WROCŁAW JAKO OCZYSZCZALNIA ZERO- ENERGETYCZNA SFERA MARZEŃ CZY REALNA ALTERNATYWA?



Podobne dokumenty
Jolanta Moszczyńska Ocena skuteczności usuwania bakterii nitkowatych...

BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

dr Karol Trojanowicz Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie Instytut Politechniczny Zakład Inżynierii Środowiska

BADANIA TECHNOLOGICZNE OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO METODĄ OSADU CZYNNEGO

Oczyszczanie ścieków miejskich w Bydgoszczy

Rozwinięciem powyższej technologii jest Technologia BioSBR/CFSBR - technologia EKOWATER brak konkurencji

Optymalizacja zużycia energii na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec. Opracował: Piotr Banaszek

3.10 Czyszczenie i konserwacja kanalizacji Kontrola odprowadzania ścieków rzemieślniczo-przemysłowych (podczyszczanie ścieków)

Nowa rola gospodarki wodno-ściekowej w rozwoju miast i ograniczaniu zmian klimatycznych

Wpływ azotynów i zewnętrznych źródeł węgla na efektywność usuwania azotu w procesie nitryfikacji denitryfikacji w reaktorze SBR

ANITA Mox Zrównoważone oczyszczanie ścieków wysoko obciążonych amoniakiem

Dezintegracja osadów planowane wdrożenia i oczekiwane efekty

Charakterystyka ścieków mleczarskich oraz procesy i urządzenia stosowane do ich oczyszczania. dr inż. Katarzyna Umiejewska

Woda i ścieki w przemyśle spożywczym

Niskonakładowa i bezreagentowa metoda oczyszczania odcieków z przeróbki osadów w oczyszczalniach mleczarskich

Oczyszczalnia ścieków w Żywcu. MPWiK Sp. z o.o. w Żywcu

Biologiczne oczyszczanie ścieków

TECHNOLOGIA EW-COMP BIOCOMP

NOWE KIERUNKI ROZWOJU TECHNOLOGII USUWANIA AZOTU W KOMUNALNYCH OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW

BIOREAKTOR LABORATORYJNY TYPU SBR DO BADANIA WŁAŚCIWOŚCI OSADU CZYNNEGO I PROCESÓW OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Budowa i eksploatacja oczyszczalni ściek. cieków w Cukrowni Cerekiew. Cerekiew S.A.

MODEL OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW JAKO NARZĘDZIE DO OPTYMALIZACJI PROCESÓW BIOLOGICZNYCH

Osad nadmierny Jak się go pozbyć?

Wykorzystanie OBF do produkcji biogazu na przykładzie oczyszczalni ścieków w Płońsku.

Biologiczne oczyszczanie ścieków komunalnych z zastosowaniem technologii MBS

Oczyszczanie ścieków w reaktorach BPR z całkowitą redukcją osadu nadmiernego

Przydomowe oczyszczalnie biologiczne

OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO

OBLICZENIA TECHNOLOGICZNE

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Gospodarka ściekowa w Gminie Węgierska-Górka. Spółce z o.o. Beskid Ekosystem

ŚCIEKI PO HYDROLIZIE JAKO DODATKOWE ŹRÓDŁO WĘGLA DLA BAKTERII DENITRYFIKACYJNYCH W OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW CUKROWNICZYCH

Czy mamy deficyt węgla rozkładalnego? Powody złego usuwania azotanów:

Energia i ścieki w przemyśle spożywczym NOWOCZESNY SYSTEM OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW MLECZARSKICH Z GOSPODARKĄ OSADOWĄ

Produkcja biogazu z osadów ściekowych i jego wykorzystanie

BADANIA SYMULACYJNE STRATEGII STEROWANIA OPARTEJ O POMIARY STOPNIA WYKORZYSTANIA TLENU METODĄ OFF-GAS

Oczyszczanie Ścieków

Koncepcja przebudowy i rozbudowy

Poprawa efektywności energetycznej oczyszczalni ścieków w Rowach poprzez zastosowanie fotowoltaiki.

