ścieków poprzez obejście bądź odcięcie poszczególnych stref w zależności od potrzeb rzeczywistych. Ścieki mechanicznie oczyszczone przepływają grawitacyjnie do komór defosfatacji, do których zawracany jest osad recyrkulowany z osadników wtórnych. W mechanicznie mieszanych komorach defosfatacji w obecności ścieków, stanowiących źródło węgla organicznego w warunkach niskiej zawartości tlenu następuje w pierwszej kolejności denitryfikacja azotanów zawartych w osadzie powrotnym. Ich usunięcie jest warunkiem prawidłowego przebiegu procesu biologicznej defosfatacji. Z komór defosfatacji (beztlenowych) mieszanina ścieków i osadu czynnego przepływa do komór denitryfikacji. Zawartość komór denitryfikacji mieszana jest mechanicznie mieszadłami wolnoobrotowymi. Do komory denitryfikacji zawracana jest mieszanina ścieków i osadu czynnego z komór tlenowych (nitryfikacji). W zależności od wymaganego stopnia sprawności denitryfikacji oraz warunków procesowych stopień recyrkulacji wynosi od 90% do 400%. Z komór denitryfikacji mieszanina ścieków i osadu czynnego odpływa do komór napowietrzanych. Tutaj następuje końcowy biochemiczny rozkład substancji organicznych, utlenianie azotu amonowego (nitryfikacja) oraz pobieranie fosforanów przez bakterie fosforowe. Mieszanie i natlenianie zawartości komór odbywa się poprzez membranowe dyfuzory, drobno pęcherzykowego natleniania, umieszczone na dnie reaktorów. Powietrze doprowadzane jest do reaktorów tlenowych instalacją rozdzielczą ze stacji dmuchaw w ilości zależnej od wymaganego, chwilowego zapotrzebowania na tlen. Sterowanie wydajności agregatów (dmuchaw) następuje automatycznie, jako funkcja pomiaru tlenu w komorach napowietrzania. Z komór napowietrzania mieszanina ścieków i biocenozy kierowana jest do węzła próżniowej modyfikacji osadu czynnego. W opatentowanym urządzeniu firmy BIOGRADEX, zgodnie z materiałami firmy, w warunkach próżni następuje odgazowanie mieszaniny ścieków i osadu czynnego. Zabieg ten przyczynia się do zwiększenia szybkości opadania kłaczków osadu czynnego i zapobiega wynoszeniu się osadu na powierzchnię osadnika w wyniku przebiegu procesów biologicznych w osadniku wtórnym. W osadniku wtórnym następuje oddzielenie zawiesin osadu czynnego od ścieków oczyszczonych poprzez sedymentację w warunkach przepływu laminarnego. Osadnik wyposażony jest w zgarniacz mechaniczny do zgarniania osadu dennego i części pływającej. Sklarowane ścieki są przejmowane na powierzchni korytami z dwustronnymi przelewami pilastymi i poprzez kanał pomiarowy odprowadzane są do odbiornika ścieków (rów R-A i dalej potok Uszewnica). Opadający na dno osad usuwany jest w sposób ciągły listwami zgarniacza do leja osadowego, skąd ciśnieniem hydrostatycznym słupa cieczy zostaje odprowadzony do przepompowni osadu powrotnego i nadmiernego. Z przepompowni recyrkulacyjnej część osadu czynnego zawracana jest, jako strumień powrotny do koryta zasilającego komory defosfatacji. Pozostała część osadu, jako osad nadmierny usuwana jest do osadnika wstępnego. Projekt przewiduje wiek osadu czynnego równy 25 dni. W celu zapewnienia stabilnego stężenia fosforu na wymaganym poziomie w odpływie z oczyszczalni przewidziano możliwość chemicznego strącania fosforanów koagulantem PIX lub innymi solami metali. Preparat dozowany jest do koryt odpływowych z reaktora napowietrzania do węzła próżniowej modyfikacji osadu BIOGRADEX. Chemiczna osłona TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 28

29 biologicznego procesu usuwania fosforu stosowana jest w przypadkach spadku sprawności bądź zakłócenia biologicznej defosfatacji. Podczas występowania obfitych opadów lub dużej ilości topiącego się śniegu ich nadmiar, poprzez przelewy w korycie odpływu ścieków mechanicznie oczyszczonych, kierowany jest do osadnika wstępnego wykorzystywanego jako zbiornik retencyjny. Do zbiornika retencyjnego doprowadzana jest także ciecz nadosadowa z otwartych komór fermentacji osadów. Po okresowym zmagazynowaniu ścieków oraz po zmniejszeniu się obciążenia hydraulicznego oczyszczalni ścieki kierowane są za pomocą pomp zatapialnych na stopień mechaniczny, głównie w okresie zmniejszonego dopływu w nocy, lub na złoża biologiczne w celu odświeżenia ścieków zagnitych. W układzie funkcjonalno - użytkowym oczyszczalni utrzymano w ruchu jedno ze złóż biologicznych, które pełni funkcję pojemności buforowej i rezerwy technologicznej, umożliwiającej ustabilizowanie składu ścieków oraz ich oczyszczanie szczególnie w zakresie wskaźników węglowych. Złoże to wykorzystywane jest w przypadku załamania się procesu osadu czynnego, skutkującym znacznym spadkiem efektywności oczyszczania ścieków, głównie procesów usuwania azotu, oraz w okresach sprzyjających rozwojowi bakterii nitkowatych. W trakcie normalnej eksploatacji oczyszczalni złoże wykorzystuje się do unieszkodliwiania odcieków od komór fermentacji oraz do odświeżania ścieków surowych. Osad nadmierny odprowadzany jest do czynnego osadnika wstępnego. Mieszanina osadów wstępnego i nadmiernego osadu czynnego kierowana jest z osadnika do studni zbiorczej przepompowni osadów. Zmieszane osady z przepompowni przetłaczane są następnie do dwóch otwartych komór fermentacji, gdzie zachodzi beztlenowa stabilizacja osadów. Przefermentowane osady odwadniane są w naturalnych warunkach w lagunach osadowych. Odwodniony osad zabierany jest z terenu oczyszczalni i utylizowany. Ciecz nadosadowa z komór fermentacji kierowana jest do osadnika wstępnego, wykorzystywanego jako zbiornik kumulacyjny nadmiernych ilości ścieków surowych. Odcieki z poletek osadowych kierowane są natomiast do studni zasilającej złoże biologiczne. Wody deszczowe z terenu oczyszczalni zbierane są lokalną siecią kanalizacji deszczowej i odprowadzane do wspólnego oczyszczania. 2.5 Charakterystyka obiektów technologicznych Komora uspokajająca. Komora uspakajająca tłumi nadmiar energii tłoczonych ścieków i zapewnia ich równomierny dopływ kanałem otwartym do piaskownika. Dla zabezpieczenia przed cofaniem się ścieków zaprojektowano dopływ od góry przez 2 kolana 90, co zabezpiecza rurociąg przed zapowietrzaniem i uderzeniami strugą tłoczonych ścieków. Poniżej komory uspokojenia znajduje się wyjście rurociągu awaryjnego ominięcia oczyszczalni. Ominięcie nie jest eksploatowane Piaskownik W celu usunięcia ze ścieków piasku zastosowano piaskownik o przepływie poziomym, dwukomorowym o następujących parametrach: szerokość komory D=0,30 / l,40 m; długość L=l8 m; prędkość pozioma przepływu ścieków V = 0,3 m/s; wysokość komory piaskowej H = 0,1 m; TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 29

30 objętość komory piaskowej V p =2,54 m 3. Usuwanie piasku odbywa się ręcznie na płyty ociekowe usytuowane wzdłuż ścian piaskownika. Piasek odprowadzany jest do kontenerów, a następnie wywożony na składowisko odpadów komunalnych w Jaworze Osadnik wstępny Dla mechanicznego oczyszczania ścieków surowych wybudowano dwa poziome osadniki wstępne. Parametry każdego z osadników są następujące: szerokość 6 m; wysokość czynna 3,8 m; długość 40 m; powierzchnia czynna 240 m 2 ; pojemność czynna 720 m 3 ; pojemność lejów osadowych 22,4 m 3. Osad wstępny zgarniany jest do lejów osadowych za pomocą zgarniacza typu Zp - 6/4,3-40A IV z przesuwnicą Zp - 6/4,3 IV produkcji POWOGAZ - Poznań. Jeden zgarniacz obsługuje obydwa osadniki. Obecnie tylko jeden osadnik wstępny eksploatowany jest do usuwania zawiesin ze ścieków surowych. Drugi osadnik służy do wyrównywania w czasie obfitych opadów przepływu ścieków lub wykorzystywany jest jako zbiornik retencji cieczy nadosadowej z otwartych komór fermentacji i odcieków z lagun. Zawartość drugiego osadnika wstępnego pompowana jest do studni zasilającej złoża biologiczne Komory beztlenowe Dla przebiegu procesów uwalniania fosforu wydzielono dwie komory beztlenowe, każda o parametrach: szerokość 6 m; długość 9 m; głębokość czynna 3,7 m; pojemność czynna 216 m 3. Każda komora wyposażona jest w mieszadło typu UM/80/DE/141/075 o parametrach: średnica śmigła 800 mm; prędkość obrotowa 141 min -1 ; moc silnika 0,75 kw; moc na wale 0,58 kw; wydajność 0,47 m 3 /s Komory denitryfikacji Usuwanie azotu w procesach denitryfikacji prowadzone jest w dwóch komorach anoksycznych, każda z nich o wymiarach: szerokość 6 m; długość 32 m; głębokość czynna 3,7 m; pojemność czynna 710 m 3. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 30

31 Każda komora wyposażona jest w dwa mieszadła zatapialne typu UM/80/DE/181/1,5. Parametry techniczne mieszadeł to:. średnica śmigła 800 mm; prędkość obrotowa 141 min -1 ; moc silnika 1,24 kw; moc na wale 1,5 kw; wydajność 0,61 m 3 /s Przepompownia zasilająca złoża biologiczne Mechanicznie oczyszczone ścieki unieszkodliwiane są dalej biologicznie w komorach osadu czynnego lub na złożach biologicznych. Oczyszczane w komorach osadu czynnego ścieki dopływają grawitacyjnie do komór defosfatacji. Ścieki oczyszczane na złożach biologicznych zaś, kierowane są do studni przepompowni ścieków, zasilającej złoża biologiczne. Do studni tej pompowane są również ścieki z drugiego osadnika wstępnego, wykorzystywanego w chwili obecnej do retencji ścieków i cieczy nadosadowej z otwartych komór fermentacji. Pojemność czynna studni zbiorczej przepompowni wynosi V cz = 40 m 3. Studnia wyposażona jest w trzy pompy: 250-Z2K-12 o wydajności 400 m 3 /h i mocy silnika 30 kw; 300-Z2K-15 o wydajności 750 m 3 /h i mocy silnika 55 kw; 300HL-40 o wydajności 660 m 3 /h i mocy silnika 30 kw. W budynku mieszczącym przepompownię zasilającą złoża biologiczne umieszczona jest również przepompownia osadów recyrkulacyjnego i nadmiernego oraz przepompownia osadu surowego Złoża biologiczne spłukiwane Dla docelowej przepustowości oczyszczalni m 3 /d, Projekt budowy oczyszczalni założył wybudowanie dwóch spłukiwanych złóż typu ZBS-25 - wg typowej dokumentacji Prosanu". Wymiary każdego złoża to: średnica D = 25 m; wysokość H = 4 m; powierzchnia F = 490,6 m 2 ; objętość- V = 1950 m 3. Obecnie eksploatowane jest tylko jedno złoże. Złoże to wypełnione jest granitem o powierzchni właściwej około 50 m 2 /m Tlenowe komory osadu czynnego Mieszanina ścieków i osadu czynnego kierowana jest z komory denitryfikacji do dwóch tlenowych komór osadu czynnego poprzez komorę rozdzielczą, wyposażoną w zastawki regulacyjne oraz koryta wlotowe. Wymiary komór tlenowych odpowiadają unifikacji wg UNIKLAR 77 - KNAP - 21/3,6 układ II: głębokość czynna 4,0 m; głębokość całkowita 4,2 m; wysokość skosów l,8 m; szerokość 20 m; długość 20 m; TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 31

32 objętość czynna jednej komory 1460 m 3. Każda tlenowa komora osadu czynnego wyposażona jest w ruszt napowietrzający, składający się z dwóch sekcji. Łącznie zamontowano 1200 szt. dyfuzorów membranowych produkcji PPUH WOD-EKO Sosnowiec o następujących parametrach: średnica 180 mm; obciążenie robocze 1 4 Nm 3 /h/dyfuzor; sprawność przy głębokości 4 m %. Mieszanina biologicznie oczyszczonych ścieków i osadu czynnego odpływa przelewem umieszczonym po przeciwnej stronie dopływu. W narożnikach wewnętrznych, po stronie przelewów, zamontowane są pompy wirowe recyrkulacji wewnętrznej typu 300 UM 180 o parametrach: moc silnika 11 kw; prędkość obrotowa 950 min -1 ; wydajność m 3 /h; wysokość podnoszenia 3,5 m sł. wody. Praca pomp regulowana jest za pomocą przemiennika częstotliwości Stacja dmuchaw Stacja dmuchaw wyposażona jest w trzy dmuchawy. Dwie z nich, typu DR 210 T, posiadają następującą charakterystykę: moc silnika 30 kw; wydajność 25,8 m 3 /min; spręż 0,05 MPa. Trzecia dmuchawa typu DR 240 T charakteryzuje się następującymi parametrami: moc silnika 45 kw; wydajność 34,3 m 3 /min; spręż 0,05 MPa. Z uwagi na niewystarczającą wydajność zainstalowanych w komorach napowietrzania dyfuzorów, sprężarki mogą pracować jedynie w układach DR 210 T + DR 210 T lub DR 210 T + DR 240 T. System napowietrzania sterowany jest, na podstawie stężenia tlenu w komorach napowietrzania, za pomocą przemiennika częstotliwości współpracującego z jedną z dmuchaw typu DR 210 T Przepompownia recyrkulacji osadu czynnego Przepompownia recyrkulacji osadu czynnego posiada oddzielną studnię zbiorczą o pojemności użytkowej V u =30 m 3. Wyposażona jest ona w dwie pompy typu 200 HL - 24 o parametrach: wydajność 321m 3 /h; moc silnika 18,5 kw; wysokość podnoszenia 12,5 m (DTR); ilość obrotów 1450 min -1 oraz w jedną pompę do tłoczenia osadu nadmiernego do osadnika wstępnego typu 150 HL 15 o parametrach: wydajność 150 m 3 /h; moc silnika 7,5 kw; wysokość podnoszenia 14 m (DTR); ilość obrotów 1450 min -1. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 32

33 Węzeł próżniowej modyfikacji osadu czynnego Oczyszczalnia wyposażona jest w węzeł modyfikacji osadu czynnego. Opatentowane urządzenie firmy BIOGRADEX służy do odgazowywania mieszaniny ścieków i osadu czynnego, kierowanej do osadnika wtórnego. Zabieg ten służy do polepszenia warunków sedymentacji osadu czynnego oraz zapobiegania przebiegu niektórych niepożądanych procesów w osadniku wtórnym. Obiekt składa się z trzykomorowego zbiornika żelbetowego o wymiarach: szerokość 3,2 m; długość 3,75 m; głębokość całkowita 5,5 m. Na zbiorniku zamontowano czteronogą wieżę ze zbiornikiem na szczycie, w którym utrzymywana jest próżnia za pomocą pompy próżniowej o parametrach: typ PW 4,24; prędkość obrotowa 1860 min -1 ; moc silnika 5,3 kw; wydajność 160 m 3 /h Osadnik wtórny Osad czynny oddzielany jest od ścieków oczyszczonych w osadniku radialnym typu ORG - 30 o wymiarach: średnica 30 m; głębokość użytkowa 2,5 m; głębokość całkowita 3,0 m; powierzchnia 700 m 2 ; pojemność użytkowa 1750 m 3. Do zgarniania osadu służy zgarniacz typu ZRC 30 A, z silnikiem SZJKe 26a (Ns=0,80 kw) i przekładnią 2 NM produkcji PoWoGaz - Poznań; Stacja magazynująco - dozująca koagulant PAX Dla zapewnienia wymaganej wartości stężenia fosforu w ściekach oczyszczonych, w sytuacjach awaryjnych i nieodpowiednich warunkach rozwojowych dla bakterii fosforowych, oczyszczalnia wyposażona jest w stację magazynująco-dawkującą koagulant PAX. Stacja składa się z następujących elementów: zbiornik magazynowy typu JKL 28 LA produkcji METALCHEM PLASTIKON w Toruniu, wykonany z laminatu poliestrowo - szklanego, o pojemności V = 28 m 3 ; dwugłowicowa pompa dozująca typu ALLDOS M226-40/2. Wydajność każdej głowicy, przy przeciwciśnieniu 10 bar, wynosi do 40 dm 3 /h. Pompa wyposażona jest w silnik o mocy 0,25 kw; sterownik pompy dozującej proporcjonalnie do sygnału zewnętrznego 4-20 ma; armatura: o zawory kulowe o średnicach powyżej DN 32 produkcji firmy G+F, wykonane z polipropylenu; TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 33

34 o przewody tłoczne wykonane ze zbrojonego PCV, typu FLEX produkcji GAMRAT w Jaśle, o wymiarze 16x3 mm; o przewód załadowczy o średnicy wewnętrznej 75 mm wykonany z elastycznego PCV; taca przechwytująca wykonana z polietylenu Urządzenie pomiarowe Do pomiaru przepływu ścieków oczyszczonych zastosowano układ pomiarowy, zainstalowany w kanale otwartym, wyposażony w miernik poziomu MULTIRANGER 200, SN: PBD/T , NR: 7ML5033BA001A Kanał odprowadzający Oczyszczone ścieki (po osadniku wtórnym) odpływają poprzez koryto pomiarowe do rowu melioracyjnego R-A. Poniżej koryta pomiarowego znajduje się wpięcie kanału awaryjnego (ominięcie oczyszczalni), o średnicy 600 mm. Odcinek kanału odpływowego przed i za korytem pomiarowym zaprojektowano jako przykryty kanał żelbetowy o szerokości 600 mm. Jest on zakończony studzienką, skąd odpływ następuje przykrytym kanałem kołowym o przekroju 600 mm, a od następnej studzienki do wylotu kanałem kołowym o średnicy 800 mm. Długość kanałów kołowych o średnicach Ø 600 i Ø 800 wynosi odpowiednio L = 105 mb i 611 mb. Średnie zagłębienie kanału odpływowego wynosi 2,30 m. Trasa kanału przebiega w najkrótszej linii do rowu R-A Przepompownia osadów Mieszanina osadów wstępnego oraz nadmiernego kierowana jest do przepompowni osadów, skąd tłoczona jest do otwartych komór fermentacji. Przepompownia osadów wyposażona jest w studnię zbiorczą o pojemności V = 26 m 3 i cztery pompy typu 150 Z 2K Dwie z nich posiadają silniki o mocy 18,5 kw i charakteryzują się następującymi parametrami: przepustowość m 3 /h; wysokość podnoszenia 25 m (DTR); ilość obrotów 1450 min -1. Pozostałe dwie pompy wyposażone są w silnik o mocy 7,5 kw, a ich parametry techniczne to: wydajność 140 m 3 /h; wysokość podnoszenia 11 m (DTR); ilość obrotów 960 min -1. Zmieszane osady z pompowni przetłaczane są do otwartych komór fermentacyjnych Komory fermentacji osadu Stabilizacja powstających na oczyszczalni osadów wstępnego oraz nadmiernego osadu czynnego dokonuje się w warunkach beztlenowych w dwóch otwartych komorach fermentacji. Parametry pojedynczej komory to: średnica 40 m; wysokość czynna 6,0 m; spadek dna 6%; pojemność części walcowej 7560 m 3 ; pojemność części stożkowej 500 m 3 ; pojemność użytkowa jednej komory 8060 m 3. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 34

35 Między komory wstawiono komorę zasuw na rurociągach funkcjonalnie związanych z obsługą procesu fermentacji. Doprowadzenie osadów odbywa się rurociągami ułożonymi na obudowie górnej ściany komór. Przefermentowany osad odprowadzany jest hydraulicznie z zagłębienia dna komór rurociągiem o średnicy 250 mm bądź przetłaczany jest przy pomocy pomp do lagun osadowych. Spust cieczy nadosadowej odbywa się, z dwóch poziomów, do studzienki wewnętrznej komór, a dalej grawitacyjnie do osadnika wstępnego, wykorzystywanego do retencji cieczy nadosadowej i nadmiaru ścieków surowych w czasie ulewnych opadów Laguny osadowe Dla odwadniania osadów przefermentowanych wybudowano trzy laguny osadowe, każda o pojemności V = 1813 m 3. Odcieki z lagun kierowane są do studni wyposażonej w pompę, zasilającej złoża biologiczne. 2.6 Zasilanie obiektów na terenie oczyszczalni w energię elektryczną Oczyszczalnia jest zasilana z własnej stacji transformatorowej znajdującej się na działce nr 222/42, wyposażonej w transformator 400 kva. Cała infrastruktura oczyszczalni zasilana jest poprzez własne rozdzielnie i sieci niskiego napięcia. 2.7 Stan techniczny obiektów oczyszczalni Jednoznacznie należy stwierdzić, iż stan techniczny oczyszczani jest zły. Praktycznie wszystkie obiekty konstrukcyjne oczyszczalni znajdują się w bardzo złym stanie obserwuje się kruszący się beton oraz odpadające elementy betonowe. Na ścianach obiektów znajdujących się ponad poziomem terenu widoczne są wycieki i wykwity wywołane nieszczelnościami. Krawędzie wszystkich komór biologicznych (za wyjątkiem komór nitryfikacji) i osadników oraz kanałów uległy spękaniu i kruszą się. Użytkownik stosował dostępne metody konserwacyjne (malowanie abizolem), jednak nie jest to wystarczające do zatrzymania postępującej degradacji. W szczególnie złym stanie konstrukcyjnym znajdują się komory i kanały w których ograniczony jest dostęp powietrza (komora rozprężna, komory pompowni, itp.) stwierdzono głęboką erozję powierzchni betonowych, do ukazania zbrojenia włącznie. Odkryte zbrojenie jest w znacznym stopniu skorodowane. W dobrym stanie znajduje się nadziemna część pompowni dokonano remontu, wymieniono okna i część systemu wentylacyjnego, zastosowano ocieplenie. W dobrym stanie jest także budynek administracyjno-socjalny, w którym trwa remont. Proces degradacji konstrukcji trwa, a w związku z odkryciem coraz większych powierzchni (odpadająca izolacja oraz warstwy powierzchniowe), proces ten intensyfikuje się. Drogi wewnętrzne oczyszczalni (betonowe) znajdują się również w złym stanie występują liczne przełamania i nierówności. Wszystkie urządzenia techniczne spoza okresu ostatniej modernizacji znajdują się w złym stanie technicznym, wynikającym z wieloletniej stałej eksploatacji. Zawieradła zastawek są zniszczone oddziaływaniem ścieków, a metalowe elementy skorodowane. Obserwuje się silną korozję pozostałego wyposażenia (wózki zgarniaczy, pomosty, barierki, orurowanie, armatura). Pompy są zużyte, a armatura wyeksploatowana w wyniku naturalnego zużycia w ciężkich warunkach środowiskowych. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 35

36 Laguny osadowe są wyposażone jedynie częściowo w płyty betonowe, co utrudnia ich eksploatację. W dobrym stanie znajdują się dmuchawy, a w bardzo dobrym ruszty napowietrzające (wymieniane w ostatnim okresie). System elektroenergetyczny jest praktycznie całkowicie zużyty, a posiadany standard wyposażenia elektrycznego przestarzały, w stopniu mogącym nawet utrudnić pozyskanie części zamiennych. Istniejące rozdzielnie nie zapewniają żadnej wiedzy dotyczącej rozdziału i poboru energii, co uniemożliwia świadome zarządzanie poborem mocy. Oczyszczalnia nie posiada systemu sterowania nadrzędnego, a lokalne automaty są w znacznym stopniu oparte na rozwiązaniach od lat wycofywanych z eksploatacji (np. systemy sterowania pompami, oparte na pływakach i linkach). TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 36

