Oczyszczalnia ścieków poubojowych: Technologie i rozwiązania
- Szczegóły
Małe ubojnie oraz zakłady przetwórstwa mięsnego, zwłaszcza zlokalizowane na terenach wiejskich, często borykają się z problemem utylizacji ścieków oraz odpadów stałych i półpłynnych. Proponujemy oryginalną technologię, opracowaną przez naszą firmę, rozwiązującą te problemy. Zastosowanie naszego rozwiązania pozwala na taką obróbkę strumieni ścieków, aby możliwe było ich rolnicze wykorzystanie. Zespół urządzeń oczyszczalni jest zainstalowany w kontenerze lub na palecie, co daje możliwość wkomponowania oczyszczalni w dowolne miejsce. Potrzebna powierzchnia wynosi kilka metrów kwadratowych.
W skład układu oczyszczalni wchodzą urządzenia bezpośredniego oczyszczania i dezynfekcji ścieków oraz osadów ściekowych, a także układ sterowania i kontroli procesu. Oczyszczalnia jest przystosowana do warunków pracy w trybie ciągłym lub okresowym. Maksymalna wydajność wynosi ok. 50 m3/d. Zastosowana metoda technologiczna opiera się na reagentach bezpiecznych dla środowiska. Technologia ta umożliwia pełne rolnicze lub przyrodnicze wykorzystanie ścieków oraz osadów ściekowych, pozwala na ponowne zawrócenie pierwiastków do źródła.
Zagęszczanie osadów ściekowych z użyciem flokulantów
Flokulanty to substancje chemiczne lub naturalne, które mają zdolność powodowania flokulacji. Flokulacja to proces, w którym zawieszone w cieczy lub roztworze cząstki stałe lub cząsteczki koloidalne łączą się w większe agregaty zwane flokami. Flokulanty działają poprzez zmianę właściwości elektrostatycznych lub powierzchniowych cząstek w zawiesinie, co sprawia, że stają się one bardziej skłonne do łączenia się. Woda zawierająca cząstki stałe lub koloidy może być trudna do oczyszczenia lub trudna do przetworzenia w różnych przemysłach.
Flokulanty to substancje chemiczne, które zwiększają agregację cząstek w zawiesinie, co ułatwia ich sedymentację. Stosowanie flokulantów jest powszechną metodą zagęszczania osadów ściekowych w różnych gałęziach przemysłu, m.in. Mechanizm działania flokulantów polega na neutralizacji ładunków elektrycznych na powierzchni cząstek w zawiesinie. Cząstki o neutralnych ładunkach łatwiej się ze sobą łączą, tworząc większe agregaty.
Flokulanty mogą być organiczne lub nieorganiczne, w zależności od swojego pochodzenia chemicznego:
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
- Flokulanty nieorganiczne: są to sole metali.
- Flokulanty organiczne: są to polimery o dużej masie cząsteczkowej.
Wybór odpowiedniego flokulantu zależy od wielu czynników, m.in. rodzaju osadu. Flokulanty organiczne są bardziej uniwersalne i mogą być stosowane do zagęszczania różnych rodzajów osadów, natomiast flokulanty nieorganiczne są bardziej efektywne w przypadku niektórych typów osadów. Wybór odpowiedniego flokulantu i jego dawki zależy od wielu czynników, dlatego ważne jest, aby przed zastosowaniem flokulantu skonsultować się z technologiem. Zagęszczanie osadów z wykorzystaniem flokulantów jest efektywną i ekonomiczną metodą, która może być stosowana w różnych gałęziach przemysłu.
Biogazownia na oczyszczalni ścieków - korzyści i proces
Osady ściekowe, które są pozostałością procesu biologicznego oczyszczania ścieków, są odpadem wymagającym dalszego przetworzenia w celu eliminacji organizmów patogennych oraz zlikwidowania emisji uciążliwych zapachów. Sprawdzonym i często stosowanym sposobem jest mezofilna fermentacja metanowa, która powoduje biologiczną stabilizację, a także wytwarza biogaz, który możemy spożytkować na cele energetyczne. Taki biogaz, który produkuje biogazownia na oczyszczalni cechuje się stabilną zawartością metanu.
