Oczyszczalnia ścieków Hajdów oczyszcza ścieki bytowe i przemysłowe z miast Lublin i Świdnik oraz okolicznych gmin. Odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest rzeka Bystrzyca, drugi co do wielkości dopływ Wieprza. Oczyszczalnia ścieków Hajdów jest oczyszczalnią mechaniczno-biologiczną z usuwaniem związków biogennych (azot i fosfor) z możliwością chemicznego wspomagania procesu defosfatacji poprzez dawkowanie koagulanta do ścieków dopływających do osadników wstępnych (strącanie wstępne) lub do ścieków dopływających do osadników wtórnych (strącanie końcowe). Dotychczas fosfor usuwany był ze ścieków wyłącznie w procesach biologicznych. W przypadku niewystarczającego usuwania azotu oczyszczalnia wyposażona jest w instalację dawkowania zewnętrznego źródła węgla w celu wspomagania procesu denitryfikacji.
1. Ogólna charakterystyka oczyszczalni
Doprowadzane ścieki poddawane są oczyszczaniu w kolejnych obiektach w cyklu (rys. 1): kraty – piaskownik – osadniki wstępne – komory beztlenowe ze strefą predenitryfikacji – reaktory biologiczne – osadniki wtórne.
Powstające w procesie osady – surowy i nadmierny – są zagęszczane, a większość osadu nadmiernego dodatkowo podlega dezintegracji ultradźwiękowej. Następnie osady kierowane są na urządzenia do przeróbki i unieszkodliwiania w następującym cyklu (rys. 1): wydzielone komory fermentacyjne – zagęszczacze osadu przefermentowanego – stacja mechanicznego odwadniania – stacja termicznego suszenia osadu odwodnionego.
Biogaz uzyskiwany w procesie fermentacji osadów, po usunięciu związków siarki na odsiarczalni, gromadzony jest w zbiornikach biogazu. Biogaz przetwarzany jest w energię elektryczną za pomocą silników biogazowych z generatorami prądu elektrycznego, spalany w elektrociepłowni lub w stacji termicznego suszenia osadu.
Większość uciążliwych dla otoczenia obiektów jest zhermetyzowana, a zużyte powietrze odprowadzane jest do dziewięciu biofiltrów.
Projektowa średnia zdolność przepustowa oczyszczalni ścieków wynosi 120 000 m3/dobę, a rzeczywista ilość oczyszczanych ścieków w 2017 r. wyniosła średnio 64 794 m3/dobę.
Rzeczywiste wielkości stężeń zanieczyszczeń w ściekach surowych oraz oczyszczonych odprowadzanych do odbiornika w roku 2017 przedstawia tab. 1.
2. Problemy eksploatacyjne w procesie przeróbki osadów
2.1. Problem odwadniania osadów
W oczyszczalni Hajdów, preparat PIX 113 w skali technicznej zastosowano w roku 2011 do kondycjonowania osadu przefermentowanego. Parametry pracy stacji termicznego suszenia wymuszają konieczność dostarczania osadów o określonej jakości. Projekt zakłada suchą masę osadu odwodnionego podawanego do suszenia na poziomie min. 18%. W tamtym czasie osady były odwadnianie na prasach taśmowych i okresowo (głównie w okresie jesienno-zimowym) sucha masa osadu po prasach wynosiła od 16 do 18%. Początkowo próbowano ją zwiększyć stosując różne flokulanty, ale żaden nie dawał oczekiwanych rezultatów, przeprowadzono więc testy z zastosowaniem PIX 113.
Wyniki eksploatacyjne potwierdziły, że w układzie flokulant + PIX można osiągnąć lepsze odwodnienie osadu na prasach przy niższym zużyciu polielektrolitu. Przy dawce PIX ok. 7,2 kg/m3, sucha masa osadu odwodnionego wzrosła o 3%, przy spadku zużycia flokulanta o ok. 30%.
