Barbara Adamczak, Anna Musielak P.H.U. Ortocal s.c., SFC Umwelttechnik GmbH

Transkrypt

1 Modernizacja oczyszczalni ścieków z wykorzystaniem technologii C-TECH TM przykład z oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice Barbara Adamczak, Anna Musielak P.H.U. Ortocal s.c., SFC Umwelttechnik GmbH WPROWADZENIE W związku z koniecznością dostosowywania instalacji oczyszczania ścieków do bardziej restrykcyjnych standardów dotyczących jakości ścieków oczyszczonych odprowadzanych z oczyszczalni ścieków, eksploatatorzy i właściciele oczyszczalni, rozpoczęli poszukiwanie technologii oczyszczania ścieków pozwalających na osiągnięcie wymaganych parametrów, głównie związków biogennych [1]. Niestety bardzo często dostosowywanie technologii do nowych warunków wiąże się z poniesieniem przez zakład wysokich kosztów. Dlatego tak ważne jest uwzględnienie zarówno aspektów technologicznych, ekologicznych, jak i ekonomicznych. W 2001 roku Regionalne Centrum Gospodarki Wodno Ściekowej S.A. w Tychach, w ramach modernizacji części biologicznej Oczyszczalni Ścieków Tychy Urbanowice, podjęło decyzję o zastosowaniu do oczyszczania ścieków dwóch różnych technologii, w tym sekwencyjnego oczyszczania ścieków w reaktorach SBR pracujących w technologii C-TECH TM, oferowanej przez austriacką firmę SFC Umwelttechnik GmbH z Salzburga [4]. 1. FIRMA SFC UMWELTTECHNIK Firma SFC Umwelttechnik jest międzynarodową firmą specjalizującą się w procesach technologicznych uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Główny zakres działalności firmy to doradztwo, opracowywanie koncepcji, projektowanie, dostawa oraz montaż instalacji do oczyszczania wody, ścieków różnego pochodzenia oraz odcieków składowiskowych. Początki działalności firmy sięgają roku Wówczas w Salzburgu działalność, w zakresie uzdatniania wody i ścieków, rozpoczęło Biuro Inżynieryjne Krieger & Buchleitner. Kontynuatorką tych działań jest założona w 1997 roku firma SFC Umwelttechnik. Obecnie, firma ma swoje oddziały w: Austrii, Czechach, Indiach, Chinach, Wietnamie, Dubaju i Brazylii oraz prowadzi ogólnoświatową sprzedaż swoich systemów, zatrudniając około 160 osób na całym świecie. 2. TECHNOLOGIA C-TECH TM Oczyszczanie ścieków w technologii C-TECH TM oparte jest na technologii osadu czynnego w reaktorach sekwencyjnych SBR (Sequencing Batch Reactor) doposażonych w beztlenowy selektor. W procesie C-TECH TM następuje jednoczesne utlenianie związków węgla, nitryfikacja, denitryfikacja i biologiczne usuwanie fosforu. Technologia C-TECH TM charakteryzuje się tym, że cały proces oczyszczania ścieków (następujące po sobie fazy: napełniania z napowietrzaniem, sedymentacji oraz dekantacji) przebiega w jednym reaktorze, dzięki czemu eliminuje się konieczność stosowania osadnika wtórnego. Cykl pracy reaktorów przedstawiono na rysunku 1.

2 Rysunek 1 Cykl pracy reaktorów C-TECH TM Poszczególne cykle pracy reaktorów przedstawiono na poniższych zdjęciach. Zdjęcie 1 Napełnianie i napowietrzanie reaktora C-TECH TM Podczas napełniania i napowietrzania następuje usuwanie BZT 5, N-NH 4, N- NO 2, ortofosforanów, mieszanie i transfer tlenu, wzrost potencjału redox, tlenu rozpuszczonego i biomasy oraz regeneracja zdolności biosorpcyjnej biomasy.

3 Dzięki zastosowaniu selektora następuje także usuwanie łatworozkładalnych rozpuszczonych substratów, spadek potencjału redox, uwolnienie ortofosforanów oraz denitryfikacja [2]. Zdjęcie 2 Sedymentacja w reaktorze C-TECH TM Zdjęcie 3 Dekantacja w reaktorze C-TECH TM Podczas sedymentacji oraz dekantacji następuje redukcja ilości tlenu, usuwanie N-NO 2, spadek potencjału redox, uwalnianie ortofosforanów, odprowadzenie osadu nadmiernego oraz odprowadzenie ścieków oczyszczonych [2].