Oczyszczalnia ścieków produkuje osad surowy, który ma jasnobrązowy kolor i odrażający zapach. Po procesie fermentacji udział związków organicznych spada o minimum 30%, łatwiej sedymentuje, pozwalając na bezproblemowe odwadnianie, nie wydzielając już nieprzyjemnych zapachów i umożliwiając bezpieczne składowanie. Proces wspomnianej już fermentacji jest biochemicznym procesem gazyfikacji złożonych wielkocząsteczkowych substancji organicznych i zachodzi w wydzielonych komorach, bez udziału tlenu. W wyniku tego działania powstaje gaz, którego podstawowymi składnikami są metan i ditlenek węgla.
Proces fermentacji osadów ściekowych jest bardziej zintensyfikowanym od biodegradacji, która może zachodzić na składowisku odpadów. Zwłaszcza w przypadku rzeczywistej fermentacji beztlenowej, jaka ma miejsce w biogazowni na oczyszczalni ścieków. Zakład charakteryzuje się wysokim uzyskiem biogazu, niezawodnością z jednoczesnymi niskimi kosztami eksploatacji oraz technologią dopasowaną do struktury strumienia odpadów komunalnych.
Biogazownia to instalacja służąca do produkcji biogazu z biomasy roślinnej, odchodów zwierzęcych, organicznych odpadów (np. z przemysłu spożywczego), odpadów poubojowych lub biologicznego osadu ze ścieków. W fermentorze, pozbawione światła i tlenu substraty podgrzewane są do temperatury ok. 38-40 stopni Celsjusza i rozkładane przez mikroorganizmy. Masa mieszana jest za pomocą automatycznych mieszadeł. Cały proces fermentacji monitorowany jest przy pomocy wskaźników poprawności procesu, zawartości kwasów organicznych i siarkowodoru. Produktem końcowym jest biogaz, którego głównym składnikiem jest metan.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Przefermentowany substrat przepompowuje się do magazynu resztek pofermentacyjnych, skąd pobierany jest do dalszego wykorzystania. Resztki te można wykorzystać jako wysokiej jakości nawóz. Można je również wysuszyć, uzyskując nawóz suchy. Powstały biogaz przechowywany jest na szczycie zbiornika, a następnie spalany w elektrociepłowni blokowej w celu wytworzenia prądu i ciepła. Uzyskany prąd przesyłany jest bezpośrednio do sieci elektroenergetycznej.
Elementy biogazowni:
- układ podawania biomasy
- komory fermentacyjnej wstępnej i wtórnej
- zbiornik magazynowy dla przefermentowanego substratu
- zbiornik biogazu
- instalacja oczyszczania biogazu
- agregat prądotwórczy lub układ kogeneracyjny
Dodatkowe elementy do biometanu:
- układ oczyszczania i tłoczenia biometanu do sieci
- pochodnia biogazu
- inne urządzenia awaryjne
Biometan uzyskany jest w biogazowni podczas fermentacji metanowej. Po oczyszczeniu z siarkowodoru i odwodnieniu i uszlachetnieniu uzyskuje parametry gazu sieciowego, o gwarantowanej zawartości metanu. Po spełnieniu obowiązujących norm może być wtłaczany do sieci czy skraplany i sprzedawany w butlach tzw. BioLNG.