Zaobserwowano pozytywny wpływ stosowania PIX na efekt suszenia osadu. Uzyskano zwiększenie suchej masy osadu wysuszonego, proces suszenia przebiegał sprawniej, zauważono zwiększenie wydajności urządzeń do suszenia. Pomimo spadku zużycia flokulanta stosowanie PIX podwyższyło koszty odwadniania lecz obniżyło koszty suszenia. W efekcie, ponieważ koszty suszenia stanowią dominującą pozycję, łączne koszty odwadniania i suszenia spadły o 15,5%.
Do dozowania PIX wykorzystano istniejącą instalację do chemicznego strącania fosforu – dwa zbiorniki magazynowe PIX o pojemności 28 m3 każdy i pompę dwugłowicową Maxroy A105 Duplex o wydajności maks. 210 l/h (jedna głowica) i ciśnieniu maks. 10 bar umieszczoną przy zbiornikach PIX. Jako rurociąg tłoczny wykorzystano istniejącą instalację doprowadzającą PIX do piaskownika. Od tego miejsca ułożono na terenach zielonych przewód PE o średnicy 32 mm i długości ok. 400 m w stronę zagęszczaczy osadu przefermentowanego. PIX dozowano bezpośrednio do zagęszczaczy (rys. 2).
PIX stosowano okresowo, głównie w miesiącach jesienno-zimowych do wspomagania procesu odwadniania na prasach taśmowych. W roku 2014 przystąpiono do modernizacji gospodarki osadowej i energetycznej. Do końca roku 2015 zmodernizowano kolejno cztery WKF, w stacji odwadniania wymieniono wysłużone prasy na wirówki, uruchomiono instalację dezintegracji osadu oraz nowe agregaty prądotwórcze. Na czas modernizacji, do listopada 2015 r., wstrzymano dozowanie PIX. Na części ściekowej zainstalowano stację dozowania zewnętrznego źródła węgla w celu intensyfikacji usuwania azotu.
W roku 2015 rozpoczęto sukcesywne uruchamianie zmodernizowanych obiektów i optymalizację procesów. Nadal stwierdzono potrzebę kondycjonowania osadu przefermentowanego, aby w okresie zimowym zapewnić efekt odwadniania na wirówkach (min. 22% s.m).
2.2. Problem struwitu
Pierwsze sygnały wytrącania się struwitu pojawiły się w listopadzie 2012 r. Stwierdzono wówczas częste zatykanie cząsteczkami mineralnymi z widocznymi kryształkami w rurociągu osadu przefermentowanego na prasy. Problemy te rozwiązywano na bieżąco, poprzez udrażnianie rurociągu i studzienki odpływowej z zagęszczacza. Po modernizacji problemy eksploatacyjne, wynikające z obecności struwitu stały się szczególnie odczuwalne i wymagały rozwiązania. Struwit osadzał się głównie w postaci kryształów w studzience spustowej zagęszczacza przefermentowanego i przewodach technologicznych oraz wytrącał się w trudno dostępnych miejscach, np. w wirówkach, zaworach itp. Udrażnianie przewodu osadowego odbywało się kilka razy w tygodniu, było bardzo uciążliwe i zaburzało rytm pracy wirówek.
W tej sytuacji postanowiono wykorzystać PIX nie tylko do okresowego kondycjonowania osadu, lecz także jako środek ograniczający wytrącanie się struwitu w zagęszczaczu. Oznaczało to potrzebę ciągłego dozowania preparatu i wymagało wykonania nowej instalacji, bardziej bezpiecznej i trwałej. Ponownie więc wykorzystano istniejące przewody doprowadzające PIX do piaskownika, a nowy przewód (wąż techniczny zbrojony) o średnicy 32 mm i długości ok. 300 m ułożono w kanale sanitarnym, a niedługie odcinki zakopane w ziemi zabezpieczono rurą osłonową. Wszystkie połączenia węża wykonano w studzienkach kanalizacyjnych w celu łatwiejszego wykrywania i usuwania przecieków.