4 W ciągu jednego cyklu występują fazy: napowietrzania, osiadania (sedymentacji) i dekantacji, które są w sposób ciągły powtarzane. W ten sposób osiągane są wszystkie niezbędne warunki w celu równoczesnego usuwania biogenów i zapewnienia bardzo dobrych właściwości sedymentacyjnych osadu. Przesunięcie fazowe pomiędzy zbiornikami zapewnia ciągłość procesu i najwyższą efektywność wykorzystania zainstalowanych urządzeń. 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 surowych i strumienia osadu recyrkulowanego. Rola selektora polega na zapobieganiu rozwojowi bakterii nitkowatych, które pogarszają właściwości sedymentacyjne osadu, co z kolei może spowodować wynoszenie osadu z reaktora podczas dekantacji ścieków oczyszczonych i puchnięcie oraz pęcznienie osadu czynnego. Dzięki selektorowi utrzymywany jest zatem w układzie osad o odpowiednich właściwościach sedymentacyjnych. Przepływ ścieków w selektorze wymuszany jest przez zastosowanie przelewów oraz odpowiednią konstrukcję ścian. Dodatkowo selektor wyposażony jest w układ napowietrzania uruchamiany na kilka minut raz na dobę, co pozwala na wzruszenie ewentualnych złogów osadu zalegających na dnie selektora. Proces C-TECH TM prowadzony jest w zbiornikach w wykonaniu cylindrycznym lub prostopadłościennym. W skład procesu wchodzi następujące wyposażenie: selektor, w którym następuje jednoczesna nitryfikacja/denitryfikacja, biologiczne usuwanie fosforu, dekanter z ruchomym ramieniem, system napowietrzania drobnopęcherzykowego, pompy recyrkulacyjne osadu, system sterowania oparty o pomiar szybkości zużycia tlenu (OUR). Instalacja równoległych zbiorników pozwala na ciągłą pracę oczyszczalni z ciągłym dopływem i odpływem. Zdjęcie 4 Typowy system czterozbiornikowy

5 Dzięki systemowi PLC (Programowalnych Sterowników Logicznych) każdy zbiornik może być wyłączony z eksploatacji w celu wykonania konserwacji, bez zakłócania ciągłości procesu. Najważniejsze zalety technologii C-TECH TM : brak osadnika wtórnego bardzo zwarta i estetyczna zabudowa, powstrzymanie rozwoju bakterii nitkowatych, wysoka elastyczność technologii w przypadku występowania zmian natężenia przepływu i wielkości ładunku zanieczyszczeń, sterowanie procesem napowietrzania pomiar szybkości zużycia tlenu doprowadzenie potrzebnej minimalnej ilości powietrza do reaktorów, zależnej od składu dopływających ścieków obniżenie kosztów eksploatacyjnych, zastosowanie dekantera z ruchomym ramieniem z szybkością opadania dostosowaną do szybkości dekantacji osadu pozwala na dokładne oddzielenie oczyszczonych ścieków od osadu czynnego. 3. OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW TYCHY URBANOWICE Oczyszczalnia ścieków Tychy Urbanowice zbiera ścieki z terenu miasta Tychy łącznie ze ściekami z zakładów przemysłowych, a także ścieki dowożone na oczyszczalnię za pomocą wozów asenizacyjnych. Jest to mechaniczno biologiczna oczyszczalnia ścieków z możliwością wspomagania chemicznego w zakresie redukcji fosforu. Oczyszczone ścieki kierowane są do rzeki Gostyni. Wg pozwolenia wodno - prawnego, stężenia zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych nie mogą przekraczać: BZT 5 ChZT zawiesina azot ogólny fosfor ogólny 15 mg/l i poniżej, 125 mg/l i poniżej, 35 mg/l i poniżej, 10 mg/l i poniżej, 1 mg/l i poniżej. Zastosowana technologia oczyszczania ścieków oparta jest na następujących kolejno po sobie procesach mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania ścieków [4]. W 2005 roku, w ramach modernizacji części biologicznej Oczyszczalni został uruchomiony ciąg oczyszczania ścieków C-TECH TM. Reaktory C-TECH zostały zaadaptowane do istniejących warunków i powstały po wyremontowaniu i zaadoptowaniu czterech istniejących Otwartych Basenów Fermentacyjnych, o pojemności 4000 m 3 każdy, z wydzielonym selektorem o pojemności 1400 m 3. Oczyszczanie ścieków odbywa się w czterech zbiornikach i przebiega według poniższego cyklu, składającego się z następujących po sobie faz: (1) napełnianie i napowietrzanie 63 minuty, (2) napowietrzanie 63 minuty, (3) sedymentacja 63 minuty, (4) dekantacja 63 minuty.

