O. Miasoiedov, K. Jarmołowska
Abstrakt. Ze względu na konieczność zmniejszenia ilości kosztów eksploatacyjnych, oczyszczalnie ścieków stale dążą do usprawniania stosowanych technologii [1]. Często wiąże się to z redukcją ilości reagentów chemicznych używanych przykładowo do procesu odwadniania osadu. W celu przeanalizowania wynikających z tego oszczędności porównano dawki flokulanta używane na prasie taśmowej i wielotarczowej prasie śrubowej w ramach badań pilotażowych przeprowadzonych na konkretnej oczyszczalni ścieków. Tym sposobem wykazane zostało kilkukrotnie mniejsze zużycie mediów potrzebnych do przygotowania roztworu flokulanta oraz redukcję miesięcznych kosztów jego zakupu. Dane informacje mogą okazać się przydatne podczas szacowania kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni ścieków.
Słowa kluczowe: oczyszczalnia ścieków, odwadnianie osadu, roztwór flokulanta, dawka flokulanta, prasa taśmowa, prasa wielotarczowa śrubowa, zużycie mediów, koszty eksploacyjne, osad komunalny.
Wstęp. Stale rosnące ceny mediów, a także wszelkie działania zmierzające w kierunku ochrony środowiska wymuszają na oczyszczalniach ścieków poszukiwanie technologii oszczędnych i zautomatyzowanych, które jednocześnie nie stracą na efektywności, a wręcz przeciwnie-zwiększąją ją. Ważnym etapem oczyszczania ścieków jest odwadnianie osadów, oferujące wiele możliwości w swerze dostosowania i regulowania parametrów procesu. Oszczędności osiągnięte w wyniku modernizacji sprzętu do odwadniania osadów mogą dotyczyć energii elektrycznej, wody, efektywności procesu lub zmniejszenia dawek reagentów podczas obróbki chemicznej. Biorąc pod uwagę to ostatnie, wymiana urządzenia może spowodować kilkukrotne różnice odnośnie dawek w zależności od rodzaju obiektu i specyfiki osadu [2].
Opis obiektu i przeprowadzonych badań.
W celu potwierdzenia lub zaprzeczenia zjawisku dotyczącemu wpływu dawki flokulanta na koszty eksploatacyjne, porównano rzeczywiste dane zużycia reagentów na oczyszczalni ścieków, gdzie zainstalowana została prasa taśmowa, z wynikami badań pilotażowych odwadniania osadu przeprowadzonych na danym obiekcie z użyciem wielotarczowej prasy śrubowej. W celu porównania dawek reagentów oczyszczalnia udostępniła najbardziej aktualne dane z ostatniego miesiąca.
Oczyszczalnia, na której zostały przeprowadzone testy, obsługuje około 15 000 ludzi oraz niewielkie przedsiębiorstwa przemysłowe z regionu (przetwórstwo mięsne i warzywne). Proces oczyszczania ścieków składa się z następujących etapów: oczyszczanie mechaniczne drobne i grube, oczyszczanie biologiczne, osadzenie grawitacyjne oraz odwadnianie osadu. W skład procesu technologicznego wchodzi predenitryfikacja osadu recyrkulowanego, usuwanie fosforu na drodze biologicznej oraz symultaniczna nitryfikacja i denitryfikacja.
Obecnie odwadnianie osadu nadmiernego, stabilizowanego tlenowo odbywa się na prasach taśmowych z użyciem flokulanta. Ze względu na potrzebę zwiększenia stopnia odwadniania osadu oraz zmniejszenia kosztów utylizacji odwodnionego ciasta, zdecydowano o modernizacji węzła osadowego. Z tego powodu na obiekcie zostały przeprowadzone badania pilotażowe wielotarczowej prasy śrubowej, których wyniki posłużyły za podstawę do porównania zużycia flokulanta przez testowane urządzenie oraz zainstalowaną prasę taśmową. Badania pilotażowe udowodniły, że prasa śrubowa jest odpowiednim urządzeniem do odwadniania tego typu osadu i może z powodzeniem być wykorzystywana w miejscu prasy taśmowej, gdyż została wykazana poprawa jakości procesu (tabela 1).