Punkt dozowania przeniesiony został na rurociąg osadu przed zagęszczacz, w bliskim sąsiedztwie WKF, co miało ograniczyć krystalizację struwitu na zagęszczaczu (rys. 2). Zabieg ten zdecydowanie ograniczył potrzebę częstego udrażniania przewodu osadowego. Zadecydowano o prewencyjnym udrażnianiu jeden raz w tygodniu. Nie było to jednak ostateczne rozwiązanie problemu struwitu, ponieważ zaobserwowano przytykanie się i zmniejszenie średnic kolejnych rurociągów, głównie pionowych odcinków rur odpływowych z komór fermentacyjnych. W tej sytuacji, aby sprawdzić zasadność stosowania PIX, w roku 2016 pobrano próbki osadów do badań specjalistycznych, z wirówek oraz miejsca poprzedzającego dawkowanie PIX. Kamień zebrany ze ścian przewodów bez PIX zawierał 91% struwitu, natomiast kamień z wirówek po zastosowaniu preparatu 29%. Wyniki potwierdziły skuteczność działania PIX.
Dozowanie PIX do komór odpływowych z przelewów teleskopowych, umieszczonych na kopułach WKF wydawało się technicznie niemożliwe. Podjęto więc decyzję o potrzebie dawkowania PIX przed komorami fermentacyjnymi. Początkowo poszukiwano odpowiedniego miejsca dozowania na ciągu osadowym, jednak ostatecznie zdecydowano się na przeprowadzenie próby technicznej z zastosowaniem PIX do strącania wstępnego. Próbę poprzedzał test laboratoryjny wykonany przez Kemipol. Badanie laboratoryjne wykonano na ściekach surowych pobranych przed piaskownikiem. Test pozwolił określić dawkę koagulantu oraz spodziewane zakresy redukcji zanieczyszczeń w odniesieniu do ścieków surowych.
Strącanie wstępne otwierało nowe możliwości wykorzystania właściwości PIX. Istotnym było też utrzymanie ilości wykorzystanego PIX na stosowanym dotąd poziomie oraz zachowanie biologicznej denitryfikacji azotu i ograniczenie dozowania zewnętrznego źródła węgla. Czas trwania testu zaplanowano na rok, ze względu na dużą pojemność obiektów gospodarki osadowej, długi czas przemian (czas fermentacji 33 dni) oraz zmienne ładunki i parametry ścieków surowych w okresie zimowym i letnim.
2.3. Problem odorów
Oczyszczalnia Hajdów położona jest w bliskim sąsiedztwie zabudowań, a obiekty gospodarki osadowej praktycznie graniczą z budynkami mieszkalnymi. Emisja odorów jest znaczącym aspektem środowiskowym, a ciągłe ograniczenie uciążliwości zapachowej należy do priorytetowych zadań, wynikających z programów zarządzania środowiskowego w MPWiK. Wszystkie uciążliwe obiekty są zhermetyzowane, a powietrze z nich odprowadzane jest do dziewięciu biofiltrów, jednak nie zawsze jest to wystarczająca ochrona i sporadycznie zdarzają się interwencyjne wizyty organów kontrolujących. Wykorzystanie PIX do redukcji siarkowodoru w ściekach i osadach mogłoby stanowić kolejny element programu ograniczania emisji odorów.
3. Próba techniczna wstępnego strącania ścieków surowych
Próbę techniczną rozpoczęto w końcu marca 2017 r. PIX dozowano w dawce 30 mg/dm3 do ścieków surowych przed piaskownikiem. Do wykonania testu wykorzystano istniejącą instalację doprowadzającą PIX do piaskownika. Automatycznym dozowaniem PIX, proporcjonalnie do przepływu ścieków, zarządza system SCADA.
Celem głównym testu była poprawa funkcjonowania gospodarki osadowej: stworzenie ochrony antystruwitowej, zmniejszenie uciążliwości zapachowej poprzez redukcję siarkowodoru oraz kondycjonowanie osadu przed mechanicznym odwadnianiem.
