Nowe kierunki w przeróbce osadów

ś

ciekowych.

1. Wst

ę

p.

Z roku na rok wzrasta ilo

ść

osadów

ś

ciekowych na oczyszczalniach

ś

cieków.

Ma to zwi

ą

zek z budow

ą

sieci kanalizacyjnej oraz rozbudow

ą

i budow

ą

wielu

nowych oczyszczalni

ś

cieków. Wg.

ź

ródeł GUS na 31 grudnia 1999r w Polsce

powstało ponad 2200 oczyszczalni

ś

cieków komunalnych obsługuj

ą

cych 19 mln

900 tys. ludno

ś

ci (ok. 48%), w tym w miastach 18 647 ty

ś

. oraz na wsiach 1254

tys. mieszka

ń

ców. Oczyszczono 1 718 240 ty

ś

. m

3

ś

cieków komunalnych

wytwarzaj

ą

c ponad 359 000 Mg osadu w przeliczeniu na such

ą

mas

ę

osadu [1].

Krajowy Program Gospodarki Osadami przewiduje i

ż

w 2006 roku powstanie

około 460 000 Mg s.m. osadu, a w 2014 roku około 700 000 Mg s.m..
W 2014 roku przewiduje si

ę

dwukrotny przyrost suchej masy osadu w porównaniu

do roku 2000.

2. Charakterystyka osadów

ś

ciekowych.

Ilo

ść

i jako

ść

powstaj

ą

cych na oczyszczalni osadów

ś

ciekowych jest zmienna,

przy czym do głównych czynników powoduj

ą

cych zró

ż

nicowanie ich wła

ś

ciwo

ś

ci

nale

żą

:

-

rodzaj

ś

cieków dopływaj

ą

cych na oczyszczalni

ę

,

-

wielko

ść

ładunku zanieczyszcze

ń

,

-

sposób oczyszczania

ś

cieków i stosowane parametry technologiczne, w tym

szczególnie wiek osadu, obci

ąż

enie osadu ładunkiem zanieczyszcze

ń

,

wyst

ę

powanie osadnika wst

ę

pnego,

-

sposób przeróbki osadów.

Osady powstaj

ą

ce na oczyszczalni

ś

cieków mo

ż

emy podzieli

ć

na:

-

osad wst

ę

pny – to zawiesina wytr

ą

cona w osadniku wst

ę

pnym,

-

osad nadmierny – z procesów biologicznego oczyszczania

ś

cieków czyli

nadmiar osadu czynnego lub błony biologicznej usuwanej w osadnikach
wtórnych,

-

osad pokoagulacyjny (chemiczny) – z procesów chemicznego oczyszczania

ś

cieków w zale

ż

no

ś

ci od sposobu i miejsca dawkowania koagulantu, usuwany

jest wspólnie z osadem wst

ę

pnym lub nadmiernym,

-

osad mieszany – osad wst

ę

pny, nadmierny i pokoagulacyjny.

Nie ma typowych osadów

ś

ciekowych, w ka

ż

dej oczyszczalni powstaj

ą

osady o

odmiennych wła

ś

ciwo

ś

ciach fizyko – chemicznych. Wspóln

ą

cech

ą

wszystkich

osadów

ś

ciekowych jest ich wysokie uwodnienie 99 – 95%, du

ż

a zawarto

ść

zwi

ą

zków organicznych, łatwo

ść

zagniwania, wyst

ę

powanie zwi

ą

zków biogennych

(azot, fosfor), zwi

ą

zków specyficznych, zwi

ą

zków chorobotwórczych (bakterie,

wirusy, grzyby, jaja paso

ż

ytów).