37 3 Docelowe warunki pracy oczyszczalni 3.1 Przewidywany rozwój zlewni Planowany przyrost obciążenia oczyszczalni Na podstawie informacji otrzymanych od Zamawiającego określa się planowany przyrost obciążenia oczyszczalni zakłada się, iż nowe lokale będą podłączane do sieci kanalizacyjnej lub ścieki wywożone na bieżąco ze zbiorników bezodpływowych. Zgodnie z uzyskanymi informacjami, podłączone będą następujące miejscowości: gmina Paszowice - planowane podłączenie miejscowości Jakuszowa w ilości 95 osób, gmina Męcinka planowane podłączenie miejscowości Myślinów w ilości 192 osoby,(wg. ostatnich informacji nie będą podłączane, jednak nie wpływa to na bilans) gmina Mściwojów - planowane w 2015r. podłączenie miejscowości: Snowidza 1062 osoby, Godziszowa 318 osób i Barycz 50 osób. gmina Jawor - planowany wzrost o około 150 osób (budownictwo jednorodzinne) Dodatkowo w zlewni oczyszczalni utworzono strefę ekonomiczną o powierzchni około 45 ha, o niewiadomym zagospodarowaniu. Zgodnie z ustaleniami z Zamawiającym i przedstawionym bilansem, przyjęto rozwój zlewni własnej oczyszczalni (bez dodatkowych miejscowości) o ok. 15%. 3.2 Docelowe obciążenie oczyszczalni Obliczenie RLM - wartości obecne i docelowe Tabela 8: Obliczenie RLM - wartości obecne i docelowe BZT 5 ChZT N og P og Z og Jednostka Ładunki jednostkowe wg ATV ,8 70 g/m*d Ładunki obecne Ładunki średnie 1573,3 3066,5 308,0 35,1 942,5 kg/d RLM z wartości średniej RLM Percentyl 85% ładunków 2026,9 3950,6 396,8 45,2 1214,3 kg/d RLM z perc. 85% RLM Założony rozwój zlewni 15% Ładunki średnie 1809,3 3526,5 354,2 40,4 1083,9 kg/d RLM z wartości średniej RLM Percentyl 85% ładunków 2330,9 4543,2 456,3 52,0 1396,4 kg/d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 37

38 Tabela 8: Obliczenie RLM - wartości obecne i docelowe BZT 5 ChZT N og P og Z og Jednostka RLM z perc. 85% RLM Ładunki od nowych podłączeń Dodatkowa liczba mieszkańców do podłączenia 1867 M Ładunki jednostkowe wg ATV ,8 70 g/m*d Ładunki od dodatkowych mieszkańców 112,0 224,0 20,5 3,4 130,7 kg/d Obciążenie docelowe Ładunki docelowo łącznie 2442,9 4767,3 476,9 55,4 1527,1 kg/d RLM docelowo RLM Obciążenie docelowe ze skorygowaną ilością zawiesiny Ładunki docelowo łącznie 2442,9 4767,3 476,9 55, ,1 kg/d RLM docelowo RLM Uwaga: Próby do analiz stężeń zanieczyszczeń, w tym zawiesiny ogólnej, z przyczyn technicznych pobierane są za piaskownikiem. Z uwagi na ilość zawiesiny bardzo odbiegającą od normy, zdecydowano się na wyliczenie ładunku zawiesiny ogólnej wg RLM wyliczonej dla BZT Przepływ ścieków - wartości docelowe Tabela 9: Przepływ ścieków - wartości docelowe Parametr Wartość Jednostka Percentyl 85% ilości ścieków 6479,2 m 3 /d Założony rozwój zlewni 15% % Przepływ powiększony o rozwój zlewni 7451,1 m 3 /d Liczba dodatkowych mieszkańców 1867 M Jednostkowe zużycie wody 90 dm 3 /M*d Założony procent wód przypadkowych (infiltracja) 15% % Ilość ścieków od dodatkowych mieszkańców 193,2 m 3 /d Ilość ścieków docelowo łącznie 7644,3 m 3 /d Wymagana jakość ścieków oczyszczonych Biorąc pod uwagę obowiązujące Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, zmodernizowana oczyszczalnia utrzyma swoją klasyfikację i nadal będzie należeć do grupy wielkości oczyszczalni: pomiędzy TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 38

39 15000 RLM, a RLM. W poniższej przedstawiono wymaganą jakość odpływu określoną poprzez dopuszczalne stężenie wskaźników zanieczyszczeń, ustalone dla grupy wielkości obiektów RLM do której należeć będzie oczyszczalnia. Do dalszych obliczeń technologicznych przyjęto wymagania określone przez dopuszczalne stężenia wskaźników zanieczyszczeń w odpływie. Założenie utrzymania procentowego wskaźnika redukcji, z uwagi na występujące dopływy wód przypadkowych i mogące okresowo wystąpić rozcieńczenia ścieków mogło spowodować konieczność dodatkowego zwiększenia efektywności pracy oczyszczalni. Tabela 10. Wymagana jakość ścieków odprowadzanych z oczyszczalni w Jaworze dla obciążenia docelowego. Wskaźnik Jedn. Dopuszczalne stężenie [g/m 3 ] Minimalny procent redukcji wskaźnika [%] BZT 5 go 2 /m ChZT cr go 2 /m Zawiesina g/m Azot całkowity gn/m Fosfor ogólny gp/m TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 39

40 4 Proponowany układ modernizacji i rozbudowy części ściekowej oczyszczalni Rozbudowa i modernizacja oczyszczalni w Jaworze powinna umożliwić uzyskanie wysokiej sprawności działania przy większym obciążeniu, przewidywanym w okresie docelowym oraz poprawić bieżące warunki eksploatacyjne oczyszczalni. W ramach rozbudowy części ściekowej oczyszczalni rozważono różne rozwiązania technologiczne, zarówno wykorzystujące w maksymalnym stopniu istniejące obiekty i instalacje jak i z realizacją nowych układów. W celu dokładnego przedstawienia możliwości pracy oczyszczalni, opracowano rozwiązania, dla każdego z etapów oczyszczania niezależnie (dla części mechanicznej i biologicznej). 4.1 Część mechaniczna W części mechanicznej oczyszczalni rozważano realizację urządzeń podczyszczania ścieków: krat i piaskowników. Szczegółowe rozważania ujęto w odrębnym opracowaniu dotyczącym przepompowni przy ul. Starojaworskiej. Rozważono możliwości: Utrzymania istniejących obiektów co z uwagi na zużycie krat oraz podtopienie piaskownika ściekami (brak możliwości przywrócenia prawidłowych funkcji technologicznych) oraz zły stan techniczny o standard eksploatacji nie odpowiadający współczesnym wymogom BHP (kontakt personelu ze ściekami) odrzucono. Wykonania nowych węzłów, w identycznej konfiguracji jak obecna tj. krat na pompowni, a piaskowników na oczyszczalni. Ponieważ kluczowa potencjalna uciążliwość wiąże się z obiektem krat, które i tak pozostawały w zaludnionym rejonie pompowni, a rozwiązanie nie osłaniało pomp i przewodów tłocznych, odrzucono je.\ Przeniesienie piaskowników do rozbudowanej przepompowni, co pozwoli na ochronę zespołów pompowych oraz przewodu tłocznego przed działaniem piasku i żwiru. Jako optymalne na etapie koncepcyjnym przyjęto ostatni wariant tj. zabudowę kompletnych zespołów sitopiaskowników w konfiguracji osłonowej dla pompowni ścieków. Zatem do oczyszczalni główny strumień ścieków dopłynie już oczyszczony z zanieczyszczeń mechanicznych skratek i piasku. Biorąc pod uwagę, że do oczyszczalni doprowadzone są (i będą kolejne) linie tłoczne ścieków z okolicznych miejscowości, proponuje się wykonanie na samej oczyszczalni niewielkiego prefabrykowanego węzła, do którego doprowadzane będą przewody tłoczne ścieków z okolicznych miejscowości. Pozwoli to na oczyszczenie mechaniczne wszystkich ścieków (główny strumień oczyszczany przy ul.starojaworskiej, boczne na samej oczyszczalni). Wszystkie obiekty będą posadowione na nowych rzędnych, umożliwiających grawitacyjny przepływ przez oczyszczalnię. Zakłada się wykonanie nowej komory rozprężnej i nowych przewodów ściekowych. Komorę rozprężną należy wykonać jako zblokowaną z przelewem nadmiarowym (do istniejącego przewodu, o ile jego stan w momencie realizacji zadania pozwoli na wykorzystanie), odcinanym przez przelew ruchomy. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 40

41 Kolejnym elementem etapu mechanicznego oczyszczania ścieków są osadniki wstępne. Zakłada się wykorzystanie istniejących komór. Z uwagi jednak na konieczność zmiany wysokości zwierciadła cieczy, kompletne zużycie osprzętu i wyposażenia oraz znaczny stopień destrukcji konstrukcji żelbetowych, wymagana jest kompletna renowacja obiektów. Ponieważ obliczenia stopnia biologicznego wykazały konieczność powiększenia dostępnych objętości reaktorów, rozważono różne warianty rozbudowy oczyszczalni. Analiza koncepcyjna wykazała, że optymalnym rozwiązaniem (zamiast budowy kolejnych komór osadu czynnego) będzie podwyższenie obiektów istniejących. Stan obiektów wskazuje na konieczność ich gruntownej renowacji w tym skucia górnych krawędzi praktycznie wszystkich obiektów linii ściekowej. Stąd podwyższenie ich wysokości (o ile pozwoli na to analiza budowlana, konieczna do wykonania na etapie projektu) będzie współgrało z zakresem prac naprawczych. Ścieki wypływające z sitopiaskownika i komory rozprężnej, dopływać będą do nowej komory rozdziału, z której kierowane będą do jednego lub (awaryjnie) obu osadników wstępnych. Zastawki odcinające należy wykonać jako szerokie, pracujące w formie przelewów. W ten sposób można będzie wykorzystać nieczynny osadnik (rezerwowy), jako zbiornik retencyjny, do którego ścieki samoczynnie się przeleją przy dużych napływach. Zsedymentowany osad, podawany będzie grawitacyjnie (poprzez nową komorę zasuw) do nowego zagęszczacza grawitacyjnego. Wyflotowane części pływające, zbierane będą zgarniaczem pływającym ślimakowym i pompowane będą do zagęszczacza. Podczyszczone ścieki kierowane będą do reaktorów biologicznych. 4.2 Część biologiczna. Z uwagi na to, iż omawiany obiekt jest czynny i posiada reaktory oraz osadniki (zaadaptowane wstępne i wtórny) o konkretnych wymiarach i kubaturach, przeprowadzono analizy i obliczenia wykorzystując te dane. Kolejno skorygowano wielkości, celem uzyskania obliczeniowego prawidłowego efektu oczyszczania ścieków. Obliczenia parametrów technologicznych istniejących urządzeń oraz obliczenia wielkości urządzeń i obiektów projektowanych w okresie docelowym, wykonano według zmodyfikowanego algorytmu ATV A-131. Do obliczeń, zgodnie z wytycznymi, założono następujące temperatury procesu: 20 o C dla obliczeń systemu napowietrzania (najniższa rozpuszczalność tlenu) oraz 12 o C najniższa temperatura dla której wymagana jest nitryfikacja. Do obliczeń stopnia biologicznego przyjęto wartości obciążenia opisane w rozdziale dot. bilansu. Należy zauważyć, że przy zastosowaniu płukania skratek i piasku, ilość redukowanych zanieczyszczeń organicznych będzie znikoma (wrócą one z odciekiem do procesu), natomiast obciążenie stopnia biologicznego zwiększy się o wielkość ładunków odprowadzanych do kanalizacji z wodami nadosadowymi oraz odciekami z urządzeń do przeróbki osadów. Niezależnie od wariantu, założono utrzymanie standardu układu technologicznego umożliwiającego proces defosfatacji i denitryfikacji biologicznej, tj. wielostopniowego procesu osadu czynnego, wymagającego utrzymania istniejącego układu: Komory defosfatacji. Komory denitryfikacji. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 41

42 Komory nitryfikacji. Osadnika wtórnego. Zespołu układów recyrkulacji wewnętrznej i zewnętrznej. Dodatkowo, po przeprowadzeniu szeregu obliczeń, zaproponowano wykonanie nowej Komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego. Z uwagi na rozmiar oczyszczalni oraz konieczność zapewnienia bezpieczeństwa procesowego założono utrzymanie dwóch linii procesowych. Jak wykazano w rozdziale dotyczącym obciążenia hydraulicznego oczyszczalni, obiekt jest uderzeniowo obciążany napływami wód przypadkowych (wody deszczowe, roztopowe). Taki charakter napływów, w powiązaniu z możliwością wykorzystania istniejących obiektów, jednoznacznie eliminują możliwość zastosowania technologii SBR. Stąd analizę przeprowadzono dla różnych wersji układów przepływowych. Ostatecznie w części biologicznej proponuje się rozwinięcie stanu istniejącego i wykorzystanie stosowanej do tej pory technologii przepływowych reaktorów biologicznych. Zaproponowano wykorzystanie istniejących obiektów (po ich odpowiedniej modernizacji i rekonfiguracji) do prowadzenia procesów oczyszczania ścieków. Z uwagi na spodziewane zwiększenie obciążenia oczyszczalni założono podwyższenie istniejących reaktorów, a obliczone wysokie stężenia azotanów wymusiły wprowadzenie komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego oraz stacji magazynowania i dozowania węgla organicznego. Rozdział ścieków od osadu czynnego realizowany nadal będzie z utrzymaniem klasycznych osadników wtórnych, przy czym wielkość obciążenia i obserwowane problemy wskazują na konieczność wykonania drugiego osadnika, o parametrach dostosowanych do przewidywanego obciążenia. Układ recyrkulacji wewnętrznej będzie musiał zostać zmodernizowany i dostosowany do nowego obciążenia, podobnie jak system napowietrzania. Ostatnim elementem linii ściekowej (jeszcze przed nowym układem pomiaru przepływu i poboru próbek) będzie pompownia wody technologicznej podająca ścieki oczyszczone do płukania urządzeń do przeróbki osadów. Rozbudowa i modernizacja części ściekowej oczyszczalni nie wprowadza zatem zmian układu technologicznego, jedynie uzupełnia go o wybrane procesy jednostkowe oraz optymalizuje istniejące rozwiązania. Zmodernizowana część ściekowa oczyszczalni będzie obejmowała następujące procesy jednostkowe: Usuwanie łatwoopadalnych zawiesin w osadniku wstępnym. Rozwiązanie musi umożliwiać produkcję lotnych kwasów tłuszczowych (LKT) w węźle osadnika wstępnego, realizowaną np. poprzez wydłużenie czasu zatrzymania osadu oraz jego recyrkulację przed osadnik, celem wypłukania wytworzonych LKT ściekami i poprawę ich transportu do komór osadu czynnego. Intensyfikację usuwania fosforu poprzez stosowanie komory defosfatacji i skierowanie do niej nowej recyrkulacji zewnętrznej z osadników wtórnych (poprzez nową komorę predenitryfikacji osadu recyrkulowanego usuwającą azot azotanowy ze strumienia osadu recyrkulowanego). Komora predenitryfikacji zabudowana będzie na linii tłocznej osadu recyrkulowanego. Intensyfikację usuwania azotu poprzez stosowanie komory denitryfikacji biologicznej i skierowanie do niej strumienia azotanów z komory nitryfikacji poprzez nową recyrkulację wewnętrzną. Istniejące komory denitryfikacji będą podzielone. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 42

43 Intensyfikację nitryfikacji poprzez zastosowanie odpowiedniej wielkości komór nitryfikacji i rozbudowę kosztem komór denitryfikacji (przekształcenie częściowe w komory dwufunkcyjne). Modyfikację układu recyrkulacji wewnętrznej. Modyfikację osadu czynnego w węźle Biogradex. Poprawę rozdziału zawiesin od osadu czynnego w jednym nowym i drugim zmodernizowanym osadniku wtórnym. Zawrócenie osadu recyrkulowanego oraz odprowadzenie osadu nadmiernego poprzez zmodernizowaną pompownię recyrkulacji zewnętrznej. 4.3 Opis procesu obróbki ścieków. Analizując zebrane dane (dostępne na etapie koncepcyjnym) zaproponowano wybór kompleksowego wariantu, który stanowi optymalne rozwiązanie dla oczyszczalni w Jaworze. Proponuje się, aby układ technologiczny oczyszczalni wyglądał następująco: Ścieki surowe z pompowni przy ul. Starojaworskiej (po podczyszczeniu ze skratek oraz piasku na terenie pompowni) będą wypływać w nowej komorze rozprężnej, podniesionej względem obecnej. Komora wyposażona będzie w przelew nadmiarowy (regulowany), kierujący ścieki obejściem. Ścieki dopływające z sąsiednich miejscowości oraz (opcjonalnie) ścieki własne z przepompowni odbierającej ścieki z obiektów oczyszczalni kierowane będą do prefabrykowanego sitopiaskownika o przepustowości rzędu 100 m 3 /h. Oba strumienie będą się łączyć się przed osadnikami wstępnymi i rozpływać na dwa osadniki wstępne. Rozdział zrealizowany będzie za pomocą przelewów regulowanych (zastawek przelewowych) z napędami ręcznymi. Dodatkowo komora wyposażona będzie w przelew do komór defosfatacji (lub komory predenitryfikacji do rozstrzygnięcia na etapie projektu), umożliwiający podanie ścieków sprzed osadników do reaktora biologicznego. Kolejno ścieki (zasadniczy strumień) dopłyną do osadników wstępnych. Zakłada się, że zmodernizowane będą oba osadniki. Modernizacja polegać będzie na całkowitej wymianie wyposażenia zastosowaniu nowych zgarniaczy dennych i powierzchniowych oraz przelewów, przewodów, armatury, itp. Z uwagi na konieczność zapewnienia przepływu do zmodernizowanych komór biologicznych oraz bardzo zły stan krawędzi konstrukcji zakłada się gruntowny remont konstrukcyjny, połączony z nadbetonowaniem ścian, iniekcją betonów i wykonaniem powłok chemoodpornych. Stan dna możliwy będzie do oceny na etapie projektu po opróżnieniu obiektów. Istniejące wyposażenie należy zdemontować. Zawsze działać będzie jeden osadnik w funkcji przepływowej, a drugi w roli zbiornika retencyjnego odcieków z odwadniania. W ramach modernizacji osadnika należy wymienić przewody spustowe osadu, przy czym przewód zbiorczy osadu należy poprowadzić do nowego zagęszczacza grawitacyjnego. Na spuście z każdego leja należy zamontować zasuwę z napędem elektrycznym (4 sztuki) kierującą osad do zagęszczacza grawitacyjnego. Kolejno oczyszczone mechanicznie ścieki przepłyną do kolejnej komory rozdzielczej (proponuje się wbudować w konstrukcję komór defosfatacji) z której rozdzielą się na dwie istniejące, zmodernizowane komory defosfatacji. Ewentualny nadmiar ścieków kierowany będzie do pompowni nadmiarowej, usytuowanej przy końcu osadników wstępnych. Przewiduje się wykonanie pompowni, która przechwytywać będzie przepływy deszczowe. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 43

44 Dopływ do pompowni i komór defosfatacji zrealizowany będzie identycznie jak dla dopływów do osadników wstępnych w postaci przelewów regulowanych (ręcznie). Ścieki nadmiarowe po wypełnieniu osadnika wstępnego pracującego w funkcji retencji, będą tłoczone do OBF zaadaptowanego na zbiornik retencyjny. Zakłada się wstępnie, że do tego miejsca przepustowość oczyszczalni wynosić będzie ok m3/h (1300 m3/h z pompowni głównej m3/h przez lokalny sitopiaskownik). Dodatkowo w układzie zabudowana będzie pompa, podająca część ścieków (wg. obliczeń ok. 10%) do komory predenitryfikacji. Wymagana wydajność tej pompy to co najmniej 10% przepływu maksymalnego godzinowego czyli ok. 65 m3/h. Wydajność chwilowa musi być sterowana dynamicznie w zależności od aktualnych warunków pracy. Zasadniczy strumień ścieków rozdzieli się na dwie strugi, spływające do komór defosfatacji. Do komór tych doprowadzony będzie strumień osadu recyrkulacji zewnętrznej (rozdzielony w proporcjonalny sposób) - z komory predenitryfikacji. Ponieważ stan komór istniejących również jest bardzo zły, także tu zakłada się pełną wymianę osprzętu i wykonanie betonów i izolacji. Ponieważ obliczenia wykazały, że obecna pojemność komór defosfatacji jest zbyt niska, podpiętrzenie pozwoli na poprawę warunków prowadzenia procesu usuwania fosforu. Z komór tych ścieki popłyną do komór denitryfikacji (analogicznie jak obecnie). Komory te również będą zmodernizowane i podniesione, a osprzęt wymieniony. Obliczenia technologiczne wykazały, że wielkość komór można będzie zredukować po wprowadzeniu efektywnej komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego. W związku z tym zakłada się wprowadzenie podziału każdej z komór na dwie. Pierwsza komora będzie obligatoryjnie komorą denitryfikacji, komora druga posiadać będzie zarówno mieszadła jaki napowietrzanie co pozwoli pracować w funkcji denitryfikacji lub nitryfikacji, ze sterowaniem dynamicznym, zależnie od panujących warunków technologicznych. Do komór tych skierowana będzie również recyrkulacja wewnętrzna z komór nitryfikacji. Ruszt napowietrzający zasilany będzie poprzez przepustnice regulacyjne z napędem elektrycznym. W następnej kolejności ścieki będą przepływać do istniejących, zmodernizowanych komór nitryfikacji poprzez nowy układ przewodów, zapewniający możliwość dowolnego konfigurowania przepływu (np. przy odłączeniu jednej komory denitryfikacji na czas przeglądu). Komory nitryfikacji, z uwagi na przeprowadzony remont znajdują się w dobrym stanie technicznym, przy czym już obecnie wysokość wolnej burty komory jest zbyt mała. Przewiduje się nadpiętrzenie komór o wysokość wynikająca z obliczeń technologicznych (ok. 1 m podniesienia zwierciadła) i wymianę przelewów na dłuższe, gdyż obecne są zbyt krótkie i nie odbierają prawidłowo pełnej ilości ścieków. Betony komór również muszą zostać poddane renowacji. Zakłada się, że wewnątrz reaktorów wykonane będą ściany działowe wprowadzające przepływ tłokowy ścieków z osadem, a dodatkowo wykonane będą komory odtleniania w których zabudowane będą mieszadła śmigłowe oraz systemy pompowe recyrkulacji wewnętrznej (zaleca się zastosowanie mieszadeł pompujących, w przypadku uzyskania niewielkiej wysokości podnoszenia). W ramach modernizacji należy wymienić całkowicie zużyty układ cyrkulacji wewnętrznej oraz (opcjonalnie) przeprowadzić zabudowę mieszadeł. Powietrze do komór będzie dostarczane poprzez nowe przepustnice regulacyjne. Powietrze do reaktorów podawane będzie z nowej stacji dmuchaw (wykonanej na miejscu istniejącej wiaty na dmuchawy), wyposażonej w nowe trzy-cztery dmuchawy promieniowe, pracujące w systemie 2(3) czynne + 1 rezerwa czynna TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 44

45 (z możliwością pracy wszystkich jednostek). Powietrze ze stacji dodatkowo pobierane będzie do napowietrzania zbiornika z odciekami z odwadniania. W przypadku konieczności dozowania środków chemicznych, do usuwania fosforu, będą one podawane z istniejącego zbiornika magazynowego poprzez układ pompowy (w systemie pomp: n+1). Stan pomp ocenić na etapie projektu. Należy zaprojektować nowy układ tłoczny umożliwiający podanie koagulantu zarówno do wylotów z komór nitryfikacji, jak i przed osadnik wstępny. Następnie ścieki przepłyną do zmodyfikowanej (podniesionej) komory Biogradex, a z niej poprzez nową komorę rozdziału, do osadników wtórnych. Obliczenia technologiczne wykazują, że niezbędne jest wykonanie nowego osadnika wtórnego. Również obecny osadnik wtórny musi zostać zmodernizowany. Wynika to zarówno z całkowitego zużycia mechanicznego, jak i katastrofalnego stanu technicznego. Osadnik w ramach modernizacji będzie naprawiony konstrukcyjnie (renowacja betonów, iniekcje, itp.) oraz podniesiony o możliwie dużą wartość obliczenia wykazują, że kluczowym problemem jest niewielka głębokość napełnienia, pomimo prawidłowej powierzchni sedymentacji. Ścieki wprowadzane będą na odpowiedniej głębokości poprzez komorę centralną wyposażoną w deflektor obwodowy i denny. Z uwagi na niewielką głębokość osadnika istniejacego należy szczególnie starannie zaprojektować układ hydrauliczny osadników: komorę flokulacji (centralną) z deflektorem obwodowym i dennym oraz kierownicami wyprowadzającymi osad na właściwej głębokości stycznie do obwodu, koryto odbiorowe przyścienne jednostronne z deflektorem powierzchniowym oraz deflektorem zatopionym odbijającym strugę. Osadniki wyposażyć w nowy zgarniacz denny i powierzchniowy z możliwością odbioru części pływających niezależnie od położenia zgarniacza należy zastosować pływające zgarniacze ślimakowe. Oczyszczone ścieki odbierane będą przez jednostronne koryto obwodowe, znajdujące się przy ścianie osadnika. Koryto wyposażyć w deflektor denny, zapobiegający efektowi przyściennemu oraz deflektor powierzchniowy zatrzymujący części pływające. Bieżnię zgarniacza wykonać z płyt polimerobetonowych, wyposażonych w bruzdy. W bruzdach ułożyć kabel grzewczy. Sposób montażu musi umożliwiać wymianę kabla. Oczyszczone ścieki odpłyną poprzez nowy układ pomiarowy do odbiornika istniejącym przewodem. Zaleca się renowację istniejącego kanału oraz wykonanie (powyżej punktu pomiarowego) pompowni wody technologicznej, pobierającej wodę na potrzeby technologiczne oczyszczalni. Z uwagi na przewidywane zwiększenie zapotrzebowania wody na oczyszczalni do celów technologicznych przewiduje się wykonanie systemu wody technologicznej. Zakłada się wykonanie dedykowanej pompowni wody technologicznej. Pompownia podawać będzie ścieki do: Płukania piasku i skratek prefabrykowanego sitopiaskownika. Płukania zbiorników retencyjnych osadników i OBF (hydranty). Napełniania wyłączonych komór reaktora biologicznego. Płukania zagęszczacza mechanicznego. Płukania prasy. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 45

