Biologiczno mechaniczne oczyszczanie odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych z wykorzystaniem zaawansowanej technologii C-MEM TM

Transkrypt

1 Biologiczno mechaniczne oczyszczanie odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych z wykorzystaniem zaawansowanej technologii C-MEM TM Wprowadzenie Ciągłe rozbudowy i modernizacje składowisk odpadów oraz zwiększający się wiek składowisk mają istotny wpływ na zmianę składu fizyko chemicznego odcieków składowiskowych, kierowanych do zakładowej oczyszczalni ścieków. Obecnie, na wielu eksploatowanych składowiskach odpadów pracują instalacje odwróconej osmozy, bardzo dokładnie oczyszczające odciek. Oczyszczony odciek (permeat) ma parametry fizykochemiczne zbliżone do parametrów wody pitnej, co pozwala kierować go do naturalnych zbiorników wodnych lub zagospodarować na terenie zakładu. Koncentrat (zatężony odciek) zazwyczaj jest zawracany na składowisko odpadów, w efekcie czego zwiększa się zasolenie odcieku sączącego się spod kwatery, co ma negatywny wpływ na pracę instalacji odwróconej osmozy. Jednakże dla samej instalacji odwróconej osmozy większym problemem jest łączenie odcieków składowiskowych ze ściekami technologicznymi, pochodzącymi z kompostowni. Mieszanina odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych zawiera duże ilości zawiesiny wolnoopadającej, która nie jest zatrzymywana na filtracji wstępnej i bezpośrednio trafia na instalację odwróconej osmozy. Taka charakterystyka ścieków utrudnia ich oczyszczanie, a tym samym wymusza znacznie częstsze czyszczenie chemiczne membran i zmniejsza ich sprawność. Z powyższych względów, eksploatorzy składowisk szukają metod oczyszczania odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych, które będą dawały możliwości zmian i modernizacji w miarę zmieniania się składu fizyko chemicznego mieszaniny odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych przy jednoczesnym utrzymaniu (po ewentualnej adaptacji istniejących instalacji oczyszczania) minimalnych kosztów ich oczyszczania (koszt zakupu środków chemicznych, koszty energii elektrycznej, koszt utrzymania, itp.). Istnieje wiele metod wstępnego podczyszczania: mechaniczne, biologiczne, chemiczne, fizyko chemiczne oraz kombinacje tych metod. Wybór odpowiednej metody oczyszczania uzależniony jest od składu chemicznego mieszaniny odcieków i ścieków i jej podatności na rozkład biologiczny, a także od warunków klimatycznych. W niniejszym referacie przedstawiono metodę oczyszczania odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych opartą o procesy biologiczno mechaniczne, oferowaną przez firmę SFC Umwelttechnik GmbH. Firma SFC Umwelttechnik Austriacka firma SFC Umwelttechnik z Salzburga specjalizuje się w oczyszczaniu odcieków składowiskowych i ścieków: komunalnych, przemysłowych, technologicznych w oparciu o opatentowane przez siebie technologie: C-TECH TM i C-MEM TM. SFC jest międzynarodową firmą, zajmującą się zarówno projektowaniem, dostawą i montażem urządzeń do uzdatniania wody, ścieków i odcieków, jak i produkcją własnych membran. Firma ma swoje oddziały w: Austrii, Czechach, Indiach, Chinach, Wietnamie, Dubaju i Brazylii oraz prowadzi ogólnoświatową sprzedaż swoich systemów. Firma SFC oferuje rozwiązania oparte o procesy biologiczno mechaniczne z wykorzystaniem między innymi ultrafiltracji. strona 1/9