Wyst

ę

puj

ą

ce w osadzie zwi

ą

zki organiczne zale

żą

od rodzaju osadu. W osadzie

wst

ę

pnym i pokoagulacyjnym to przede wszystkim martwa masa organiczna, która

łatwo ulega rozkładowi w warunkach tlenowych i beztlenowych. Osad nadmierny

charakteryzuje si

ę

jednorodn

ą

kłaczkowat

ą

struktur

ą

, w której dominuj

ą

ż

ywe

mikroorganizmy oraz zaabsorbowane martwe cz

ą

stki organiczne i koloidy, które nie

zostały zatrzymane w osadniku wst

ę

pnym. Wraz ze wzrostem wieku osadu udział

martwej masy organicznej w osadzie nadmiernym maleje. Jak ju

ż

wspomniano

osady charakteryzuj

ą

si

ę

wysokim uwodnieniem. Woda w osadzie wyst

ę

puje w

postaci (rys.1.):

-

wody wolnej, mi

ę

dzy cz

ą

steczkowej, któr

ą

łatwo oddzieli

ć

od cz

ą

stek osadu w

procesie zag

ę

szczania i filtracji,

-

woda półzwi

ą

zana – tj. woda wewn

ą

trz kłaczków osadu,

-

woda kapilarna, zwi

ą

zana w cz

ą

steczkach osadu siłami adhezji i kohezji,

-

woda zwi

ą

zana fizycznie tj. woda higroskopijna i koloidalna, któr

ą

z

cz

ą

steczkami osadu wi

ążą

siły napi

ę

cia powierzchniowego (bardzo trudna do

oddzielenia),

-

Wody biologicznie zwi

ą

zanej, która wyst

ę

puje w komórkach mikroorganizmów

lub w formie biokoloidów otaczaj

ą

cych komórki i tworz

ą

ce kłaczki osadu

czynnego.

Podatno

ść

osadów na odwadnianie oraz mo

ż

liwy do uzyskania graniczny stopie

ń

odwodnienia zale

ż

y od proporcji wyst

ę

puj

ą

cych w osadzie poszczególnych rodzajów

wód. Struktura osadu decyduje o uwodnieniu mi

ę

dzycz

ą

steczkowym, za

ś

natura

cz

ą

stek o ilo

ś

ci i stopniu zwi

ą

zania wody biologicznej, adhezyjnej, adsorpcyjnej itp..

Mikroorganizmy wi

ążą

bardzo du

ż

e ilo

ś

ci wody, która zostaje uwolniona dopiero po

ich obumarciu. Zró

ż

nicowanie i ilo

ś

ciowe oznaczenie poszczególnych rodzajów

cieczy osadowej jest bardzo trudne i nie zostało dotychczas jednoznacznie
okre

ś

lone. Proces przeróbki osadów składa si

ę

z operacji jednostkowych tworz

ą

cych

ci

ą

g technologiczny dopasowany do sposobu ich ostatecznego zagospodarowania.

Zasadniczym celem przeróbki osadów jest osi

ą

gni

ę

cie nast

ę

puj

ą

cych efektów:

-

zmniejszenie obj

ę

to

ś

ci osadów i usuni

ę

cie z nich wody,

-

stabilizacji osadów (stabilizacja osadów

ś

ciekowych polega na zmniejszeniu

zagniwalno

ś

ci oraz zlikwidowaniu nieprzyjemnych zapachów poprzez

zredukowanie ilo

ś

ci substancji organicznej zawartej w osadzie),

-

higienizacji osadów (higienizacja obejmuje procesy, w wyniku których
nast

ę

puje usuni

ę

cie z osadu organizmów chorobotwórczych i uzyskanie

produktu bezpiecznego sanitarnie),

-

przygotowania osadów do ostatecznej formy zagospodarowania.

Optymalny ci

ą

g przeróbki osadów powinien spełnia

ć

nast

ę

puj

ą

ce warunki [1]:

-

musi odpowiada

ć

wymogom techniczno – technologicznym oczyszczalni,

-

by

ć

najta

ń

szym w kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych,

-

by

ć

prostym w obsłudze,

-

zapewni

ć

bezpiecze

ń

stwo załodze (poprzez stosowanie technologii nie

wymagaj

ą

cej bezpo

ś

redniego kontaktu z osadem oraz zapewnienie

wysokosprawnych systemów wentylacji wyposa

ż

onych w systemy

dezodoryzacji powietrza),

-

harmonizowa

ć

z otoczeniem poprzez estetyk

ę

rozwi

ą

za

ń

architektonicznych

oraz ich funkcjonalno

ść

,

-

zapewni

ć

koszt przeróbki rosn

ą

cy wolniej od kosztów inflacji,

-

odpowiada

ć

wymaganiom zasady zrównowa

ż

onego rozwoju,

-

uwzgl

ę

dnia

ć

mo

ż

liwo

ść

ostatecznego wykorzystania osadów na terenach

przyległych do oczyszczalni.