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 C02F 3/ BUP 13/ WUP 07/00

LIKWIDUJE BIOGENY ORGANICZNE, OGRANICZA NADMIAR AZOTU I FOSFORU, USUWA ODORY W SIECI KANALIZACYJNEJ

POZYSKIWANIE OSADU NADMIERNEGO W STANDARDOWYM UKŁADZIE STEROWANIA OCZYSZCZALNIĄ ŚCIEKÓW

ŚCIEKÓW MLECZARSKICH. Prof. nzw. dr hab. inż. Krzysztof Barbusiński Politechnika Śląska Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

BEZTLENOWE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZETWÓRSTWA ZIEMNIAKÓW Z WYKORZYSTANIEM POWSTAJĄCEGO BIOGAZU DO PRODUKCJI PRĄDU, CIEPŁA I PARY

Problemy Inżynierii Rolniczej Nr 4/2005 ENERGOCHŁONNOŚĆ OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW W WYBRANYM ZAKŁADZIE PRZEMYSŁU MLECZARSKIEGO

Konsekwencje wyboru systemu sanitacji wsi/gminy wg stopnia rozproszenia.

Inżynieria Środowiska II stopnia (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) dr hab. Lidia Dąbek, prof. PŚk.

OCZYSZCZALNIE 1/6 BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA. Zastosowanie. Opis budowy i zasady działania. Napowietrzanie

PRZYDOMOWE OCZYSZCZALNIE ŚCIEKÓW TYPU SBR Eko-Systemy ClearFox

(43) Zgłoszenie ogłoszono: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Praktyczne aspekty dawkowania alternatywnych. od badań laboratoryjnych do zastosowań w skali technicznej

GRAF oczyszczalnie ścieków. one2clean

Spis treści. 1. Charakterystyka ścieków miejskich... 29

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

Przydomowe oczyszczalnie ścieków

Stanisław Miodoński*, Krzysztof Iskra*

Eco Tabs TM INNOWACYJNA TECHNOLOGIA DLA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W ŚWIETLE RAMOWEJ DYREKTYWY WODNEJ I DYREKTYWY ŚCIEKOWEJ. Natura Leczy Naturę

Bohdan Bączak. Zastępca Prezydenta Miasta Zgierza. W związku z Pana interpelacją z dnia r. złożoną w dniu r.

BIAŁYSTOK marca 2010

Jak działa oczyszczalnia

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1. (54)Sposób i oczyszczalnia do wspólnego oczyszczania ścieków miejskich i cukrowniczych

Inżynieria Ekologiczna Nr 24, (2350 mgo 2. /dm 3 ), ChZT (2990 mgo 2. /dm 3 ) i azotanów V (54,5 mgn-no 3-

Spółdzielnia Mleczarska MLEKOVITA Wysokie Mazowieckie UL. Ludowa 122

NOWOŚĆ. Cennik ROTH MicroStar. Zycie pełne energii. Oczyszczalnia MicroStar. Ważny od 1 marca

WPŁYW TEMPERATURY NA EFEKTYWNOŚĆ PRACY OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W BIAŁYMSTOKU

Kompleksowa oczyszczalnia ścieków

Przedsiębiorstwa usług energetycznych. Biomasa Edukacja Architekci i inżynierowie Energia wiatrowa

Obieg związków organicznych i form azotu w oczyszczalni ścieków z reaktorem przepływowym

Dr inż. Joanna Wilk. Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Katedra Termodynamiki Rzeszów, ul. W. Pola 2. produkcji biogazu

PRODUKCJA GAZU W PRZEDSIĘBIORSTWIE WOD - KAN

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

Koncepcja modernizacji oczyszczalni ścieków w Złotoryi część III

REAKTORY BIOCOMP BIOLOGICZNE OCZYSZCZALNIE ŒCIEKÓW

Procesy usuwania związków azotu i fosforu w sekwencyjnym reaktorze porcjowym z błoną biologiczną (SBBR)

Mniej azotu w ściekach z krakowskiej Nowej Huty

Exelys Technologia ciagłej hydrolizy termicznej

Evaluation of the effectiveness of wastewater treatment plant in Jasło under different hydraulic loading

Bilans ścieków, osadów i odcieków w zmodernizowanej oczyszczalni ścieków mleczarskich S.M. Mlekovita

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE WYDZIAŁ NAUK O ŚRODOWISKU

Łączna długość sieci wodociągowej to 293 km. Sieć ta współpracuje z hydroforniami na osiedlach Pawlikowskiego, Sikorskiego i pompownią Widok.

