Technologia termicznej przeróbki osadów ściekowych w oczyszczalniach
- Szczegóły
Publikacja stanowi istotne kompendium wiedzy, które będzie pomocne w pracach związanych z projektowaniem, budową i eksploatacją stacji termicznego przekształcania osadów ściekowych. Adresatem są inwestorzy, podejmujący decyzje w zakresie termicznego przekształcania osadów, eksploatatorzy obiektów oraz studenci. Autorzy we wstępie do książki piszą: „Osady ściekowe zawsze towarzyszą oczyszczaniu ścieków i nie mogą być pominięte na etapie planowania procesu oczyszczania ścieków.
Wraz z rozwojem wysokosprawnych oczyszczalni ścieków pojawiło się nowe wyzwanie związane z zagospodarowaniem osadów ściekowych, które powstają w procesie, mechanicznego, chemicznego i biologicznego oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych. Osady, pochodzące ze ścieków przemysłowych mają zróżnicowane właściwości, uzależnione od rodzaju i technologii produkcji. Osady ze ścieków komunalnych są względnie jednorodne. Wynika to z tego, że największym wolumenem jest tzw. osad nadmierny, składający się z mikroorganizmów tlenowych i beztlenowych, które rozkładają zawarte w ściekach komunalnych zanieczyszczenia biodegradowalne.
Ilość powstającego osadu nadmiernego jest znaczna, wynosi średnio 2% objętości oczyszczanych ścieków komunalnych. Charakteryzuje się on dobrymi właściwościami nawozowymi, dzięki wysokiej zawartości łatwo przyswajalnego azotu i fosforu. Ponadto, osad nadmierny dzięki znaczącej zawartości związków organicznych posiada wysoką wartością opałową, co umożliwia jego spalenie, po uprzednim odwodnieniu i wysuszeniu.
Wytwarzanie i właściwości osadów ściekowych
W związku z podjęciem zobowiązań dotyczących uregulowania gospodarki wodno-ściekowej w większości aglomeracji ilość wytwarzanych osadów ściekowych rośnie. Implementacja prawa unijnego powoduje ograniczenia w rolniczym wykorzystaniu osadów ściekowych oraz ich składowaniu. Wydaje się, że najskuteczniejszym sposobem pozwalającym na unieszkodliwienie dużych ilości osadów ściekowych jest ich termiczne przekształcanie.”
Zastosowanie wariantu termicznego unieszkodliwiania osadów ściekowych musi być poprzedzone analizą warunków technicznych, ekonomicznych i ekologicznych. W książce zawarte są liczne przykłady zastosowania technologii przeróbki osadów firm obecnych na rynku polskim.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Według danych GUS w roku 2021 w Polsce wytworzono 1 025,8 tys. ton suchej masy osadów ściekowych, z czego 43% stanowiły osady z oczyszczalni przemysłowych a 57% osady z oczyszczalni komunalnych. Ilość osadów ściekowych co roku wrasta. W 2021 roku było ich o 3,7% niż w roku poprzednim. Wzrost ten nastąpił w głównie sektorze komunalnym z powodu zwiększenia wolumenu ścieków skierowanych do oczyszczania. W przypadku oczyszczalni przemysłowych obserwowany jest trend odwrotny - mniejsza ilość wytwarzanych ścieków przemysłowych wiąże się ze stosunkowo niewielką ilością generowanych osadów ściekowych.
Zagospodarowanie osadów ściekowych wymaga ich przetworzenia poprzez zagęszczanie, stabilizację biologiczną lub chemiczną, odwadnianie i suszenie. W przypadku obecności pasożytów oraz mikroorganizmów chorobotwórczych konieczna jest również higienizacja osadu, jeżeli parametry procesów stabilizacji (np. temperatura) nie gwarantują ich eliminacji. W zależności od właściwości ustabilizowanych osadów ściekowych, są one wykorzystane jako nawóz czy paliwo.