Powy

ż

sze warunki sprawiaj

ą

,

ż

e dobór ci

ą

gu operacji jednostkowych nie jest łatwy.

Musi by

ć

oparty na do

ś

wiadczeniach z analizy pracuj

ą

cych układów oraz wynika

ć

z

wszechstronnej ci

ą

gle poszerzanej wiedzy. Przy projektowaniu technologii przeróbki

osadów warto kierowa

ć

si

ę

kilkoma podstawowymi zasadami podanymi przez prof.

Oleszkiewicza w poradniku omawiaj

ą

cym współczesn

ą

gospodark

ę

osadami.

Wskazówki te pomagaj

ą

w łatwy sposób uzyska

ć

wy

ż

ej podane optymalne efekty, a

brzmi

ą

nast

ę

puj

ą

co :

-

nie ma typowych osadów – gdy

ż

prowadzi to do pogorszenia wła

ś

ciwo

ś

ci

osadów (uwalnianie fosfory, zmniejszenie sprawno

ś

ci odwadniania); wyj

ą

tek

stanowi zatrzymanie osadu w zag

ę

szczaczach dla wyprodukowania lotnych

kwasów tłuszczowych (LTK),

-

nie ł

ą

czy si

ę

osadów – mieszanie osadów wst

ę

pnych i nadmiernych zmniejsza

ich odwadnialno

ść

, ujemnie wpływa na proces stabilizacji beztlenowej (osad

nadmierny

ź

le fermentuje ze wzgl

ę

du na obecno

ść

flory bakteryjnej

przystosowanej do warunków tlenowych, zmniejszaj

ą

c ilo

ść

produkowanego

metanu),

-

nie zawraca si

ę

osadów – aby nie wprowadza

ć

z powrotem do ci

ą

gu

oczyszczania

ś

cieków zawiesiny, zwi

ą

zków azotu i fosforu,

-

nale

ż

y dba

ć

o czysto

ść

osadów – chodzi tutaj o zabezpieczenie urz

ą

dze

ń

przed uszkodzeniami i zatykaniem spowodowanym przez piasek,

ż

wir, kapsle,

tłuszcze oraz szczególnie przez szmaty i włosy; nale

ż

y równie

ż

zabezpieczy

ć

przerabiane osady przed wtórnym zaka

ż

eniem przez organizmy

chorobotwórcze.

Kieruj

ą

c si

ę

podanymi wy

ż

ej zasadami mo

ż

na zaprojektowa

ć

nowoczesny i

skuteczny ci

ą

g przeróbki osadów, który w du

ż

ych oczyszczalniach

ś

cieków składa

si

ę

z elementów uło

ż

onych w nast

ę

puj

ą

cej kolejno

ś

ci:

-

zag

ę

szczanie osadów – prowadzone osobno dla osadów wst

ę

pnych i

nadmiernych,

-

stabilizacja biologiczna osadów zag

ę

szczonych,

-

zmniejszenie obj

ę

to

ś

ci osadów przez ich odwadnianie i suszenie,

-

ostateczne unieszkodliwianie osadów.

W ostatnich latach coraz wi

ę

cej uwagi po

ś

wi

ę

ca si

ę

metodom ograniczaj

ą

cym ilo

ść

osadów wyprowadzanych z oczyszczalni

ś

cieków do

ś

rodowiska oraz

zwi

ę

kszaj

ą

cych efektywno

ść

znanych i stosowanych od dawna metod przeróbki

osadów. Do nowych rozwi

ą

za

ń

nale

ż

y zaliczy

ć

; dezintegracj

ę

osadu, ozonowanie

osadu nadmiernego oraz suszenie.