Fermentacja metanowa to rozkład substancji organicznych za pośrednictwem mikroorganizmów, w warunkach beztlenowych. Produktem procesu jest biogaz - mieszanka gazów, którego głównym składnikiem jest metan (CH4) - bezbarwny i bezwonny gaz, mający szerokie zastosowanie w energetyce oraz przemyśle chemicznym. W skład biogazu wchodzi również dwutlenek węgla (CO2) na poziomie około 40%. Pojawiają się również niewielkie ilości zanieczyszczeń, głównie siarkowodoru, azotu, wodoru oraz tlenu. Dokładny skład biogazu zależy przede wszystkim od rodzaju surowców oraz warunków fermentacji. W wyniku fermentacji powstaje substancja pofermentacyjna (tzw. poferment lub pulpa pofermentacyjna), zawierająca cenne składniki odżywcze roślin, takie jak azot, fosfor i potas.
Fermentacja może być klasyfikowana ze względu na warunki w jakich zachodzi:
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
- Temperatura - wyróżniamy procesy psychrofilowe (psychrofilne), mezofilowe (mezofilne) i termofilowe (termofilne).
- proces psychrofilowy - zachodzi w temperaturze 10-25⁰C
- proces mezofilowy - zachodzi w temperaturze 30-40⁰C
- proces termofilowy - zachodzi w temperaturze 50-60⁰C
- Hydrauliczny czas retencji - różne substancje organiczne ulegają rozkładowi w różnym tempie. Czas retencji substratu musi być dostosowany do rodzaju wsadu w taki sposób aby zagwarantować pełny rozkład. W podwyższonej temperaturze substancje rozkładają się szybciej i czas retencji trwa krócej. Zazwyczaj czas retencji dla gnojowicy wynosi 20 dni, natomiast dla roślin energetycznych 60 dni
- Obciążenie komory ładunkiem zanieczyszczeń - jest stosunkiem ilości dostarczanego materiału, jego uwodnienia i zawartości substancji organicznych do pojemności komory. Przy zwiększeniu obciążenia do wartości granicznej zwiększa się produkcja biogazu. Obciążenie komory ma zasadniczy wpływ na przebieg procesu fermentacji i produkcji biogazu.
- Mieszanie biomasy - mieszanie jest niezbędne w celu zapewnienia przebiegu procesu w sposób jednorodny w całej objętości komory, utrzymania jednakowej temperatury, jednorodnej konsystencji, umożliwienia łatwiejszego odgazowania. Ponadto mieszanie zwiększa dostęp bakterii do cząstek substancji organicznej.
- Odczyn pH procesu - bakterie metanogenne wymagają odczynu obojętnego, przedział pH wynosi 6,8-7,2. W przypadku szybkiego procesu fermentacji obserwuje się obniżenie odczynu masy fermentującej do pH 6,2-6,5. Aby temu zapobiec stosuje się dodatek wapna. Zbyt niskie pH jest często rezultatem nadmiernego obciążenia substratem i sygnałem nieprawidłowej pracy biogazowni. Najczęściej jednak gdy dojdzie do znacznego obniżenia pH jest za późno aby uratować proces.
- Składniki pokarmowe - komora fermentacyjna jest hodowlą mikroorganizmów, które trzeba regularnie dokarmiać. Jakość i prawidłowe zbilansowanie dostarczanego substratu jest podstawą prawidłowego i wydajnego procesu fermentacji. Ważnym elementem bilansu składników jest stosunek C:N, gdyż w procesie fermentacji azot organiczny z substratu przekształcany jest w azot amonowy, który częściowo wykorzystany jest do syntezy białka nowo powstających komórek.
Inhibitory - czynniki powodujące zahamowanie lub nieodwracalne zatrzymanie procesu produkcji biogazu. Mogą to być zarówno parametry technologiczne procesu jak i techniczne fermentatora oraz czynniki fizyczne i substancje chemiczne. Związki chemiczne dostają się do komory fermentacyjnej wraz z substratem, ale również są produkowane podczas powstawania biogazu.
Przykłady:
- Tlen -proces fermentacji metanowej prowadzony jest przez bakterie anaerobowe w środowisku beztlenowym, już śladowe ilości tlenu w komorze fermentacyjnej wpływają toksycznie na mikroorganizmy.