46 Osad zrzucany będzie z osadników nowymi przewodami poprzez przepływomierze elektromagnetyczne i zasuwy regulacyjne, sterujące odprowadzaniem osadu do zmodernizowanej pompowni recyrkulacyjnej. W pompowni przewiduje się całkowitą wymianę wyposażenia, armatury i orurowania. Głębokim naprawom należy poddać zbiorniki czerpne całego obiektu obserwuje się destrukcję betonów do poziomu zbrojenia włącznie oraz jego intensywną korozję. Całość komór, włącznie ze stropami musi zostać poddana pracom renowacyjnym i zabezpieczeniu chemoodpornemu. Do pompowni, oprócz osadu recyrkulowanego skierowane będą: Przelew z pompowni złoża. Spusty ścieków z osadników wstępnych. Spust ścieków z OBF adaptowanego na zbiornik retencyjny. Ścieki socjalne (opcja jeżeli nie będzie wykonywana pompownia lokalna). Spusty części pływających z osadników wtórnych. W pompowni przewiduje się montaż trzech pomp recyrkulacyjnych oraz dwóch pomp podających osad nadmierny na zagęszczacz mechaniczny. Pobór osadu nadmiernego musi być zrealizowany ze specjalnie wykonanej kieszeni, do której będą również kierowane spływy części pływających co pozwoli usunąć je z układu ściekowego. Osad recyrkulowany tłoczony będzie do nowej komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego, zaopatrzonej w mieszadła. Na wypadek wyłączenia komory do przeglądu/remontu, przewód tłoczny zaopatrzony będzie w obejście tej komory (i odcięcia zasuwami), umożliwiające skierowanie osadu wprost przed komory defosfatacji. Musi również istnieć możliwość podania części osadu przed osadnik wstępny na wypadek awarii zagęszczacza mechanicznego. Uwagi do obliczeń technologicznych reaktorów biologicznych Obliczenia reaktorów biologicznych wykonano dla najniższego sensownego wieku osadu, dla którego zachodzi nitryfikacja w 12 o C. Wymagane stężenie osadu czynnego wynosi 3 kg/m 3. Przy takim stężeniu osadu nitryfikacja powinna zachodzić stabilnie jeżeli część denitryfikacji będzie działać jako nitryfikacja, ale uzyskanie wymaganego stężenia azotu w ściekach oczyszczonych wymagać może zastosowania dodatkowego źródła węgla organicznego do denitryfikacji. Z obliczeń wynika, że w warunkach przepływu dobowego równego 7644,3 m 3 /d i stężeniach zanieczyszczeń w ściekach surowych równych wartościom średnim dodatkowy węgiel nie musi być dodawany ale należy pamiętać, że skład ścieków nie jest stały i w zależności od dnia proporcja BZT 5 do azotu się zmienia. Obliczenia wykonano dla granicznie niskiego wieku osadu. Oznacza to, że nie należy obniżać stężenia osadu czynnego poniżej podanych wartości. Prowadzenie procesu przy możliwie krótkim wieku osadu sens o tyle, że zmniejsza się prawdopodobieństwo wystąpienia organizmów nitkowatych w osadzie (poprawa indeksu osadu) oraz poprawia się warunki prowadzenia procesu fermentacji osadu nadmiernego. Jednocześnie z uwagi na maksymalną wartość produkcji osadu nadmiernego obliczenia te są miarodajne dla wymiarowania części osadowej. Ponadto niskie stężenie osadu poprawia warunki pracy osadników wtórnych. Przy stężeniu osadu równym 3 kg/m 3 i indeksie 120 cm 3 /g zaproponowane osadniki będą w stanie przejąć przepływ deszczowy. Stosowanie wyższych stężeń osadu będzie wymagać przedłużenia czasu zagęszczania osadu a w czasie przedłużających się przepływów TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 46

47 deszczowych należy spodziewać się kłopotów z zagęszczaniem. Stosowana w oczyszczalni technologia BIOGRADEX prawdopodobnie poprawia własności sedymentacyjne osadu ale obliczenia wykonywane wg ATV nie są w stanie tej poprawy wykazać. Prowadzenie procesu z wiekiem osadu wyższym niż podany w obliczeniach jest jak najbardziej możliwe, lecz należy pamiętać o następujących zależnościach: Wraz ze wzrostem stężenia osadu rośnie jego wiek i maleje obciążenie substratowe. Poprawia to stabilność procesu nitryfikacji ale pogarsza warunki defosfatacji biologicznej, może spowodować zwiększenie indeksu osadu oraz sprawia, że osad gorzej fermentuje. Zwiększanie wieku osadu powoduje także zwiększenie średniej ilości powietrza, jakie trzeba podawać do reaktorów nitryfikacji ale jednocześnie zmniejsza maksymalną chwilową wydajność dmuchaw, ponieważ reaktory stają się bardziej odporne na uderzeniowe dawki węgla i azotu w ściekach surowych. Założono, że reaktory denitryfikacji zostaną podzielone na dwie części (na pół). Część druga (bliższa nitryfikacji) każdego reaktora zostanie wyposażona w system napowietrzania i w warunkach niskich temperatur będzie pracować jako dodatkowa pojemność nitryfikacyjna, co najmniej przez pewną część doby. Taki schemat pracy nie jest wcale zalecany jako optymalny dla wyższych temperatur a decyzja o włączeniu napowietrzania w denitryfikacji musi być podejmowana na podstawie aktualnych warunków pracy oczyszczalni, najlepiej automatycznie. Podane objętości obliczeniowe reaktorów nitryfikacji i denitryfikacji wynikają z faktu częściowego przełączania funkcji denitryfikacja-nitryfikacja. Schemat technologiczny oczyszczalni został rozszerzony o dodatkowy reaktor predenitryfikacji w ciągu osadu powrotnego. Rolą tego reaktora jest usunięcie azotu azotanowego z osadu recyrkulowanego wprowadzanego do reaktorów defosfatacji. Dodatkowo reaktor ten będzie wspomagać proces denitryfikacji w ciągu głównym. Zaproponowane w obliczeniach przekierowanie 10% ścieków surowych do dodatkowego reaktora predenitryfikacji należy traktować jako wartość orientacyjną a wartość aktualna musi być regulowana w zależności od aktualnych warunków pracy oczyszczalni. Jedną z zalet zastosowania tego reaktora jest intensywne prowadzenie procesu denitryfikacji z uwagi na wysokie stężenie osadu czynnego, nie możliwe do utrzymania w ciągu głównym. Wielkość reaktorów defosfatacji jest niższa niż zwykle zalecana. Bierze się to stąd, że nie przewiduje się daleko idącej modernizacji reaktora (przesuwanie ścian). Należy zwrócić uwagę na to, że wymiarowanie wielkości komór beztlenowych odbywa się wyłącznie w oparciu o czas zatrzymania a jako przepływ obliczeniowy przyjmuje się przepływ maksymalny godzinowy w porze suchej, z uwzględnieniem recyrkulacji. Jednocześnie zaznacza się, że skuteczność i szybkość procesu biologicznej defosfatacji zależy w dużej mierze od dostępności łatwo rozkładalnego węgla organicznego. Stąd propozycja generowania lotnych kwasów tłuszczowych (źródło łatwo rozkładalnego węgla organicznego) w zagęszczaczu grawitacyjnym osadu wstępnego i skierowanie strumienia LKT z zagęszczacza do reaktora defosfatacji. Reasumując, wielkość komory defosfatacji może okazać się mniejsza od zalecanej w godzinach maksymalnych przepływów ale wadę tę będzie niwelować zwiększona ilość łatwo rozkładalnego węgla organicznego. Niemiecki Zbiór Reguł ATV-DVWK A131P, wg którego prowadzono obliczenia reaktorów biologicznych, nie precyzuje zależności szybkości TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 47

48 defosfatacji od warunków prowadzenia tego procesu i dlatego poniższe wyliczenia prowadzono bez uwzględnienia ilości LKT skierowanych do defosfatacji. Dodatkowo przyjęto 50% skuteczność defosfatacji biologicznej względem klasycznych obliczeń ATV. Tabela 11. Zestawienie podstawowych parametrów technicznych i technologicznych dla części biologicznej dla okresu docelowego. Obliczenia dla temperatury 12 o C Parametr Wartość Jednostka Warunki pracy oczyszczalni - dane podstawowe Dobowa ilość ścieków surowych 7 644,3 m 3 /d Maksymalny godzinowy przepływ ścieków (pogoda sucha) 637,0 m 3 /h RLM Temperatura prowadzenia procesu 12,0 o C Temperatura do obliczeń napowietrzania 12,0 0 C Ładunki jednostkowe (w przeliczeniu na 1 M) BZT 5 60,0 g/(m*d) Zawiesina ogólna 70,0 g/(m*d) Azot ogólny 11,7 g/(m*d) Azot azotanowy 0,0 g/(m*d) Azot ogólny Kjeldahla 11,7 g/(m*d) Fosfor ogólny 1,4 g/(m*d) Ładunki w dopływie do oczyszczalni - kanalizacja BZT ,9 kd/d Zawiesina ogólna 2 850,1 kd/d Azot ogólny 476,9 kd/d Azot azotanowy 0,0 kd/d Azot ogólny Kjeldahla 476,9 kd/d Fosfor ogólny 55,4 kd/d Średnie stężenia zanieczyszczeń w dopływie do oczyszczalni BZT g/m 3 Zawiesina ogólna 372,8 g/m 3 Azot ogólny 62,4 g/m 3 Azot azotanowy 0,0 g/m 3 Azot ogólny Kjeldahla 62,4 g/m 3 Fosfor ogólny 7,2 g/m 3 Ładunek w odciekach jako procent ładunku w ściekach dopływających BZT 5 0 % Zawiesina ogólna 0 % Azot ogólny 0 % Azot ogólny Kjeldahla 0 % Fosfor ogólny 0 % Usunięcie w osadniku wstępnym BZT 5 30,8% % Zawiesina ogólna 52,2% % Azot ogólny 8,0% % TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 48

49 Parametr Wartość Jednostka Fosfor ogólny 8,0% % Ładunki usunięte w osadniku wstępnym BZT 5 752,4 kg/d Zawiesina ogólna 1 487,8 kg/d Azot ogólny 38,2 kg/d Azot azotanowy 0,0 kg/d Azot ogólny Kjeldahla 38,2 kg/d Fosfor ogólny 4,4 kg/d Ładunki w ściekach z osadnika wstępnego BZT ,5 kg/d Zawiesina ogólna 1 362,3 kg/d Azot ogólny 438,7 kg/d Azot azotanowy 0,0 kg/d Azot ogólny Kjeldahla 438,7 kg/d Fosfor ogólny 51,0 kg/d Ładunki całkowite w dopływie do reaktorów BZT ,5 kg/d Zawiesina ogólna 1362,3 kg/d Azot ogólny 438,7 kg/d Azot azotanowy 0,0 kg/d Azot ogólny Kjeldahla 438,7 kg/d Fosfor ogólny 51,0 kg/d Średnie stężenia zanieczyszczeń w dopływie do reaktorów BZT g/m 3 Zawiesina ogólna 178,2 g/m 3 Azot ogólny 57,4 g/m 3 Azot azotanowy 0,0 g/m 3 Azot ogólny Kjeldahla 57,4 g/m 3 Fosfor ogólny 6,7 g/m 3 Wymiary reaktorów Predenitryfikacja osadu recyrk. Predenitryfikacja osadu recyrk., długość 9,0 m Predenitryfikacja osadu recyrk., szerokość 10,0 m Predenitryfikacja osadu recyrk., głębokość 5,0 m Predenitryfikacja osadu recyrk., ilość 1,0 szt Predenitryfikacja osadu recyrk., objętość całkowita (1) szt 450,0 m 3 Defosfatacja Defosfatacja, długość 9,0 m Defosfatacja, szerokość 6,0 m Defosfatacja, głębokość 4,7 m Defosfatacja, ilość 2,0 szt Defosfatacja, objętość obliczeniowa całkowita (2 szt) 507,6 m 3 Denitryfikacja Denitryfikacja, długość 16,0 m Denitryfikacja, szerokość 6,0 m Denitryfikacja, głębokość 4,7 m TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 49

50 Parametr Wartość Jednostka Denitryfikacja, ilość 4,0 szt Denitryfikacja, objętość obliczeniowa całkowita (4 szt) (jedna z dwóch części w każdym ciągu działa częściowo 1 339,8 m 3 jako nitryfikacja - 12,5% czasu) Nitryfikacja Nitryfikacja, długość 20 m Nitryfikacja, szerokość 20 m Nitryfikacja, głębokość 5,0 m Nitryfikacja, ilość 2,0 m Nitryfikacja, objętość obliczeniowa całkowita (2 szt) (druga część denitryfikacji w każdym ciągu pracuje częściowo jako nitryfikacja) 4 185,0 m 3 Całkowita objętość reaktora Całkowita objętość reaktora 6 482,4 m 3 Stężenie osadu i recyrkulacja Stężenie osadu czynnego w reaktorach 3,0 g/m 3 Maks. stopień recyrkulacji zewnętrznej 100,0% % Średnie stężenia zanieczyszczeń w dopływie do reaktorów biologicznych BZT 5 221,1 g/m 3 Zawiesina ogólna 178,2 g/m 3 Azot ogólny 57,4 g/m 3 Fosfor ogólny 6,7 g/m 3 Średnie stężenia zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych BZT 5 15 g/m 3 Zawiesina ogólna 35 g/m 3 Azot ogólny 15 g/m 3 Fosfor ogólny 2 g/m 3 Azot organiczny 2 g/m 3 Azot amonowy 0 g/m 3 Azot azotanowy 13 g/m 3 Ładunki zanieczyszczeń w dopływie do reaktorów biologicznych Ładunek BZT ,2 kg/d Ładunek zawiesiny ogólnej 1 362,3 kg/d Ładunek azotu Kjeldahla 438,7 kg/d Ładunek fosforu ogólnego 51,0 kg/d Usuwanie azotu i tlenowy wiek osadu Stężenie azotu ogólnego dopływającego do reaktora 57,4 g/m 3 Azot organiczny związany w biomasie 10,0 g/m 3 Azot do nitryfikacji 45,4 g/m 3 Azot do denitryfikacji w głównym ciągu 24,2 g/m 3 Wymagany współczynnik bezpieczeństwa SF dla procesu 1,8 - nitryfikacji Wymagany tlenowy wiek osadu dla procesu nitryfikacji 8,0 d Założony obliczeniowy ogólny wiek osadu WO 11,7 d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 50

51 Parametr Wartość Jednostka Wymagany udział obj. denitryfikacji w całk. obj. reaktora 0,3 - Uzyskany współczynnik bezpieczeństwa dla procesu nitryfikacji 2,0 Jednostkowy przyrost osadu z rozkładu zw. węgla Współczynnik oddychania endogennego, zależny od temperatury 0,8 - Przyrost osadu z rozkładu związków węgla 1 459,7 kg sm/d Jednostkowy przyrost osadu z rozkładu związków węgla 0,9 kg sm/kg BZT 5 Obciążenie substratowe osadu czynnego Obciążenie substratowe osadu czynnego 0,1 kg BZT 5 /kg sm d Wymagana pojemność reaktorów biologicznych Wymagana objętość reaktorów, całkowita 5 673,5 m 3 Przyjęta objętość reaktorów, całkowita 6 482,4 m 3 Wymagana objętość komory denitryfikacji dla NO3 w odpływie = 13 g/m ,3 m 3 Przyjęta objętość komory denitryfikacji 1 339,8 m 3 Stopień recyrkulacji wewnętrznej Stężenie azotu NH4 w ściekach podawanych do komory nitryfikacji 45,4 g/m 3 Wymagany stopień recyrkulacji całkowitej ze względu na usuwanie azotu 249,6% - Przyjęty stopień recyrkulacji całkowitej 249,6% - Maksymalna, możliwa do uzyskania sprawność denitryfikacji 71,4% % Wymagany stopień recyrkulacji wewnętrznej 149,6% % Wymagana wydajność pompy recyrkulacji wewnętrznej 952,8 m 3 /h Usuwanie fosforu Zalecany czas zatrzymania w defosfatacji 0,5 h Zalecana objętość komory defosfatacji 637,0 m 3 Przyjęta objętość komory defosfatacji 507,6 m 3 Ilość fosforu wbudowywana w biomasę 2,2 g/m 3 Ilość fosforu usuwana biologicznie 1,3 g/m 3 Ilość fosforu do strącania chemicznego 1,1 g/m 3 Dobowa ilość osadu chemicznego 58,2 kg/d Przyrost osadu i uzyskany wiek osadu Całkowity przyrost osadu związany z usuwaniem fosforu 88,9 kg sm/d Przyrost osadu, całkowity, z uwzględnieniem usuwania fosforu 1 548,6 kg sm/d Obliczony tlenowy wiek osadu 8,1 d Wymagany tlenowy wiek osadu dla procesu nitryfikacji 8,0 d Obliczony całkowity wiek osadu 11,7 d Zapotrzebowanie na tlen Zapotrzebowanie na tlen w procesach biodegradacji zw. Węgla 1 866,6 kg O 2 /d Zużycie tlenu w procesie nitryfikacji 1 493,8 kg O 2 /d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 51

52 Parametr Wartość Jednostka Zużycie tlenu w procesie denitryfikacji 491,2 kg O 2 /d Maksymalne godzinowe zużycie tlenu 212,9 kg O 2 /h Wymagana maks. wydajność dmuchaw Dobowe zapotrzebowanie tlenu 5 109,8 kg O 2 /d Godzinowe zapotrzebowanie tlenu 212,9 kg O 2 /h Temperatura prowadzenia procesu 12,0 o C Głębokość reaktora 5,0 m Głębokość wprowadzenia tlenu 4,9 m Wymagane stężenie tlenu w komorze 2,0 mg O 2 /dm 3 Standardowe nasycenie tlenem 10,8 mg O 2 /dm 3 Stężenie nasycenia tlenem obliczeniowe dla głębokości 13,4 mg O 2 /dm 3 wprowadzenia tlenu = 4,85m Wymagana ilość tlenu 230,1 kg/h Zawartość tlenu w powietrzu 278,0 g O 2 /m 3 Sprawność napowietrzania dla ścieków z uwzględnieniem stopnia zużycia dyfuzorów Sprawność napowietrzania 10,0 Sprawność napowietrzania dla głębokości H = 4,85m 48,5 3,6% % / m (go 2 /m 3 pow) / 1m głębokości (go 2 /m 3 pow) / 4,85 m głębokości Maksymalna wydajność dmuchaw dla temperatury 12 o C 5 158,1 Nm 3 /h Maksymalna wydajność dmuchaw dla temperatury 12 o C 86,0 Nm 3 /min Średnia wydajność dmuchaw Dobowe zapotrzebowanie tlenu 2 869,2 kg O 2 /d Godzinowe zapotrzebowanie tlenu 119,5 kg O 2 /h Temperatura prowadzenia procesu 12,0 Głębokość reaktora 5,0 M Głębokość wprowadzenia tlenu 4,9 M Wymagane stężenie tlenu w komorze 1,0 mg O 2 /dm 3 Standardowe nasycenie tlenem 10,8 mg O 2 /dm 3 Stężenie nasycenia tlenem obliczeniowe dla głębokości o C 13,4 mg O 2 /dm 3 wprowadzenia tlenu = 4,85m Wymagana ilość tlenu 129,2 kg/h Zawartość tlenu w powietrzu 278,0 g O 2 /m 3 Sprawność napowietrzania dla ścieków z uwzględnieniem stopnia zużycia dyfuzorów Sprawność napowietrzania 10,0 Sprawność napowietrzania dla głębokości H = 4,85m 48,5 3,6% % / m (go 2 /m 3 pow) / 1m głębokości (go 2 /m 3 pow) / 4,85 m głębokości Średnia wydajność dmuchaw dla temperatury 12 o C 2 896,3 Nm 3 /h Średnia wydajność dmuchaw dla temperatury 12 o C 48,3 Nm 3 /min Minimalna wydajność dmuchaw TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 52

53 Parametr Wartość Jednostka Minimalna ilość tlenu dla temperatury 12 o C 35,8 kg/h Minimalna wydajność dmuchaw dla temperatury 12 o C 736,9 Nm 3 /h Minimalna wydajność dmuchaw dla temperatury 12 o C 12,3 Nm 3 /min Dla temperatury 20 st. C obliczono również zapotrzebowanie na sprężone powietrze, które wynosi: Tabela 12. Zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Maksymalna wydajność dmuchaw dla temperatury 20 o C 5 327,8 Nm 3 /h 88,8 Nm 3 /min Średnia wydajność dmuchaw dla temperatury 20 o C 2 991,6 Nm 3 /h 49,9 Nm 3 /min Minimalna wydajność dmuchaw dla temperatury 20 o C 761,1 Nm 3 /h 12,7 Nm 3 /min Tabela 13. Obliczenia technologiczne osadnika wtórnego Opis Wartość Jednostka Przepływ ścieków średniodobowy 7644,28 m 3 /d Wsp. nierówn. dla obl. Q max. H 2,00 - Mnożnik dla pogody deszczowej 2,00 - Maksymalny godzinowy przepływ ścieków podczas deszczu 1274,05 m 3 /h Stężenie osadu czynnego 3,00 kg/m 3 Indeks osadu 120,00 cm 3 /g Liczba osadników 2,00 szt Powierzchnia rzeczywista sumaryczna 1413,72 m 2 Wymagana powierzchnia osadników 917,31 m 2 Średnica osadnika 30,00 m Suma objętości osadników (2 szt.) 10744,25 m Obciążenie hydrauliczne powierzchni osadnika 0,90 m 3 /(m 2 *h) Czas zagęszczania 1,20 h Rozcieńczenie na zgarniaczu 0,70 - Zawartość suchej masy przy dnie osadnika 8,86 kg/m 3 Zawartość suchej masy osadu w osadzie recyrkulowanym 6,20 kg/m 3 Minimalny wymagany stopień recyrkulacji 93,78% % Wymagana godzinowa wydajność pompy recyrkulacji 1194,85 m 3 /h Całkowity przepływ przez osadnik dla pogody deszczowej 2468,90 m 3 /h Głębokość obliczeniowa rzeczywista 3,80 m Strefa ścieków sklarowanych - strefa bezpieczeństwa 0,50 m Strefa rozdziału i przepływu wstecznego (wysokość słupa sklarowanej wody z 0,5h przepływu po 0,5h opadania zawiesin) 1,36 m Strefa prądów gęstościowych i gromadzenia 0,87 m TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 53

54 Tabela 13. Obliczenia technologiczne osadnika wtórnego Opis Wartość Jednostka Dodatkowa strefa gromadzenia osadu 1,01 m Wymagana głębokość całkowita 3,75 m Jak wynika z obliczeń, oczyszczalnia będzie pracować w odpowiednim zakresie obciążeń, dysponując rezerwą na wypadek okresowych przeciążeń lub dopływu zwiększonej ilości ścieków. W przypadku konieczności przeprowadzenia remontów, konserwacji lub awaryjnych wyłączeń obiektów, utrzymany zostanie proces oczyszczania ścieków na poziomie zgodnym z obowiązującymi przepisami Inne rozwiązania Wstępnie zakładano przeprowadzenie symulacji całkowitej przebudowy oczyszczalni, ze zmianą technologii stopnia osadu czynnego na układ porcjowy. Z uwagi jednak na charakter zlewni znaczny, stały dopływ dużej ilości wód przypadkowych, szybkie zmiany (wzrost podczas opadów) wielkości przepływu opisane w bilansie ścieków i warunkach pracy oczyszczalni, bezwzględnie należy utrzymać przepływowy charakter oczyszczalni. Dodatkowym argumentem przemawiającym za utrzymaniem przepływowego charakteru oczyszczalni jest konieczność całkowitej przebudowy istniejących obiektów na układ dostosowany do użycia reaktorów porcjowych, co zwielokrotniłoby koszty przebudowy oczyszczalni. Obserwowana wielkość przepływu przez oczyszczalnię wykluczyła możliwość zastosowania filtracji membranowej z uwagi na wielkość przepływu, koszt takiej modernizacji i późniejszego utrzymania układu w sprawności byłby olbrzymi Podsumowanie Przeanalizowano szereg dostępnych rozwiązań technicznych. Odrzucono rozwiązania niedostatecznie sprawdzone w praktyce eksploatacyjnej, zwłaszcza w warunkach występowania dużych i nierównomiernych przepływów wód przypadkowych. Jak wynika z powyższych obliczeń, istniejący reaktor, po odpowiedniej przebudowie, jest w stanie przejąć zakładaną docelową ilość ścieków. Warto zwrócić uwagę, iż utrzymanie układu sedymentacji wstępnej niezwykle korzystnie wpływa na technologię oraz ekonomię pracy układu: Znacząco spada przyrost osadu nadmiernego, przy czym osad wstępny w warunkach beztlenowych rozkładany jest o wiele skuteczniej, produkując przy tym dużo większe ilości biogazu. Zasadniczo spada zapotrzebowanie sprężonego powietrza, ograniczając koszty zakupu energii elektrycznej. Możliwa jest praca przy niższych stężeniach osadu co poprawia stabilność pracy oczyszczalni i odporność na przeciążenia hydrauliczne napływami wód deszczowych i roztopowych. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 54