2 Technologia C-TECH TM cykliczna technologia osadu czynnego Oczyszczanie ścieków w technologii C-TECH TM oparte jest na technologii osadu czynnego w systemie SBR (Sequencing batch reactor) doposażonym w beztlenowy selektor. Technologia C-TECH TM charakteryzuje się tym, że cały proces oczyszczania ścieków przebiega w jednym reaktorze. Dzięki temu eliminuje się konieczność zastosowania osadnika wtórnego. Taki sposób pracy sprawia, że zbyteczna staje się recyrkulacja dużych ilości ścieków, jak ma to miejsce w układach oczyszczania z predenitryfikacją. Cykl pracy 4 reaktorów C-TECH TM przedstawia się następująco: Zbiornik 1 Napełnianie/Napowietrzanie Sedymentacja Dekantacja Zbiornik 2 Sedymentacja Dekantacja Napełnianie/Napowietrzanie Zbiornik 3 Napowietrzanie Sedymentacja Dekantacja Napowietrzanie Zbiornik 4 Dekantacja Napełnianie/Napowietrzanie Sedymentacja start 1h 2h 3h 4h Innowacją w technologii C-TECH TM, jest zastosowanie w reaktorze biologicznym selektora beztlenowego, pozwalającego na jakościowy wybór osadu czynnego zawracanego z komory napowietrzania (nitryfikacji). W selektorze następuje mieszanie strumienia dopływających ścieków i strumienia osadu recyrkulowanego. Dzięki temu następuje uwalnianie się fosforanów, denitryfikacja azotanów oraz zahamowanie wzrostu bakterii nitkowatych, powodujących między innymi puchnięcie osadu czynnego. Przepływ ścieków w selektorze wymuszany jest przez zastosowanie przelewów oraz odpowiednią konstrukcję ścian. W celu zapewnienia ciągłości oczyszczania ścieków dopływających, maksymalny stopień recyrkulacji osadu czynnego wynosi nie więcej niż 50% ilości ścieków dopływających do oczyszczalni. Kontrola procesu C-TECH TM polega na utrzymywaniu właściwego stężenia osadu w reaktorze oraz regulacji poziomu tlenu rozpuszczonego. Wśród zdecydowanych zalet technologii C-TECH TM należy wyróżnić: Stosowanie jednej wspólnej komory nitryfikacji i denitryfikacji pozwala na zmniejszenie powierzchni zabudowy i obniżenie kosztów inwestycyjnych o ok %. Stosowanie drobnopęcherzykowego, krótkotrwałego napowietrzania pozwala na osiągnięcie 30 40% oszczędność energii elektrycznej, przy jednoczesnej redukcji podstawowych pierwiastków do wartości: N og. <5 ppm, N NH3 < 1ppm, P og < 1 ppm Zużycie energii: około 0,4 0,5 kwh/kg ChZT. Sterowanie procesem napowietrzania pomiar szybkości zużycia tlenu dostarczenie do reaktora minimalnej ilości powietrza, zależnej od składu dopływających ścieków obniżenie kosztów eksploatacyjnych. Zastosowanie dekantera z ruchomym ramieniem, wykonanego w całości ze stali nierdzewnej, z szybkością opadania dostosowaną do szybkości dekantacji osadu pozwala na dokładne oddzielenie oczyszczonych ścieków od osadu czynnego. strona 2/9

3 Technologia C-MEM MBR udoskonalenie technologii C-TECH TM Firma SFC w oparciu o swoje wieloletnie doświadczenie proponuje technologię oczyszczenia mieszaniny odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych z kompostowni. Technologia C-MEM MBR est to połączenie zmodyfikowanej technologii C- TECH TM z ultrafiltracją za pomocą modułów C-MEM TM. Technologia C-MEM MBR również wykorzystuje opisany wcześniej selektor beztlenowy. Z selektora ścieki kierowane są do częściowo przedzielonego reaktora biologicznego (komora beztlenowa denitryfikacji oraz komora tlenowa nitryfikacji). Technologia C-MEM MBR wykorzystuje zanurzone membrany ultrafiltracji C-MEM TM, które zanurzane są w komorze nitryfikacji. Opatentowane membrany ultrafiltracyjne C-MEM TM, wyróżniają się zastosowaniem wydrążonych włókien organicznych z HDPE. Zdjęcie 1. Wydrążone włókna W celu osiągnięcia wysokiej gęstości upakowania, włókna łączone są w wiązki i nawinięte na nośnik (support). Całość umieszczona jest w ochronnej obudowie z otworami, wykonanej ze wzmocnionego PE, wzmocnionego PP oraz wzmocnionego U-PVC/ABS. Zdjęcie 2. Wkład filtracyjny C-MEM TM Obudowy chronią włókna przed uszkodzeniami mechanicznymi; wydrążone nośniki pozwalają na wprowadzenie powietrza, wody i preparatów chemicznych do czyszczenia pod wysokim ciśnieniem. Stosowane przez firmę SFC zanurzone wkłady filtracyjne C-MEM TM mają następujące strona 3/9