- Amoniak - zbyt duże stężenie amoniaku powoduje zahamowanie procesu fermentacji metanowej poprzez inhibicję enzymów biorących udział w metanogenezie (gdy stosunek C/N jest nadmiernie przesunięty w kierunku N).
- Siarkowodór - gaz powstający w wyniku redukcji siarczanów do siarczków.
Aby móc efektywnie zarządzać pracą biogazowni i kontrolować proces technologiczny konieczny jest ścisły nadzór nad określonymi parametrami procesu fermentacji (aparatura kontrolno-pomiarowa). Zakres monitoringu obejmuje pomiar:
- Rodzaj oraz ilość materiału wsadowego
- Temperaturę procesu
- Wartość pH
- Ilość i skład biogazu
- Poziom napełnienia
- System wczesnego ostrzegania przed niebezpieczeństwem wybuchu
- Zawartość lotnych kwasów tłuszczowych
- Potencjał REDOX
- Zawartość NH3
Wykorzystanie biogazowni w utylizacji odpadów poubojowych
Modelowe rozwiązania tego problemu można znaleźć w Holandii, gdzie problem odpadów poubojowych w znaczącym zakresie zlikwidowano przez instalacje biogazowe o charakterze przemysłowo-utylizacyjnym, których głównym substratem i źródłem biogazu są uciążliwe odpady poubojowe, padłe zwierzęta, przeterminowana żywność, odpady gastronomiczne i tłuszcze posmażalnicze.
Wszystkie instalacje mające na celu utylizację odpadów poubojowych powinny spełniać kryteria narzucone przez szereg regulacji krajowych, których podstawą jest Rozporządzenie (Wspólnot Europejskich) 1774/2002 z 3 października 2002 r. ustanawiające przepisy sanitarne dotyczące produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego, nieprzeznaczonych do spożycia przez ludzi. Rozporządzenie dzieli odpady pochodzenia zwierzęcego na trzy kategorie o różnym stopniu zagrożenia. Kategoria 1. wymaga bezwarunkowej utylizacji odpadów w spalarni, natomiast odpady poubojowe kategorii 2. i 3. mogą być wykorzystywane w biogazowniach.
Pierwszym elementem typowej przemysłowo-utylizacyjnej instalacji biogazowej jest odbiór i wstępne przygotowanie substratów. W przypadku odpadów poubojowych dostarczonych do biogazowni w postaci pompowalnej oraz innych pozostałości o konsystencji płynnej pompuje się je bezpośrednio do zbiorników wstępnego magazynowania. Natomiast substraty o charakterze stałym (większe cząstki odpadów poubojowych) zostają rozdrobnione w układach rozdrabniających oraz uwodnione płynną częścią substratów.
Technologia holenderskiej firmy HoSt B.V., zastosowana we wszystkich trzech instalacjach, oparta jest na wspólnej koncepcji, która pozwala generować energię elektryczną i cieplną wyłącznie w oparciu o problematyczne odpady poubojowe. Nie jest konieczne dodawanie jakichkolwiek innych substratów, które ciągle są cennymi paszami (np. kiszonki z kukurydzy lub wysłodki z buraków cukrowych). Przykład rozwiązań funkcjonujących na rynku holenderskim może być wskazówką dla naszej branży mięsnej oraz utylizacyjnej, gdyż technologia pozyskiwania biogazu z odpadów poubojowych stała się ważnym elementem gospodarki odpadami przetwórstwa mięsnego. Natomiast ze względu na ekonomikę przedsięwzięcia wskazana jest konsolidacja branży poprzez zaangażowanie w realizację projektów kilku podmiotów dysponujących odpowiednią ilością odpadów, odpowiednią lokalizacją bądź wstępną infrastrukturą.
tags: #oczyszczalnia #ścieków #poubojowych #technologie