55 Dopuszczalny indeks osadu wzrasta, co pozwala na złagodzenie kontroli pracy stopnia biologicznego oczyszczalni. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 55

56 5 Proponowane warianty modernizacji i rozbudowy części osadowej oczyszczalni. Jak jednoznacznie wykazały obliczenia zamieszczone w rozdziale powyżej, przy wykorzystaniu istniejących reaktorów, możliwe jest uzyskanie właściwej jakości ścieków oczyszczonych. Niemniej jednak, przy docelowym obciążeniu oczyszczalni ładunkiem zanieczyszczeń, w przypadku rezygnacji z osadników wstępnych, układ ten nie gwarantuje uzyskania odpowiednio ustabilizowanego osadu. Rozbudowa stopnia biologicznego, umożliwiająca uzyskanie wieku osadu powyżej 25 dni w głównym ciągu ściekowym nie jest celowa wymaga zastosowania bardzo dużych kubatur obiektów. Również, jak wskazują doświadczenia, efektywność prowadzonej tak stabilizacji jest bardzo niska - obecne trendy i badania wskazują, iż poprawna symultaniczna stabilizacja osadu (równoległa z oczyszczaniem ścieków) nigdy nie gwarantuje prawidłowości przebiegu obu procesów. Dotychczasowe doświadczenia z eksploatacji szeregu obiektów, wskazują, iż nawet przy teoretycznie długim wieku osadu w reaktorach, stabilizacja nie jest pełna. Prowadzenie rozdzielnych procesów oczyszczania ścieków i obróbki osadów zapewnia możliwość bieżącej optymalizacji i dostosowywania parametrów technologicznych, technicznych i ekonomicznych do aktualnego obciążenia obiektu. Stąd w koncepcji rozważono wyłącznie utrzymanie wydzielonego stopnia stabilizacji osadów, dedykowanego do przeprowadzenia tego procesu z maksymalną efektywnością tj. z obróbką osadu wstępnego i nadmiernego. Rozważono szereg wariantów procesowych przeróbki osadów. Poniżej omówiono oddzielnie zagadnienia związane ze stabilizacją osadów oraz ich odwadnianiem. Doboru urządzeń do odwadniania i zagęszczania dokonano dla maksymalnych potencjalnych ilości osadów co gwarantuje perspektywiczność stabilnej pracy oczyszczalni. 5.1 Stabilizacja osadów. Przeprowadzono analizę dostępnych wariantów stabilizacji, takich jak: Kompostowanie. Stabilizacja chemiczna. Autotermiczna stabilizacja tlenowa (ATSO). Stabilizacja tlenowa. Fermentacja metanowa. Poniżej omówiono je skrótowo oraz przedstawiono ich wady i zalety Kompostowanie. Kompostowanie osadów powoduje ich stabilizację, zniszczenie organizmów chorobotwórczych, redukcję masy i uwodnienia. Proces pozwala na uzyskanie produktu dojrzałego, zhumifikowanego, całkowicie stabilnego, o zapachu ziemi i luźnej strukturze. Kompostowanie może być stosowane jako proces końcowy uszlachetniania osadów, pozwalający na uzyskanie materiału o wysokich cechach jakościowych, który może być wykorzystany przyrodniczo (pod warunkiem spełnienia norm metali ciężkich). Substancja TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 56

57 organiczna wykorzystywana jest jako materiał nawozowy, strukturotwórczy i rekultywacyjny. Stanowi cenny nawóz organiczny mogący zastąpić obornik. Kompostowanie wymaga wymieszania osadu ze środkiem strukturotwórczym, np. trocinami. Korzystne dla procesu kompostowania jest dodanie biopreparatów przyśpieszających rozkład biomasy. Proces kompostowania wymaga uprzedniego zagęszczenia i odwodnienia osadów oraz dostaw dużych ilości biomasy (w tym materiału strukturalnego). Z uwagi na dostępny obszar na terenie oczyszczalni oraz konieczność dostaw dużych ilości materiałów strukturalnych należy stwierdzić, iż jest możliwe przetworzenie pełnej produkcji osadów na terenie oczyszczalni. Biorąc pod uwagę zmienność możliwości wykorzystania osadów oraz ewolucję przepisów prawnych rekomenduje się rozważenie procesu kompostowania jako możliwej końcowej metody obróbki osadów już wcześniej ustabilizowanych metodami pozwalającymi na dywersyfikację ostatecznego sposobu zagospodarowania osadów. Rozwiązania dotyczące szczegółów procesu kompostowania zawarto w dalszej części dotyczącej końcowego zagospodarowania osadów Stabilizacja chemiczna Stabilizacja chemiczna to proces granulacji, sterylizacji i termicznego przetwarzania osadów, polegający na odpowiednim i szybkim mieszaniu i homogenizacji osadów wstępnie odwodnionych (np. na wirówce) do zawartości co najmniej 20% s.m. (max. 80% H 2 O) z wysoko reaktywnym tlenkiem wapnia CaO w szybkoobrotowym granulatorzereaktorze. W wyniku przebiegających silnie egzotermicznych reakcji chemicznych zachodzi intensywna hydroliza wapna palonego wodą zawartą w osadach, temperatura procesu rośnie do o C, co powoduje usunięcie nieprzyjemnego zapachu osadu, a zawarte w osadzie zanieczyszczenia biologiczne, takie jak wirusy, bakterie, patogeny, przetrwalniki, a nawet najbardziej odporne jaja pasożytów jelitowych Ascaris zostają zniszczone do poziomu log 7-8 i powstający granulat jest sterylny. W wyniku tych reakcji oraz homogenizacji osadów uzyskuje się suchy, hydrofobowy proszek lub granulat o zawartości ok. 95% s.m. oraz parę wodną. Otrzymany produkt jest materiałem o właściwościach wodoodpornych, w którym substancje organiczne z osadów komunalnych lub szkodliwe z osadów przemysłowych są zestalone w ziarnach i granulkach. Układ technologiczny części osadowej oczyszczalni w wariancie stabilizacji chemicznej daje możliwość: Precyzyjnej regulacji ilości osadu nadmiernego odbieranego z ciągu technologicznego oczyszczania ścieków. Stabilizacji tlenowej osadu metodą chemiczną prowadzenia procesu prostego, o dużej efektywności i umiarkowanej energochłonności, przy wysokim zużyciu środków chemicznych. W miarę dowolnego kształtowania przebiegu procesu odwadniania, zależnie od potrzeb (praca ciągła przez wybrane dni tygodnia lub codzienne odwadnianie zadanej ilości osadu). Skierowania ustabilizowanego chemicznie, odwodnionego osadu o zawartości suchej masy w granicach 95 % sm do przyrodniczego wykorzystania, ze sprzedażą jako preparat nawozowy włącznie. Odbierany z reaktora-homogenizatora proszek (granulat) jest produktem, który w zależności od typu i składu osadu, może być wykorzystany jako nawóz do celów rolniczych lub upraw TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 57

58 leśnych, może być używany jako kruszywo do budowy dróg, do produkcji cementu, jako sorbent tlenków SOx, NOx, do produkcji materiałów budowlanych lub materiał uszczelniający i stabilizujący podkłady pod drogi, czy też warstwy pośrednie i zewnętrzne na składowiskach odpadów. Metodą stabilizacji chemicznej (np. system ORTWED) można produkować nawozy organiczno-mineralne na bazie odwodnionego osadu, wzbogacane fosforem, potasem, azotem, magnezem w wysokiej temperaturze, co powoduje że powstają nawozy wieloskładnikowe typu POLIFOSKA stosowane dla różnych roślin w zależności od stosowanej receptury produkcji. Podstawowym kosztem eksploatacyjnym systemu, jest koszt zakupu wapna palonego. Biorąc pod uwagę zapotrzebowanie na nawozy wapienno-organiczne i skład powstającego produktunawozu, w wyniku sprzedaży nawozu uzyskuje się co najmniej zwrot kosztów, a w przypadku dobrego marketingu znaczny zysk umożliwiający zwrot kosztów inwestycyjnych w okresie 1-3 lat. Zużycie energii elektrycznej jest niewielkie. Jest ona potrzebna tylko do uzyskania odpowiednich obrotów w homogenizatorze-granulatorze i wirówce oraz do transportu osadu i granulatu w podajnikach i transporterach. Zapotrzebowanie na energię wynosi ok. 0,008 kwh/1 kg s.m. Istotnym elementem procesu granulacji jest również ok. 3,5 krotne zmniejszenie ilości powstającego Produktu-granulatu, w stosunku do ilości wprowadzanego do granulatora 25% osadu. Otrzymany granulat można bezpiecznie składować, przechowywać i transportować, gdyż produkt ten jest materiałem hydrofobowym, odpornym na wodę i może być nawet przechowywany całorocznie w pryzmach na wolnym powietrzu, bez wpływu na środowisko i bez wpływu środowiska na granulat. O wartości granulatu jako nawozu przede wszystkim decydują następujące czynniki: Wartość nawozowa. Wartość glebotwórcza. Obecność syntetycznych związków organicznych. Zawartość mikroelementów. Obecność metali ciężkich. Obecność organizmów chorobotwórczych i innych. O wartości nawozowej decyduje zawartość głównych składników pokarmowych dla roślin (N, P, K, Mg, Ca) oraz mikroelementów. Uogólniając można przyjąć, że zawartość azotu w osadach surowych jest często wyższa, a w stabilizowanych podobna do zawartości w gnojowicy oraz zawsze wyższa aniżeli w oborniku. Zawartość fosforu jest podobna, lub wyższa, w porównaniu do typowych nawozów organicznych chociaż zawartość potasu jest niższa. Zawartość mikroelementów jest znacznie wyższa aniżeli w gnojowicy czy oborniku oraz znacznie wyższa aniżeli w kompostach z przeciętnej masy zielonej. Czynnikiem, który w różnym stopniu ogranicza lub czasami uniemożliwia przyrodnicze wykorzystanie granulatu otrzymanego z osadów z oczyszczalni ścieków komunalnych, są metale ciężkie. Zgranulowany produkt jest bezpieczny do użytkowania bezpośredniego, ponieważ zawiera wapno, jest hydrofobowy (odporny na wodę), nie pylący, sterylny, w wyniku czego brak w nim obecności organizmów chorobotwórczych i innych niebezpiecznych dla zdrowia i roślin. Zgodnie z PKWiU z 2008 r. w zależności od tego, czy będą dodawane do nawozów opcjonalne składniki zawierające potas K, fosfor P albo azot N, czy też magnez Mg, będą to nawozy mineralne zawierające, co najmniej dwa z pierwiastków nawozowych (azot, fosfor, potas), gdzie indziej niesklasyfikowane o klasyfikacji , według PKWiU, albo (bez dodatków) nawozy naturalne lub organiczne gdzie indziej niesklasyfikowane o klasyfikacji: TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 58

59 Możliwość ich zastosowania pogłownie-posiewnie, ze względu na dużą zawartość części organicznych, umożliwia rozwój i zwiększa aktywność mikroorganizmów glebowych. Będą one uwalniać bez strat potrzebne składniki, co jest niezwykle cenne dla rolników, gdyż umożliwia zasilanie roślin optymalnie nie narażając na wymywanie składników, w szczególności przy wysiewie wcześnie wiosną przedsiewnie. Zgranulowany nawóz polepsza warunki glebowe przez zmniejszenie deficytu humusu w glebie i poprawę bioprzyswajalności składników pokarmowych w glebie, a dzięki specyficznej strukturze zgranulowanego produktu do rozprowadzania go na polach można używać typowych, dostępnych na rynku roztrząsaczy (rozsiewaczy) obornika, lub nawozów sztucznych. Granulaty-nawozy, ze względu na niższą cenę oraz znakomitą jakość dostosowaną do wymagań odbiorcy-rolnika mogą stanowić produkt poszukiwany na rynku. Wariant ten jednak, z uwagi na specyfikę terenową (ograniczającą możliwość wykorzystania) oraz konieczność gromadzenia dużych partii osadu nie jest wskazany do zastosowania. Kolejną przesłanką ograniczającą wybór tego wariantu jest konieczność zatrudnienia pracowników zajmujących się marketingiem i wyszukiwaniem odbiorców. Praktyka eksploatacyjna wskazuje, że wdrożenie tej metody w postaci uzyskania rynku zbytu oraz odpowiednich certyfikatów na powstający produkt może być długotrwałe. Drugim negatywnym aspektem rozważanego procesu jest bardzo wysokie zużycie wapna wynosi ono do 100% wartości przerobu suchej masy osadów, tj. około 1108 ton wapna rocznie. Metoda ta jest recesywna w miarę wzrostu obciążenia oczyszczalni, koszty eksploatacyjne rosną. Proponuje się zatem tą metodę odrzucić Stabilizacja tlenowa Dla mniejszych oczyszczalni jedną z najczęściej stosowanych metod jest stabilizacja tlenowa. Istota stabilizacji tlenowej w wydzielonych komorach tlenowej stabilizacji osadu (KTSO) polega na napowietrzaniu znajdującego się tam osadu, bez dostępu do świeżego substratu pokarmowego. W tych warunkach dochodzi do obumierania biomasy, a w konsekwencji do mineralizacji zawartości komór. Napowietrzanie winno być prowadzone z przerwami, co pozwoli na denitryfikację endogenną utlenionych form azotu oraz odzysk zasadowości (czyli przywrócenie odczynu). Zwykle praca odbywa się w cyklach dobowych kilkanaście godzin napowietrzania, kilka denitryfikacji, połączonej ze spustem wody nadosadowej. Czas stabilizacji winien być jak najdłuższy, a minimalny wiek osadu (w KTSO gdyż do niej byłby podawany świeży osad wstępny) nie może być krótszy od 25 dni. Stężenie tlenu rozpuszczonego w fazie napowietrzania osadów winno wynosić minimum 2 mg/dm 3 ścieków. Kompleks stabilizacji winien składać się z podwójnej komory wraz z zespołem urządzeń towarzyszących. Możliwe jest wykonanie dwóch lub jednego otwartego obiektu bez zadaszenia (przykrycia), z uwagi na tlenowy charakter prowadzonych procesów, a więc znikomą możliwość powstania uciążliwości zapachowych. W przypadku zastosowania stabilizacji tlenowej wskazane byłoby wykorzystanie konstrukcji istniejących OBF. Osad ustabilizowany kierowany byłby do procesu odwadniania, a odwodniony osad poddawany higienizacji wapnem. Wariant stabilizacji tlenowej wymaga realizacji następujących działań: Zabudowa pompy transferowej osadu nadmiernego (wraz z osprzętem) do komór/komory stabilizacji. Wykonania nowego przewodu osadu nadmiernego do komór stabilizacji tlenowej. Na przewodzie zabudować przepływomierz oraz jedną/dwie zasuwy (zależnie od TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 59

60 wariantu) z napędami elektrycznymi, sterujące kierunkiem odbioru osadu. Zabudowa układu transferowego osadu wstępnego do komór stabilizacji (modernizacja istniejącej pompowni osadu wstępnego). Adaptacji OBF, budowy nowej, podwójnej lub pojedynczej (zależnie od wariantu) komory tlenowej stabilizacji osadu mieszanego, wyposażonej w drobnopęcherzykowy system wgłębnego napowietrzania, mieszadła, dekantery, przelewy awaryjne, układ odbioru osadu ustabilizowanego oraz układ kontroli poziomu osadu, stężenia tlenu rozpuszczonego i odczynu. Wykonania nowej stacji dmuchaw z uwagi na znaczące zwiększenie zapotrzebowania na tlen. Wykonania nowego zasilania oczyszczalni (szacowany wzrost zapotrzebowania na energię, związany z olbrzymim zapotrzebowaniem osadu wstępnego i nadmiernego na powietrze musi zostać pokryty przez dodatkowy zespół dmuchaw). Wykonania układu połączeń technologicznych. W przypadku modernizacji oczyszczalni i wprowadzenia procesu stabilizacji tlenowej, wymagany standard obsługi nie ulega zmianie. Należy się jednak liczyć z drastycznym wzrostem zużycia energii elektrycznej, co wpłynie na koszty eksploatacji. Układ technologiczny części osadowej oczyszczalni w wariancie stabilizacji tlenowej daje możliwość: Precyzyjnej regulacji ilości osadu odbieranego z ciągu technologicznego oczyszczania ścieków. Stabilizacji tlenowej osadu w wydzielonej komorze (zaadaptowanej z OBF) prowadzenia procesu nieskomplikowanego i prostego w kontroli i sterowaniu, o umiarkowanej efektywności, ale bardzo dużej energochłonności. Skierowania osadu o wydłużonym wieku (z komory stabilizacji), a więc o zwiększonej ilości bakterii nitryfikacyjnych do ciągu oczyszczania ścieków, w razie konieczności odzyskania procesu nitryfikacji lub zaszczepienia reaktora po konserwacji lub naprawie. Dowolnego kształtowania przebiegu procesu odwadniania, zależnie od potrzeb (praca ciągła przez wybrane dni tygodnia lub codzienne odwadnianie zadanej ilości osadu) z uwagi na duże zdolności retencyjne komór (brak wymogu utrzymywania stałego zwierciadła cieczy). Skierowania ustabilizowanego biologicznie, odwodnionego i ustabilizowanego wapnem osadu o zawartości powyżej 20 % sm, do przyrodniczego wykorzystania, kompostowania, zakładu utylizacji termicznej, itp. Szczególnie znaczący wpływ na pobór tlenu ma rozkład osadu wstępnego, niemniej jednak likwidacja osadników wstępnych spowodowała by natychmiastowe przeciążenie stopnia biologicznego a zatem wymagana by była ok. dwukrotna rozbudowa części biologicznej. W przypadku z kolei podtrzymania produkcji osadów wstępnych, energochłonność wydzielonego stopnia tlenowej stabilizacji byłaby olbrzymia, a efektywność pracy najniższa w stosunku do zaproponowanych metod. Metoda ta jest metodą recesywną w miarę wzrostu obciążenia oczyszczalni efekt stabilizacji będzie spadał, a koszt przerobu osadu wzrastał. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 60

61 Zdecydowanie należy odrzucić możliwość tlenowej stabilizacji osadów w warunkach oczyszczalni w Jaworze Autotermiczna stabilizacja tlenowa. Jedną z zalecanych, dla oczyszczalni ścieków o przepustowości do m 3 /d, metod unieszkodliwiania osadów ściekowych jest autotermiczna termofilowa stabilizacja (ATSO). Proces ten zapewnia pełną stabilizację, higienizację, a nawet pasteryzację osadów, czyniąc je biomasą, która może być wykorzystywana do celów przyrodniczych i rolniczych. Proces ATSO jest nową technologią w warunkach polskich, która swoje możliwości prezentuje w Europie już od ponad 15 lat. Pierwsza instalacja na oczyszczalni ścieków w Giżycku pracuje od 2003 roku, druga w Lubaniu rozpoczęła pracę 2006 roku, a trzecia w Olecku w 2009 roku. Na bieżąco w realizacji są instalacje na oczyszczalniach ścieków w Oławie, Kętrzynie i Piszu. Biologiczna stabilizacja osadu jest oparta na redukowaniu substancji organicznych zawartych w osadach ściekowych. W technologii ATSO zmniejszenie tych substancji przeprowadzane jest przez aerobowe mikroorganizmy. Przemiana energii aerobowej odbywa się egzotermicznie. Dlatego biologiczne utlenianie substancji organicznych wyzwala energię, głównie w postaci ciepła. Produktem końcowym są substancje proste jak H 2 0 i CO 2. Wydajne zatrzymanie ciepła, które wyzwala się podczas rozkładu daje w rezultacie wysokie temperatury robocze (>50 o C), a to z kolei wysoki stopień rozkładu substancji organicznych jak też eliminację czynników chorobotwórczych. Proces ten wymaga wstępnego zagęszczenia osadu do ponad 4,5 % s.m., dzięki czemu uzyskuje się większą jednostkową zawartość substancji organicznych, która nie powinna być mniejsza niż 40,0 g/l, wyrażona wartością ChZT. Efektywne działanie procesu wymaga dostarczenia odpowiedniej ilości tlenu (napowietrzanie) oraz utrzymania zawartości reaktora w jednorodnym stanie (mieszanie). W procesie powstaje też intensywnie piana na powierzchniowej warstwie osadu, której obecność wprawdzie poprawia warunki zachodzenia procesu, ale jej ilość musi być stale kontrolowana. Przy dostarczeniu odpowiedniej ilości tlenu samorzutnie osiągana jest temperatura od 55 do 80 o C. W większości oczyszczalni proces jest chłodzony do temperatury o C, co daje możliwość odzysku ciepła. Do komory wprowadzany jest czysty tlen albo stosuje się specjalne aspiratory powietrza. Zmniejszone gabaryty komory (czas przetrzymania 5 do 6 dni) pozwalają na uzyskanie podobnej do stabilizacji konwencjonalnej 38-50% obniżki s.m.o. oraz najlepszego osadu pod względem unieszkodliwienia organizmów chorobotwórczych. Instalacja ATSO możliwa do zastosowania na oczyszczalni składa się z dwóch lub reaktorów pracujących szeregowo, izolowanych termicznie i zamkniętych, wyposażonych w osprzęt kontrolny, urządzenia napowietrzające i rozbijające pianę oraz instalację biofiltrów. Szeregowe połączenie reaktorów pozwala na pełną pasteryzację-higienizację, gdyż nie zachodzi infekcja odprowadzanego osadu świeżymi organizmami obecnymi w osadzie doprowadzanym. Eksploatacja instalacji ATSO pracującej w systemie szeregowym polega na porcjowym przesyłaniu osadu z jednej do drugiej komory po usunięciu porcji ustabilizowanego osadu. Można więc przyjąć, że osad z dwustopniowego procesu ATSO będzie stabilny i będzie w pełni zhigienizowany, jeśli temperatura w drugiej komorze przekracza 60 0C i całkowity czas reakcji jest równy co najmniej 6 dób. Układ zasilany jest wsadowo raz dziennie, po czym reaktory są odizolowywane. W pierwszym stopniu temperatury zwykle są w dolnym zakresie zakresu termofilnego (40-50 C). Maksimum dezynfekcji osiąga się w drugim stopniu, w którym temperatury zawierają TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 61

62 się w granicach C. Codzienny zrzut unieszkodliwionych osadów odbywa się tylko z drugiego stopnia. Po zakończeniu takiego zrzutu surowy osad jest podawany do pierwszego stopnia, podczas gdy przetworzony częściowo osad jest przemieszczany do drugiego reaktora. Po zasileniu reaktory pozostają odizolowane przez 23 godziny, kiedy to zachodzi rozkład termofilny. Rysunek 30 Typowy reaktor ATSO. 1 reaktor; 2 izolacja; 3 okładzina; 4 rurociągi; 5 napowietrzacz spiralny; 6 napowietrzacz obiegowy; 7 kontroler piany Tryb pracy reaktora ATSO Reaktory ATSO zawsze pracują przy stałym poziomie osadu ściekowego. Przed uruchomieniem cyklu zrzutu-podawania wyłączane są urządzenia mechaniczne (instalacja napowietrzająca, mieszacze i sterowniki piany). Po zrzucie z reaktora II o osad jest pompowany z reaktora I o do reaktora II o do uzyskania prawidłowego poziomu. Następnie surowy osad jest podawany do reaktora I o. Aby zapobiec wzrostowi temperatury powyżej 60 65ºC reaktor powinien być wyposażony w wewnętrzne wymienniki ciepła powodujące schładzanie. Wodą chłodząca może być woda niezdatna do picia (ścieki po oczyszczalni) z minimalną zawartością zawiesin. Alkaliczność to inny ważny parametr przy wyborze wody chłodzącej. Powtórny obieg wody chłodzącej jest możliwy jedynie wówczas, gdy może ona schładzać się sama. Układ technologiczny części osadowej oczyszczalni w wariancie autotermicznej stabilizacji tlenowej daje możliwość: Precyzyjnej regulacji ilości osadu nadmiernego odbieranego z ciągu technologicznego oczyszczania ścieków. Stabilizacji tlenowej osadu w wydzielonych komorach niskotlenowych prowadzenia procesu stosunkowo skomplikowanego, o dużej efektywności i sporej energochłonności. Odzyskania znacznej ilości energii zawartej w osadach i użycie jej do ogrzewania obiektów oczyszczalni. Dowolnego kształtowania przebiegu procesu odwadniania, zależnie od potrzeb (praca ciągła przez wybrane dni tygodnia lub codzienne odwadnianie zadanej ilości osadu) z uwagi na duże zdolności retencyjne komór (brak wymogu utrzymywania stałego TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 62