Do bieżącej oceny przebiegu testu kontrolowano następujące parametry:
- ilość siarkowodoru w biogazie przed odsiarczalnią (przed testem 2000÷3000 ppm),
- produkcję biogazu (przed testem średnio 559 dm3/kg org.),
- stopień odwodnienia osadu (przed testem średnio 22,3%),
- ocena mikroskopowa ilości kryształów struwitu w osadzie w WKF (przed testem średnio ok. 5 w preparacie) i w osadzie przed wirówkami (przed testem średnio ok. 7 w preparacie).
Równolegle kontrolowano wpływ strącania wstępnego na procesy biologicznego oczyszczania ścieków. Głównie obserwowano parametry ścieków mechanicznie oczyszczonych i ich podatność na rozkład biologiczny oraz jakość ścieków na wylocie z oczyszczalni. W celu porównania stopnia redukcji parametrów ścieków mechanicznie i biologicznie oczyszczonych przyjęto parametry ścieków i osadów z okresu jednego roku poprzedzającego test. Parametry ścieków zestawiono w tab. 2.
Test był kilkakrotnie modyfikowany, a jego przebieg był uzależniony od efektów uzyskanych zarówno w gospodarce osadowej, jak i w procesie oczyszczania ścieków. Przebieg testu:
Już w pierwszych dniach stosowania PIX zauważono spadek siarkowodoru w biogazie. Przed dozowaniem PIX siarkowodór w biogazie wynosił 2 000÷3 000 ppm, a po zastosowaniu PIX zanotowano 800 ppm. Stwierdzono także brak charakterystycznego niemiłego zapachu z fermentera i zagęszczacza osadu surowego. Po tygodniu wyłączono jeden z dwóch pracujących osadników wstępnych, ponieważ wydawało się, że redukcja BZT po zastosowaniu PIX na piaskowniku jest zbyt wysoka, pogorszył się biologiczny rozkład azotu, co spowodowało drastyczny wzrost Nog na wylocie z oczyszczalni (tab. 3).
W okresie od 8 kwietnia 2017 r. do 28 maja 2017 r. dla dawki PIX 30 ml/m3 zauważono dalszy spadek siarkowodoru w surowym biogazie, do poziomu 100 ppm i redukcję zapachów na obiektach gospodarki osadowej. Pozwoliło to na zmiany w eksploatacji biologicznej odsiarczalni, mniejsze zużycie wody i pożywki dla mikroorganizmów. Wyraźnie też zmniejszyło się wytrącanie struwitu, co potwierdziły obserwacje mikroskopowe kryształów (3 szt. w osadzie w WKF oraz 4 w osadzie przed wirówkami). W części ściekowej wyłączenie osadnika wstępnego spowodowało poprawę relacji ChZT/BZT = 2,0 oraz BZT/N = 3,5 w ściekach mechanicznie oczyszczonych oraz uzyskano zadawalający poziom azotu na wylocie z oczyszczalni.
W tym czasie stwierdzono systematyczny wzrost ilości ścieków surowych. W stosunku do lat ubiegłych przyrost ten wyniósł średnio ok. 3 500m3/d. Ładunki zanieczyszczeń dopływające do oczyszczalni z czasem zaczęły przekraczać wartości projektowe. W tej sytuacji strącanie wstępne mogłoby stanowić dodatkową ochronę dla procesów biologicznych na bioreaktorach. Istotnym więc stał się stopień redukcji zanieczyszczeń na osadnikach wstępnych.