3.1. Procesy słu

żą

ce zmniejszeniu obj

ę

to

ś

ci osadów.

Zmniejszenie obj

ę

to

ś

ci osadów

ś

ciekowych nale

ż

y do podstawowych zada

ń

przeróbki osadów. Polega ono na obni

ż

eniu zawarto

ś

ci wody w osadzie, a realizowane jest w

procesach zag

ę

szczania, odwadniania i suszenia.

Na rys.2. została przedstawiona zmiana obj

ę

to

ś

ci osadów przy zmniejszaniu ich uwodnienia.

Nale

ż

y tutaj zwróci

ć

uwag

ę

jak obni

ż

enie uwodnienia powoduje zmniejszenie obj

ę

to

ś

ci

całkowitej osadu. Fakt ten zmusza projektanta do zwrócenia szczególnej uwagi na procesy
zag

ę

szczania i odwadniania, gdy

ż

wła

ś

nie te procesy i ich skuteczno

ść

b

ę

dzie mie

ć

powa

ż

ne skutki ekonomiczne.

Zanim jednak osady zostan

ą

poddane wymienionym procesom, musz

ą

by

ć

odpowiednio

przygotowane przez szereg zabiegów okre

ś

lanych mianem kondycjonowania. Ich celem jest

zmiana wła

ś

ciwo

ś

ci osadu pozwalaj

ą

ca na szybsze i bardziej skuteczne usuni

ę

cie z niego

wody. Daje to w efekcie uwolnienie cz

ęś

ci wody zwi

ą

zanej, obni

ż

aj

ą

c w ten sposób całkowity

nakład energii potrzebnej do jej usuni

ę

cia.

Uzyskanie zadowalaj

ą

cego efektu zag

ę

szczania osadu nadmiernego wymaga zastosowania

urz

ą

dze

ń

mechanicznych. Wła

ś

ciwo

ś

ci fizyczne osadu nadmiernego, uwalnianie si

ę

z osadu

azotu uniemo

ż

liwia grawitacyjne jego zag

ę

szczanie. Natomiast zag

ę

szczanie mechaniczne

musi by

ć

wspomagane flokulacj

ą

osadu przy u

ż

yciu polielektrolitów. Struktura przestrzenna

cz

ą

steczki polielektrolitu powoduje przyci

ą

ganie i ł

ą

czenie drobnych cz

ą

stek osadu

nadmiernego tworz

ą

c du

ż

e, nawet kilkucentymetrowe kłaczki o strukturze posiadaj

ą

ce

bardzo liczne kanaliki, wytrzymałej na napr

ęż

enia, głównie

ś

cinaj

ą

ce, powstaj

ą

ce w trakcie

zag

ę

szczania, co powoduje zamkni

ę

cie w kłaczku osadu du

ż

ej ilo

ś

ci wody.

Do mechanicznego zag

ę

szczania osadów stosuje si

ę

:

-

zag

ę

szczacze sitowo – ta

ś

mowe,

-

zag

ę

szczacze sitowo – b

ę

bnowe,

-

zag

ę

szczacze flotacyjne,

-

wirówki zag

ę

szczaj

ą

ce,

-

zag

ę

szczacze

ś

rubowe.

Niezale

ż

nie od rozwi

ą

za

ń

konstrukcyjnych zag

ę

szczacza, cało

ść

instalacji składa si

ę

z

zag

ę

szczacza, urz

ą

dzenia do roztwarzania i dozowania polielektrolitu, pompy tłocz

ą

cej osad

do zag

ę

szczacza, urz

ą

dzenia do mieszania osadu z polielektrolitem (reaktory szybkiego i

wolnego mieszania), pompy osadu zag

ę

szczonego, wanny do odbioru filtratu (filtrat mo

ż

e

by

ć

wykorzystany jako woda technologiczna) oraz urz

ą

dzenia automatyki i sterowania.