4 zalety: Włókna o wielkości porów 0,2 µm, wykonane z HDPE odporne na działanie preparatów chemicznych (także chloru). Możliwość wymiany wiązek membranowych. Przestrzenna struktura włókna 3D bezpieczeństwo i wytrzymałość membran. Stała hydrofilność membran nawet po wyjęciu z odcieku. Specjalnie zastosowany składnik antyfoulingowy ochrona przed wzrostem bakterii wewnątrz membrany. Bardzo skuteczne czyszczenie chemiczne membran. Odporność na podciśnienie i nadciśnienie. Membrany C-MEM TM pracują przy ciśnieniach; - 0,9 3 bary, a testowane są przy ciśnieniach rzędu 4 bary. Samoregeneracja. Stosowany materiał i konstrukcja włókien, pozwalają na samoistne usuwanie uszkodzeń mechanicznych, poprzez ich zlepianie się w krótkim czasie. Wysoka gęstość upakowania znaczne ograniczenie objętości zbiorników. Mały rozmiar i waga Test integralności szybka lokalizacja uszkodzenia modułu. Brak części klejonych i spawanych. Możliwość różnorakich konfiguracji szeregowych i równoległych. Pojedyncze wkłady (maksymalnie 64 wkłady) mogą być łączone w moduły. Zdjęcie 3. Moduł membranowy C-MEM TM W przypadku większych instalacji moduły membranowe są grupowane, w celu zapewnienia ekonomicznej pracy i podłączenia do wspólnych przewodów: medium filtrowanego, płukania wstecznego wodą, płukania wstecznego powietrzem, obiegu powietrza i czyszczenia CIP. Zdjęcie 4. Moduły membranowe C-MEM TM zanurzone w zbiorniku filtracyjnym strona 4/9

5 Filtracja przebiega w trybie z zewnątrz do wewnątrz, dzięki podciśnieniu wytworzonemu przez pompę ssącą. Osad Osad Zdjęcie 5. Moduł C-MEM TM w trybie pracy Okresowo, membrany płukane są powietrzem, co zapobiega zatykaniu włókien i wydłuża normalny tryb pracy modułu (lub grupy modułów). W przypadku zmniejszenia wydajności pracy układu, następuje płukanie wsteczne modułów (płukanie powietrzem + płukanie wodą) w trybie od wewnątrz do zewnątrz. Osad Zdjęcie 6. Moduł C-MEM TM w trybie płukania wstecznego wodą i powietrzem strona 5/9

