/ARTYKUŁ REKLAMOWY/
Oczyszczanie ścieków zyskuje nową jakość. Technologia MABR ZeeLung® pozwala zwiększyć wydajność już istniejących obiektów, zmniejszając przy tym zużycie energii.
Zakłady Wodociągów i Kanalizacji nieustannie stoją przed wyzwaniem osiągania „więcej za mniej”. Może to być konieczność zwiększenia przepustowości zakładu na ograniczonej powierzchni lub poprawa parametrów ścieków oczyszczonych przy zmniejszeniu zapotrzebowania na energię. Tradycyjne rozwiązania technologiczne już nie sprostają tym wyzwaniom, dlatego przemysłowi potrzebne są nowe rozwiązania, działające w sposób zrównoważony, aby zwiększyć zdolność i wydajność oczyszczania w ramach istniejącej infrastruktury. Kilka lat temu pojawiły się na rynku bioreaktory z napowietrzaną warstwą biofilmu (MABR), oferując atrakcyjne rozwiązanie technologiczne, które zapewnia intensyfikację procesu, tzn. uzyskanie większej wydajności i efektywniejsze wykorzystanie istniejących zasobów, a także oszczędność energii.
Dzięki technologii MABR, konwencjonalne zakłady oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego można rozbudować o możliwość usuwania związków biogennych oraz zwiększania wydajności, instalując kasety ZeeLung® w komorze osadu czynnego. Na powierzchni membran ZeeLung® rośnie biofilm, c o zwiększa całkowitą zawartość biomasy w układzie, zachowując to samo stężenie osadu czynnego. Umożliwia to efektywniejsze oczyszczanie biologiczne, nie zwiększając kubatury bioreaktora.
Przełomową innowacją ZeeLung® jest zastosowanie gazoprzepuszczalnych membran, które dostarczają tlen bezpośrednio do warstwy biofilmu znajdującego się na powierzchni membran. Tlen przenika przez membrany dzięki dyfuzji molekularnej – do procesu nie wykorzystuje się pęcherzyków powietrznych. Tradycyjne oczyszczanie ścieków jest procesem energochłonnym, ponieważ 60% energii zużywają dmuchawy do drobnopęcherzykowego napowietrzania ścieków, aby dostarczyć tlen niezbędny do procesu biologicznego. Wykorzystanie pęcherzyków powietrza do transportu tlenu jest mało wydajne, gdyż 80÷90% tlenu dostarczanego dmuchawami opuszcza układ niewykorzystane. Technologia ZeeLung® pozwala natomiast doprowadzić tlen bez pęcherzyków i nawet czterokrotnie zmniejszyć potrzebną do tego energię. Ta funkcja pozwala zakładom stosującym ZeeLung® znacząco zmniejszyć swój bilans energetyczny.
ZeeLung® został zbudowany z wzmocnionych gazoprzepuszczalnych membran kapilarnych (ZeeLung® filament) umieszczonych dookoła wspornika tworzącego wytrzymałą konstrukcje włókna (ZeeLung® cord). Grupa tych włókien jest przymocowana w dolnej i górnej części do struktury nośnej modułu ZeeLung®, zaś serię modułów umieszcza się w kasecie ze stali nierdzewnej, która stanowi modułowy element konstrukcyjny systemu MABR.
Powietrze pod niskim ciśnieniem trafia do kasety z dmuchaw napowietrzających. Następnie rozprowadzane jest po całej długości wewnętrznej membran kapilarnych ZeeLung, przy czym tlen przenika przez membrany do biofilmu, aby zaspokoić jego zapotrzebowanie tlenowe. Pozostałe zużyte powietrze jest zbierane i wykorzystywane do mieszania strefy kasetowej poprzez wbudowany w nią układ napowietrzania grubopęcherzykowego. Ten sposób mieszania dostarcza wystarczającej ilości energii do odnowy substratu na powierzchni biofilmu oraz usuwania nadmiaru biomasy w celu kontroli grubości biofilmu z dokładnością od 200 do 500 μm.