MIASTO STAROGARD GDAŃSKI. Załącznik nr 2 POWIATOWY PROGRAM ŚCIEKOWY

Ocena pracy oczyszczalni ścieków w Bielsku-Białej w latach An evaluation of sewage treatment plant in Bielsko-Biała in the years

Oczyszczalnia Ścieków WARTA S.A.

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/05. RYSZARD SZETELA, Wrocław, PL BEATA SOSNOWSKA, Świdnica, PL

Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego 2014 t. 69 nr 2-4

Sprawozdanie z realizacji umów pożyczek na realizacje Projektu Uporządkowanie Gospodarki Ściekowej w aglomeracji Puck

Szanse i metody zagospodarowania osadów ściekowych zgodnie z wymogami środowiskowymi

Innowacyjna technologia oczyszczania odcieków pofermentacyjnych

Wpływ ścieków przemysłowych i kofermentatów na prowadzenie procesu fermentacji osadów ściekowych

Gympie Regional Council. 12 stycznia Gympie Regional Council Rainbow Beach STP

Wanda Wołyńska Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego Oddział Cukrownictwa. IBPRS Oddział Cukrownictwa Łódź, czerwiec 2013r.

INNOWACYJNE ŹRÓDŁO WĘGLA DLA WSPOMAGANIA DENITRYFIKACJI W KOMUNALNYCH OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW

ROK SZKOLNY: 2015/2016 PRZEDMIOT: ORGANIZACJA PRAC W OC HRONIE ŚRODOWISKA

Szwedzkie Rozwiązania Gospodarki Biogazem na Oczyszczalniach Ścieków. Dag Lewis-Jonsson

OPIS I DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE Z PRACY NOWOCZESNYCH REAKTORÓW SBR WEDŁUG TECHNOLOGII C-TECH ZASTOSOWANYCH W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW TYCHY-URBANOWICE

ZOFIA SADECKA *, SYLWIA MYSZOGRAJ *, ALEKSANDRA SIECIECHOWICZ *, MONIKA SUCHOWSKA-KISIELEWICZ *, JANUSZ WAŚ **, TOMASZ MUSIAŁOWICZ **

Kinetyka usuwania związków organicznych oraz azotu i fosforu w reaktorze typu SBR w skali technicznej w warunkach zimowych

1. Stan istniejący. Rys. nr 1 - agregat firmy VIESSMAN typ FG 114

Rola oczyszczalni ścieków w w eliminowaniu ciekach

dr inż. Katarzyna Umiejewska inż. Aleksandra Bachanek inż. Ilona Niewęgłowska mgr inż. Grzegorz Koczkodaj

Transkrypt:

zero-energetyczna oczyszczalnia, oszczędzanie energii, oczyszczanie ścieków, optymalizacja Mateusz MUSZYŃSKI-HUHAJŁO* WROCŁAW JAKO OCZYSZCZALNIA ZERO- ENERGETYCZNA SFERA MARZEŃ CZY REALNA ALTERNATYWA? Oczyszczalnie ścieków jako niezbędne elementy, działające w służbie całemu społeczeństwu są dużymi konsumentami energii z wielkimi możliwościami jej oszczędzania i ograniczania zużycia. Istniejące za granicą zero energetyczne oczyszczalnie dają podstawy do dyskusji nad podobnymi rozwiązaniami w Polsce. Wzrost populacji, coraz wyższe wymagania dotyczące oczyszczonych ścieków oraz rosnące problemy z dostępem do wody stawiają coraz wyższe wymagania wobec oczyszczalni co nieuchronnie spowoduje wzrost zapotrzebowania na energię. Istnieje wiele różnych rozwiązań technologicznych oraz konfiguracji urządzeń oczyszczających ścieki, co decyduje o tym, że zapotrzebowanie energetyczne każdego zakładu oczyszczania ścieków jest jego indywidualną cechą. Poniższa praca przedstawia, oparte na literaturze dotyczącej podobnych problemów z innych zakładów, rozważania nad możliwościami oszczędzania energii na Wrocławskiej Oczyszczalni Ścieków Janówek na etapie biologicznego oczyszczania oraz możliwościami zwiększenia produkcji energii przy wykorzystaniu ścieków dopływających do oczyszczalni. 1. WSTĘP W dzisiejszych czasach ogólnoświatowym trendem w każdej dziedzinie życia jest dążenie do energooszczędności. Zjawisko to jest związane z wyczerpującymi się zasobami paliw kopalnych i wzrostem świadomości obywateli dotyczącej konieczności racjonalizacji zużycia energii. W krajach rozwiniętych zapotrzebowanie na energię oscyluję wokół wartości 6 kw/osobę z czego jedynie 0,15 kw przeznaczone jest na oczyszczanie ścieków [7]. Oczywiste jest więc, że stworzenie samowystarczalnych energetycznie oczyszczalni ścieków nie będzie lekarstwem na światowe problemy, jednak jedynie działania mające na * Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, verpini@o2.pl

440 M. MUSZYŃSKI-HUHAJŁO celu optymalizację zużycia w każdej dziedzinie życia pozwolą na osiągnięcie globalnych celów. Oszczędzanie energii nigdy nie będzie również nadrzędnym celem w dziedzinie oczyszczania ścieków, istnieje jednak wiele możliwości zmniejszenia energochłonności bez negatywnego wpływu na jakość ścieków oczyszczonych. W pracy wybrano Wrocławską Oczyszczalnię Ścieków (WOŚ), która jest jednym z największych tego typu zakładów w Polsce i ciągła optymalizacja jej pracy musi być prowadzona ze względu na ogromne nakłady finansowe przeznaczane na funkcjonowanie, a w dobie kryzysu i stagnacji gospodarczej wszelkie oszczędności przybierają na znaczeniu. Dodatkowo tak duży i nowoczesny zakład posiada szereg realnych możliwości ograniczenia swoich wydatków energetycznych, dlatego analizowane w pracy rozwiązania stanowią realną alternatywę/wsparcie dla obecnie stosowanych rozwiązań. 2. CHARAKTERYSTYKA WOŚ 2.1. ZUŻYCIE ENERGII NA OCZYSZCZALNI Dobowe zapotrzebowanie na energię elektryczną WOŚ kształtuje się w granicach 53 MWh. Rozkład energii na poszczególne urządzenia i instalacje ciągu technologicznego jest zgodny z charakterystyką oczyszczalni o podobnej przepustowości i technologii: 60% na napowietrzanie, 12% na Wydzielone Komory Fermentacyjne (WKF), 10% na pompowanie ścieków i recyrkulacje, 7% na oświetlenie i inne, 6% zużywają prasy i zagęszczacze osadów, natomiast 5% na oczyszczanie w części mechanicznej. Szczytowe zapotrzebowanie na energię cieplną to 70MWh/d, na co składa się: 25 MWh/d na ogrzewanie budynków oraz ciepło niezbędne dla fermentacji w WKF 45 MWh/d. Niedawno wybudowana i obecnie będąca w fazie rozruchu suszarnia osadów wymaga 160 MWh/d energii potrzebnej na odparowanie wody z odwodnionego osadu, z czego około 100 MWh/d będzie odzyskiwanych. Maksymalne dobowe zapotrzebowanie całego zakładu na energię elektryczną oraz cieplną wynosi około 180 MWh/d. 2.2 UKŁAD TECHNOLOGICZNY WOŚ to uruchomiony w 2001 roku obiekt stosujący metodę oczyszczania ścieków przy pomocy osadu czynnego. Po wstępnym podczyszczeniu w części mechanicznej (kraty, piaskowniki, osadniki wstępne) ścieki przepływają do części biologicznej składającej się kolejno z komory denitryfikacji osadu, anaerobowej, anoksycznej, dwóch komór denit/nit i tłokowej komory tlenowej wyposażonej w napowietrzanie drobnopęcherzykowe. Ostatnim elementem ciągu ściekowego jest sedymentacja wtórna po

