Mokra Oczyszczalnia Gazu: Zasada Działania i Wykorzystanie Biogazu ze Ścieków
- Szczegóły
Biogaz ze ścieków komunalnych produkowany był w Polsce już przed II Wojną Światową. Potem zaniechano tego procesu, ze względów oszczędnościowych, by do niego ponownie wrócić w latach 90 XX wieku.
Produkcja Biogazu w Oczyszczalni Ścieków
Produkcja biogazu w oczyszczalni ścieków mechaniczno-biologicznej odbywa się w części osadowej oczyszczalni, gdzie najczęściej osad wstępny i tzw. wtórny, poddawany jest procesom stabilizacji beztlenowej w wydzielonych zamkniętych komorach fermentacyjnych, zwanych też WKF. Standardowo z 1 m3 osadu (4-5% suchej masy) można uzyskać 10-20 m3 biogazu o zawartości ok. 60% metanu. Przyjmuje się, że z 1000 m3 ścieków wpływających do oczyszczalni można uzyskać 100-200 m3 biogazu.
Produkowany biogaz może być w całości zużyty na potrzeby samej oczyszczalni, lub przy nadprodukcji wykorzystywany w sieci bądź do celów technologicznych.
Potencjał Biogazu w Polsce
Według danych z 2012 roku w Polsce było czynnych 76 oczyszczalni ścieków z instalacjami odzysku biogazu ściekowego o łącznej mocy około 41 MW. Zgodnie z danymi Agencji Rynku Energii w Polsce z 2010 roku, potencjał produkcji biogazu z osadów ściekowych jest szacowany na 96,9 mln m3, co stanowi ekwiwalent ok. 2 PJ energii elektrycznej, o wartości opałowej równej 21,4 MJ/m3.
Jak widać z powyższych danych, maksymalne wykorzystanie biogazu ściekowego to zaledwie około 4% całkowitego potencjału biogazu w kraju.
Przeczytaj także: Wpływ wilgotności na spalanie
Warto jednak zwrócić uwagę, że podobnie jak w przypadku wysypisk odpadów, beztlenowa stabilizacja osadów ściekowych pozwala na ich utylizację i późniejsze rolnicze wykorzystanie.
Proces Stabilizacji Beztlenowej Osadu Ściekowego
Proces stabilizacji beztlenowej osadu ściekowego ze ścieków komunalnych pozwala na znaczne ograniczenie stopnia jego szkodliwości. Osad surowy ma kolor jasno brązowy i odrażający zapach, trudno sedymentuje, jest sklejony. Po procesie fermentacji udział związków organicznych spada o co najmniej 30%, osad zmienia barwę do czarnej z powodu dużej zawartości substancji ziemistych, humusowych i siarczków, łatwiej też sedymentuje pozwalając na bezproblemowe odwadnianie. Nie wydziela już też nieprzyjemnego zapachu pozwalając niejednokrotnie na bezpieczne składowanie np. na lagunach osadowych.
Proces fermentacji zachodzi w wydzielonych zamkniętych komorach fermentacyjnych.
Fermentacja Metanowa w Komorach WKF
Fermentacja metanowa zachodząca w WKF bez udziału tlenu jest biochemicznym procesem gazyfikacji złożonych wielkocząsteczkowych substancji organicznych (białek, węglowodanów i tłuszczów) bez obecności tlenu, tj. w obecności bardzo niewielkiej ilości tlenu.
Sposób Przeróbki Osadów Ściekowych
Sposób przeróbki osadów ściekowych zależy od ich składu chemicznego, ilości i przyjętego schematu technologicznego. Ścieki surowe po przejściu przez halę krat i usunięciu największych zanieczyszczeń stałych (tzw. skratek), przechodzą do napowietrzanego piaskownika, gdzie usuwane są zanieczyszczenia łatwo opadające jak piasek, żwir, itp. Po piaskowniku ścieki wpływają do osadnika wstępnego, usuwany jest z nich osad zawierający duże ilości substancji organicznych. Osad ten kierowany jest bezpośrednio do komory fermentacyjnej (WKF-u), pozostałe ścieki płyną do komór osadu czynnego lub złóż biologicznych (głównie małe oczyszczalnie ścieków), gdzie poddawane są obróbce biologicznej przy wykorzystaniu tlenu z powietrza i mikroorganizmów. Powstały po tym procesie osad (tzw. wtórny) jest bardzo mocno uwodniony (nawet 98%), dlatego przed wprowadzeniem do komory WKF-u poddaje się go częściowej obróbce np. na prasach filtracyjnych.
Przeczytaj także: Skład i wilgotność mokrej karmy dla psów
Czas przetrzymania w komorach WKF wynosi (dane z oczyszczalni ścieków Czajka) od 22-33 dni, w temperaturze mezofilowej od 37-38 °C. Obciążenie komór to około 1,0-1,6 kg sm/m3 komory. Teoretycznie proces można prowadzić też w warunkach termofilnych w temperaturze >50°C, ale wydatek energetyczny z uwagi na olbrzymią objętość komór jest zbyt duży. W niektórych oczyszczalniach możemy spotkać jeszcze inne rozwiązanie komory typu otwartego z fermentacją psychrofilną, w temperaturze <25°C. Objętość takich komór z uwagi na wolniejsze tempo metanizacji jest jednak dużo większa.
Ciepło w przypadku WKF-ów nie jest wprowadzane bezpośrednio do komory. Wewnątrz komór nie ma żadnego wymiennika ciepła, tak jak dzieje się to w biogazowniach rolniczych.
Oczyszczanie i Magazynowanie Biogazu
Biogaz ze ścieków ma stosunkowo dużą zawartość siarki i wilgoci i przed spalaniem musi być oczyszczony. Usuwanie siarki można prowadzić przepuszczając gaz przez rudę darniową, na związkach chelatowych żelaza, na węglu aktywnym, czy metodą płuczki wodnej. Wilgoć z biogazu usuwa się zwykle prze jego ochłodzenie i kondensację pary wodnej. Oczyszczony gaz magazynowany jest w zbiornikach.
Zbiorniki dwumebranowe zbudowane są z dwóch powłok poliestrowych pokrytych PVC: membrany wewnętrznej w której przebywa gaz i membrany zewnętrznej. Ciśnienie w zbiorniku utrzymywane jest za pomocą powietrza stale doprowadzanego wentylatorem do przestrzeni pomiędzy membraną wewnętrzną i zewnętrzną.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
tags: #mokra #oczyszczalnia #gazu #zasada #działania