Na przełomie maja i czerwca 2017 r. zdecydowano o rozszerzeniu testu, wprowadzono dodatkowo dozowanie polielektolitu Superfloc A-1883 RS do ścieków po piaskowniku, w ilości ok. 4 g/m3 ścieków, proporcjonalnie do przepływu. Etap ten trwał kolejne dwa miesiące. W tym czasie zauważono przyrost produkcji biogazu, średnio do 634 dm3/kg org. Zużycie polielektrolitu na stacji odwadniania zmniejszyło się z 11,000 kg/t s.m. do 7,324 kg/t s.m. Parametry osadu przefermentowanego oraz odwodnionego utrzymywały się na poziomie zbliżonym do poziomu sprzed testu, kiedy osad był kondycjonowany PIX po wyjściu z WKF. Niepokojącym zjawiskiem było ponowne wytrącanie się kryształów struwitu, potwierdzone obrazem mikroskopowym (4 w osadzie w WKF oraz 5 w osadzie przed wirówkami). Krystalizacja struwitu była znacznie ograniczona, jednak nadal regularnie udrażniano przewód dosyłowy osadu do wirówek, a miejscem wytrącania kryształów nie był zagęszczacz przefermentowany lecz komory fermentacyjne. W części ściekowej utrzymano redukcję ładunków zanieczyszczeń na osadniku wstępnym oraz uzyskano dobre parametry ścieków oczyszczonych.
W sierpniu 2017 r. podwyższono dawkę PIX do strącania wstępnego do 40 mg/dm3 ścieków, w celu uzyskania lepszej redukcji ładunków zanieczyszczeń w ściekach na osadniku wstępnym oraz zwiększenia ochrony antystruwitowej w osadzie. Dawka polielektrolitu dozowana do ścieków po piaskowniku pozostała na poprzednim poziomie. Zbadano też przy użyciu kamery drożność przewodów odpływowych z WKF. Stwierdzono znaczne zmniejszenie średnic rurociągów. Były to nowe przewody, wykonane ze stali, podczas zakończonej dwa lata temu modernizacji. Podjęto więc decyzję o dodatkowym dozowaniu PIX do odpływu z każdego WKF. Wymagało to jednak montażu oddzielnej instalacji, od zbiorników magazynowych PIX do WKF. Budowa nowego rurociągu potrwała kilka tygodni. Istniejąca instalacja w kierunku piaskownika była już wykorzystywana na strącanie wstępne, ułożono więc nowy przewód (wąż techniczny zbrojony) o średnicy 32 mm i długości ok. 400 m. Fragmenty zakopane w ziemi zabezpieczono rurą osłonową, w miarę możliwości wąż umieszczono w kanalizacji sanitarnej i deszczowej
Połączenia odcinków przewodu montowano w studzienkach, w celu łatwego dostępu w przypadku rozszczelnienia. W studzience położonej najbliżej WKF zainstalowano rozdzielacz, od którego poprowadzono cztery przewody z zaworami kulowymi na poszczególne WKF oraz króciec spustowy. Poziome odcinki ułożono w kanalizacji, a pionowe, o długości ok. 30 m, w rurociągach przelewów awaryjnych wyprowadzono na kopuły WKF. Na każdej kopule WKF umieszczono zbiornik o pojemności 1 m3. Cała instalacja służy do okresowego (co kilka dni) przepompowywania PIX od głównych zbiorników magazynowych do zbiorników umieszczonych na kopulach WKF. Na kopułach zainstalowano również pompki dozujące PIX bezpośrednio do przelewów teleskopowych z WKF, w ilości ok. 11 l/h, w sposób ciągły. Zakończenie przewodu dozującego PIX umieszczono kilka cm nad wypływającym osadem z WKF (rys. 3).
Jednocześnie zauważono, iż zwiększenie dawki PIX do wstępnego strącania nie wpłynęło w widoczny sposób na parametry fermentacji i odwadniania osadów. Uzyskano wprawdzie zmniejszenie krystalizacji struwitu w WKF (w obrazie mikroskopowym 3,3), jednak ponownie pojawiły się problemy z drożnością na zagęszczaczu i przewodach osadu przefermentowanego (w obrazie mikroskopowym 6,8). Nie osiągnięto również wyraźnych zmian w redukcji zanieczyszczeń w ściekach po osadniku wstępnym, co przedstawia tab. 6. Ten etap próby technicznej pozwolił na wypracowanie koncepcji dalszego przebiegu testu.