6 Raz w roku (lub częściej jeżeli to konieczne) prowadzone jest czyszczenie chemiczne CIP (cleaning in place) w trybie od wewnątrz do zewnątrz, które usuwa kamień powstający na membranach. Ważnym i bardzo korzystnym dla użytkownika aspektem jest możliwość czyszczenia CIP pojedynczych modułów, podczas gdy pozostałe moduły pozostają w normalnym trybie pracy. Praca instalacji, cykle płukania i czyszczenia sterowane są za pomocą układu kontrolno pomiarowego i są uwarunkowane zastosowaniem określonych parametrów kontrolnych. Osad oddzielony od oczyszczonego ścieku kierowany jest do układu zagęszczania i odwadniania osadu, skąd może zostać skierowany na kwaterę składowania odpadów lub wykorzystany do rekultywacji terenów, jako nawóz w rolnictwie, czy też wywieziony do spalarni odpadów. Oczyszczony ściek, oddzielony za pomocą membran C-MEM TM, w zależności od wymaganego stopnia oczyszczenia, kierowany jest do systemu wodociągowego lub na instalację nanofiltracji i odwróconej osmozy (dodatkowe doczyszczenie) i następnie do systemu wodociągowego. Zastosowanie biologiczno mechanicznego oczyszczania ścieków z zastosowaniem zaawansowanej technologii C-MEM TM niesie za sobą szereg korzyści technologicznych i ekonomicznych, wynikających z przytoczonych poniżej cech technologii: Wysoka odporność membran (włókna chronione obudowami z tworzywa). Długa żywotność membran (5 lat, w zależności od pracy i jakości ścieków). Tania i prosta wymiana membran. System napowietrzania wyposażony w wysokiej sprawności drobnopęcherzykowe dyfuzory. Bardzo krótki czas napowietrzania membran wykorzystanie dmuchawy do napowietrzania komory nitryfikacji. Wysoka odporność na związki utleniające. Brak rozcieńczania preparatów chemicznych podczas czyszczenia CIP preparaty chemiczne wprowadzane są bezpośrednio do membran. Poszczególne elementy wkładów C-MEM TM mogą być indywidualnie wymienianie, bez specjalnych umiejętności i narzędzi. Możliwość adaptacji istniejących instalacji do technologii C-MEM TM. Zastosowanie technologii C-MEM TM Technologia C-MEM TM z powodzeniem eksploatowana jest na całym świecie, w następujących sektorach: Oczyszczanie ścieków (komunalne, przemysłowe) MBR Oczyszczanie wody szarej Oczyszczanie wód podziemnych i powierzchniowych Oczyszczanie kondensatu (ciepłownie) Przemysł farmaceutyczny Przemysł spożywczy Przemysł chemiczny i petrochemiczny Przemysł papierniczy Baseny Stawy rybne strona 6/9

7 Zdjęcie 7. C-MEM TM oczyszczanie wody basenowej Zdjęcie 8. C-MEM TM oczyszczanie wody szarej Zdjęcie 9. C-MEM TM oczyszczanie ścieków składowiskowych MBR (Sarajewo) strona 7/9

8 Zdjęcie 10. Napowietrzanie bioreaktora MBR (Sarajewo) Technologia C-TECH TM w Polsce W Polsce, obecnie z powodzeniem pracują dwie instalacje oczyszczania ścieków, oparte na technologii C-TECH TM : na oczyszczalni ścieków w Tychach oraz Żywcu. Na oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice, od 2005 roku działa ciąg oczyszczania ścieków C-TECH TM o wydajności m 3 /d (max m 3 /h). Instalacja składa się z 4 bioreaktorów o średnicy 35 m każdy. Zdjęcie 11. Oczyszczalnia ścieków C-TECH TM Tychy Na oczyszczalni ścieków w Żywcu, działa ciąg oczyszczania ścieków C-TECH TM o wydajności m 3 /d (max m 3 /h). Instalacja składa się z 4 bioreaktorów o wymiarach 48,0 x 23,3 x 6,0 m każdy. strona 8/9

9 Zdjęcie 12. Oczyszczalnia ścieków C-TECH TM Żywiec Podsumowanie Narastający problem oczyszczania odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych wymusza poszukiwanie nowych rozwiązań. Przedstawione w niniejszym referacie technologie C-TECH TM oraz C-MEM TM pozwalają na modernizację lub budowę nowego skutecznego układu oczyszczania odcieków składowiskowych i ścieków technologicznych, przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów eksploatacyjnych. W zależności od wymagań ścieków oczyszczonych, istnieje możliwość modyfikacji przedstawionych technologii poprzez stosowanie np. dodatkowych etapów oczyszczania (nanofiltracja, odwrócona osmoza). Indywidualne podejście do każdego z tematów oraz możliwość zaproponowania najlepszych rozwiązań, z uwzględnieniem rzeczywistych potrzeb klienta oraz najlepszych dostępnych technik (BAT), sprawia, że firma SFC Umwelttechnik cieszy się uznaniem na całym świecie. Autorzy: Anna Musielak, Barbara Adamczak P.H.U. Ortocal s.c. biuro@ortocal.pl strona 9/9