Wrocław jako oczyszczalnia zero-energetyczna sfera marzeń czy realna alternatywa? 441 reaktorze biologicznym. Osad wstępny oraz nadmierny po odpowiedniej obróbce (zagęszczeniu, odwodnieniu) kierowane są do zamkniętych komór fermentacyjnych, gdzie prowadzona jest fermentacja mezofilowa i w efekcie produkowany jest gaz fermentacyjny zawierający metan. Gaz fermentacyjny utylizowany jest w generatorach CHP, a powstała energia wykorzystywana jest na potrzeby WOŚ. Pod koniec 2012 roku zakończono modernizację, w wyniku której maksymalny przepływ dobowy zwiększył się do 140 000 m 3 /d oraz uruchomiono suszarnię osadu przefermentowanego. 2.3 CHARAKTERYSTYKA OCZYSZCZANYCH ŚCIEKÓW Do WOŚ docelowo dopływał będzie ładunek wynoszący (w przeliczeniu) 1 000 000 RLM, co przekłada się na około 140 000 m 3 /d ścieków. Wartości stężeń zanieczyszczeń na jednego równoważnego mieszkańca prezentują się następująco: ChZT 110 g/m 3 ; azot 11 g/m 3 ; fosfor 2 g/m 3 ; zawiesiny organiczne 180 g/m 3 ; zawiesiny mineralne 50 g/m 3. Energia chemiczna zawarta w dopływających na WOŚ związkach organicznych wynosi 429 MWh/d (3,9 kwh/kg ChZT), a więc ponad 8 razy więcej niż aktualne zapotrzebowanie na energię elektryczną WOŚ. Bilans związków organicznych dla WOŚ przedstawiono na schemacie (Rys.1). Rys. 1 Strumienie dobowego ładunku ChZT na WOŚ (wartości w t ChZT/d). Zgodnie z literaturą, z 1g ChZT na drodze fermentacji mezofilowej (przy standardowej instalacji) uzyskujemy 0,35 dm 3 N CH 4, co pozwala uzyskać około 21 400 m 3 CH 4 /d spalanego w kogeneratorach [6].

442 M. MUSZYŃSKI-HUHAJŁO 3. MOŻLIWOŚCI I KIERUNKI ROZWOJU 3.1. PRODUKCJA NITRYFIKANTÓW PROCES BABE Pierwszą możliwością poprawy bilansu energetycznego jest maksymalizacja ChZT trafiającego do komór fermentacyjnych poprzez zmniejszenie utlenianego ładunku ChZT w procesach biochemicznych w reaktorze biologicznym [5]. Cel ten można osiągnąć poprzez zmniejszenie wieku osadu, co jest często niemożliwe ze względu na potrzebę zapewnienia wydajnej nitryfikacji. Bilans azotu na oczyszczalniach ścieków miejskich pokazuje, że znaczny ładunek azotu jest zawracany do ciągu ściekowego w postaci odcieków pochodzących z gospodarki osadowej. Proces BABE (ang. Bio- Augmentation Batch Enhanced) jest jedną z form nowoczesnego zagospodarowania takich odcieków. Technologia ta polega na produkcji bakterii nitryfikacyjnych na strumieniu odcieków, w przeznaczonym do tego wydzielonym reaktorze wsadowym i ich dawkowaniu do ciągu osadu czynnego. Dzięki doprowadzaniu ciepłych (>25 C) odcieków z gospodarki osadowej, zapewnieniu odpowiedniego napowietrzania i wymieszania, uzyskuje się szybki wzrost dużej masy bakterii nitryfikacyjnych, które są wraz z całą zawartością reaktora kierowane do ciągu ściekowego, co pozwala na utrzymanie aktywności nitryfikacji nawet w niskich temperaturach lub obniżenie wieku osadu przy temperaturach wyższych i intensyfikację produkcji gazu fermentacyjnego [4]. W wyniku zastosowania tego procesu, możliwe jest również ograniczenie napowietrzania w części komory aerobowej w celu promocji denitryfikacji i zwiększenia skuteczności usuwania azotu ze ścieków. Poniżej, na Rysunku 2. zaprezentowano schemat przedstawiający działanie procesu BABE [6]. Rys. 2 Schemat instalacji i działanie układu z zastosowaniem systemu BABE