6 Zdjęcie 5 Oczyszczalnia ścieków C-TECH TM Tychy Parametry instalacji C-TECH TM dla oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice przedstawiono w tabeli poniżej. Równoważna liczba mieszkańców Dobowa wydajność m 3 /d Maksymalna wydajność godzinowa m 3 /h Maksymalna wydajność dobowa m 3 /d Ilość zbiorników Wymiary pojedynczego zbiornika Ilość selektorów Ilość dmuchaw selektor Ilość dmuchaw para reaktorów 4 szt. Ø 35 x 4,4 m 2 szt. 2 szt. (1 + 1 rezerwowa) 5 szt. (po rezerwowa) Stężenie osadu w reaktorze 4,0 5,5 kg SM/m 3 Stężenie osadu nadmiernego 8,0 10,0 kg SM/m 3 Obciążenie osadu Wiek osadu 0,05 0,12 kg BZT 5 /kg SM*d dni W reaktorach w następujących po sobie fazach tlenowych i beztlenowych zachodzą procesy pełnego oczyszczania ścieków wraz z usuwaniem związków azotu i fosforu. W fazie tlenowej zachodzi nitryfikacja oraz biologiczna defosfatacja. Po wyłączeniu napowietrzania osad czynny sedymentuje na dno reaktora, a nad jego warstwą pozostaje strefa oczyszczonych, sklarowanych ścieków. Oczyszczone biologicznie ścieki w czasie fazy dekantacji odprowadzane są do kanału odpływowego za pomocą ruchomego dekantera.

7 Specjalna konstrukcja dekantera uniemożliwia przedostanie się do odpływu części pływających pozostałych na powierzchni sklarowanych ścieków. Osad nadmierny, wytworzony w procesach biologicznego oczyszczania, jest usuwany w trakcie fazy dekantacji za pomocą pomp zatapialnych znajdujących się w reaktorach. Osad ten później kierowany jest dalej na ciąg przeróbki osadów. Do napowietrzania ścieków w reaktorach C-TECH TM służą dyfuzory membranowe, zasilane sprężonym powietrzem ze stacji dmuchaw. Stężenia zanieczyszczeń, parametry ścieków oczyszczonych, stopień redukcji zanieczyszczeń przy wykorzystaniu technologii C-TECH TM przedstawia tabela poniżej [2]. Wskaźnik zanieczyszczenia Ścieki surowe Ścieki oczyszczone Redukcja ChZT 856,9 mg/dm 3 36,0 mg/dm 3 95,80% BZT 5 434,1 mg/dm 3 6,0 mg/dm 3 98,60% Zawiesina ogólna 302,2 mg/dm 3 4,1 mg/dm 3 98,60% Azot ogólny 63,5 mg/dm 3 6,6 mg/dm 3 89,60% Fosfor ogólny 13,7 mg/dm 3 0,9 mg/dm 3 93,40% Zastosowanie technologii C-TECH TM pozwoliło na usuwanie związków biogennych do wartości wymaganych przez Rozporządzenie Ministra Środowiska. 4. OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW ŻYWIEC Technologia C-TECH TM została także z powodzeniem zastosowana na oczyszczalni ścieków w Żywcu przez MPWiK Sp. z o.o. w Żywcu. Wybudowana oczyszczalnia o dobowej wydajności ,00 m 3 /d i maksymalnej godzinowej wydajności 2 200,00 m 3 /h składa się z 4 prostopadłościennych bioreaktorów o wymiarach 48,0 x 23,3 x 6,0 każdy. Zdjęcie 6 Oczyszczalnia ścieków C-TECH TM Żywiec

8 Zdjęcie 7 Ruchomy dekanter Żywiec PODSUMOWANIE Zwiększające się wymagania dotyczące jakości ścieków oczyszczonych po oczyszczalni ścieków wymusiły poszukiwanie rozwiązań pozwalających na spełnienie restrykcyjnych wymagań. Przedstawiona w niniejszym referacie technologia C- TECH TM jest skutecznym, potwierdzonym wieloma referencjami rozwiązaniem na modernizację lub budowę nowego skutecznego układ oczyszczania ścieków, przy jednoczesnym utrzymaniu niskich kosztów eksploatacyjnych. Dlatego też coraz częściej otrzymujemy zapytania ofertowe na zastosowanie technologii C-TECH TM zarówno do nowoprojektowanych obiektów, jak i już istniejących. W zależności od pochodzenia oraz parametrów ścieków surowych oraz wymagań stopnia ich oczyszczenia istnieje możliwość modyfikacji technologii C- TECH TM poprzez zastosowanie technologii ultrafiltracji podciśnieniowej C-MEM TM opatentowanej przez firmę SFC Umwelttechnik lub dodatkowych etapów doczyszczania (nanofiltracja, odwrócona osmoza), oferowanych przez firmę P.H.U.Ortocal s.c. LITERATURA [1] Bujny J., Maśliński M, Modernizacja oczyszczalni ścieków w nowych uwarunkowaniach prawnych, Wodociągi Kanalizacja, 12/2015. [2] Romańczuk P., Opis i doświadczenia eksploatacyjne z pracy nowoczesnych reaktorów SBR według technologii C-TECH zastosowanych w oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice. [3] Pieczykolan M., Romańczuk P., Usuwanie związków biogennych. [4] Oficjalna strona internetowa Oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice (dostęp )