Mając na uwadze główny cel, jakim jest przeciwdziałanie krystalizacji struwitu, postanowiono powrócić do dawki PIX do ścieków surowych na poziomie 30 mg/dm3 oraz dodatkowe dozowanie PIX do komór odpływowych osadu z każdego WKF, wykorzystując nową instalację. Dodatkowa dawka PIX, to ok. 1,5 kg/m3 doprowadzanego osadu. Ze względu na zwiększoną ilość ścieków oraz zbliżający się sezon zimowy, uruchomiono drugi osadnik wstępny w celu utrzymania właściwych redukcji zanieczyszczeń w ściekach. Dawka polielektrolitu dozowana do ścieków po piaskowniku pozostała na poprzednim poziomie. W założeniu miał być to ostateczny etap testu, jednak okazało się, iż trudno jest w warunkach zimowych utrzymać sprawność instalacji dozującej PIX na komory fermentacyjne (likwidacja nieszczelności, zapewnienie ciągłości pracy pomp dozujących umieszczonych na kopule WKF). Ten etap testu trwał do końca roku 2017. Po półrocznym okresie dozowania PIX do ścieków surowych dały się zauważać zmiany w procesach fermentacji. Produkcja biogazu wzrosła do 667 dm3/kg org. (wzrost o 16%); stopień przefermentowania wzrósł do 54,5% z początkowego 53,3%. W obrazie mikroskopowym struwitu uzyskano najlepsze efekty (2 kryształy w osadzie w WKF oraz 3 w osadzie przefermentowanym). W ściekach mechanicznie oczyszczonych zauważono wyraźny wzrost redukcji zanieczyszczeń, co pozwoliło utrzymać parametry ścieków oczyszczonych na odpowiednim poziomie (tab. 7.)
Do końca marca 2018 r. kontynuowano strącanie wstępne przy dawce PIX 30 mg/dm3 i dwóch pracujących osadnikach wstępnych oraz dozowanym polielektrolicie do ścieków po piaskowniku. Pomimo warunków zimowych i zwiększonej ilości ścieków i ładunków zanieczyszczeń, uzyskano dalszą poprawę parametrów fermentacji oraz zachowano wysoką jakość ścieków oczyszczonych. W tym okresie stopień przefermentowania wynosił 59%, produkcja biogazu 666 dm3/kg org., a w obrazie mikroskopowym odczytano jeden kryształ w osadzie w WKF oraz jeden w osadzie przefermentowanym. W ściekach mechanicznie oczyszczonych zauważono wyraźny wzrost redukcji zanieczyszczeń, co pozwoliło utrzymać parametry ścieków oczyszczonych na odpowiednim poziomie (tab. 8.)
W marcu 2018 r. podjęto decyzję o kontynowaniu strącania wstępnego. Zaplanowano też wykonanie drugiej, profesjonalnej stacji magazynowania i dozowania PIX do osadów, która zostanie wybudowana w pobliżu komór fermentacyjnych.
4. Wyniki testu technicznego
4.1. Zmiany parametrów procesu przeróbki osadów w czasie trwania próby technicznej
Próba techniczna dozowania PIX do strącania wstępnego trwała rok. W celu określenia przebiegu zmian oraz porównania efektów, przyjęto średnie wartości parametrów dla osadów i ścieków z okresu jednego roku poprzedzającego test. Pomimo zwiększonej ilości ścieków, do procesu fermentacji dostarczono podobną ilość osadu, o zbliżonym ładunku organicznym. W obu przedziałach czasowych zużyto podobne ilości PIX, w pierwszym okresie jedynie do osadu przefermentowanego, w drugim – głównie na wstępne strącanie. Strącanie wstępne spowodowało wzrost udziału osadu surowego w stosunku do nadmiernego średnio o 3,3%. Ilość osadu odwodnionego pozostała na stałym poziomie. Średnie parametry procesu zestawiono w tab. 9.