Główne korzy

ś

ci wynikaj

ą

ce ze stosowania mechanicznego zag

ę

szczania osadów to:

-

obci

ąż

enie hydrauliczne ci

ą

gu przeróbki osadu,

-

zmniejszenie obj

ę

to

ś

ci osadu w ZKF-ach i komorach stabilizacji osadu,

-

oszcz

ę

dno

ś

ci energetyczne na ogrzewaniu komór fermentacyjnych,

-

uzyskanie wi

ę

kszej produkcji biogazu,

-

zmniejszenie ilo

ś

ci odcieków podczas odwadniania osadu – redukcja

wtórnego obci

ąż

enia ci

ą

gu oczyszczania

ś

cieków zwi

ą

zkami biogennymi,

Koncentracja suchej masy w osadzie nadmiernym zag

ę

szczonym mo

ż

e wynosi

ć

, w

zale

ż

no

ś

ci od zastosowanego urz

ą

dzenia i polielektrolitu od 3 do 8% s.m.. Stopie

ń

rozdziału faz jest znacznie wy

ż

szy w urz

ą

dzeniach posiadaj

ą

cych przegrod

ę

filtracyjn

ą

. Ko

ń

cowy efekt zag

ę

szczania i stopie

ń

rozdziału faz przy zag

ę

szczaniu

mechanicznym tego samego rodzaju osadu, praktycznie nie zale

ż

y od jako

ś

ci

produkowanego osadu, czyli jest niezale

ż

ny od zaburze

ń

w pracy ci

ą

gu

oczyszczania

ś

cieków (np. puchni

ę

cia osadu czynnego). Znacznemu wzrostowi

indeksu osadu nie musi towarzyszy

ć

pogorszenie jako

ś

ci odcieku, ani zmniejszenie

koncentracji suchej masy w osadzie zag

ę

szczonym, je

ż

eli odpowiednio skoryguje si

ę

dawk

ę

polimeru i parametry ruchowe urz

ą

dzenia. Graniczna warto

ść

uwodnienia,

przy której osad zmienia swoj

ą

konsystencj

ę

płynn

ą

na półpłynn

ą

(charakterystyczn

ą

dla osadów zag

ę

szczonych) uzale

ż

niona jest od wła

ś

ciwo

ś

ci osadów takich jak:

-

proporcje mi

ę

dzy wod

ą

woln

ą

, a wod

ą

zwi

ą

zan

ą

w osadzie,

-

wielko

ść

i budowa cz

ą

stek osadu,

-

udział w suchej masie zwi

ą

zków organicznych i mineralnych,

-

st

ęż

enie polielektrolitu,

-

pH osadu.

Wysokie zag

ę

szczenie osadu nadmiernego, do st

ęż

enia powy

ż

ej 4,5%, wpływa

niekorzystnie na własno

ś

ci reologiczne osadu powoduj

ą

c:

-

trudno

ś

ci w transporcie hydraulicznym – wzrost oporów przepływu osadu,

wy

ż

sze nakłady energetyczne na pompowanie osadów oraz wi

ę

ksze zu

ż

ycie

urz

ą

dze

ń

,

-

niepełne wymieszanie osadu w komorach stabilizacji utrudniaj

ą

ce rozkład w

procesach stabilizacji du

ż

ych i zbitych flokuł osadu – w efekcie mniejsza

wydajno

ść

procesu stabilizacji.

Stosowanie mechanicznego zag

ę

szczania osadu nadmiernego jako procesu

celowego przed stabilizacj

ą

posiada zatem aspekty niekorzystne, których jednak

mo

ż

na unikn

ąć

stosuj

ą

c kolejne procesy obróbki osadów takie jak homogenizacja i

dezintegracja.

Rys. 3. Osad nadmierny zag

ę

szczony mechanicznie – wygl

ą

d osadu i zdj

ę

cie

mikroskopowe.

1.2. Dezintegracja mechaniczna – homogenizacja osadu zag

ę

szczonego.