Wrocław jako oczyszczalnia zero-energetyczna sfera marzeń czy realna alternatywa? 443 Proces ten został skutecznie wdrożony na holenderskiej oczyszczalni s-hertogenbosch, gdzie udowodniono możliwość zastosowania go w pełnej skali technicznej [1]. Pozwolił on na ograniczenie ładunku azotu dopływającego do ciągu ściekowego o 11%, jak również przyczynił się do wzrostu aktywności nitryfikacji w bloku biologicznym o 23%, co w konsekwencji przełożyło się na obniżenie stężenia azotu w ściekach oczyszczonych [1]. Koszt zmniejszenia dobowego ładunku azotu w odpływie o 1 kg dzięki zastosowaniu procesu BABE był około 2,5 razy mniejszy niż taki sam efekt osiągany przy użyciu konwencjonalnych metod. 3.2. ANAMMOX Na początku lat 90-tych w osadzie czynnym odkryto bakterie przeprowadzające proces beztlenowego utleniania amoniaku. Posiadają one unikatowy metabolizm, dzięki któremu wykorzystują azot amonowy i azotyny (wytworzone w drodze częściowej nitryfikacji), które na drodze reakcji chemicznych są konwertowane do formy azotu gazowego. Zapotrzebowanie energetyczne tego procesu jest 70% niższe, ponieważ wymagana ilość powietrza stanowi jedynie 30% w stosunku do metody konwencjonalnej, dodatkowo proces ten jest całkowicie autotroficzny [8]. Z punktu widzenia dotychczasowej technologii opierającej się na nitryfikacji i denitryfikacji jest to więc w dużej mierze droga na skróty i ogromna szansa na ograniczenie energochłonności oczyszczalni. Rys. 3 Usuwanie azotu na drodze tradycyjnej i w reakcji Anammox. Niestety wysoka wrażliwość na różne czynniki oraz niewielkie szybkości przyrostu tych bakterii obecnie uniemożliwiają całkowite zastąpienie tradycyjnych metod usuwania azotu w skali WOŚ. Możliwe jest jednak stosowanie tego procesu na odciekach pochodzących z gospodarki osadowej (jako alternatywy dla procesu BABE). Dzięki zastosowaniu reaktora SBR (proces DEMON), w którym podczas trwającego 8 godzin cyklu zachodzą kolejne etapy: napełnianie, reakcja (częściowa nitryfikacja oraz beztlenowe utlenianie azotu amonowego), sedymentacja i dekantacja. Zastosowanie tego procesu pozwoliłoby na usunięcie w bardzo opłacalny sposób praktycznie całego dobowego ładunku azotu zawracanego do ciągu ściekowego z węzła gospodarki osado-