Natychmiastowym efektem strącania wstępnego było zmniejszenie uciążliwości zapachowej na pompowniach osadowych oraz zagęszczaczu osadu surowego. Już w pierwszych tygodniach testu stwierdzono również spadek zawartości siarkowodoru w biogazie. Pozwoliło to na odciążenie biologicznej odsiarczalni do tego stopnia, że obecnie jej eksploatacja ogranicza się do niezbędnego minimum. Zużycie wody spadło 10-krotnie, a ilość stosowanej pożywki 40-krotnie. Nie ma potrzeby regularnego częstego czyszczenia złoża, co do tej pory wiązało się z wyłączeniem agregatów prądotwórczych na wiele dni w roku. Znacznej poprawie uległa też czystość rurociągów i urządzeń na sieci biogazowej. Dalsze efekty dozowania PIX zaobserwowano po kilku miesiącach, co wynika ze specyfiki procesu fermentacji. Oceniając proces, trudno oprzeć się jedynie na porównaniu średnich wartości parametrów z okresu przed i w trakcie testu. Istotny jest przebieg zmian parametrów w trakcie trwania testu oraz ostateczne efekty i trendy.
Wykresy 1 i 2 przedstawiają parametry procesu fermentacji w WKF. Ze względu na charakter procesu pierwsze istotne zmiany w WKF zaistniały po sześciu miesiącach strącania wstępnego. Widoczny jest stały wzrost stopnia przefermentowania osadu (w ostatnich miesiącach testu osiągnął wartość średnio 59%). W podobny sposób wzrastała produkcja biogazu. W końcowym okresie produkcja ustabilizowała się na poziomie 650 dm3/kg org. W praktyce oznacza to wzrost produkcji o około 1 000 m3/d (10% w stosunku do okresu poprzedniego).
Poprawa parametrów fermentacji pozytywnie wpłynęła na proces odwaniania. Obserwowano systematyczny wzrost suchej masy po wirówkach, od 22% do 23,8% w końcowym etapie testu. Ilość zużytego polielektrolitu zmniejszyła się w sposób trwały i nie przekracza 10 kg/t s.m. Zmiany te przedstawiają wykresy 3 i 4.
Znacznie obniżyła się krystalizacja struwitu. Wykres 5 przedstawia stopniowy spadek wytracania się kryształów w osadzie przefermentowanym oraz w komorach fermentacyjnych, w miarę trwania testu.
Struwit przestał osadzać się w urządzeniach stacji odwadniania oraz w przewodzie dosyłowym z zagęszczacza do stacji wirówek. Na tym odcinku prewencyjnie wykonuje się raz w tygodniu płukanie ściekami oczyszczonymi rurociągu i komory odpływowej z zagęszczacza. Zmniejszenie ilości struwitu było szczególnie widoczne w czasie działania dodatkowej instalacji dozującej PIX do komór odpływowych z WKF. Największym problemem pozostało osadzanie się struwitu w przewodach odpływowych z WKF. Przewody te były wymienione w roku 2015, w czasie modernizacji. Po trzech latach, wiosną 2018 r., pojawiły się poważne problemy z ich drożnością, stwierdzono zmniejszenie przekroju do ¼ (rys. 4). Przewody oczyszczono mechanicznie oraz ponownie uruchomiono instalację dodatkowego dozowania PIX na kopułach WKF. Prowadzone są dalsze obserwacje, czy dozowanie PIX w dwóch miejscach stworzy dostateczną ochronę antystruwitową.
4.2. Parametry procesu oczyszczania ścieków podczas trwania próby technicznej
Strącanie wstępne dawką PIX 30 mg/dm3 nie spowodowało istotnych zmian w procesie oczyszczania ścieków. Stężenia zanieczyszczeń w ściekach zestawiono w tab. 10.
W odniesieniu do parametrów ścieków w okresie porównawczym (tab. 2) nastąpił kilkuprocentowy wzrost redukcji zanieczyszczeń na osadnikach wstępnych, pomimo wyraźnego wzrostu ilości ścieków oraz ładunków zanieczyszczeń dopływających do oczyszczalni (wykres 6 i 7).