63 zwierciadła cieczy). Skierowania ustabilizowanego biologicznie, odwodnionego i ustabilizowanego (bez konieczności dozowania wapna) osadu o zawartości powyżej 25 % sm, do przyrodniczego wykorzystania lub kompostowania. Prezentowana technologia charakteryzuje się: Jednoczesną stabilizacją osadów ściekowych i redukcją patogenów. Bardzo stabilnym procesem, na który nie ma wpływu zmienne obciążenie. Elastycznością w rozbudowie. W rezultacie zastosowania procesu ATSO otrzymujemy osad: W pełni ustabilizowany nie podlegający wtórnemu zagniwaniu. W pełni zhigienizowany nie zawierający zanieczyszczeń bakteriologicznych. Nie ulegający wtórnemu nawodnieniu w okresie składowania. Nadający się do bezpośredniego zastosowania w rolnictwie lub do innych celów przyrodniczych. Należy zwrócić uwagę, iż wariant ten wymaga jednak wprowadzenia szeregu energochłonnych urządzeń oraz wpływa na zasadniczą zmianę wymaganych standardów eksploatacyjnych. Metoda ta jest również znacząco energochłonna. Dodatkowo zagęszczanie osadu nadmiernego wymaga wprowadzenia kolejnej maszyny wirówki zagęszczającej. Należy również zwrócić uwagę, iż procesy niskotlenowe mogą generować problemy z emisją zapachów w razie rozszczelnienia/wyłączenia instalacji. Wariant ten jest recesywny w miarę wzrostu obciążenia oczyszczalni, zapotrzebowanie energetyczne rośnie. Stąd proponuje się tą metodę odrzucić Fermentacja metanowa (beztlenowa). Fermentacja metanowa to bardzo często stosowana metoda przeróbki osadów. Jest ona procesem wielofazowym, realizowanym w wydzielonym jednym lub kilku bioreaktorach. Bakterie hydrolityczne za pomocą enzymów zewnątrz komórkowych rozkładają nierozpuszczalne związki organiczne osadów do związków rozpuszczalnych w wodzie. Następnie bakterie kwasowe rozkładają te rozpuszczone związki organiczne do prostych kwasów organicznych. Tę fazę nazywa się często mianem fermentacji kwaśnej. Metabolity fermentacji kwaśnej stanowią substrat dla bakterii metanowych z kolei produktem ich metabolizmu jest metan, dwutlenek węgla i woda. W większości przypadków bakterie metanowe limitują szybkość procesu fermentacji osadów rozkład osadów wstępnych jest procesem bardzo szybkim. Dla osadów nadmiernych pochodzących z układów technologicznych oczyszczalni z usuwaniem biogenów obserwuje się jednak limitowanie przebiegu procesu szybkością rozkładu mikroorganizmów kierowanych do fermentacji jako osad nadmierny. Podstawowymi wielkościami wpływającymi na przebieg procesu fermentacji oraz sterowanymi przez operatora są: ilość i częstotliwość doprowadzania osadu, proporcja między ilością osadu wstępnego i nadmiernego, intensywność mieszania, temperatura, odczyn, zawartość kwasów lotnych, zasadowość, substancje toksyczne. Objętość osadu doprowadzanego do komory, w skrajnej sytuacji nie powinna przekraczać 1/20 objętości danej komory (czas zatrzymania osadu wynosi ok. 20 dni). Zwiększenie dobowej ilości podawanego osadu (zwłaszcza gwałtowne) może doprowadzić do załamania procesu fermentacji, a w każdym przypadku powoduje pogorszenie jakości osadu odprowadzanego i zwiększenie zużycia polimerów w procesie odwadniania. Czas TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 63

64 zatrzymania w komorze fermentacyjnej jest zależny od ilości osadu podawanego do komory. Należy zwrócić uwagę, że z uwagi na możliwość tworzenia się stref o słabszym wymieszaniu, rzeczywisty czas zatrzymania może być krótszy od czasu wynikającego z obliczeń. Nie ma żadnych przeciwwskazań technologicznych, aby ten czas wydłużać. Im dłuższy czas zatrzymania, tym lepsze efekty stabilizacji zostaną osiągnięte, kosztem jednak zwiększonego zużycia ciepła do podgrzewania większej objętości komór fermentacyjnych. Układ technologiczny części osadowej oczyszczalni w wariancie stabilizacji beztlenowej daje możliwość: Precyzyjnej regulacji ilości osadu wstępnego odbieranego z ciągu technologicznego oczyszczania ścieków. Precyzyjnej regulacji ilości osadu nadmiernego odbieranego z ciągu technologicznego oczyszczania ścieków. Stabilizacji beztlenowej osadu w wydzielonej komorze fermentacyjnej prowadzenia procesu o dużej efektywności i umiarkowanej energochłonności, jednak wymagającego odpowiedniego poziomu technicznego i technologicznego obsługi. Odzyskania znacznej ilości energii zawartej w osadach i użycie jej do generowania energii cieplnej i elektrycznej (w tym sprzedaży świadectw pochodzenia certyfikatów energii odnawialnej oraz wysokosprawnej kogeneracji w przypadku zabudowy agregatu kogeneracyjnego). Dowolnego kształtowania przebiegu procesu odwadniania, zależnie od potrzeb (praca ciągła przez wybrane dni tygodnia lub codzienne odwadnianie zadanej ilości osadu) z uwagi na duże zdolności retencyjne komór osadu przefermentowanego (brak wymogu utrzymywania stałego zwierciadła cieczy). Skierowania ustabilizowanego biologicznie, odwodnionego i ustabilizowanego wapnem osadu o zawartości powyżej 25 % sm (osad po higienizacji wapnem oraz ew. leżakowaniu może, zależnie od okresu składowania i dawki wapna, osiągnąć nawet 35% sm), do przyrodniczego wykorzystania lub kompostowania. Przebudowa oczyszczalni do standardu beztlenowej przeróbki osadów wymaga wykonania szeregu obiektów: o węzła zagęszczania mechanicznego osadu nadmiernego, o wydzielonej komory fermentacyjnej zamkniętej, o maszynowni i wymiennikowni, o sieci biogazowej, o odsiarczalni biogazu, o zbiornika biogazu, o pochodni awaryjnej, o kotłowni biogazowej. Wymagana jest zasadnicza zmiana standardów eksploatacji (konieczność posiadania świadectw kwalifikacyjnych do prac na obiektach gazowych, pojawienie się stref zagrożenia wybuchem, itp.) TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 64

65 Wariant ten daje największe możliwości rozwoju pozwala zarówno na swobodne dociążanie oczyszczalni, jak i na dowóz odpadów zewnętrznych. W miarę wzrostu obciążenia efektywność stopnia będzie rosła (dopóki nie zostanie przekroczony skrajny minimalny wiek osadu), generując coraz większe ilości biogazu Podsumowanie Po przeanalizowaniu opisanych wyżej rozwiązań technologicznych, z uwagi na przewidywaną wielkość oczyszczalni oraz niewłaściwy wpływ procesów fermentacji psychrofilowej (z emisją gazów cieplarnianych) jednoznacznie rekomenduje się zastosowanie konwencjonalnego układu stabilizacji beztlenowej. Należy zwrócić uwagę, iż w warunkach oczyszczalni w Jaworze proces ten charakteryzuje się następującymi zaletami: Znaczące zmniejszenie ilości powstających osadów. Produkcja własnego nośnika energii. Możliwość stabilizacji osadu z innych oczyszczalni lub z zakładów przemysłowych. Możliwością dalszej obróbki powstałych osadów pod kątem ich optymalnego zagospodarowania. Zmodernizowana część osadowa oczyszczalni będzie obejmowała następujące procesy jednostkowe: Zagęszczanie osadu wstępnego w zagęszczaczu grawitacyjnym. Zagęszczanie osadu nadmiernego na wydzielonym zagęszczaczu mechanicznym. Podawanie osadu wstępnego zagęszczonego oraz nadmiernego zagęszczonego do WKF. Fermentację metanową mezofilową z odzyskiem biogazu. Magazynowanie osadu w poddanym renowacji OBF. Końcowe, mechaniczne odwadnianie osadu w nowym urządzeniu odwadniającym, do około 22-25% po fermentacji metanowej. Wapnowanie osadu odwodnionego w przypadku wykorzystania danej partii osadu do zagospodarowania przyrodniczego i stwierdzenia obecności mikroorganizmów chorobotwórczych i patogennych. Zaproponowany proces obróbki osadów gwarantuje odbiór, zagęszczenia, stabilizację i higienizację osadów w pełnym zakresie co umożliwia ich końcowe zagospodarowanie lub ewentualnie gotowość do dalszej obróbki na terenie oczyszczalni. Procesy końcowej, dodatkowej obróbki (jako opcjonalne i nie wymagane obowiązującymi przepisami formy przekształcenia osadów) ujęto w kolejnym rozdziale. 5.2 Opis procesu obróbki osadów. Osad wstępny spuszczany będzie z osadników wstępnych w sposób automatyczny cyklicznie, czasowo lub proporcjonalnie do przepływu, poprzez 4 zasuwy nożowe z napędami TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 65

66 elektrycznymi (opisane w części ściekowej). Kierowany on będzie do nowego zagęszczacza grawitacyjnego. Zagęszczacz wyposażony będzie w obejście, umożliwiające jego obejście remontowe. Z zagęszczacza (wyposażonego w mieszadło prętowe), osad będzie odbierany nowym przewodem do pompowni osadu. Pompownia wyposażona będzie w dwa zblokowane zespoły macerator frezowy-pompa rotacyjna, pracujące w układzie 1 czynny, 1 rezerwa czynna. Oprócz armatury odcinającej i zwrotnej układ wyposażony będzie, w przepływomierz oraz dwie zasuwy z napędami elektrycznymi do cyrkulacji osadu przed osadniki wstępne oraz do podawania do komory fermentacyjnej. Linia do niej musi być wyposażona w zawór zwrotny zabezpieczający przed cofnięciem osadu z komory przez przewód cyrkulacyjny. Przewód ten wprowadzony będzie do maszynowni komory fermentacyjnej. Osad nadmierny odprowadzany będzie z pompowni recyrkulacyjnej poborem ze specjalnej kieszeni, do której kierowany będzie osad recyrkulowany i części pływające. W ten sposób będą one usuwane z układu ściekowego. Bezpośrednio z pompowni osad, poprzez pompy osadu nadmiernego (2 sztuki w systemie 1+1) kierowany będzie na nowy zagęszczacz mechaniczny zintegrowany z homogenizatorem. Z udziałem polimeru osad będzie zagęszczany do ok. 5,5% suchej masy i poprzez zintegrowany z zagęszczaczem homogenizator mechaniczny, również kierowany do maszynowni komory fermentacyjnej. Jak wskazują dostępne dane branżowe oraz wykonana w koncepcji analiza, optymalnym rozwiązaniem procesu stabilizacji osadu, dla oczyszczalni wielkości Jawora, jest fermentacja metanowa z odzyskiem biogazu. Stąd proponuje się następujący sposób rozwiązania układu technologicznego dalszej obróbki osadów. Kluczowy etap stabilizacji osadu odbywać się będzie zatem w nowej, prefabrykowanej komorze fermentacyjnej zamkniętej. Przewiduje się wybudowanie (obok istniejących otwartych basenów fermentacyjnych) kompleksu składającego się z zamkniętej wydzielonej komory fermentacyjnej (WKF) oraz budynku obsługowego i kompleksu gospodarki biogazowej. Osady poddawane będą 26-cio dniowej (przy docelowym obciążeniu oczyszczalni) fermentacji metanowej w warunkach podwyższonej do ok. 38 st. C temperatury. Proces ten, prowadzony będzie przy stałym mieszaniu mieszadłem śmigłowym z rurą centralną oraz podgrzewaniu osadu w zewnętrznych wymiennikach ciepła zabudowanych w nowym budynku obsługowym. Powstający podczas fermentacji biogaz, będzie ujmowany, poddawany odsiarczeniu i zużywany na potrzeby własne oczyszczalni w nowej kotłowni, również znajdującej się w tym budynku (lub budynku istniejącej pompowni). Różnice w zużyciu i produkcji biogazu retencjonowane będą w nowym, przepływowym zbiorniku biogazu. Ewentualny nadmiar biogazu wypalany będzie na nowej pochodni awaryjnej. Należy zapewnić możliwość podania osadów zagęszczonych obejściem komory fermentacyjnej zamkniętej prosto do OBF (na okres czyszczenia WKF). Osad ustabilizowany (przefermentowany) będzie kierowany alternatywnie do nowego zbiornika o trzydniowym czasie zatrzymania lub do istniejących (zakłada się wykorzystanie jednej komory) OBF, a następnie prowadzony do nowego urządzenia odwadniającego, zabudowanego w nowej hali odwadniania znajdującej się w nowym budynku. Z uwagi na wielkość rezerwy OBF, proponuje się zastosowanie tylko jednej maszyny odwadniającej. Osad odwodniony kierowany będzie przenośnikiem do mieszarki, zabudowanej w wydzielonym pomieszczeniu (z uwagi na uciążliwość procesu) znajdującym się w tym samym budynku/pod wiatą magazynową, do której dodawane będzie wapno z nowego silosu. Osad po higienizacji transportowany będzie układem przenośników do stanowiska transportowego, na zadaszone składowisko (poprzez linię wielowysypowych przenośników, TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 66

67 wykonane z obecnej laguny osadowej) lub do suszarni. W docelowej konfiguracji oczyszczalni (rozważono możliwość zastosowania suszarni mechanicznej), osad będzie suszony solarnie lub kompostowany opis w kolejnych rozdziałach. Z uwagi na obserwowane w odciekach z odwadniania osadów pofermentacyjnych, mogące wprowadzać do ciągu ściekowego nawet do 30% ładunku związków biogennych (średnio 15% azotu i fosforu), wskazane jest ich wydzielone podczyszczanie. W przypadku oczyszczalni w Jaworze korzystnym rozwiązaniem jest wykorzystanie istniejących obiektów. Proponuje się w tym celu użycie jednego z istniejących osadników wstępnych oraz jednego ze złóż biologicznych. Układ podczyszczania odcieków powinien wyglądać następująco: odcieki z urządzenia do odwadniania kierowane będą pompowo do osadnika wstępnego, wyposażonego dodatkowo w układ dyfuzorów na ścianach (nie blokujący pracy zgarniacza). Kolejno odcieki trafią do pompowni złożowej (poprzez studnię zasuw), wykorzystującej istniejący zbiornik pompowni. Następnie pompa (układ 1 czynna, 1 rezerwowa) zabudowana w istniejącej pompowni, kierować będzie odcieki poprzez nowy kolektor tłoczny, na nowy zraszacz złoża. Odcieki po przejściu przez złoże winny spływać do drugiej komory pompowni. Jeżeli do pompowni nie będą spływać świeże odcieki, pompownia będzie recyrkulować je przez złoże. Zapas objętości pompowni oraz zbiornika zabezpieczy przed suchobiegiem pomp i zapewni regularne zwilżanie złoża. Jeżeli do pompowni dopłynie świeża porcja odcieków, podczyszczone odcieki zostaną wyparte z drugiej komory do komory osadu recyrkulowanego. Pompy zaleca się wykonać w wersji suchej, gdyż ułatwi to ich obsługę. Ponieważ odcieki mają niekiedy tendencje do krystalizacji struwitu, sposób realizacji pompowni, układu tłocznego i przewodów spływu musi umożliwiać dostęp do czyszczenia. Zakłada się, że z uwagi na możliwość krystalizacji struwitu, pozostanie istniejące wypełnienie granitowe, jako bardziej odporne na osadzanie się zanieczyszczeń. Wymagana jest natomiast renowacja betonów konstrukcji złoża, gdyż obserwowane są przecieki przez żelbet. Na etapie projektu należy zweryfikować stan rusztu pod wypełnieniem (ulega on stałej degradacji). Zgarniacz należy wymienić i dostosować do wydajności jako złoże zraszane. Istniejącą pompownię złożową, należy poddać zasadniczej renowacji (zły stan kompleksu) i wymianie urządzeń. Dodatkowo z komory wykonać przelew (z zastawką) do pompowni recyrkulacji osadu. Przewiduje się zabudowę kompletnego nowego systemu grzewczego. Kotłownia zlokalizowana będzie w nowym budynku obsługowym WKF (lub w pompowni osadowej). Podstawowym źródłem ciepła będzie kocioł biogazowy (dwupaliwowy z możliwością podania biogazu lub oleju opałowego), przy czym układ musi posiadać rezerwowy kocioł. Z uwagi na bilans energetyczny zaleca się docelowo zabudowę układu odzysku ciepła z osadu przefermentowanego co wyniknie z obliczeń na etapie projektu budowlanego. 5.3 Obliczenia technologiczne. Po docelowym obciążeniu oczyszczalni powstawać będą następujące ilości osadów. Tabela 14 Zestawienie ilości powstających osadów. Rodzaj osadu Sucha masa osadu [kg sm/d] Osad wstępny 1487,8 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 67

68 Osad nadmierny (wraz z chemicznym z 1549 defosfatacji) ŁĄCZNIE 3036,8 Obliczenia wydajności maszyn do zagęszczania/odwadniania osadów oraz higienizacji osadu dokonano dla maksymalnych - obliczeniowych ilości osadów powstających na oczyszczalni. Kolejno sprawdzono parametry układu obróbki osadu wstępnego zagęszczacza grawitacyjnego i układu zagęszczania osadu nadmiernego na drodze obróbki mechanicznej. Tabela 15. Obliczenia zagęszczacza osadu wstępnego Parametr Wartość Jednostka Ładunek osadu wstępnego 1487,8 kg/d Stężenie osadu po osadniku wstępnym 15 kg/m 3 Objętość osadu surowego przed zagęszczaniem 99,2 m 3 /d Wymagany czas zagęszczania / fermentacji 2,5 D Obciążenie powierzchni zagęszczacza 55 kg/m 2 *d Powierzchnia zagęszczacza 27,1 m 2 Średnica zagęszczacza 5,9 M Ścianka nad powierzchnią wody 0,6 M Głębokość cieczy nadosadowej 0,8 M Strefa opadania osadu 1 M Głębokość stożka na dole 0,4 M Stężenie osadu zgęszczonego 45 kg/m 3 Objętość osadu fermentującego 82,7 m 3 Głębokość strefy zagęszczania / fermentacji osadu 3,1 M Głębokość czynna 5,3 M Wysokość całkowita 5,9 M Tabela 16. Zagęszczacz mechaniczny osadu nadmiernego Parametr Wartość Jednostka Masa osadu 1549 kg/d Przyjęte stężenie osadu 6,6 kg/m 3 Objętość wyliczona 234,6 m 3 /d Przyjęty czas pracy zagęszczacza 8 h/d Wydajność robocza 29,3 m 3 /h Przyjęte obciążenie maszyny 75 % Wyliczona wydajność maksymalna 39,11 m 3 /h Przyjęta wydajność maksymalna 40 m 3 /h Stężenie osadu nadmiernego zagęszczonego 55 kg/m 3 Objętość osadu nadmiernego zagęszczonego 28,2 m 3 /d Dla powyższych osadów zakłada się następujące stężenia po zagęszczeniu. Tabela 17. Stopień zagęszczenia osadów. Opis Wartość Jednostka Uwagi Osad wstępny 45 kg/m 3 Zagęszczony grawitacyjnie w powiększonym leju osadnika Osad nadmierny oraz chemiczny Kolejno obliczono objętość osadów. 55 kg/m 3 Zagęszczony mechanicznie TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 68

69 Tabela 18. Objętości osadów zagęszczonych. Opis Wartość Jednostka Osad wstępny 33,1 m 3 /d Osad nadmierny 28,2 m 3 /d Razem 61,2 m 3 /d 49,6 kg/m 3 Zawartość związków organicznych w osadach. Tabela 19. Ilości, objętości i stężenia osadów przed fermentacją Parametr Wartość Jednostka Zawartość subst. organicznych w osadzie wstępnym 70 % Zawartość subst. organicznych w osadzie wtórnym 80 % Zawartość subst. organicznych w osadzie zmieszanym 73,6 % Kolejno przystąpiono do obliczenia parametrów procesu fermentacji. Badania procesu fermentacji osadów nadmiernych prowadzone m.in. w Instytucie Inżynierii Wody i Ścieków Politechniki Śląskiej wskazują, że osady nadmierne powstające w ciągach oczyszczania ścieków z wydłużonym wiekiem osadu i usuwaniem substancji biogennych, charakteryzują się słabą podatnością na biochemiczny rozkład związków organicznych, a tym samem niskim współczynnikiem wydzielania biogazu. W przypadku osadu nadmiernego pochodzącego z oczyszczalni ścieków z usuwaniem związków biogennych optimum procesu fermentacji zależy od wieku osadu. Stwierdzono, że dla osadu przystosowanego do naprzemiennych warunków tlenowo-beztlenowych w komorze biologicznego oczyszczania ścieków o wieku osadu powyżej 8 dni - optimum produkcji biogazu występuje pomiędzy 15 a 30 dniem procesu, natomiast dla osadu o wieku powyżej 15 dni - pomiędzy 20 a 35 dniem. Charakterystyczne dla tego typu osadów jest wydłużenie procesu rozkładu z wydzielaniem biogazu przez kolejne dni. Bakterie osadu czynnego są przystosowane do przetrwania w środowisku anaerobowym i dopóki żyją, mogą brać dział w procesach przemiany materii. Dlatego też dla standardowego czasu fermentacji dni, redukcja związków organicznych z osadu nadmiernego nie jest wysoka. Obniżenie czasu fermentacji poniżej 20 dni uniemożliwia właściwe ustabilizowanie osadów nadmiernych (rozkładowi ulega głównie osad wstępny). Ponieważ zakłada się zastosowanie procesu dezintegracji osadu nadmiernego, co wpływa na przyspieszenie procesu fermentacji, przyjęto 26-cio dniowy czas fermentacji. Tabela 20. Obliczenia technologiczne dla WKF Parametr Wartość Jednostka Objętość czynna WKF m 3 Temperatura fermentacji 38 st C Czas fermentacji 26 d Suma osadów: wstępnego, nadmiernego kg/d Dobowa ilość osadu kg/d Dobowa ilość osadu chemicznego w osadzie zmieszanym 56 kg/d Stężenie s.m. osadów do fermentacji 49,6 kg/m 3 Objętość dobowa osadu 61,2 m 3 /d Dobowa ilość rozłożonej s.m.o. 987 kg smo/d Dobowa ilość rozłożonej s.m.o. 0 kg smo/d Dobowa ilość osadu przefermentowanego kg/d Stężenie s.m. osadów przefermentowanych 34,4 kg/m 3 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 69

70 Dobowa całkowita ilość biogazu 863 m 3 /d Następnie przeprowadzono obliczenia parametrów obiektów gospodarki biogazowej. Tabela 21. Obliczenie obiektów gospodarki biogazowej. Opis Wartość Jednostka Objętość dobowa powstającego biogazu 863 m 3 /d Produkcja średnia dobowa biogazu 35,95 m 3 /h Współczynnik nierównomierności 1,5 Produkcja maksymalna godzinowa 53,93 m 3 /h Obliczenie odsiarczalni biogazu. Opis Wartość Jednostka Przepływ maksymalny godzinowy 53,93 m 3 /h Przyjęta przepustowość odsiarczalni 60 m 3 /h Obliczenie zbiornika biogazu. Opis Wartość Jednostka Produkcja średnia dobowa biogazu 35,95 m 3 /h Przyjęty czas retencji 8 H Objętość wyliczona zbiornika 287,62 m 3 Objętość przyjęta 300 m 3 Obliczenie pochodni biogazu. Opis Wartość Jednostka Przepływ maksymalny godzinowy 53,93 m 3 /h Współczynnik krotności produkcji 1,8 Wymagana wydajność pochodni 97,07 m 3 /h Przyjęta wydajność pochodni 100 m3/h Przeprowadzono również obliczenia wielkości zapotrzebowania na energię cieplną do ogrzania WKF. W poniższej tabeli zestawiono obliczenia dla różnych temperatur, przy czym podany kształt WKF jest jedynie jednym z możliwych, przyjętym wyłącznie dla celów obliczeniowych. Tabela 22. Obliczenie zapotrzebowania na energię cieplną. Parametr Wartość/warunki Jednostka st.c Założenia: Dobowa objętość osadu 51,68 51,68 51,68 m 3 /d Temperatura fermentacji st. C Obliczeniowa temperatura ścieków st. C Obliczeniowa temperatura powietrza st. C Obliczeniowa temperatura ziemi pod WKFem st. C TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 70