Zmiana struktury oraz wła

ś

ciwo

ś

ci fizycznych osadu zag

ę

szczonego

mechanicznie mo

ż

liwa jest dzi

ę

ki zastosowaniu homogenizacji. Zadaniem procesu

homogenizacji osadu nadmiernego jest zniszczenie struktury kłaczkowatej osadu
zag

ę

szczonego, uwolnienie wody z mikroporów oraz uszkodzenie zooglealnych

skupisk mikroorganizmów, a tak

ż

e uzyskanie efektu upłynnienia osadu.

Homogenizacja polega na wytworzeniu jednolitej i trwałej mieszaniny z nie
mieszaj

ą

cych si

ę

ze sob

ą

w normalnych warunkach składników. Proces

homogenizacji mechanicznej realizowany jest dzi

ę

ki wykorzystaniu zjawisk

fizycznych wyst

ę

puj

ą

cych podczas szybkoobrotowego mieszania cieczy w zbiorniku

przepływowym ze swobodnym zwierciadłem i grawitacyjnym przepływem osadu.
Homogenizacja realizowana jest mechanicznie z wykorzystaniem mieszadeł
szybkoobrotowych o specjalnie ukształtowanych wirnikach tn

ą

cych. Kształt wirnika

oraz du

ż

a pr

ę

dko

ść

obrotowa

ś

migła powoduje wytworzenie ogromnych sił

ś

cinaj

ą

cych, nagłych zmian ci

ś

nienia oraz miejscowo powstawania zjawiska

kawitacji, co daje efekt dezintegracji osadu. Uszkodzenie skupisk zooglealnych
powoduje zniszczenie warstwy ochronnej i w efekcie szybsze obumieranie
mikroorganizmów w komorze stabilizacji. Powstała martwa masa organiczna staje
si

ę

substratem podlegaj

ą

cym rozkładowi w procesie fermentacji. Woda wcze

ś

niej

półzwi

ą

zana fizycznie staje si

ę

wod

ą

woln

ą

. Obumieranie mikroorganizmów

powoduje równoczesne uwolnienie wody zwi

ą

zanej biologicznie w komórkach i

biokoloidach. Osad nadmierny poddany homogenizacji charakteryzuje si

ę

wy

ż

szym

stopniem redukcji masy organicznej oraz wi

ę

ksz

ą

produkcj

ą

biogazu w procesie

fermentacji.

Rys.4. Osad nadmierny zag

ę

szczony i homogenizowany – wygl

ą

d osadu oraz

zdj

ę

cie mikroskopowe.

Efekt rozbicia struktury kłaczkowej zag

ę

szczonego osadu nadmiernego

przedstawiaj

ą

tak

ż

e zdj

ę

cia mikroskopowe na rys.5.

Rys.5a.

Rys. 5b. Zdj

ę

cia mikroskopowe osadu nadmiernego zag

ę

szczonego

homogenizowanego.

Proces homogenizacji osadu proponuje si

ę

jako istotny element ci

ą

gu zag

ę

szczania

osadu. Urz

ą

dzenie do homogenizacji osadu powinno by

ć

zainstalowane

bezpo

ś

rednio za zag

ę

szczaczem mechanicznym. Pozwala to na lepsz

ą

prac

ę

pomp

(oszcz

ę

dno

ś

ci energetyczne), wymienników cieplnych i pełne wymieszanie ZKF-ów.

Technologia wykorzystania homogenizacji z zastosowaniem wirników tn

ą

cych w

zbiorniku z przepływem grawitacyjnym została z powodzeniem zastosowana w skali
technicznej.

1.3. Dezintegracja mechaniczna II st. – ultrad

ź

wi

ę

kowa homogenizacja osadu

nadmiernego przed procesem fermentacji metanowej.

