ZASTOSOWANIA CHEMII DO WSPOMAGANIA PRACY BIOLOGII

Transkrypt

1 ZASTOSOWANIA CHEMII DO WSPOMAGANIA PRACY BIOLOGII Autor: Juan González, Bio-Support Product Manager Kemira Water, Madryt-Hiszpania 1. PROBLEM: PUCHNIĘCIE, PIENIENIE OSADU Widok komory osadu czynnego przed i po zastosowaniu PAX-u Pienienie i zbyt wolna sedymentacja osadu to najczęstsze problemy części biologicznej oczyszczalni, szczególnie przy technologii osadu czynnego. Oba problemy są zazwyczaj spowodowane przez nadmierny rozrost bakterii nitkowatych. Puchnięcie osadu spowodowane jest wychodzeniem bakterii nitkowatych poza kłaczki, rozprzestrzenianiem się ich w wolnych przestrzeniach, przez co sedymentacja osadu czynnego jest utrudniona. Bakterie nitkowate tworzą struktury sieciowe w całej objętości komory, będące mostkami pomiędzy kłaczkami. Brak wyodrębnionych kłaczków powoduje, że osad rozprzestrzenia się w całej objętości i ulega sedymentacji. 2. PROBLEM: PIANA KOŻUCH Pojawienie się brązowego, szczelnego, spienionego kożucha w komorach napowietrzania, osadnikach wtórnych lub komorach fermentacyjnych o grubości od kilku centymetrów do nawet kilku metrów to szereg problemów. Powoduje on: Wypływ zawiesiny poza oczyszczalnię Nieprzyjemny zapach 3

2 Nieestetyczny wygląd Pogorszone warunki pracy oczyszczalni Jest to powszechny problem na całym świecie (% oczyszczalni walczących z tym problemem): 30% USA 14%(prawd. więcej) Afryka Południowa 50% Australia 32% Europa Ilustracje problemu 3. WZORCOWA STRUKTURA KŁACZKA Substancja zaadsorbowane Bakterie nitkowate Spolimeryzowana substancja pozakomórkowa (EPS) Włókna organiczne Pojedyncze bakterie Kolonie bakterii Cząstki nieorganiczne 4

3 Zdjęcie mikroskopowe bakterii nitkowatych 4. PRZYCZYNY TWORZENIA SIĘ PIANY Przyczyny: Detergenty Tłuszcze, proteiny Bakterie i grzyby Pojedyncze komórki Bakterie nitkowate Typy bakterii i warunki powodujące puchnięcie osadu Warunki sprzyjające Typy Bakterii Mało tlenu rozpuszczonego Sphærotilus Natans Type 1701 i Haliscomenobacter Hydrossis (Dla danego obciążenia) Niskie obciążenie osadu Microthrix Parvicella, Mycolata (wcześniej jako Nocardioforms, and Types 0041, 0675, 1851 i 0803 Ścieki septyczne z siarczkami (wysokie Thiothrix I and II Beggiatoaspp., Nostocoida Limicolall*, and Types 021N, 0092*, stężenie kwasów organicznych o niskim ciężarze cząsteczkowym 0914*, 0581*, 0961* i 0411 Brak biogenów -N i/lub r P (dot. ścieków przem.) Niskie ph < 6.0 Wysoka zawartość tłuszczów/olejów Thiothrix I and II and Type 021N Sphærotilus Natans Haliscomenobacter Hydrossis Nostocoida Limicola III grzyby Mycolata (formerly Nocardioforms), Microthrix Parvicella and Type 1863 (1) Niektóre bakterie nitkowate pojawiają się w różnych warunkach, przy niskim obciążeniu osadu w warunkach septycznych 5

4 5. PRZYCZYNY NADMIERNEGO WZROSTU BAKTERII NITKO- WATYCH Wzrost bakterii nitkowatych spowodowany jest brakiem równowagi w proporcjach pierwiastków niezbędnych dla prawidłowego tworzenia się osadu czynnego. Zjawisko to może być spowodowane: Małą zawartością tlenu w komorach Niskim obciążeniem organicznym Brakiem biogenów (azotu lub fosforu) Brakiem mikroelementów (Fe, Cu, Mn, Zn) Nadmiarem tłuszczów i olejów Obecnością substancji toksycznych lub inhibitorów aktywności biologicznej Niesprzyjającymi warunkami: ph, temperatura, zmiany obciążenia hydraulicznego itp. Jako mechanizm obronny bioflora wytwarza organizmy o kształcie cylindrycznym (nitki) mające dużą powierzchnię czynną, a więc łatwiej absorbujące pożywienie (którego jest niedostatek) a przez to dobre okrągłe bakterie osadu czynnego pozbawione są pożywienia Jak pokazano na schemacie struktury kłaczka, nitki i bakterie okrągłe współistnieją w każdych warunkach, jedynie nadmiar tych pierwszych zmienia działanie układu biologicznego. W wielu przypadkach przyczynami zachwiania równowagi są same procesy oczyszczania (np. niski poziom tlenu wymagany w niektórych fazach dla prawidłowej denitryfikacji/defosfatacji lub długi wiek osadu korzystny dla wzrostu bakterii nitryfikacyjnych). Kiedy jest to możliwe, należy zastosować następujące działania w technologii oczyszczania przed podjęciem specjalnej akcji zwalczania bakterii nitkowatych: Maksymalna redukcja zawartości tłuszczów i olejów w ściekach Unikanie obecności / usunięcie detergentów ze ścieków Zmniejszanie septyczności ścieków (siarczki) Utrzymywanie stałego poziomu rozpuszczonego tlenu (zazwyczaj>0,2mg O 2 /l) Unikanie niskich obciążeń organicznych (>0,3 kg BZT/kg s.m.o./dzień) Unikanie zbyt długiego wieku osadu (wiek <15 dni) Utrzymywanie odpowiedniego poziomu biogenów na wejściu procesu biologicznego (>0,2 mg P/l, > 2 mg N/l) 6