71 Współczynnik przewodzenia ciepła dla wełny: λd= ,04 W/m*K 0,038 0,038 0,038 W/mK Grubość warstwy wełny mineralnej 0,15 0,15 0,15 m Średnica WKF 12,680 12,680 12,680 m Wysokość WKF 12,67 12,67 12,67 m Nachylenie dachu st Obliczenie ciepła (mocy) Straty ciepła, J/s czyli W, boki 7416, , ,577 W Straty ciepła, J/s czyli W, dach 1912,25 758,31 593,457 W Straty ciepła, J/s czyli W, dno 1055, , ,686 W Straty ciepła razem 10,38 4,75 3,95 kw Przy założeniu całodobowego dostarczania osadu Moc ciepła konieczna do podgrzania osadu wprowadzanego do kw 83,06 68,23 53,4 komory Całkowita moc ciepła konieczna do podgrzania WKF 93,45 72,98 57,35 kw Przy założeniu, że osad do WKF ładuje się 12 h / dobę Ilość godzin ładowania osadu do WKF 12, h Moc ciepła konieczna do podgrzania osadu wprowadzanego do kw 166,12 136,46 106,79 komory Całkowita moc ciepła konieczna do podgrzania WKF 176,51 141,21 110,74 kw Jak wynika z powyższych obliczeń, zapotrzebowanie ciepła jest proporcjonalne do ilości podawanych osadów. Przeprowadzono również porównanie z dyspozycyjną mocą cieplną. Tabela 23. Obliczenie wielkości produkcji energii cieplnej. Opis Wartość Jednostka Produkcja średnia dobowa biogazu 35,95 m 3 /h Wartość kaloryczna biogazu 6,2 kw/m 3 Sprawność kotła 90 % Dostępny strumień ciepła 200,6 kw Jak wynika z porównania powyższych tabel, ciągłe zapotrzebowanie WKF na ciepło wynosi w skrajnych zimowych warunkach 93,45 kw. Produkcja zaś ciepła to 200,6 kw. Oznacza to, iż oczyszczalnia dysponuje stałą nadwyżką ciepła do ogrzewania pozostałych obiektów lub dla potrzeb ewentualnego agregatu kogeneracyjnego. Kolejno obliczono ilości i stężenia powstających osadów. Tabela 24. Obliczenie ilości powstających osadów. Opis Wartość Jednostka Ilość dobowa powstających osadów 2 104,93 kg/d Objętość dobowa powstającego osadu (identyczna jak objętość wsadu) 61,22 m 3 /d Stężenie osadu przefermentowanego 34,38 kg/m 3 TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 71

72 5.4 Odwadnianie osadu Z uwagi na niską efektywność odwadniania z wykorzystaniem istniejących lagun oraz przewidywany wzrost obciążenia oczyszczalni (wynikający z podwyższonego stopnia oczyszczania ścieków oraz ewentualnego dalszego rozwoju zlewni oczyszczalni), powodujący przyrost osadu przeciążający istniejące laguny, proponuje się zabudowę nowego urządzenia do odwadniania. Rozważono trzy warianty odwadniania: Prasa taśmowa. Prasa ślimakowa. Wirówka szybkoobrotowa. We wszystkich przypadkach do procesu podawana jest ta sama ilość osadu, wynikająca z procesu stabilizacji. Kolejno wykonano obliczenia warunków pracy i wymaganej wielkości urządzenia do zagęszczania/odwadniania. Uwzględniono takie wymogi jak konieczność limitowania wielkości personelu oczyszczalni (utrzymanie dotychczasowego zatrudnienia) oraz uniknięcia rozbudowy części socjalnej. Przyjęto iż zagęszczanie/odwadnianie odbywać się będzie wyłącznie w dni robocze, przy czasie czynnej pracy maszyny (pod obciążeniem osadem, nie uwzględniając startu, mycia, konserwacji, smarowania, itp.) wynoszącym, przy pełnym obciążeniu oczyszczalni 7 godzin. Tabela 25. Obliczenia urządzenia do odwadniania osadu. Parametr Wartość Jednostka Dobowa ilość osadu do odwadniania (7 dni tygodnia) 61,22 m 3 /d 2104,9 kg/d Dobowa ilość osadu do odwadniania (5 dni roboczych 85,7 m 3 /d odwadniania) 2946,9 kg/d Czas pracy maszyny 7 h/d Wydajność robocza 12,24 m 3 /h 420,99 kg/h Obciążenie maszyny (założone) 80 % Wydajność maksymalna 15,3 m 3 /h 526,2 kg/h Wydajność maksymalna wymagana 17 m 3 /h 550 kg/h Uwaga. Celem zapewnienia właściwej żywotności urządzeń oraz odpowiednich efektów odwadniania, przyjęto, iż praca w warunkach normalnych odbywać się będzie z obciążeniem wynoszącym nie więcej niż 80 % wydajności maksymalnej. Należy zwrócić uwagę, iż obciążenie ciągu osadowego wyliczono jako wartość średnią (co wynika m. in. z długiego czasu zatrzymania osadu w procesie, co powoduje wyrównanie wielkości przerobu). Oznacza to, że okresowo węzeł może pracować ze znacząco wyższą wydajnością. Stąd nie należy modyfikować (zmniejszać) wielkości urządzenia odwadniającego. Niezależnie od wybranego rodzaju urządzenia do odwadniania należy wykonać węzeł w pełnym zakresie. Należy zastosować nowy układ odwadniania, higienizacji i transportu osadu, składający się z: TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 72

73 Prasy lub wirówki do odwadniania osadu. Stacji przygotowania polimeru. Układu wody technologicznej. Układu odbioru i higienizacji osadu odwodnionego Prasa taśmowa. Zasada działania urządzenia jest identyczna jak w prasie istniejącej osad skoagulowany z użyciem roztworu polimeru podawany jest na taśmę. Woda wolna odcieka poprzez pory w przesuwającej się taśmie. Kolejno osad poddawany jest ściskaniu pomiędzy dwoma następnymi taśmami. W skład przewidywanej instalacji do odwadniania osadów nadmiernych wchodzą: Pompa rotacyjna do podawania osadu na instalacje do odwadniania. Przepływomierz elektromagnetyczny do pomiaru ilości podawanego osadu do odwadniania. Mieszacz osadu z roztworem roboczym polielektrolitu. Prasa do odwadniania osadu. Sprężarka powietrza do wytwarzania sprężonego powietrza dla potrzeb naciągu taśm i automatycznej korekcji ich biegu w prasie. Pompa wody płuczącej dla potrzeb płukania taśm sitowych instalacji ściekiem oczyszczonym. Instalacja do automatycznego przygotowywania roztworu polielektrolitu dostarczanego w postaci handlowej ciekłej lub proszkowej. Pompa do podawania roztworu polielektrolitu. Przepływomierz elektromagnetyczny do pomiaru ilości podawanego polielektrolitu. Szafa sterownicza dla zasilania i sterowania pracą instalacji odwadniania Prasa ślimakowa Osad w prasie poddawany odwodnieniu jest poprzez powolne przesuwanie poprzez przenośnik ślimakowy. Urządzenie wyposażone jest w zestaw 3 cylindrycznych sit o zmniejszającym się prześwicie połączonych kołnierzowo. Powierzchnia filtracyjna na całym obwodzie cylindrów. Obudowa prasy wyposażona w łatwootwieralne pokrywy do celów konserwacyjnych. Osad transportowany jest od strefy wlotu do strefy prasowania za pomocą transportera ślimakowego o stożkowym wale i zmiennym skoku zmniejszającym się w kierunku wylotu osadu odwodnionego. Transporter ślimakowy wyposażony jest na obwodzie w wymienne elementy z tworzywa sztucznego czyszczące wewnętrzną powierzchnię sita. Wykonanie materiałowe sita bębnowego prasy ze stali nierdzewnej (lub równoważnej). Wylot z bębna zaopatrzony w stożek cylindryczny o napędzie pneumatycznym pozwalający na regulację światła otworu wylotowego (możliwość regulacji docisku a co za tym idzie stopnia odwodnienia osadu). Urządzenie wyposażone jest w system płukania z dyszami i elektrozaworem. Proces odwadniania i czyszczenia prasy odbywa się przy wykorzystaniu tego samego napędu: Podczas fazy odwadniania napęd napędza ślimak transportujący i odwadniający osad. Podczas fazy płukania napędzany jest bęben z powierzchnią filtracyjną, który ulega przepłukaniu przez nieruchome dysze. Ponadto, następuje wsteczny ruch przenośnika TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 73

74 ślimakowego elementy czyszczące na obwodzie ślimaka oczyszczają rewersyjnie wewnętrzną powierzchnie bębna. Podczas procesu płukania automatycznie zatrzymana jest praca pompy osadu. Nachylenie bębna maszyny ułatwia odpływ filtratu i popłuczyn, a przez to minimalizuje efekt zasysania zwrotnego wody przez odwodniony osad. W skład przewidywanej instalacji do odwadniania osadów nadmiernych wchodzą: Pompa rotacyjna do podawania osadu na instalacje do odwadniania. Przepływomierz elektromagnetyczny do pomiaru ilości podawanego osadu do odwadniania. Mieszacz osadu z roztworem roboczym polielektrolitu. Prasa ślimakowa do odwadniania osadu. Sprężarka powietrza do wytwarzania sprężonego powietrza dla potrzeb regulacji naprężenia dysku dociskowego. Pompa wody płuczącej dla potrzeb płukania instalacji ściekiem oczyszczonym. Instalacja do automatycznego przygotowywania roztworu polielektrolitu dostarczanego w postaci handlowej ciekłej lub proszkowej. Pompa do podawania roztworu polielektrolitu. Przepływomierz elektromagnetyczny do pomiaru ilości podawanego polielektrolitu. Szafa sterownicza dla zasilania i sterowania pracą instalacji odwadniania Wirówka szybkoobrotowa. W tym wariancie przewiduje się ulokowanie obok istniejącej prasy nowej wirówki szybkoobrotowej, o parametrach dostosowanych do obliczeniowego obciążenia osadem. Osad poddawany kondycjonowaniu polimerem, podawany jest do wirującego bębna. W warunkach siły odśrodkowej, wielokrotnie przekraczającej siły przyciągania ziemskiego, osad jest odrzucany na ściany cylindra, skąd jest usuwany ślimakiem, obracającym się z prędkością nieznacznie większą od prędkości obrotowej bębna. Odciek jest usuwany osiowo z wnętrza cylindra. W skład przewidywanej instalacji do odwadniania osadów nadmiernych wchodzą: Pompa rotacyjna do podawania osadu na instalacje do odwadniania. Przepływomierz elektromagnetyczny do pomiaru ilości podawanego osadu do odwadniania. Wirówka szybkoobrotowa. Pompa wody płuczącej dla potrzeb płukania wirówki po jej zatrzymaniu. Instalacja do automatycznego przygotowywania roztworu polielektrolitu dostarczanego w postaci handlowej ciekłej lub proszkowej. Pompa do podawania roztworu polielektrolitu. Przepływomierz elektromagnetyczny do pomiaru ilości podawanego polielektrolitu. Szafa sterownicza dla zasilania i sterowania pracą instalacji odwadniania. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 74

75 5.4.1 Podsumowanie Biorąc pod uwagę uzyskane w ofertach koszty inwestycji, szacując koszty eksploatacyjne, analizując wpływ odcieków, proponuje się wybór standardowej, wysokiej klasy, prasy taśmowej. Z przeprowadzonych powyżej wyliczeń wynika, iż należy dobrać prasę o wydajności min. 17 m 3 /h i 550 kg/h. 5.5 Transport i higienizacja osadu. Z uwagi na obowiązujące przepisy, nakazujące zapewnienie bezpieczeństwa sanitarnego wywożonego osadu, należy wykonać kompletny układ transportu i higienizacji osadu. Winien on składać się z następujących elementów: Przenośnik (-i) osadu odwodnionego. Silos wapna z osprzętem. Dozownik wieloślimakowy wapna. Przenośnik (-i) wapna. Mieszarka dwuwrzecionowa osadu z wapnem. Przenośniki mieszanki osadu z wapnem do kontenera, wraz z wielopunktowym wysypem na istniejące składowisko osadu. Obliczeń dokonano dla maksymalnej roboczej ilości osadu, podawanego z urządzenia do odwadniania. Przyjęto standardowy dla ustabilizowanego osadu stopień odwodnienia na poziomie 22%. Dawkę wapna ustalono na poziomie 0,3 kg/kg sm osadu, tj. w wysokości gwarantującej (zgodnie z danymi literaturowymi) higienizację osadu. Tabela 26. Obliczenie wydajności linii wapnowania i przenośników. Parametr Wartość Jednostka Wydajność maksymalna urządzenia 550 kg/h Dawka wapna 0,3 kg/kg sm 884,1 kg/d Wyliczona wydajność dozowania wapna 165 kg/h Maksymalna wydajność dozowania wapna 165 kg/h Wydajność linii transportu (sucha masa!) 715 kg/h Wydajność linii transportu osadu musi uwzględniać możliwość powstania osadu źle odwodnionego (np. o poziomie 16% suchej masy), stąd zarówno przepustowość układu jak i jego konfiguracja musi zapewnić poprawne prowadzenie procesu transportu osadu. 5.6 Ilości powstających osadów. W poniższej tabeli zestawiono docelową ilość powstających osadów. Tabela 27. Obliczenie ilości powstających docelowo osadów. Parametr Wartość Jednostka Ilość dobowa powstającego osadu bez wapna 2104,9 33kg/d TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 75

76 Ilość roczna powstającego osadu bez wapna 768,3 Mg sm/a Zapotrzebowanie roczne na wapno 230,5 Mg/a Sucha masa osadu z wapnem łącznie 998,8 Mg sm/a Gęstość nasypowa osadu bez wapna 1,2 kg/m 3 Gęstość nasypowa osadu przefermentowanego z wapnem 1,25 kg/m 3 Przyjęta zawartość suchej masy osadu po prasie 22 % Ilość roczna powstającego osadu z wapnem 3492 Mg/a Objętość roczna powstającego osadu z wapnem 2794 m 3 /a Procent s m po prasie i wapnowaniu 28,6% kg/kg Uwaga: Powyższe obliczenie dotyczy skrajnego maksymalnego obciążenia oczyszczalni (podłączone dodatkowe miejscowości oraz czynna strefa ekonomiczna, produkująca ścieki o ładunku odpowiadającym 15% wielkości zrzutu z m. Jawor), po wykonaniu stopnia stabilizacji. Podaną dawkę wapna należy traktować jako obliczeniową. Rzeczywistą dawkę wapna należy określić podczas rozruchu jest ona indywidualnie określana dla każdej oczyszczalni. Założono, iż nie dochodzi do odparowania wody po dodaniu wapna (w bilansie masy). W rzeczywistości, zależnie od dobranych urządzeń, stosowanego rodzaju wapna, przyjętego sposobu dystrybucji osadu, sposobu przechowywania osadu, itp. wielkość parowania może być znacząca. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 76

77 6 Końcowy etap obróbki osadów. Zgodnie z zakresem zlecenia przeanalizowano dalsze możliwości obróbki osadów. Biorąc pod uwagę obecne możliwości prawne, możliwe są dwa główne kierunki obróbki i zagospodarowania osadów: suszenie (z możliwością dalszego zagospodarowania przyrodniczego lub spalenia) oraz kompostowanie. Należy zwrócić uwagę, iż przedstawiony w poprzednich rozdziałach zakres modernizacji oczyszczalni, zapewnia kompletną obróbkę ścieków i osadów i jest wystarczający do zapewnienia prawidłowości pracy oczyszczalni. Omówione poniżej warianty przeróbki osadów należy traktować jako uzupełnienie powyższych rozwiązań. Biorąc pod uwagę zmienność przepisów oraz bardzo szybki rozwój technologii, a także brak docelowego obciążenia oczyszczalni, zaleca się zrealizować podstawowy etap modernizacji oczyszczalni, a dopiero po uzyskaniu docelowej jakości i ilości osadu zweryfikować ponownie metody jego dodatkowej obróbki. 6.1 Suszenie Obecnie generalnie rozróżnia się dwie wersje sposobów suszenia osadów. Jako pierwszy sprawdzono wariant mechanicznego suszenia, jako drugi suszarnię słoneczną Suszarnia mechaniczna. Rozważono możliwość zainstalowania mechanicznej instalacji do suszenia osadów. Obecnie na rynku dostępnych jest szereg rozwiązań technicznych suszarni mechanicznych osadów. Z uwagi na wielkość przerobu osadu oraz zakładany standard wyposażenia i obsługi, proponuje się odrzucić rozwiązania wykorzystujące techniki wysokotemperaturowe (w tym oleje termalne, itp.). Optymalnym rozwiązaniem dla tej wielkości przerobu może być przede wszystkim konwencjonalna suszarka taśmowa średniotemperaturowa. Zapewnia ona wysoką efektywność suszenia oraz pełną higienizację osadu, ale pozwala także utrzymać wysokie bezpieczeństwo procesu (brak ryzyka wybuchu i zminimalizowanie możliwości powstania zapłonu), przy umiarkowanym stopniu komplikacji instalacji. Niebagatelną zaletą zwłaszcza przy cyklicznie prowadzonym procesie odwadniania, jest łatwość startu i zatrzymania instalacji oraz niskie koszty przeprowadzenia tych procedur. Proponuje się rozważyć suszarnię o przerobie dostosowanym do wielkości maszyny do odwadniania co pozwoli na bieżące prowadzenie procesu suszenia, wyłącznie z typową retencją dobową odwodnionego osadu (w odróżnieniu od suszarni słonecznych, działających z wyrównaniem wielomiesięcznym).układ retencji pozwala na wydłużenie czasu suszenia względem czasu odwadniania co zmniejsza maksymalne zapotrzebowanie na ciepło i pozwala na lepsze wykorzystanie powstającego biogazu. Przewidywany układ technologiczny suszarni wyglądać będzie następująco: Osad odwodniony, odbierany z przewidywanej stacji odwadniania (sprzed mieszarki z wapnem) będzie kierowany układem nowych (ocieplonych i ogrzewanych) przenośników ślimakowych do nowej hali suszarni. Układ rozdziału osadu pozwalać będzie na automatyczną (zdalną) zmianę kierunku transportu osadu do suszarni lub na układ odbioru mokrego osadu poprzez mieszarkę z wapnem. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 77

78 W hali suszarni osad będzie kierowany do zbiornika magazynowego osadów, służącego do retencji osadu oraz wyrównania różnic przerobu w węźle prasy i suszarni. Osad odbierany z dna zbiornika podawany będzie do niskotemperaturowej taśmowej suszarni osadu. W przypadku wielkości oczyszczalni Jawor nie ma żadnego uzasadnienia dla zastosowania metod wysokotemperaturowych. W związku z wielkością przerobu, przewiduje się wykonanie pojedynczej linii suszenia. Fot.1. Zdjęcie przedstawia dystrybutor rozkładający osad na górnej taśmie suszarni. W obszarze wejścia suszarni, nad taśmą górną zabudowany jest układ do równomiernego rozkładania osadu, (dystrybutor bez obudowy z wózkiem jezdnym pokazany na zdjęciu wyżej). Fot.2. Zdjęcie przedstawia osad rozłożony przy pomocy dystrybutora na górnej taśmie suszarni. Wysokość warstwy osadu oraz wydajność dystrybutora mogą być nastawiane. Taśma górna zabiera osad i transportuje go powoli przez suszarnię. Prędkość taśmy górnej może być nastawiana za pomocą przetwornika częstotliwości odpowiednio do transportowanej ilości osadu. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 78

79 Podczas transportu podgrzane powietrze suszące przepływa przez osad od dołu do góry. Powietrze suszące po kontakcie z rozwiniętą powierzchnią osadu, zabiera z niego wilgoć i wynosi ją wraz z powietrzem odlotowym na zewnątrz suszarni. Większa część powietrza cyrkuluje w obiegu wewnętrznym suszarni, w celu zredukowania zapotrzebowania na energię cieplną. Dla zapewnienia wymaganej cyrkulacji powietrza suszącego w suszarni pracują wentylatory (w większości rozwiązań po 2 sztuki wentylatorów) powietrza obiegowego na jeden segment suszarni. Wentylatory powietrza obiegowego cyrkulują powietrze suszące poprzez wymienniki ciepła i złoże osadu ułożone na dwu taśmach suszarni. Wymienniki zasilane są wodą gorącą o temperaturze C. Po przejściu przez wymienniki ciepła powietrze podgrzewa się do temperatury C. Na miejsce powietrza odlotowego do suszarni doprowadza się powietrze świeże o niskiej temperaturze i niskiej wartości wilgoci w nim zawartej. Przed wprowadzeniem do suszarni powietrze świeże podgrzewane jest ciepłem odebranym z powietrza odlotowego w wymienniku krzyżowym (rekuperator). W taki sposób część ciepła zawarta w powietrzu odlotowym jest wykorzystywana ponownie w procesie suszenia osadów. Za pomocą wentylatora powietrza odlotowego odbierana jest z suszarni określona ilość powietrza odlotowego. Ilość powietrza odlotowego określana jest na podstawie ilości osadu, jaka ma zostać wysuszona, oraz ilości wody jaka ma być w tym procesie odparowana. Za pomocą przetwornika częstotliwości wentylator powietrza odlotowego można nastawić tak, że będzie on pobierał tyle powietrza odlotowego, ile jest konieczne dla zapewnienia żądanego efektu suszenia. Powietrze odlotowe doprowadzane jest zwykle do instalacji obróbki powietrza odlotowego. Taka obróbka powietrza odlotowego składa się z wymiennika krzyżowego, skraplacza, płuczki i biofiltra. W skraplaczu powietrze odlotowe zostaje schłodzone wodą technologiczną do temperatury ok. 40 C i po tym procesie mamy powietrze o wilgotności względnej 100 % tj. powietrze nasycone. W płuczce, w środowisku kwaśnym i zasadowym, usuwa się substancje odorowe. W biofiltrze mikroorganizmy zajmują się ostatecznym oczyszczeniem powietrza odlotowego. W przypadku OŚ Jawor możliwe jest zastosowanie wspólnego biofiltra dla zagęszczacza grawitacyjnego, pompowni osadów i suszarni. Suszony materiał spoczywa podczas procesu suszenia na taśmach suszarni. Na końcu taśmy górnej materiał wstępnie wysuszony jest zrzucany i przekazywany na taśmę dolną. Materiał zmienia przy tym swoje uwarstwienie i rozluźnia się. W taki sposób poprawia się przepustowość dla powietrza suszącego i osiąga się równomierne wysuszenie osadu. Prędkość taśmy dolnej może być nastawiana za pomocą przetwornika częstotliwości odpowiednio do transportowanej w danym czasie ilości osadu. Na końcu taśmy dolnej materiał wysuszony jest zrzucany do koryta przenośnika wynoszącego. Przenośnik wynoszący zbiera materiał i zrzuca go przez wylot do dozownika celkowego i dalej do urządzeń przenoszących. Osad wysuszony kierowany będzie na podwójne stanowisko odbioru osadu wysuszonego przez środki transportu. Stanowisko musi umożliwiać podstawienie dowolnego środka transportu: kontenera (wymagane prowadnice ze stali nierdzewnej wbudowane w płycie fundamentowej), naczepy ciągnika siodłowego lub cysterny. Zrzut osadu musi odbywać się w sposób gwarantujący równomierne wypełnienie środków transportu. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 79