444 M. MUSZYŃSKI-HUHAJŁO wej. W przypadku wprowadzania tej technologii na WOŚ, dobowe zużycie energii na usunięcie azotu zawartego w odciekach zmaleje z około 8,8 MWh do nieco ponad 3 MWh. 3.3. SYMULTANICZNA NITRYFIKACJA-DENITRYFIKACJA Nitryfikacja i denitryfikacja to, w istniejącym na WOŚ układzie technologicznym, fundamentalne procesy dla usuwania azotu z oczyszczanych ścieków. Zgodnie z literaturą, możliwe jest osiągnięcie stanu, w którym oba te procesy zachodzą w tym samym reaktorze i nazywane są jednoczesną lub symultaniczną nitryfikacjądenitryfikacją (SND), którą osiągamy utrzymując w komorze niskie stężenie tlenu około 0,5g O 2 /m 3. W takich warunkach, utlenianie azotu amonowego zachodzi na powierzchni, natomiast denitryfikacja wewnątrz kłaczków osadu, gdzie panują warunki anoksyczne (Rysunek 4) [2]. Nitryfikacja jest procesem dwuetapowym: w pierwszej fazie bakterie AOB (ang. ammonia-oxidizing bacteria) utleniają jony amonowe do azotynów, natomiast faza druga polega na utlenianiu jonów azotynowych do azotanów przez bakterie NOB (ang. nitrite-oxidizing bacteria). Kolejnym etapem przemian azotu jest denitryfikacja. Bakterie denitryfikacyjne redukują pochodzące z nitryfikacji azotany do azotynów, by te z kolei redukować do postaci azotu atmosferycznego. Być może możliwe jest prowadzenie procesu SND na drodze skróconej nitryfikacji/denitryfikacji, tzn. z pominięciem II fazy (Rysunek 4), poprzez stworzenie warunków ograniczających rozwój populacji bakterii NOB, przy jednoczesnym promowaniu aktywności bakterii AOB. Cel ten można osiągnąć zapewniając w reaktorze odpowiednio krótkie cykle napowietrzania (bakterie NOB nie nadążają dostosowywać swojego metabolizmu do zmiennych warunków tlenowych) [9] lub utrzymując odpowiednio niskiego stężenia tlenu (na tyle niskiego by nie dopuścić do rozwoju NOB, które potrzebują wyższych stężeń tlenu od AOB; wartość rzędu 0,3g O 2 /m 3 ). Rys. 4 Przemiany azotu z pominięciem II fazy nitryfikacji (1) oraz schemat SND w kłaczkach osadu (2). Dzięki zastosowaniu SND na drodze skróconej nitryfikacji/denitryfikacji zmniejszone zostaje zużycie związków organicznych o 40%, a także o 25% zmniejsza ilość zużytego tlenu na nitryfikację. W ogólnym rozrachunku pozwoliłoby to zaoszczędzić

Wrocław jako oczyszczalnia zero-energetyczna sfera marzeń czy realna alternatywa? 445 około 4 MWh/d energii elektrycznej. Warto wspomnieć, że implementacja tego procesu wraz z systemem BABE pozwoliłoby na osiągnięcie jeszcze lepszej skuteczności usuwania azotu. 3.4. INNE ŹRÓDŁA ENERGII I MOŻLIWOŚCI OSZCZĘDZANIA Napowietrzanie, jako proces stanowiący największy odsetek zużycia energii elektrycznej musi być optymalizowany. Istotne wydaje się poprawienie stopnia wykorzystania tlenu dzięki wdrożeniu metody regeneracji dyfuzorów opracowanej we współpracy z Politechniką Wrocławską, a także stworzenie wydajnego systemu sterowania procesem napowietrzania. Dodatkowo na WOŚ znajduje się około 1,2 ha powierzchni dachowych, które są doskonałym miejscem dla zamontowania paneli słonecznych. Taka inwestycja pozwoliłaby na produkcje energii rzędu 1,4 MWh/d. Możliwe jest również wykorzystanie energii kinetycznej ścieków oczyszczonych. Doskonałym przykładem jest oczyszczalnia Dresden-Kaditz, gdzie na odpływie z oczyszczalni zamontowano swego rodzaju elektrownię wodną napędzaną dzięki energii potencjalnej wody wynikającej z różnicy poziomów między osadnikami wtórnymi a odbiornikiem. Podobne przedsięwzięcie na WOŚ dałoby ponad 2,7 MWh produkowanej energii elektrycznej w ciągu doby. 4. PODSUMOWANIE Rozwiązania omówione w artykule, stanowią jedynie możliwości oszczędzania czy też produkcji energii w sposób który nie będzie wymagał drastycznej ingerencji w istniejący układ technologiczny WOŚ. Istnieją również inne rozwiązania, wydają się one obecnie nierealne biorąc pod uwagę ostatnią modernizację obiektu i związane z nią koszty. Tabela 1. Podsumowanie omówionych metod. Rozwiązanie Wymagania Korzyści BABE reaktor do hodowli bakterii obniżenie stężenia azotu w odpływie taniej niż metodą konwencjonalną Anammox reaktor SBR do hodowli bakterii oszczędność ok. 5 MWh/d SND zapewnienie odpowiednich warunków tlenowych oszczędność ok. 4 MWh/d Energia wodna budowa elektrownii wodnej produkcja 2,7 MWh/d Energia solarna instalacja ogniw fotowoltanicznych produkcja 1,4 MWh/d