Sposoby utylizacji osadów
Poniżej przedstawiono sposoby utylizacji osadów pochodzących z przemysłowych i komunalnych oczyszczalni ścieków w roku 2021.
| Wykorzystanie osadu | Z oczyszczalni przemysłowych | Z oczyszczalni komunalnych |
|---|---|---|
| Rolnicze | 4,4% | 26,7% |
| Składowanie | 17,7% | 1,0% |
| Spalanie | 29,1% | 16,0% |
| Produkcja kompostu | 0,4% | 3,7% |
| Rekultywacja terenów | 2,2% | 2,2% |
| Inne cele | 41,0% | 41,5% |
| Tymczasowe magazynowanie | 5,2% | 8,8% |
W roku 2021 utrzymała się występująca od kilku lat tendencja wzrostowa ilości osadów przemysłowych i komunalnych przekazanych do spalarni. Aktualnie w Polsce 11 oczyszczalni ścieków dysponuje instalacją do termicznej przeróbki osadów ściekowych. Instalacje te zlokalizowane są w miastach: Warszawa, Łódź, Kielce, Kraków, Zielona Góra, Łomża, Bydgoszcz, Gdańsk, Gdynia, Olsztyn, Szczecin. Łączna ich wydajność wynosi ok. 154 000 Mg/rok suchej masy odpadów, co umożliwia spalanie 25% masy powstających osadów ściekowych.
Istotnym kierunkiem zagospodarowania osadów ściekowych jest ich rolnicze wykorzystanie. Dotyczy to szczególnie osadów pochodzących z biogazowni, gdzie w procesie fermentacji beztlenowej stabilizowany jest osad nadmierny. W celu ułatwienia tego zadania Minister Klimatu i Środowiska opublikował rozporządzenie zmieniające2 w sprawie komunalnych osadów ściekowych, w którym określono precyzyjne zasady stabilizacji komunalnych osadów ściekowych przeznaczonych do zagospodarowania na terenach rolnych. Doprecyzowano również sposoby kontroli stanu sanitarnego osadów oraz sposobu wprowadzania osadów do gruntu. Branża odpadowa aktywnie uczestniczyła w kształtowaniu zapisów rozporządzenia i pozytywnie oceniła proponowane zmiany. Aktualnie projekt rozporządzenia oceniany jest w Komisji Europejskiej a jego wejście w życie zaplanowano po upływie 48 miesięcy od dnia ogłoszenia, czyli na styczeń 2026 roku.
Przeczytaj także: Jakość ziarna po suszeniu
Procesy stosowane w przeróbce osadów ściekowych
Całość pracy podzielona jest na 8 rozdziałów:
- Wytwarzanie osadów ściekowych
- Właściwości osadów ściekowych
- Regulacje prawne w zakresie termicznego przekształcania osadów ściekowych
- Procesy stosowane w przeróbce osadów ściekowych
- Suszenie osadów ściekowych
- Procesy termiczne stosowane do unieszkodliwiania odpadów
- Produkty termicznego przekształcania odpadów
- Instalacje wykorzystywane w termicznej przeróbce odpadów
Suszenie osadów ściekowych
W książce omówiono m.in.:
- Urządzenia mechaniczne
- Suszenie słoneczne
- Parametry suszenia w instalacjach solarnych
- Promieniowanie słoneczne
- Temperatura powietrza
- Wilgotność względna powietrza
- Technologie suszenia osadów w suszarniach słonecznych
- Technologia słonecznego suszenia THERMO-SYSTEM
- Suszarnie słoneczne typu KULT® SRT
- Technologia suszenia osadów ściekowych z wykorzystaniem przewracarki WendeWolf®
- Przykłady suszarni słonecznych
- Oczyszczalnia ścieków Rzeszów
- Oczyszczalnia ścieków w Skarżysku-Kamiennej
- Oczyszczalnia ścieków Kozienice
- Stacja suszenia osadów w Dziarnach k/Iławy
- Instalacje słonecznego suszenia osadów na świecie
- Koszty eksploatacyjne, zalety
- Parametry suszenia w instalacjach solarnych
Procesy termiczne stosowane do unieszkodliwiania odpadów
- Spalanie
- Piroliza
- Zgazowanie
- Quasi-piroliza
- Witryfikacja
Produkty termicznego przekształcania odpadów
- Produkty spalania
- Produkty pirolizy
- Produkty zgazowania
- Produkty witryfikacji
Instalacje wykorzystywane w termicznej przeróbce odpadów
- Instalacje z paleniskiem rusztowym
- Piece obrotowe
- Instalacje fluidalne
Regulacje prawne w zakresie termicznego przekształcania osadów ściekowych
Krajowy Plan Gospodarki Odpadami oraz Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych jednoznacznie określają, że podstawowym kierunkiem zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych jest ich termiczne przekształcanie w wydzielonej instalacji. Zgodnie z prawem, stacje termicznego przekształcania osadów powinny spełniać wymagania ochrony środowiska wynikające z norm i przepisów Unii Europejskiej określających najlepsze dostępne techniki przekształcania odpadów tzw. BAT (ang. Best Available Techniques). Dla spalania osadów ściekowych prawodawstwo unijne jako najlepszą dostępną technikę, rekomenduje technologię ze złożem fluidalnym.