80 Ciepło do suszarni dostarczane będzie ze zmodernizowanego układu grzewczego oczyszczalni: jako podstawę należy przyjąć wykorzystanie energii z przewidywanej dla oczyszczalni kotłowni (o odpowiednio zwiększonej wydajności), zarówno zasilanej olejem opałowym jak i biogazem. Cały system transportu i magazynowania osadów (zarówno wilgotnych jak i wysuszonych) oraz suszarka i stanowiska odbioru (z możliwością podpięcia odbioru powietrza ze środków transportu) muszą być zhermetyzowane i pracować z zapewnieniem podciśnienia wewnątrz, przy zapewnieniu wielokrotnej wymiany powietrza. Strumień powietrza musi podlegać wielostopniowemu oczyszczaniu. Sugeruje się również hermetyzację budynku suszarni oraz stanowisk odbioru osadu np. poprzez pobór powietrza do procesu suszenia z wnętrza hali, co pozwoli na wytworzenie podciśnienia w obiektach. Należy zapewnić właściwe warunki termiczne w halach. Zapotrzebowanie na energię elektryczną należy pokryć z wykorzystaniem istniejącego zasilania oczyszczalni, po jeg odpowiedniej modernizacji. Zapotrzebowanie na wodę należy pokryć z istniejącej sieci, przy czym należy je odpowiednio zmodyfikować lub rozbudować. Układ wody technologicznej należy zmodyfikować poprzez co najmniej dalszą rozbudowę przewidywanego układu hydroforu o dodatkową pompę (wraz z systemem sterowania i zasilania) oraz uzupełnienie sieci. Ścieki z suszarni należy skierować do istniejącej sieci kanalizacyjnej oczyszczalni. Wszystkie urządzenia należy podłączyć za pośrednictwem nowego dedykowanego sterownika do przewidywanej sieci AKPiA. Należy uzupełnić system AKPiA o wizualizację i sterowanie zdalne nowych urządzeń. Założenia technologiczne: Ilość dni pracy suszarni w tygodniu: 5-6 (równolegle z węzłem odwadniania, przyjęto retencję dobową). Czas pracy suszarni: 23 godziny/dobę. Ilość dobowa osadu do wysuszenia: 2946,9 kg sm Mokra masa osadu: kg/d Sucha masa po wysuszeniu: 90% Ilość wody do odparowania: 10120,7 kg/d Sprawność suszarki: 0,85 kwh ciepła/kg wody odparowanej, 0,1 kwh energii elektrycznej/kg wody odparowanej. Wymagana ilość ciepła: 8602,6 kwh/d Wymagana sprawność kotłowni: 90%. Wymagane zapotrzebowanie biogazu: 1541,6 m 3 /d biogazu, przy 22% suchej masy. Jak wynika z bilansu energii, proces obróbki osadów w suszarni mechanicznej nie jest w stanie zapewnić wysuszenia osadów bez wykorzystania dodatkowego źródła ciepła. W znacznym stopniu można to skompensować podwyższeniem stopnia odwadniania mechanicznego (proces suszenia osadów odwodnionych do 30% suchej masy potrzebuje w warunkach Jawora mniej niż 1000 m 3 /d biogazu) lub obniżeniem efektywności suszenia. Należy jednak zwrócić uwagę, że proces wymagać będzie dostarczania zewnętrznego źródła ciepła, co jest kosztowne. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 80

81 6.1.2 Suszarnia słoneczna. Suszenie mechanicznie odwodnionych osadów ściekowych odbywało się będzie w suszarni słonecznej (hale suszarnicze przypominające szklarnie ogrodnicze), pokrytej płytami poliwęglanowymi. Do suszenia wykorzystana zostanie energia słoneczna dzięki, której wewnątrz hal powstawał będzie efekt cieplarniany. Załadunek osadów do hali może być prowadzony automatycznie bezpośrednio spod prasy (jeżeli węzeł odwadniania będzie zblokowany z układem suszenia), bądź osady mogą być dowożone na początek hali ładowarką lub przyczepą do traktora. Odbiór suszu może być również realizowany automatycznie przenośnikami z których zsypywany będzie bezpośrednio na skrzynię samochodową lub do kontenera. Susz może być też wybierany z suszarni ładowarką. Suszarnia słoneczna jest instalacją bezobsługową. Udział obsługi ogranicza się do monitorowania procesu, czy też załadunku bądź odbioru suszu z hali (w przypadku załadunku/rozładunku ładowarką). Mechanicznie odwodnione osady za pośrednictwem przenośników spiralnych przekazywane są na początek każdej hali suszarniczej. Stąd osady są rozgarniane i równomiernie rozprowadzane po całej podłodze suszarni za pomocą przerzucarki. Zadawany do hali osad na pierwszych 4-5 metrach suszarni natychmiast mieszany jest z suchym osadem dowożonym przez przerzucarkę z końca hali, która oprócz pełnienia swoich zasadniczych zadań jakimi są: równomierne rozprowadzanie osadu po posadzce, jego mieszanie i przesuwanie wzdłuż hali, posiada niezmiernie ważną dla procesu suszenia funkcję recyrkulacji osadu, pozwalającą usprawnić suszenie, szczególnie w warunkach niskiego nasłonecznienia i niskich temperatur. Suszenie osadu odbywa się w układzie ciągłym. Przyjęta technologia suszenia osadów polega na rozkładaniu osadu odwodnionego warstwą grubości ok. 10 cm na posadzce, cyklicznemu ich mieszaniu i przesuwaniu wzdłuż suszarni przez przerzucarkę, która operuje na całej długości i szerokości hali. Utrzymywanie cienkiej warstwy osadów znacząco usprawnia i przyspiesza proces suszenia, a także zapobiega zagniwaniu złoża, natomiast w okresie ujemnych temperatur umożliwia prowadzenie suszenia, gdyż nie dopuszcza do przemarzania osadów. Sposób operowania przerzucarki osadu pokazano na rys. 1. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 81

82 Koncepcja modernizacji oczyszczalni ścieków w Jaworze grudzień 2014 Rysunek 31. Przerzucarka wykonując jeden obrót wału równocześnie nabiera w jedną rynnę osad i wysypuje go z drugiej rynny. Jednocześnie nabrany do rynny susz osadowy może być transportowany ponad osadem wilgotnym i wysypany w wybrane miejsce hali. Proces suszenia osadów na betonowej posadzce hali trwa od kilku dni latem do ok. 30 dni zimą. Po wysuszeniu osady w postaci zgranulowanego suszu tą samą przerzucarką spychane są do zagłębienia w przełamanej posadzce, skąd wybierane mogą być ładowarką i załadowywane na przyczepę transportową bądź bezpośrednio przewożone do magazynu suszu. Fot.3. Suszący się osad wraz z produktem końcowym w przegłębieniu posadzki TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 82

83 Fot.4. Wysuszony osad Technologia słonecznego suszenia osadów Słoneczne suszenie osadów różni się od innych technologii suszenia przede wszystkim temperaturą procesu. W suszarniach tarczowych, bębnowych i fluidalnych odparowanie wody zachodzi w temperaturze powyżej 100 o C. W suszarniach słonecznych proces jest prowadzony przy niższych temperaturach z wykorzystaniem efektu cieplarnianego. Suszenie jest procesem, w którym zachodzi wymiana ciepła i masy (wody). Siłą napędową procesu suszenia jest różnica ciśnień cząstkowych pary wodnej w powietrzu suszącym i pary nasyconej w warstwie nad powierzchnią osadów. Ciepło niezbędne do odparowania wody z osadów jest pobierane z energii promieniowania słonecznego. Tempo suszenia osadów w suszarniach słonecznych zależy głównie od: Natężenia promieniowania słonecznego (ilości ciepła dostarczanego do złoża osadów suszonych). Temperatury powietrza suszącego i jego wilgotności względnej. Prędkości strumienia powietrza suszącego. Grubości złoża osadów. Poniżej przeprowadzono uproszczoną analizę uwarunkowań klimatycznych dla m. Jawor i ich wpływ na proces suszenia Nasłonecznienie Decydującym czynnikiem możliwości funkcjonowania suszarni słonecznej jest nasłonecznienie. Nasłonecznienie (napromieniowanie) [J/m 2 ] można zdefiniować jako energię padającą na jednostkę powierzchni w ciągu określonego czasu. Wartość promieniowania słonecznego jest uzależniona oczywiście od pory roku. W słoneczny, letni dzień w godzinach TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 83

84 południowych promieniowanie słoneczne całkowite może osiągać nawet 900 W/m 2. W miesiącach zimowych wartość promieniowania słonecznego rzadko przekracza 100 W/m 2. Na wykresie poniżej pokazano różnice w promieniowaniu słonecznym pomiędzy miesiącami letnimi i zimowymi oraz związaną z promieniowaniem energią, która może być wykorzystana do suszenia osadów. Wykres 1. Energia promieniowania słonecznego dla m. Jawor MJ/m 2 miesiące W Jaworze i jego strefie klimatycznej słońce dostarcza średnio 10 MJ energii dziennie. Jak wynika z wykresu wartości nasłonecznienia wahają się od ok. 2 5 MJ/m 2 w miesiącach zimowych do ponad 18 MJ/m 2 w miesiącach letnich. Poniżej na wykresie przedstawiono potencjalną ilość wody możliwą do odparowania z 1 m 2 powierzchni w poszczególnych miesiącach. W warunkach klimatycznych w m. Jawor w ciągu roku z 1 m 2 powierzchni można odparować ok. 600 kg wody. Wykres 2. Ilość wody możliwej do odparowania z 1 m 2 powierzchni za pomocą energii promieniowania słonecznego TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 84

85 kg H 2 O/m 2 Z powyższego wykresu wynika, że efektywne wykorzystanie energii promieniowania słonecznego jest ograniczone do okresu od kwietnia do października. Ponadto ze względu na znaczące różnice promieniowania w poszczególnych okresach roku, wydajność suszarni należy określać dla cyklu rocznego jako wartości średnie Temperatura i wilgotność względna powietrza Zgodnie z ilością dostarczanej ze słońca energii zmienia się temperatura powietrza. Zmiany temperatury powietrza wpływają na zmiany wilgotności względnej powietrza suszącego. Wilgotność powietrza jest istotnym parametrem charakteryzującym proces suszenia, różnica pomiędzy wilgotnością nasycenia (punkt rosy), a rzeczywistą wilgotnością względną określa potencjał odbioru wilgoci przez powietrze suszące. Wartość średniej wilgotności względnej powietrza, wyrażonej w procentach w skali roku wynosi 80% przy wahaniach średniej miesięcznej od 71 % w marcu do 82 % w styczniu. Duże wahania występują w cyklu dobowym niezależnie od pory roku. Na wykresie 3 zestawiono średnie miesięczne temperatury oraz wilgotności względne powietrza dla m. Jawor. Wykres 3. Temperatura i wilgotność względna powietrza dla m. Jawor TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 85

86 Temperatura w o C Średnia temp. dla danego miesiąca Średnia wilg dla danego miesiąca wilgotność względna powietrza w % Jak wynika z wykresu wilgotność względna powietrza w warunkach zimowych jest wysoka, co znacznie ogranicza możliwość przejmowania przez powietrze suszące wody z osadów Analiza uwarunkowań klimatycznych Nasłonecznienie, temperatura i wilgotność powietrza mają istotny wpływ na przebieg procesu suszenia w suszarniach słonecznych. W warunkach klimatycznych panujących w Jaworze i jego okolicach suszarnie słoneczne mogą pracować efektywnie w okresie od kwietnia do października. Wysokie wilgotności względne powietrza, nawet w okresie letnim, ograniczają zdolność sorpcji wilgoci przez powietrze suszące, którego ruch w suszarni odbywa się drogą konwekcji naturalnej. Zastosowanie wentylacji mechanicznej zwiększa prędkości przepływu powietrza w suszarni. Wymuszenie dużych przepływów czynnika suszącego pozwala lepiej wykorzystać ograniczone właściwości sorpcji wody przez powietrze wilgotne. Prowadzenie suszenia osadów przy małym nasłonecznieniu, niskich temperaturach i dużej wilgotności względnej (szczególnie w warunkach zimowych) wymaga: Wykonania pokrycia suszarni z materiałów o niskim współczynniku przenikania ciepła K, ograniczającym straty dostarczanego ze źródeł zewnętrznych ciepła, Dostarczania ciepła z zewnętrznych źródeł energii w warunkach małego nasłonecznienia i niskich temperatur (okres XI-III) s Zastosowania procesu recyrkulacji osadu polegającego na mieszaniu osadu wysuszonego z mokrym na początku suszarni Prowadzenia procesu suszenia w cienkich warstwach nie przekraczających 25 cm Konstrukcja hal suszarni Hale suszarni są budowlą jednokondygnacyjną. Konstrukcja hali wykonywana jest z profili stalowych zamkniętych, cynkowanych na gorąco. Wytrzymałość konstrukcji należy TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 86

87 dostosować do warunków klimatycznych (obciążenie wiatrem i śniegiem) rejonu m. Jawor. Rozstaw osiowy ram nośnych ustroju 2-2,10 m. Konstrukcja hali musi zapewnić swobodny przejazd mechanicznej przerzucarce osadów na całej szerokości hali (wytyczne od dostawcy urządzenia). Belki nośne osadzenia pokrycia na bazie profili ze stopów aluminium bądź stalowe. Część powierzchni dachowej uchylna na połowie całej długości w strefie kalenicy, którą stanowi indywidualna konstrukcja ramy z profili aluminiowych. Dach dwuspadzisty o kącie pochylenia połaci stopni. W dachu hali od strony zawietrznej automatycznie otwierany i zamykany wywietrznik uchylny (okna dachowe) szerokości 1,5 m. Wysokość użytkowa hali w części roboczej ca 3,25 m. W szczycie hali od strony załadunku osadu i rozładunku przewyższenie ok. 4 m, które w przypadku wykorzystywania ładowarki do załadunku/rozładunku umożliwi jej wjazd. Pokrycie dachu i ścian płyty poliwęglanowe 1 komorowe. Żywotność min. 10 lat. Współczynnik przenikania ciepła K = 3,0 W/m 2 K, przepuszczalność światła 75 %. Fundamenty hali w postaci ławy fundamentowej wylewanej na mokro, z betonu C20/25 zbrojonego stalą A-IIIN, izolowanego od zewnątrz. Z ław fundamentowych hali suszarni wyprowadzone są ściany fundamentowe stanowiące szyny jezdne przerzucarki. W szczytach hal bramy podnoszone do góry szerokości 8 m, lub rozsuwane. Drzwi wejściowe dla obsługi, zarówno od strony załadunku jak i rozładunku osadu. Fot 5. Hala suszarni słonecznej TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 87

88 Fot 6. Uchylne okno dachowe Wyposażenie suszarni Zasadniczym wyposażeniem hali suszarniczej będzie mechaniczna przewracarka osadu typu nawowego (poruszająca się po bocznych cokołach jednych wzdłuż hali bez kontaktu z podłożem). Przewracarka będzie pracować w trybie automatycznym z możliwością przejścia do ręcznego sterowania ich pracą. Sterowanie całym procesem będzie realizowane w oparciu o wewnętrzny algorytm dostarczany wraz z przerzucarką, którego celem jest zagwarantowanie osiągnięcia wymaganych parametrów technologicznych. Proponowana mechaniczna przewracarka osadu typu nawowego zapewnia możliwość przewracania złoża suszonych osadów w całym przekroju, transport materiału do przodu i do tyłu hali suszarniczej, a także ich rozgarnianie i zawracanie (recyrkulacja). Istotne bieżące parametry pracujących urządzeń oraz warunków otoczenia będą dostępne na wyświetlaczu panelu sterowania. Z tego samego panelu personel obsługowy będzie korzystać przy wprowadzaniu danych oraz komend pracy przewracarki. Dodatkowo układ sterowania wyposażony będzie w moduł teleserwisowy do wykonywania on-line czynności diagnostycznych/serwisowych całego systemu (pracy przewracarki, wprowadzonych nastaw, zarejestrowanych błędów). TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 88

89 Fot. 7. Hala suszarni wewnątrz. W głębi przerzucarka nawowa, pod dachem wentylatory System wentylacji hali suszarni Przewietrzanie hal suszarni opierało się będzie na wentylacji grawitacyjnej (okna dachowe), wspomaganej pracą wentylatorów mechanicznych zamocowanych do konstrukcji pod dachem hali. Wentylatory montowane w równych odstępach na całej długości hali suszarniczej. Sterowanie systemem prowadzone jest w oparciu o sygnały od urządzeń monitorujących (stacja meteo mierząca siłę wiatru, temperaturę powietrza, wilgotność i czujnik opadów atmosferycznych) warunki panujące wewnątrz i na zewnątrz hali suszarni (pomiar wilgotności oraz temperatury powietrza). System podnoszenia/opuszczania okien dachowych Okno dachowe (wietrznik) uchylne pokryte poliwęglanem gr. 10 mm. Rama podłużna mocowana na zawiasach do konstrukcji hali. Dolna część ramy oparta na uszczelkach gumowych. Mechanizm podnoszenia typowy, jak dla świetlików uchylnych dachowych - mechaniczne. Napęd z motoreduktora. Moc silnika 0,4 0,75 kw; moment obrotowy nie mniejszy niż 300 Nm. Napęd umieszczony centralnie na środku wału głównego okna uchylnego, łożyskowanego i mocowanego do konstrukcji hali. Sterowanie oknem dachowym automatyczne sygnałem z urządzenia przerzucającego osady Parametry robocze i wydajność suszarni Parametry oraz wydajność roboczą suszarni ustalono na podstawie obliczeń technologicznych wykonanych w poprzednich rozdziałach oraz analizy danych uzyskanych z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej na temat lokalnych warunków klimatycznych i dobranych parametrów początkowych i końcowych suszonych osadów. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 89

90 Tabela 28. Założenia przyjęte do wyliczenia powierzchni suszarni dla suszenia osadów pochodzących wyłącznie z oczyszczalni ścieków w Jaworze Roczna produkcja osadu Zawartość suchej masy w mechanicznie odwodnionym osadzie Łączna ilość suchej masy (docelowo) Zakładana końcowa zawartość suchej masy w wysuszonym osadzie Masa wody do odparowania 3492,2 t/rok ca 22,0 % s.m. 768,3 t s.m./rok ca 70 % s.m. ca 2395 t/rok Tabela 29. Parametry robocze suszarni WYDAJNOŚĆ ROBOCZA Masa wody odparowywana w suszarni ca 3603 t/rok Masa osadu (granulatu) po wysuszeniu ca 1896 t/rok Redukcja masy osadu (krotność) 2,9 Średnia zawartość suchej masy w wysuszonym osadzie 73 % s.m. Tabela 30. Parametry techniczne suszarni CHARAKTERYSTYKA POJEDYNCZEJ HALI WYMIARY HALI SUSZARNICZEJ Szerokość hali 12 m Długość hali 120 m Powierzchnia hali 1680 m 2 Efektywna szerokość hali, na której odbywa się suszenie ca 11,0 m Efektywna długość hali, na której odbywa się suszenie ca 130 m Efektywna powierzchnia suszenia hali ca 1430 m 2 WENTYLACJA Liczba wentylatorów cyrkulujących powietrze w pojedynczej hali suszarni 14 Łączna liczba hal suszarniczych bez dogrzewania 3 Łączna liczba hal suszarniczych z dogrzewaniem Instalacja elektryczna Zestawienie mocy dla urządzeń suszarni Tabela 31. Parametry energetyczne suszarni Lp. Urządzenie Moc [kw] TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 90 Szt. Razem [kw] 1 Przerzucarka osadu 7, Wentylatory 0, ,4 3 motoreduktor klap dachowych 0,5 4 2,0 4 oświetlenie wewnętrzne 0, ,36 5 oświetlenie zewnętrzne 0,35 8 2,8 6 układ przenośników zadających (tylko w przypadku automatycznego załadunku osadów) 7 układ przenośników odbierających (tylko w przypadku automatycznego rozładunku osadów) 10, ,0 4 40

91 P całk. Min. 40 kw Max. 140 kw Instalacje wewnętrzne Hale suszarnicze wyposażone będą w instalacje oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego. Zasilane przewodami prowadzonymi w korytkach metalowych. Podobnie zasilane będą wentylatory, motoreduktory okna dachowego. Wyłączniki awaryjne (stop) montowane będą po obydwu stronach hali przy drzwiach wejściowych. Na zewnątrz hali (przy wejściu od szczytu hali i od strony odbioru suszu) wyłączniki przeciwpożarowe do wyłączania rozdzielnicy RS spod napięcia. Oświetlenie wewnętrzne hali Świetlówki w oprawach do pomieszczeń wilgotnych, zawieszone do konstrukcji hali pod dachem w ilości ok. 12 szt. na hale. Przewody w korytkach metalowych, nierdzewnych kwasoodpornych. Hala nie jest pomieszczeniem przeznaczonym na stały pobyt obsługi. Oświetlenie zewnętrzne Na szczytach hali, nad bramami lampy, np. halogenowe. Instalacja odgromowa Dla instalacji odgromowej hali suszarni wykorzystana winna zostać metalowa konstrukcja, która połączona zostanie z uziomem otokowym hali przy pomocy złącz kontrolnych. Szyny jezdne oraz wszystkie metalowe obudowy urządzeń na hali połączone zostaną w system połączeń wyrównawczych. Warunki ochrony przeciwpożarowej Konstrukcja obiektu jest niepalna. Budynki suszarni zalicza się do klasy odporności pożarowej D. Opisana technologia suszenia jest technologią autorską, opracowaną przez firmę EKOTOP Roman Sobczyk z Piły, autora największej ilości funkcjonujących już w kraju suszarni słonecznych/hybrydowych. Zaprojektowane przez EKOTOP suszarnie to m in. suszarnia w : Iławie, Kozienicach, Myszkowie, Kłodzku, Ozimku, Żarach, Żaganiu, Lubawie, Bełchatowie. 6.2 Kompostowanie Kompostowanie jest tradycyjnym procesem przeróbki odpadów organicznych pochodzenia komunalnego, przemysłowego i rolniczego. Osady ściekowe, przekompostowane wspólnie z dodatkami organicznymi posiadają cechy dobrej ziemi próchniczej. Pozbawione są nieprzyjemnych zapachów, posiadają strukturę gruzełkowatą, nadają się do sprzedaży jako nawóz organiczny lub do bezpośredniego rolniczego lub przyrodniczego wykorzystania. Możliwe jest również energetyczne zagospodarowanie kompostu jako biopaliwa. Szacuje się, że wartość opałowa kompostu równa się połowie wartości opałowej miału węgla kamiennego. Technologie kompostowania prowadzone mogą być w sposób intensywny, z pełną kontrolą i sterowaniem procesu w specjalnych kontenerach lub komorach (kompostowanie zamknięte) lub w sposób mniej intensywny w pryzmach. Metody intensywne wymagają od Inwestora poniesienia wysokich nakładów inwestycyjnych i preferowane są dla dużych przepustowości kompostowni. Metody mniej intensywne kompostowania pryzmowego nie wymagają ponoszenia specjalnie wysokich nakładów inwestycyjnych, a przy prawidłowym prowadzeniu procesu pozwalają na otrzymanie wartościowego i dobrego jakościowo kompostu. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 91

92 Zastosowanie kompostowania ma doprowadzić do: Unieszkodliwienia organizmów chorobotwórczych występujących w osadzie, Stabilizacji związków organicznych, Zmiany struktury z mazistej do ziemistej, Zmiany zapachu z nieprzyjemnego do zapachu ziemistego Wytworzenia produktu akceptowalnego przez odbiorcę. Zakłada się zastosowanie technologii kompostowania pryzmowego w pryzmach napowietrzanych poprzez przerzucanie z wykorzystaniem przerzucarki samobieżnej. Proces przebiegał będzie w następujących fazach: Przyjmowanie i wstępne przygotowanie surowców kompostowych Formowanie pryzmy startowej z osadów i odpadów organicznych Faza gorąca kompostowania Przesiewanie surowego kompostu Dojrzewanie kompostu Kontrolowana dystrybucja gotowego kompostu Na prawidłowo prowadzony proces największy wpływ wywierają następujące czynniki: Prowadzenie procesu w warunkach tlenowych Odpowiednie rozdrobnienie kompostowanych odpadów Stosunek węgla do azotu w mieszaninie kompostowej (C:N) Wilgotność materiałów wsadowych Temperatura procesu Odczyn mieszaniny Do kompostowania mogą być przyjmowane praktycznie wszystkie odpady organiczne podatne na biologiczną biodegradację, nie zanieczyszczone ponadnormatywnie metalami ciężkimi. Konsystencja osadów ściekowych, które poddawane będą procesowi kompostowania, nie ułatwia penetracji powietrza. Zastosowanie dodatków strukturalnych ma na celu poprawienie struktury i uzyskanie materiału porowatego, dzięki czemu powietrze swobodnie docierało będzie do całego przekroju pryzm kompostowych i wszystkich cząsteczek kompostowanych materiałów. Zastosowanie dodatków wyłącznie drobnocząsteczkowych (pyły, mączki) nie zmieni struktury kompostowanych osadów, przez co w kompostowanym materiale tworzyć się będą zastoiska beztlenowe. Materiał strukturalny to odpady stałe o wymiarach cząstek ok. 2-5 cm. Optymalnym materiałem strukturalnym do kompostowania z osadami są: słoma, wióry, trociny, zrzynki drzewne. Zaleca się także użycie odpadów organicznych z zieleni miejskiej (gałęzie, liście, trawa) oraz wysegregowanych bioodpadów z odpadów komunalnych. Gałęzie i inne odpady o większych rozmiarach przed dozowaniem muszą być rozdrabniane rębakiem. Jako materiał strukturalny może być także używana oddzielona przy przesiewaniu grubsza warstwa kompostu. W przypadku słomy zbóż mogą to być dłuższe odcinki bez konieczności rozdrabniania nadaje się tu słoma pakowana w baloty. Procedura kompostowania przebiega następująco: formowanie pryzmy startowej można przeprowadzić za pomocą ładowarki przedniej. Materiał strukturalny należy rozścielać na powierzchni placu aktywnego kompostowania. Na ułożoną warstwę struktury dowożony będzie osad i w odpowiedniej proporcji wysypywany na przygotowaną warstwę. Tak przygotowana porcja mieszanki będzie przerzucana za pomocą przerzucarki. Obok wstępnie uformowanej pryzmy ułożona zostanie kolejna warstwa materiału strukturalnego i osadu. Po TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 92