446 M. MUSZYŃSKI-HUHAJŁO Obserwując korzyści płynące z użytkowania omówionych rozwiązań na innych oczyszczalniach, można śmiało stwierdzić, że są one do zrealizowania na dużej oczyszczalni jaką jest WOŚ. Śledząc koszty inwestycyjne zrealizowanych projektów, ocena kosztów implementacji tak nowoczesnych rozwiązań jest bardzo trudna i wymaga głębokiej analizy konkretnych zagadnień technicznych w warunkach WOŚ. Niezaprzeczalnym faktem jest jednak ich skuteczność oraz wymierne korzyści (zestawione w Tabeli 1.) w postaci zwiększenia efektywności oczyszczalni przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania energetycznego o przynajmniej 13 MWh/d (25% dobowego zużycia energii elektrycznej). Są to bez wątpienia pierwsze kroki jakie należy wykonać na drodze do uzyskania pełnej niezależności energetycznej, która w przyszłości zdaje się nieuchronną drogą rozwoju tego typu zakładów. LITERATURA [1] HOMMEL B., van der ZANDT E., BERENDS D., CLAESSEN V.; First application of the BABE process at s-hertogenbosch WWTP; WEFTEC, 2006, No. 6. [2] JU L.K., HUANG T., TRIVEDI H., Simultaneous nitrification and denitrification through low-do operation, WEFTEC, 2006, No. 6. [3] KATSOGIANNIS A.N, KORNAROS M., LYBERATOS G, Long term effect of total cycle time and aerobic/anoxic phase ratio on nitrogen removal in sequencing batch reactor, Water Environment Research; 2002; 74, 4; pg. 324 [4] LEU S.Y., STENSTROM M.K., Bioaugmentation to Improve Nitrification in Activated Sludge Treatment, Water Enviroment Research, 2010, Vol. 82, No. 6, 524. [5] NOWAK O., KEIL S., FIMML C., Examples of energy self-sufficient municipal nutrient removal plants, Water Science&Technology, 2011, Vol. 64, No. 2. [6] SALEM S., BERENDS D.H.J.G., HEIJNEN J.J., Van LOOSDRECHT M.C.M., Bio-augmentation by nitrification with return sludge, Water Research, 2003, No. 37, 1794-1804. [7] SVARDAL K., KROISS H., Energy requirements for waste water treatment, Water Science&Technology, 2011, Vol. 64, No. 6. [8] WETT B., Development and implementation of a robust deammonification process, Water Science&Technology, 2010, Vol. 82, No. 6, 524. [9] ZHIGUO Y., OEHMEN A., YONGZHEN P., YONG M., KELLER J., Sludge population optimisation in biological nutrient removal wastewater treatment systems through on-line process control: a re/view, Springer, 2008, No. 7, pg. 243-254 WROCŁAW AS AN ENERGY SELF-SUFFICIENT WWTP DREAM OR REALITY? Wastewater treatment plants are a small part of energy use in developed countries (2,5% of total energy usage), but nowadays, energy minimization is needed in every area of life. Wrocław WWTP is one of the biggest wastewater treatment plants in Poland. This paper includes a short characteristic of this facility and its capabilities of energy demand reduction such as: BABE process, Anammox process, simultaneous nitrification/denitrification, use of solar and hydro energy.