Beztlenowy rozkład osadu jest limitowany zwłaszcza szybko

ś

ci

ą

i efektywno

ś

ci

ą

pierwszej – hydrolitycznej fazy fermentacji. Intensyfikacj

ę

tej fazy mo

ż

na uzyska

ć

w

wyniku dezintegracji ultrad

ź

wi

ę

kowej osadu czynnego, której zadaniem jest nie tylko

rozdrobnienie fazy stałej osadu, ale równie

ż

zniszczenie błon komórkowych

mikroorganizmów i uwolnienie do cieczy osadowej zawartych w nich substratów i
enzymów istotnych dla dalszego biochemicznego rozkładu zwi

ą

zków organicznych

przez bakterie fazy kwa

ś

nej i metanowej. Efekt ten zwany sonoliz

ą

powoduje wzrost

st

ęż

enia tych substancji w postaci rozpuszczonej, wyra

ż

aj

ą

cy si

ę

wzrostem ChZT

cieczy osadowej, a tym samym popraw

ę

podatno

ś

ci osadów

ś

ciekowych na

biodegradacj

ę

.

Do dezintegracji osadów stosowane s

ą

ultrad

ź

wi

ę

ki o niskiej cz

ę

stotliwo

ś

ci w

zakresie 16 – 50 kHz i du

ż

ej mocy, mog

ą

ce wywoła

ć

kawitacj

ę

ultrad

ź

wi

ę

kow

ą

w

cieczy osadowej. Gwałtowna implozja pulsuj

ą

cych p

ę

cherzyków kawitacyjnych

(p

ę

cherzyki parowe lub parowo-gazowe) jest

ź

ródłem ogromnego, lokalnego wzrostu

ci

ś

nienia i temperatury, skutkiem których w obszarze tkz. czynnego oddziaływania

pola zachodzi szereg procesów natury fizykochemicznej i biochemicznej.

Ozonowanie osadu nadmiernego.

Do kolejnych nowych technik pozwalaj

ą

cych na redukcj

ę

ilo

ś

ci powstaj

ą

cych w

procesie oczyszczania

ś

cieków osadów nadmiernych jest ozonowanie. Ozon to silny

utleniacz, który powszechnie stosowany jest w procesach dezynfekcji wody i
powoduj

ą

cy rozpad komórek. Ozon ze składnikami osadu nadmiernego reaguje w

dwojaki sposób; bezpo

ś

redni i po

ś

redni. Obydwie reakcje wyst

ę

puj

ą

jednocze

ś

nie.

Podczas ozonowania wi

ę

kszo

ść

mikroorganizmów osadu czynnego zostaje zabita

(niszczenia błon komórkowych) i przekształcona do rozpuszczalnych zwi

ą

zków

organicznych podatnych na rozkład biologiczny w procesach stabilizacji. Z bada

ń

przeprowadzonych przez Yo Liu [15] wynika,

ż

e pocz

ą

tkowe zu

ż

ycie ozonu przez

osad jest bardzo wysokie i wynosi 0,3 g O

3

/g suchej masy organicznej. Wraz ze

wzrostem zu

ż

ycia ozonu ro

ś

nie podatno

ść

na rozkład biologiczny. Stosunek

rozpuszczonego ChZT/ChZT cz

ą

steczkowego ro

ś

nie proporcjonalnie do stopnia

rozpuszczalno

ś

ci osadu. Wraz ze wzrostem czasu ozonowania rosn

ą

cy stopie

ń

rozpuszczalno

ś

ci osadu spada, co oznacza,

ż

e rozpuszczone zwi

ą

zki organiczne

zostaj

ą

utlenione szybciej ni

ż

trudnoutleniaj

ą

ce si

ę

zwi

ą

zki jak lipidy. W procesie

ozonowania zaobserwowano wzrost rozpuszczonego PO

4

– P., ilo

ść

rozpuszczonego

fosforu ro

ś

nie proporcjonalnie do rozpuszczonego ChZT. Stopie

ń

biologicznego

rozkładu suchej masy organicznej w procesie fermentacji beztlenowej dla osadu
nadmiernego wst