5 6. BAKTERIE DOMINUJĄCE Najczęściej w populacji znajduje się więcej niż jeden typ bakterii nitkowatych. Dla przykładu na fotografii obok. 70% to Microthrix Parvicella, prawie 30% - typ 0914, zauważalny jest również typ W takim przypadku mówimy, że M.P. jest bakterią dominującą. Najczęściej na początku redukowana jest obecność bakterii dominującej. W komunalnych oczyszczalniach ścieków Microthrix Parvicella jest bakterią dominującą w ponad 50% przypadków, a Mycolata (wcześniej znane jako formy Nocardii) w około 30% przypadków. 7. IDENTYFIKACJA BAKTERII Pierwsze próby identyfikacji prowadzono na początku lat Kemira/Kemipol zdobyła wiedzę na temat prawidłowej identyfikacji bakterii, co jest pierwszym krokiem w procesie ich zwalczania. Prawidłowa identyfikacja ma podstawowe znaczenie dla uzyskania sukcesu. W Polsce, ze względu na wysokie wymagania odnośnie usuwania P i N w ściekach, bardzo często spotykana jest Microthrix Parvicella, która występuje jako bakteria dominująca. W takim przypadku, po prawidłowej identyfikacji, Kemipol oferuje odpowiedni produkt do zwalczenia tej bakterii. W innych przypadkach, kiedy identyfikacja jest znacznie bardziej złożona, a bakterią dominującą jest inny typ (np. Mycolata (wcześniej Nocardia), Chlorilflexi itp.) proste narzędzia identyfikujące mogą prowadzić do błędów. W takich przypadkach Kemipol współpracuje z Centralnym Laboratorium Mikroskopowym Kemiry. Sprzęt na którym pracuje laboratorium i przykład wyniku 7

6 Ponieważ prawidłowa identyfikacja bakterii jest najważniejszym elementem zwalczania puchnięcia i pienienia osadu, Kemira Water stworzyła wraz z Uniwersytetem w Aalborgu (Dania) specjalny program, w wyniku którego powstał szereg metod identyfikacji innych niż proste badanie morfologiczne, używane powszechnie w pracowniach mikrobiologicznych oczyszczalni. Centralne Laboratorium Mikroskopowe Kemiry w Helsingborgu (Szwecja) identyfikuje bakterie wszystkimi opracowanymi dotychczas metodami, natychmiast po otrzymaniu dostarczonych próbek piany lub spuchniętego osadu czynnego. Po prawidłowej identyfikacji Centrum Kontroli (Helsingborg) proponuje odpowiedni środek oraz optymalną metodę rozwiązania danego problemu pienienia/ puchnięcia osadu. Identyfikacja morfologiczna Identyfikacja MAR FISH 8. ROZWIĄZANIE FilamentEx Kemira Water posiada 10-letnie doświadczenie w postaci setek aplikacji w pełnej skali technicznej w całej Europie oraz całą gamę produktów rozwiązujących problemy związane z puchnięciem / pienieniem osadu. Najczęściej odpowiedni produkt oferowany jest w momencie powstania problemu. Jednak często zauważamy, że problem powtarza się na danym obiekcie mniej więcej w tych samych porach roku. Oznacza to, że w takich przypadkach można działać prewencyjnie (zapobiegawczo), oszczędzając czas i ilość produktu niezbędną do zwalczania bakterii nitkowatych. Przy działaniu prewencyjnym niezbędne jest okresowe badanie osadu czynnego. Serwis FilamentEx polega na okresowym badaniu osadu przesyłanego do Centralnego Laboratorium Mikrobiologicznegw Helsingborgu. W momencie pojawienia się nadmiaru bakterii, które mogą stworzyć problemy, klient otrzymuje wiadomość wraz z propozycją działań prewencyjnych 8