Przykłady zastosowań
Stacja Termicznej Utylizacji Osadów Ściekowych wykorzystuje sprawdzone rozwiązania i technologie, które gwarantują bezpieczeństwo mieszkańcom i środowisku. Technologia spalania w złożu fluidalnym, powszechnie stosowana na świecie, jest najbardziej skuteczną metodą termicznego przekształcania osadów ściekowych. W Japonii i w Niemczech utylizowana jest w ten sposób ponad połowa masy osadów ściekowych (ok. 55%), w Danii 40 %, we Francji, USA po ok. Dzięki podsuszaniu osadów ściekowych proces spalania może zachodzić bez potrzeby dostarczania dodatkowego paliwa. Paliwo zewnętrzne (w postaci gazu ziemnego) wymagane jest wyłącznie do rozruchu instalacji.
W procesie spalania powstaje para o wysokich parametrach energetycznych. Para ta jest podawana do układu turbina-generator, który przekształca ją w energię cieplną i elektryczną wykorzystywaną na potrzeby STUOŚ oraz „Czajki”.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia SBR: zasada działania
Stacja termicznej utylizacji osadów ściekowych BIONOR SLUDGE to instalacja realizująca proces separacji, odwadniania i utylizacji osadów, która umożliwia racjonalizację gospodarki osadowej i ściekowej oczyszczalni. Funkcjonalnie zastępuje urządzenia typu kraty, sita, osadniki wstępne, a także stopień odwadniania osadów powstających w procesie oczyszczania ścieków. Ścieki komunalne, poprzez przepompownie, podawane są do stopnia mechanicznego oczyszczania. Wstępnie, na sicie kanałowym w wyniku procesu cedzenia, oddzielana jest duża frakcja ciał stałych. Wydzielone na sicie skratki są podawane przenośnikiem ślimakowym do kontenera, gdzie poddaje się je procesowi dezynfekcji za pomocą wapna.
Po oczyszczeniu wstępnym ścieki kierowane są do drugiego urządzenia stopnia mechanicznego - filtra taśmowego. Zadaniem filtra taśmowego jest separacja pozostałych cząstek stałych i materiału biologicznego ze ścieków, oraz osadu nadmiernego z biologicznego procesu oczyszczania ścieków. W celu poprawy efektywności separacji osady nadmierne mieszane są z roztworem środka strukturotwórczego. Uzyskana mieszanina kierowana jest współ-strumieniowo ze ściekami do filtra taśmowego. Odseparowane na taśmie filtracyjnej osady są odwadniane i zagęszczane za pomocą zintegrowanej z urządzeniem prasy z sitem szczelinowym. Odwodnione osady nadmierne wraz z osadami wstępnymi stanowią wsad kompostowy, transportowany przenośnikiem ślimakowym do kompostownika, który jest trójstrefowym termo reaktorem.
Poddanie osadu nadmiernego procesowi kompostowania zastępuje jego stabilizację w ciągu technologicznym oczyszczania ścieków. Proces kompostowania intensyfikowany jest poprzez zastosowanie układów mieszania, podgrzewania oraz napowietrzania. Kompostownik wyposażony jest w system sterowania PLC umożliwiający kontrolę pracy mechanizmów kompostownika oraz kontroli i utrzymywania w nim żądanej temperatury co zapewnia prawidłowy przebieg procesu i uzyskanie stabilnego i dojrzałego produktu. Czas kompostowania wynosi zazwyczaj od 5 do 7 dni. Wysoka temperatura (min. 70o C) w kompostowniku powoduje również higienizację powstałej biomasy oraz zmniejszenie jej wilgotności z 70% do 20%.
Cały układ technologiczny oczyszczania ścieków i przeróbki osadów charakteryzuje się wysoką efektywnością i elastycznością pracy przy modułowej zabudowie. Umożliwia to dostosowanie układu technologicznego do wymagań istniejących oraz nowo-projektowanych oczyszczalni. Dodatkowo linię można rozbudować poprzez zamontowanie pieca do spalania biomasy, wyposażonego w zasobnik i wymiennik ciepła. Energia cieplna uzyskana w procesie spalania będzie wykorzystana do podgrzewania wody wykorzystywanej do płukania sita kanałowego i filtra SALSNES, oraz na inne potrzeby eksploatacyjne oczyszczalni.
tags: #technologia #termicznej #przeróbki #osadów #ściekowych #oczyszczalnia