ę

pnie ozonowanego wzrasta z 11% do 37%. Wzrasta równie

ż

podatno

ść

osadów przefermentowanych na odwadnianie. Proces ozonowania

mo

ż

na stosowa

ć

przed stabilizacj

ą

na ci

ą

gu osadu nadmiernego, jak równie

ż

na

osadzie recyrkulowanym w przypadku stosowania tkz. stabilizacji symultanicznej.
Stosowanie ozonowania osadu recyrkulowanego ogranicza przyrost osadu
nadmiernego. Somoliza komórek przebiega intensywniej w osadzie, w którym
energia ultrad

ź

wi

ę

kowa nie jest marnowana na dyspergowanie kłaczków osadu i

wzrasta ze stopniem ich rozdrobnienia. Dlatego korzystne jest stosowanie
rozwi

ą

zania dwustopniowej dezintegracji mechanicznej tj. homogenizacji i

dezintegracji ultrad

ź

wi

ę

kowej. Zaznaczy

ć

tu jednak nale

ż

y, i

ż

ka

ż

dy z tych procesów

zastosowany osobno równie

ż

w wyra

ź

nym stopniu poprawi biodegradacj

ę

osadu i

zwi

ę

kszy efekt wydzielania biogazu. Prezentowane w literaturze naukowo –

technicznej i obserwowane w skali technicznej wyniki potwierdzaj

ą

popraw

ę

przebiegu i zwi

ę

kszenie efektywno

ś

ci procesów przeróbki osadów dzi

ę

ki

zastosowaniu ka

ż

dego rodzaju wst

ę

pnej dezintegracji osadu, jednak

ż

e rozwi

ą

zania

hybrydowe s

ą

zawsze bardziej efektywne. Na podstawie bada

ń

ró

ż

nych metod

dezintegracji mechanicznej w skali laboratoryjnej, pilotowej i technicznej wykazano,

ż

e dla uzyskania minimalnego efektu wymagane jest wydatkowanie energii na

poziomie około 10

2

– 10

3

kJ na kilogram doprowadzonej suchej masy osadu. Wysoki

stopie

ń

dezintegracji wymaga energii z przedziału 10

3

– 10

5

kJ/kg s.m..

Korzy

ś

ci wynikaj

ą

ce z zastosowania dodatkowej obróbki osadu nadmiernego

przed fermentacj

ą

.

Dodatkowa obróbka osadów

ś

ciekowych to opisane powy

ż

ej procesy homogenizacji,

dezintegracji ultrad

ź

wi

ę

kowej i ozonowania, których zastosowanie przed fermentacj

ą

intensyfikuje biochemiczny rozkład osadu i usprawnia prac

ę

wydzielonych komór

fermentacji, czego efektem s

ą

korzy

ś

ci wynikaj

ą

ce z:

-

a) wy

ż

szej produkcji biogazu,

-

b) wy

ż

szego stopnia mineralizacji osadu,

-

c) poprawy własno

ś

ci reologicznych dla transportu hydraulicznego,

-

d) skrócenie czasu fermentacji.

Ad a) Zwi

ę

kszenie produkcji biogazu, które mo

ż

e osi

ą

gn

ąć

poziom nawet 50%

oznacza popraw

ę

bilansu energetycznego komory, a tak

ż

e całej oczyszczalni

ś

cieków (je

ś

li obiekt posiada agregaty pr

ą

dotwórcze, kotły na biogaz, suszarnie na

biogaz itp.).

Ad b) Wy

ż

szy ubytek substancji organicznych spowoduje zmniejszenie ilo

ś

ci suchej

masy przechodz

ą

cej do dalszej obróbki. Osad lepiej przefermentowany łatwiej si

ę

odwadnia, co pozwala zmniejszy

ć

dawki polielektrolitów stosowanych do

preparowania osadu przed procesem odwadniania oraz zwi

ę

kszy

ć

wydajno

ść

procesu odwadniania czyli zmniejszy

ć

gabaryty urz

ą

dze

ń

, a tak

ż

e zmniejszy

ć

zu

ż

ycie wody w procesie odwadniania i zmniejszy

ć

koszty eksploatacyjne instalacji

do odwadniania ze wzgl

ę

du na mniejsze obci

ąż

enie.