7 (optymalnych dawek odpowiednio dobranego produktu). W tym czasie badanie próbek jest częstsze, aby zintensyfikować kontrolę procesu. Prewencja zwiększa możliwości kontrolowanego działania i zmniejsza zużycie chemikaliów. Nie wszyscy klienci chcą korzystać w pełnego serwisu FilamentEx. Najczęściej decydują się na rozwiązania klasyczne w momencie zaistnienia problemu. Istnieje możliwość rozwiązania pośredniego na przykład korzystania z serwisu FilamentEx tylko wtedy, kiedy technolodzy oczyszczalni spodziewają się nadejścia problemu. Kemira oferuje trzy modele współpracy z klientem: Kontrakty monitorowania oczyszczalni FilamentEx (stałe monitorowanie) - częstotliwość zależna od rodzaju i wielkości oczyszczalni Kontrakty FilamentEx typu Club klient używa pełnego serwisu tylko kilka razy w roku W specjalnych przypadkach podpisywane są Całościowe Kontrakty FilamentEx gwarantujące prawidłową pracę oczyszczalni w określonym zakresie. Każdy taki kontrakt negocjowany jest indywidualnie. Wyjątkowość oferty polega na połączeniu usługi ciągłego monitorowania, identyfikacji bakterii oraz doboru środków do jej zwalczania. Przez cały czas pracownicy Kemiry posiadają pełną kontrolę nad procesem i współpracują z klientem. 9

8 Schemat procesowy FilamentEx 1. Klient najczęściej oczyszczalnia ścieków z problemami puchnięcia/ pienienia osadu czynnego powodującego problemy w oczyszczaniu i/lub dotrzymywaniu parametrów ścieków na wyjściu określonych w pozwoleniu wodno prawnym. 2. Organizacja sprzedaży przedstawiciel lokalnej firmy Kefiry współpracujący z klientem i oferujący rozwiązania, mający wiedzę odnośnie potrzeb klienta i odpowiedzialny za współpracę pomiędzy Kemirą i klientem, współpracujący jednocześnie z Centrum Kontroli w Helsingborgu. 3. Centrum Kontroli w Helsingborgu prowadzi badania mikrobiologiczne, proponuje systemy dozowania (produkt, dawka, miejsce), prowadzi badania monitorujące i przygotowuje raporty. Bardzo istotna jest współpraca z organizacją sprzedaży. 4. Oddział R&D w Helsingborgu pomaga Centrum Kontroli w przypadku wykrycia nowych typów bakterii, nietypowych zachowań osadu czynnego, współpracuje z Uniwersytetem w Aalborgu, jest odpowiedzialny za rozwój nowych produktów i metod dozowania, zbiera doświadczenia z różnych aplikacji. Bardzo istotna jest współpraca z Centrum Kontroli. 9. RAPORTY Po przeprowadzeniu analiz w Centralnym Laboratorium Centrum Kontroli przygotowuje raport zawierający co najmniej: Wstęp: daty, miejsca poboru próbek, rodzaj przeprowadzonej analizy, problemy zidentyfikowane przez oczyszczalnię Badania morfologiczne próbek: dystrybucja mikoflory, ilości nadmiarowych nitek, określenie bakterii dominującej itp. Zazwyczaj dołączane są zdjęcia mikroskopowe osadu. W przypadku obecności Mycolata lub innych,bardziej skomplikowanych bakterii, wyniki analiz FISH i MAR. Zazwyczaj dołączane są zdjęcia mikroskopowe osadu Wnioski i propozycje dozowania. Raporty te przesyłane są do organizacji sprzedaży (lokalnych), które przesłały próbki. Jeśli próbki przesłane były przez klienta posiadającego podpisany kontrakt, raport przesyłany jest do odpowiedzialnego za tego klienta przedstawiciela lokalnej organizacji, który wręcza go klientowi. 10

9 10. STOSOWANE CHEMIKALIA Do zwalczania pienienia/ puchnięcia osadu czynnego rekomendowane są cztery grupy produktów: Grupa FEX-100: polimer + sole wapnia (lub innych metali). W szczególności do zwalczania typu Mycolata, ale są również pozytywne doświadczenia przy innych typach bakterii Grupa FEX-200: PAX + chlorki żelaza, z dodatkiem lub bez polimeru. W zasadzie do zwalczania typu Microtrihrix Parvicella lub podobnych Grupa FEX-300: Siarczany glinu + żelaza z dodatkiem lub bez polimeru. W zasadzie do zwalczania typu Microtrihrix Parvicella lub podobnych Grupa FEX-500: Odpieniacze 11. KORZYŚCI DLA KLIENTA Polepszenie jakości ścieków na wyjściu, redukcja zawiesiny i BZT Bezpieczeństwo uzyskiwania dobrych wyników oczyszczania Eliminacja spuchniętego osadu z komór napowietrzania i osadników Eliminacja piany z komór napowietrzania, ścieków na wyjściu, komór fermentacyjnych, osadów pościekowych Lepsze własności sedymentacyjne osadu czynnego prowadzące do bardziej stabilnych wyników oczyszczania, lepsze warunki pracy i wygląd obiektu Kontrola kosztów, optymalizacja wpływu na środowisko i efektywność Najnowocześniejsze rozwiązania zgodne z najlepszymi praktykami inżynierskimi, rozwiązania prewencyjne Wczesne dozowanie - minimalizacja problemu Rozwiązania przystosowane do indywidualnych warunków (taylor-made) Unikanie stosowania biocydów, zmniejszenie ilości pracy obsługi oczyszczalni Polepszenie warunków BHP, brak kosztów wywozu piany i kożucha 11