93 przemieszaniu przerzucarką obie warstwy zostaną połączone ze sobą. Zabieg ten należy powtarzać do momentu, aż uzyska się optymalny wymiar pryzmy, dostosowany do możliwości przerzucarki. Dodatkowo, do pryzmy startowej powinien być dokładany również odpad pochodzący z przesiewania na sicie surowego kompostu. Jest to aktywny surowiec, o wielkości cząstek > 20 mm, który pełni funkcję zarówno materiału strukturalnego, jak i frakcji zaszczepiającej nową pryzmę kompostową. Proponowany przekrój poprzeczny pryzmy wynosi ok. 6,25 m 2 (szer. 5 m; wys. 2,5 m). Dla tak uformowanej pryzmy zakładana jest metryka, z informacją o numerze pryzmy, ilości poszczególnych surowców i tabelą temperatur i wilgotności. Kompostowanie jest procesem tlenowym istotnym, więc jest odpowiednie napowietrzanie kompostowanej masy w celu stworzenia najoptymalniejszych warunków życiowych mikroorganizmów odpowiedzialnych za procesy przemian substancji organicznych. Przemiany te mają doprowadzić do wytworzenia produktu końcowego - dobrego jakościowo kompostu. Ubocznymi produktami kompostowania prowadzonego w warunkach tlenowych jest dwutlenek węgla, woda i energia cieplna. Prawidłowo prowadzonemu procesowi nie powinny towarzyszyć przykre zapachy czy wydzielanie gazów fermentacyjnych. Łącznie faza gorąca kompostowania trwa, w zależności od warunków klimatycznych 4 8 tygodni. W trakcie tej fazy mieszanka kompostowa musi być poddawana intensywnemu przerzucaniu, które ma na celu dodatkowe rozdrobnienie materiału i jego homogenizację, odpowiednie wymieszanie surowców oraz napowietrzenie i spulchnienie pryzmy. Napowietrzanie pryzm prowadzone jest poprzez ich cykliczne przerzucanie specjalistycznym sprzętem do przerzucania pryzm kompostowych za pomocą przerzucarki. Przerzucanie w zależności od badanych temperatur w pryzmie należy wykonywać 1 3 razy w tygodniu. Temperatura w pryzmie powinna być badana codziennie i zapisywana w metryce pryzmy. Zazwyczaj pryzma osiąga temperaturę > 55 0 C w przeciągu 2 6 dni. Taka temperatura utrzymywana jest w pryzmie min. przez 2 tygodnie, co gwarantuje odpowiednią stabilizację mieszanki kompostowej. Następnie temperatura w pryzmie powoli maleje i gdy osiągnie temperaturę poniżej 40 0 C, surowy kompost należy wywozić na przesiewanie i dojrzewanie. W trakcie fazy gorącej częste przerzucanie mieszanki daje gwarancję, że każda cząstka mieszanki znajdzie się w obszarze rdzenia gorącego, zapewniając tym samym proces stabilizacji i kompostowania wszystkich surowców wsadowych. W przypadkach zakłóceń procesów, związanych ze zbyt małą lub wysoką (> 70 0 C) temperaturą jest opracowana instrukcja działań eksploatacyjnych, pozwalająca na korektę parametrów procesowych. Zdarzenia takie winny być odnotowywane w metryce pryzmy. Zarówno węgiel jak i azot są niezbędne do pobudzenia procesu i rozwoju mikroflory odpowiedzialnej za przebieg kompostowania. Węgiel jest pierwiastkiem stanowiącym źródło energii dla bakterii, które wykorzystując azot, stanowiący źródło białka prowadzą procesy rozkładu substancji organicznej zawartej w odpadach wykorzystywanych do kompostowania. Przesiany, surowy kompost magazynowany jest w stertach do wysokości ok. 3,5 m. Czas dojrzewania kompostu wynosi ok. 3 5 miesięcy. W tej fazie kompost nie jest poddawany procesom przerzucania za pomocą przerzucarki, lecz okresowo (raz na miesiąc) przesypywany jest za pomocą ładowarki. Ma to na celu eliminację ognisk silnego utleniania kompostu i jego spopielenia. Kontrolę prowadzi się również za pomocą badania temperatury w stercie kompostu. Dojrzały kompost charakteryzuje się stabilną proporcją węgla do azotu wynoszącą poniżej 10:1. Zawartość części organicznych stabilizuje się zazwyczaj na poziomie ok. 50%. Całkowicie dojrzały kompost stanowi ciemną lub ciemnobrunatną masę, o zdrowym zapachu ziemi, składającą się z cząstek o różnej strukturze, poczynając od cząstek drobnoziarnistych do większych włóknistych. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 93

94 Proces należy prowadzić na płycie kompostowej izolowanej od podłoża oraz wyposażonej w system przechwytywania odcieków. Odcieki są w zależności od potrzeb zawracane do procesu w celu zwiększenia stopnia wilgotności obrabianej mieszaniny lub przekazywane na oczyszczalnię. Po ok. 50 dniach (fazy gorącej) pryzmy są rozbierane i kompost przekazywany jest na plac dojrzewania. Czas dojrzewania kompostu - ok. 90 dni. Dojrzały kompost gotowy jest do przyrodniczego wykorzystania. Dane techniczne: Odwodniony za pomocą urządzeń mechanicznych, ustabilizowany osad ściekowy mieszany jest z materiałem strukturalnym w stosunku objętościowym osadu do materiału 1:1. Stosunek ten musi zostać zweryfikowany na podstawie praktyki eksploatacyjnej. Jest on uzależniony od parametrów zastosowanego materiału strukturalnego oraz wilgotności osadu. Na obecnym (koncepcyjnym) etapie przyjęto następujące dane wyjściowe: Uwodnienie osadu - ok.80% Ilość osadu odwodnionego - ok m 3 /rok Zalecane parametry mieszaniny materiałów wejściowych do procesu kompostowania: Wilgotność - poniżej 65% Gęstość materiału kg/m 3 Stosunek C:N : 1 ph - 6,5-9,5 Wymieszany materiał układany jest w pryzmach kompostowych. Założono następujące wymiary pryzmy kompostowej (przekrój zbliżony do trójkąta) 5 m (podstawa) x 2,5 m (wysokość). Zakłada się, że dojrzały kompost będzie stanowił 75% materiału wsadowego Ilość materiału wejściowego do kompostowania Przy założeniu stosunku objętościowego odwodnionego osadu ściekowego do materiału strukturalnego 1 : 1 Ilość osadu odwodnionego - ca 8,8 m 3 /dobę Ilość materiału strukturalnego - ca 8,8 m 3 /dobę Całkowita ilość materiału wejściowego do kompostowania - ca 17,6 m 3 /dobę Zapotrzebowanie roczne materiału wsadowego do kompostowania: Ilość osadu wymagająca zagospodarowania - ca m 3 /rok Materiał strukturalny - ca m 3 /rok Pierwszym elementem procesu technologicznego jest plac składowy na materiał strukturalny. Wymagana pojemność (30 dni zapasu technologicznego) m 3 Niezbędna powierzchnia składowania(przy składowaniu do 3 m wys.) - ca 90 m 2 wraz z terenem manewrowym przyjęto 200 m 2. Przyjmuje się, że osad na bieżąco po dostarczeniu na kompostownię formowany będzie w pryzmy z materiałem strukturalnym na terenie płyty kompostowej, stąd nie jest konieczne wykonywanie placu składowego osadu. Mieszanina osadu z materiałem będzie kompostowana na dedykowanym placu. Wymiary pryzmy: TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 94

95 Przekrój pionowy pryzmy o przekroju trójkąta (5 x 2,5 x 0,5) - 6,25 m 2 Długość pryzmy (założenie obliczeniowe) - 48 m Objętość pryzmy m 3 Liczba pryzm - 3 Objętość pryzm m 3 Czas kompostowania: Przyjęto okres 50 dni jako czas kompostowania w pryzmach napowietrzanych. Czas prowadzenia tego procesu będzie zweryfikowany eksploatacyjnie. Wymiary płyty kompostowej 17,5 x 57,5 = 1006,25 m 2, przyjęto 1000 m 2. Ostatnim elementem procesu jest plac dojrzewania kompostu. Założony czas dojrzewania kompostu w pryzmach - 90 dni. Objętość kompostu przekazywanego do dojrzewania: 90 dni x 17,6 x 0,75 m 3 = m 3. Przy założeniu, że kompost do dojrzewania układany będzie na wysokość do 3 m, niezbędna powierzchnia placu wynosiła będzie ok. 396 m 2, przyjęto 400 m 2. Całkowita powierzchnia technologiczna instalacji: płyta kompostowa m 2 plac składowania materiału strukt m 2 plac dojrzewania m 2 RAZEM m 2 Prowadzenie prac związanych z kompostowaniem osadów ściekowych z materiałem strukturalnym w pryzmach wymaga zaangażowania niezbędnego sprzętu technicznego do prowadzenia podstawowych procesów technologicznych: Rozdrabniania materiału strukturalnego, Załadunku rozładunku, Mieszania osadów z materiałem strukturalnym, Formowania i przerzucania pryzm, Transportu: kompostowanych komponentów i wytworzonego kompostu. Podstawowy niezbędny sprzęt techniczny to: Ładowarka czołowa, Przerzucarka pryzm Zestaw transportowy (ciągnik + przyczepa). opcjonalnie Sito obrotowe do przesiewania kompostu. 6.3 Podsumowanie Na oczyszczalni znajduje się dostępny obszar i przygotowany do procesów gospodarki osadowej teren istniejących lagun osadowych. Oczyszczalnia wyposażona jest w trzy laguny osadowe o pojemności 1813 m 3 każda, a całkowita powierzchnia lagun wynosi F = 1,7 ha. Całkowita długość lagun (łącznie z groblami działowymi) wynosi ok. 210 metrów (70 metrów TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 95

96 górą i 64 m dołem każda), a szerokość po dnie około 82 metrów w dnie (88 po krawędzi grobli). Oznacza to, że każdy przyjęty do realizacji wariant końcowej obróbki osadów może być zrealizowany na terenie oczyszczalni, bez konieczności powiększania jej obszaru. Niebagatelną zaletą lokalizacji procesów na terenie oczyszczalni jest wyeliminowanie ryzyka emisji poza obszar działki. W przypadku suszarni mechanicznej, byłaby ona oddalona od krawędzi obszaru oczyszczalni, w przypadku suszarni słonecznych zostałyby one zlokalizowane na terenie istniejących lagun, a więc osłonięte (teren zagłębiony). Proces kompostowania jeżeli będzie prowadzony na wyprzedzająco odwodnionych osadach, również może być prowadzony na terenie istniejących lagun. Analizując powyższe warianty należy stwierdzić, że osad po procesach kompostowania może być wykorzystany generalnie w celach przyrodniczych, w tym rolniczych do celów konsumpcyjnych. W przypadku przekwalifikowania kompostu (zgodnie z ustawą o nawozach i nawożeniu) istnieje możliwość stosowania go już nie jako odpadu, lecz jako produktu. Osad po procesach suszenia może być wykorzystany zarówno w celach przyrodniczych, w tym rolniczych do celów konsumpcyjnych, natomiast dodatkowo otwiera się możliwość wykorzystania go w celach energetycznych (spalania całkowitej utylizacji). Stąd zaleca się wykonanie suszarni słonecznej, z wykorzystaniem odpadowego ciepła pochodzącego z wykorzystania nadmiaru biogazu. Zalecanym jednoznacznie rozwiązaniem jest również zastosowanie układu odzysku ciepła ze ścieków do ogrzewania suszarni, co wpływa na zmniejszenie rozmiarów obiektu (podniesienie sprawności suszenia wydajności z pola powierzchni). TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 96

97 7 Ostateczny zakres przyjętej modernizacji i rozbudowy oczyszczalni. 7.1 Zestawienie działań. Zakres prac na terenie oczyszczalni obejmować będzie następujące działania: 1. Wykonanie nowej komory rozprężnej wraz z przelewem nadmiarowym. 2. Wykonanie stanowiska prefabrykowanego sitopiaskownika (wraz z obejściem), odbierającego ścieki z bocznych przewodów tłocznych doprowadzonych bezpośrednio do oczyszczalni. 3. Zabudowa systemów biofiltracji powietrza: z komory rozprężne, sitopiaskownika oraz obiektów i urządzeń przeróbki osadów. 4. Wykonanie pompowni lokalnej (prefabrykowanej) odbierającej ścieki socjalne z obiektów oczyszczalni i tłoczące je do prefabrykowanego sitopiaskownika. 5. Remont osadników wstępnych (w tym podniesienie ścian), połączony z wymianą wyposażenia i montażem pompy transferowej części ścieków do komory predenitryfikacji oraz wykonaniem nowych komór. 6. Wykonanie pompowni nadmiarowej, umożliwiającej podanie ścieków do OBF, zaadaptowanego na zbiornik retencyjny wraz z modernizacją OBF. 7. Modernizacja reaktorów biologicznych, połączona z odtworzeniem i podniesieniem konstrukcji, wprowadzeniem nowego podziału oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy. 8. Podniesienie komory Biogradex wraz z budową komory rozdziału na osadniki wtórne. 9. Modernizacja osadnika wtórnego połączona z odtworzeniem i podniesieniem konstrukcji oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy. 10. Budowa nowego osadnika wtórnego wraz z kompletnym wyposażeniem. 11. Modernizacja pompowni osadu recyrkulowanego połączona z odtworzeniem konstrukcji oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy. 12. Wykonanie komory predenitryfikacji osadu recyrkulowanego wraz z obejściem. 13. Modernizacja stacji dmuchaw połączona z wykonaniem budynku dmuchaw oraz wymianą wszystkich urządzeń i dostosowaniem do nowych warunków pracy. 14. Modernizacja układu magazynowania i dozowania koagulantu do chemicznego usuwania fosforu, połączona z wykonaniem fundamentu żelbetowego. 15. Wykonanie stacji magazynowania i dozowania węgla organicznego. 16. Zabudowa układu wody technologicznej (ścieków oczyszczonych), zapewniająca zasilanie urządzeń oczyszczalni. 17. Budowa zagęszczacza grawitacyjnego osadu wstępnego wraz z obejściem. 18. Renowacja pompowni osadu wstępnego zagęszczonego (istniejący obiekt wraz z pompownią osadu recyrkulowanego) 19. Wykonanie stacji zagęszczania osadu nadmiernego. 20. Wykonanie wydzielonej komory fermentacyjnej zamkniętej wraz z obiektami towarzyszącymi (maszynownia - wymiennikownia). 21. Wykonanie układu gospodarki biogazowej sieci biogazu z odwadniaczami, odsiarczalnią, zbiornikiem, ujęciem i pochodnią oraz kotłownią biogazowo-olejową. 22. Adaptacja jednego OBF do roli zbiornika magazynowego osadu do odwadniania oraz wykonanie zbiornika osadu przefermentowanego. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 97

98 23. Wykonanie stacji odwadniania osadów. 24. Montaż układu transportu i wapnowania (wraz z silosem wapna) osadu odwodnionego. 25. Renowacja złoża biologicznego, wraz z wykonaniem pompowni odcieków (z wykorzystaniem istniejącej pompowni złożowej renowacja całego obiektu, razem z pompownią osadu recyrkulowanego i wstępnego zagęszczonego. 26. Przebudowa składowiska osadu (istniejących lagun). 27. Dostosowanie systemu elektroenergetycznego oczyszczalni oraz zabudowa awaryjnego agregatu prądotwórczego o mocy dostosowanej do utrzymania pracy oczyszczalni wraz z podłączeniem do systemu energetycznego oczyszczalni. 28. Wymiana systemu AKPiA wraz z dostosowaniem do nowych potrzeb w zakresie oczyszczalni, odbioru, wykorzystania i transmisji sygnału z pompowni sieciowych. 29. Wykonanie nowych połączeń technologicznych. 30. Dostosowanie układu komunikacyjnego oczyszczalni. 7.2 Opis szczegółowy Wykonanie nowej komory rozprężnej wraz z przelewem nadmiarowym. Z uwagi na wymianę przewodu tłocznego, podniesienie wysokości obiektów, konieczność utrzymania ruchu oczyszczalni oraz zły stan obiektu istniejącego, zakłada się wykonanie nowej komory rozprężnej. Wysokość pracy komory musi zapewniać grawitacyjny przepływ przez podniesione obiekty oczyszczalni. Do komory będą wprowadzone dwa przewody tłoczne z pompowni Stary Jawor oraz przewód grawitacyjny z prefabrykowanego sitopiaskownika, znajdującego się na terenie oczyszczalni i odbierającego ścieki ze zlewni cząstkowych, transportujących ścieki wprost na oczyszczalnię. W ramach wykonania komory należy zabudować przelew awaryjny, zapewniający skierowanie nadmiaru ścieków do istniejącego kanału obiegowego (po jego ewentualnej renowacji). Na przelewie zabudować jaz regulowany, z napędem ręcznym, umożliwiający zmianę wysokości krawędzi. Należy przeanalizować oddziaływanie zapachowe komory i rozważyć zabudowę układu oczyszczania powietrza zaleca się zabudowę biofiltra, zapewniającego również oczyszczani gazów z prefabrykowanego sitopiaskownika ciągu bocznego i jego komory rozprężnej. Należy zapewnić oświetlenie komory Wykonanie stanowiska prefabrykowanego sitopiaskownika (wraz z obejściem), odbierającego ścieki z bocznych przewodów tłocznych doprowadzonych bezpośrednio do oczyszczalni. Ponieważ część ścieków tłoczona jest (i będzie z nowych zlewni) bezpośrednio na oczyszczalnię, należy ją zabezpieczyć przed oddziaływaniem zanieczyszczeń stałych i piasku podawanego z tym strumieniem ścieków. W tym celu należy zabudować prefabrykowany sitopiaskownik, o wstępnie założonej przepustowości na poziomie 100 m 3 /h. Na etapie projektu należy zweryfikować wydajność wykonanych i przewidywanych do realizacji przepompowni i skorygować ten parametr. Z uwagi na zastosowanie osadników wstępnych, proponuje się zabudowę sita o prześwicie ok. 6 mm. Urządzenie należy zabudować w wersji ocieplanej, na płycie fundamentowej, zapewniającej również stanowiska dla kontenerów piasku i skratek. Proponuje się cały węzeł osłonić przed wpływami atmosferycznymi przynajmniej zadaszeniem oraz częściowymi ścianami bocznymi celem zabezpieczenia kontenerów. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 98

99 W ramach modernizacji należy zakupić min. 4 kontenery do transportu skratek i piasku, wykonane ze stali nierdzewnej, o proponowanej pojemności 1,1 m 3. W ramach węzła należy wykonać komorę pomiarową przez którą przechodzić będą wszystkie przewody tłoczne i zabudować zespół przepływomierzy (na każdym kolektorze obligatoryjnie indywidualny przepływomierz). Przed wlotem do sita wykonać komorę rozprężną kolektorów. Wszystkie przewody tłoczne przełożyć na nową trasę. Przewód grawitacyjny z piaskownika wprowadzić do zbiorczej komory ściekowej (rozprężno-przelewowej kolektora z pompowni Stary Jawor ). Należy zapewnić zasilanie, oświetlenie, oraz podłączenie do systemu AKPiA Zabudowa systemu biofiltracji powietrza z komory rozprężnej i sitopiaskownika oraz obiektów gospodarki osadowej. Do usunięcia i zneutralizowania odorów pochodzących z rozprężających się ścieków i układu sitopiaskownika oraz komory rozprężnej, zastosować działającą w sposób ciągły wentylację mechaniczną, podającą zanieczyszczone powietrze do systemu biofiltracji. Z uwagi na minimalne kubatury poddane hermetyzacji oraz stosowaną specyfikę obiegu powietrza (odbiór z urządzeń powoduje powstanie podciśnienia w pomieszczeniach, co redukuje do minimum emisję do pomieszczeń) wielkość przepływu powietrza będzie możliwie niewielka. Lokalizacja potencjalnych źródeł emisji w jednym rejonie pozwala na odbiór powietrza do jednego biofiltra o bardzo małej wydajności, wstępnie oszacowaną na maksymalnie 150 m 3 /h, co jest niedużą wartością. Należy na etapie projektu przy szczegółowej analizie oddziaływania oczyszczalni na otoczenie rozważyć biofiltrację powietrza ujmowanego z położnych w głębi oczyszczalni obiektów przeróbki osadów. Wstępnie zakłada się, że powietrze odebrane będzie z obiektów: Zagęszczacz grawitacyjny, Komory czerpne wszystkich pompowni znajdujących się w obecnym kompleksie pompowni, Urządzenia do zagęszczania i odwadniania osadu. Biofiltracja. Należy zastosować biofiltry typowe, w których proces oczyszczania powietrza polega na powolnym przepuszczaniu gazów przez warstwę materiału porowatego zasiedlonego przez mikroorganizmy. W określonych warunkach pracy biofiltra, zanieczyszczenia obecne w gazie wylotowym są absorbowane i ulegają stopniowemu rozkładowi na naturalne substancje takie jak woda i dwutlenek węgla. Początkowo zanieczyszczone powietrze musi być poddane wstępnemu oczyszczaniu w zintegrowanym z biofiltrem wstępnym skruberze. We wstępnym skruberze zanieczyszczony gaz zostaje ochłodzony do odpowiedniej temperatury, odpowiednio nawilżony oraz pozbawiony stałych cząsteczek. Wstępny skruber pełni również rolę buforu dla pojawiających się w powietrzu wysokich stężeń zanieczyszczeń. W skład układu przygotowania powietrza wchodzi również grzałka (lub nagrzewnica), zapewniająca ewentualne podgrzanie powietrza do odpowiedniej temperatury w okresie zimowym. Wstępnie przygotowane powietrze rozprowadzane jest w kanale dystrybucyjnym a następnie przepływa z małą prędkością przez biologiczne złoże organiczne. Jako materiał filtrujący najczęściej stosuje się mieszaniny surowców pochodzenia organicznego, zawierające odpowiednio spreparowane (porowate) nośniki syntetyczne, zasiedlone biomasą. Wkład TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 99

100 filtracyjny musi być jednoznacznie klasyfikowany jako "odpadowa masa roślinna", kod odpadu według klasyfikacji odpadów zamieszczonej w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia w sprawie katalogu odpadów (Dz. U. nr 112 poz. 1206), co pozwoli na późniejszą jego utylizację bez ponoszenia nadmiernych kosztów. Sposób ułożenia materiału filtrującego powinien zapewniać jego równomierne napowietrzenie i gwarantować kontakt całego strumienia gazu ze złożem. W celu zapewnienia odpowiednich warunków pracy biofiltra jest konieczne, aby materiał strukturalny złoża posiadał jednolitą strukturę oraz wystarczającą wilgotność. Zaleca się aby biofiltr miał budowę modularną, która pozwala na łatwy montaż na miejscu instalacji oraz budowanie biofiltrów o dowolnej wielkości filtrującej. Biofiltry wykonane z tworzywa wzmacnianego włóknem szklanym lub wykonane z odpowiednio zaizolowanego betonu, charakteryzują się wysoką odpornością na korozję oraz warunki pogodowe. Zwraca się uwagę, iż obligatoryjnym wyposażeniem musi być sonda kontrolująca odczyn odcieków ze złoża, wraz z układem korekty odczynu. Odbiór powietrza do biofiltra musi posiadać regulację przepustnicami oraz odpowiednią izolację termiczną. Zasilanie wodą wykonać w postaci układu podwójnego jako podstawową wykorzystując wodę technologiczną, z możliwością rezerwowego (ręczne przełączenie) zasilenia wodą czystą. Biofiltr musi posiadać możliwość regulacji wydajności celem zmniejszenia przepływu powietrza (i zapotrzebowania ciepła) w okresie zimowym, gdy następuje mniejsza emisja aerozoli i spada uciążliwość zapachowa. Należy zapewnić zasilanie, oświetlenie, oraz podłączenie do systemu AKPiA. Rysunek 32 Poglądowy schemat modułowego biofiltra Wykonanie pompowni lokalnej (prefabrykowanej) odbierającej ścieki socjalne z obiektów oczyszczalni i tłoczące je do prefabrykowanego sitopiaskownika. Przewiduje się zabudowanie typowej, prefabrykowanej pompowni, wyposażonej w dwie pompy zatapialne, pracujące w systemie 1+1. Odbierać ona będzie ścieki socjalne i kierować przed prefabrykowany sitopiaskownik. Należy zapewnić zasilanie, oświetlenie, oraz podłączenie do systemu AKPiA. TIM II Maciej Kita, ul. Czapli Gliwice Strona 100