Kolejną cechą technologii MABR jest możliwość jednoczesnej nitryfikacji i denitryfikacji. Po instalacji kaset ZeeLung® w strefie anoksycznej układu z osadem czynnym, w warunkach tlenowych biofilmu, związki amonowe utlenią się do azotanów i azotynów w procesie nitryfikacji, zaś azotany i azotyny zostaną zredukowane do azotu cząstkowego w warunkach niedotlenionych osadu czynnego wokół kaset. Zaletą tego rozwiązania jest zwiększenie stopnia usuwania azotu oraz zmniejszenie lub wyeliminowanie wewnętrznej recyrkulacji osadu.
Największa na świecie instalacja MABR, oddana do użytku w 2018 roku, znajduje się w zakładzie oczyszczania ścieków Yorkville-Bristol w stanie Illinois (USA). Zakład w Yorkville obsługuje miejscowość liczącą 18 500 mieszkańców i odprowadza ścieki oczyszczone do rzeki Fox, która jest zbiornikiem przepływowym niezdatnym do użytku. Wydajność zakładu wynosi 13,7 megalitrów na dobę.
Przed rokiem 2018 oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego przebiegało wyłącznie w komorach napowietrzania do nitryfikacji. Wzrost liczby mieszkańców tej miejscowości oraz pojawienie się nowych zakładów przemysłowych doprowadziły do przekroczenia ładunków zanieczyszczeń organicznych. Jednocześnie, zakład oczyszczalni ścieków w Yorkville musiał sprostać nowym wymogom co do fosforu ogólnego, wynoszącym maksymalnie 1 mg/l. Z tego względu pojawiła się potrzeba modernizacji oczyszczalni w taki sposób, by zwiększyć wydajność usuwania związków organicznych i stworzyć warunki do usuwania fosforu.
Dostępna powierzchnia na terenie zakładu była mocno ograniczona co skutkowało koniecznością zbudowania dodatkowej oczyszczalni na przyległej działce. Yorkville poszukiwało rozwiązania minimalizującego wydatki oraz prace budowlane, a także przyspieszającego harmonogram realizacji bez konieczności uzyskania pozwolenia na budowę nowego zakładu.
Miasto zdecydowało się na modernizację oczyszczalni ścieków, wprowadzając technologię ZeeLung® w połączeniu z procesem efektywnego biologicznego usuwania fosforu (EBPR) z następujących względów:
- ZeeLung® zwiększa wydajność usuwania związków organicznych o 45% nie zwiększając objętość bioreaktora.
- Oszczędności na kosztach inwestycji w porównaniu z budową kolejnego konwencjonalnego zakładu wynoszą 75%.
- Rozwiązanie można wdrożyć w o wiele krótszym czasie.
- Wzajemne uzupełnianie się rozwiązań ZeeLung® i EBPR – jednoczesna nitryfikacja i denitryfikacja – zmniejsza obciążenie reaktora beztlenowego EBPR azotanami.
- Pomimo większej wydajności i lepszych parametrów ścieków oczyszczonych, zużycie energii się nie zwiększa. Zakład po modernizacji z technologią ZeeLung® działa już 3 lata, umożliwiając lepsze usuwanie związków biogennych i oszczędność energii.
Technologia ZeeLung® ma potencjał rozwiązywania współczesnych problemów, z którymi boryka się wiele przedsiębiorstw wodociągów i kanalizacji w Polsce, w tym konieczności zwiększenia przepustowości oczyszczalni, ulepszenia usuwaniu związków biogennych oraz obniżenia kosztów energii. W ciągu ostatnich pięciu lat technologia ta zyskała szerokie zainteresowanie, gdyż zakłady planujące modernizację oczyszczalni usiłują znaleźć zrównoważone rozwiązania o niskim koszcie cyklu.
Oprócz pełnowymiarowych instalacji wybudowanych na całym świecie, trwają także badania pilotażowe oraz działają zakłady pokazowe. Technologia pokazała już swoją moc jako rozwiązanie modernizujące komunalne i przemysłowe oczyszczalnie ścieków.
Robert Zsirai
SUEZ Water Technologies & Solutions
Ul. Zawodzie 5, 02-981 Warszawa, tel. +48 515 224 141
https://www.suezwatertechnologies.com