Szczególnie widoczne jest to w przypadku fosforu ogólnego, którego ilość w poprzednim okresie wzrastała z powodu ładunku powracającego wraz z odciekami z gospodarki osadowej (wykres 7). Nie stwierdzono zwiększonej redukcji ładunku azotu (wykres 7). Zaobserwowano nieznaczny spadek podatności ścieków mechanicznie oczyszczonych na biologiczny rozkład oraz możliwości biologicznego usuwania azotu, tj. ChZT/BZT = 2,20; BZT/N = 3,51; BZT/P = 30,62.
Aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo procesu denitryfikacji oraz uzyskać dużą powtarzalność wyników badań, zgodnych z warunkami pozwolenia wodnoprawnego dla azotu, zużyto 489 Mg preparatu stanowiącego zewnętrzne źródło węgla. W okresie porównawczym nie dawkowano węgla organicznego w sposób ciągły, przeprowadzano testy z różnymi preparatami i optymalizowano proces dozowania. Nie można więc określić wpływu strącania wstępnego na zużycie zewnętrznego źródła węgla.
Nie zauważono zmian parametrów osadu czynnego (stężenia, indeksu oraz obciążenia osadu w bioreaktorach). Również ilość osadu nadmiernego, a także zużyty polielektrolit do jego zagęszczania, pozostał na niezmienionym poziomie. Dozowanie PIX do ścieków nie ograniczyło powstawania kożucha i piany w bioreaktorach i osadnikach wtórnych, a do jego likwidacji dozowano podobne do poprzednich lat, ilości polichlorku glinu. Do napowietrzania ścieków zużyto podobne ilości energii. Niektóre średnie wartości parametrów uzyskane podczas testu zestawiono w tab. 11.
5. Podsumowanie
Dozowanie PIX do ścieków surowych na strącanie wstępne w ilości 30 mg/dm3 pozwala na poprawę funkcjonowania gospodarki osadowej.
Uzyskane efekty to: zmniejszenie uciążliwości zapachowej, zwiększenie stopnia przefermentowania osadu, wzrost produkcji biogazu, odciążenie biologicznej odsiarczalni biogazu, poprawa stopnia odwodnienia osadu, spadek zużycia polielektrolitu na wirówkach oraz częściowe ograniczenie wytrącania się struwitu w rurociągach, armaturze i urządzeniach gospodarki osadowej.
Wprowadzenie dodatkowego punktu dozowania PIX do osadu odpływającego z WKF daje możliwość uzyskania dalszej ochrony antystruwitowej i zwiększenia stopnia odwodnienia osadu.
Testowana dawka PIX, w połączeniu z polielektrolitem dozowanym do ścieków surowych po piaskowniku, zwiększa redukcję ładunków BZT5, ChZT, zawiesiny ogólnej i fosforu w ściekach mechanicznie oczyszczonych. Zapobiega to przeciążeniu biologicznej części oczyszczalni, pozwala utrzymać stabilność procesów oraz jakość ścieków oczyszczonych, pomimo wyraźnego wzrostu ładunków zanieczyszczeń dopływających do oczyszczalni, przekraczających wartości projektowe.
Strącanie wstępne całkowicie redukuje wtóre zanieczyszczenie ścieków fosforem, pochodzącym z odcieków z przeróbki osadów.
Przeniesienie punktu dozowania PIX z końcowego odcinka gospodarki osadowej (kondycjonowanie osadu przefermentowanego), na początek oczyszczalni (strącanie wstępne) otwiera nowe możliwości i korzystnie poprawia funkcjonowanie całej oczyszczalni, a uzyskanie efektów jest możliwe przy zachowaniu dotychczasowego zużycia preparatu PIX.
Elżbieta Kurek
Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. w Lublinie
źródło: Forum Eksploatatora 5/2018