Tabela 1. Wyniki badań pilotażowych
| Urządzenie | Zawartość suchej masy w osadzie | Zawartość suchej masy w placku | Zawiesina ogólna w odcieku | Dawka flokulanta |
|---|---|---|---|---|
| Prasa taśmowa | 0,85 % | 13,3 % | 800 mg/l | 7,0 kg/t s.m. |
| Wielotarczowa prasa śrubowa | 0,86 % | 15,0 % | < 50 mg/l | 2,1 kg/t s.m |
Wyniki.
W celu wyjawienia oszczędności wynikających z redukcji zużycia flokulanta, przeanalizowano dane oczyszczalni z grudnia 2017. Na obiekcie wygenerowano osad ściekowy w ilości 4 642 m3, co odpowiada około 1,32 t s.m. na dobę. Do analizy porównawczej kosztów eksploatacyjnych przyjęto cenę flokulanta 12 zł/kg.
Tabela 2. Porównanie dawki flokulanta: badania pilotażowe z dawką dotychczas stosowaną
| Parametr | Średnia dawka flokulanta | Średnia dawka flokulanta | Miesięczny koszt (30 dni) |
|---|---|---|---|
| Prasa taśmowa | 7,0 kg/t s.m. | 9,24 kg/d | 3 326,40 zł |
| Prasa śrubowa wielotarczowa | 2,1 kg/t s.m. | 2,77 kg/d | 997,20 zł |
Wnioski.
Dawki flokulanta przyjęte do obliczeń odnoszą się do opisanego powyżej, konkretnego obiektu. Dobrana dawka jest wystarczająca do zapewniania optymalnych parametrów procesu a tym samym wyższej efektywności (porównując z dotychczasową technologią). Może być ona ewentualnie niższa niż typowa dawka stosowana zazwyczaj do odwadniania osadu w komunalnych oczyszczalniach ścieków. [3, 4]. Wynika to prawdopodobnie ze specyfiki osadu i jego indywidualnego składu (dodatek ścieków przemysłowych).
Dawki flokulanta przyjęte do obliczeń odnoszą się do opisanego powyżej, konkretnego obiektu. Dobrana dawka jest wystarczająca do zapewniania optymalnych parametrów procesu a tym samym wyższej efektywności (porównując z dotychczasową technologią). Może być ona ewentualnie niższa niż typowa dawka stosowana zazwyczaj do odwadniania osadu w komunalnych oczyszczalniach ścieków. [3, 4]. Wynika to prawdopodobnie ze specyfiki osadu i jego indywidualnego składu (dodatek ścieków przemysłowych).
Ponadto, stosowanie prasy taśmowej wymaga zużycia 4,62 m3 wody dziennie na rozpuszczenie flokulanta (roztwór 0,2 %), podczas gdy wielotarczowa prasa śrubowa potrzebuje jedynie 1,39 m3 z uwagi na dużo niższą dawkę flokulanta. Pozwa to na zaoszczędzenie około 70 % wody używanej do przygotowywania roztworu flokulanta na danej oczyszczalni, czyli 96,9 m3 wody miesięcznie.
Dodatkowo, z uwagi na oszczędność wody i czasu przygotowania roztworu flokulanta, wielotarczowa prasa śrubowa zużywa 3,3 razy mniej energii elektrycznej podczas procesu mieszania niż prasa taśmowa.
Literatura:
1. Krystyna Pawłowska, Teresa Mądry. “Nakłady inwestycyjne i koszty eksploatacji systemów odprowadzania i oczyszczania ścieków”, Problemy Rozwoju Miast 3/1-4, 78-89, 2006.
2. Є. Желібо, Н. Авраменко. “Методологія еколого-економічної оцінки ефективності методів промислового водоочищення”, Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, № 2, c. 26-31, 2004
3. D. Mamais, A. Tzimas, A. Efthimiadou, J. Kissandrakis, A. Andreadakis. “Evaluation of Different Sludge Mechanical Dewatering Technologies”, Journal of Residuals Science & Technology / Vol. 6, No. 1, January 2009.
4. P. Ginisty, J. Olivier, J. Vaxelaire, S. Fortuny. “Influence of flocculation on sewage slduge thickening and dewatering”, ECSM 2012 – 3rd European Conference on Sludge Management, Leon, Spain, 6-7 September 2012.
