Fermentacyjne technologie
zagospodarowania odpadów

Etapy procesu oczyszczania ścieków

Stawy sedymentacyjne

Typowy ciąg technologiczny dla ścieków o wysokiej wartości BZT

5

.

I etap – staw anaerobowy przez 3 – 5 dni
II etap – staw fakultatywny przez 20 – 40 dni
III etap – staw dojrzewalnikowy przez 7 dni

Konstrukcja filtru zraszanego do oczyszczania ścieków

Schemat procesu oczyszczania ścieków z zastosowaniem
technologii osadu czynnego.

Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego

.

Mikroorganizmy w osadzie czynnym

1. Bakterie: od 5  10

9

komórek/ml do 1,5  10

10

komórek/ml.

Dominujące rodzaje: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus,
Alcaligenes, Moraxella, Flavobacterium; bakterie nitryfikacyjne –
Nitrosomonas, Nitrobacter; Thiobacillus

2. Pierwotniaki – orzęski (osiadłe, pełzające, wiciowe, zarodziowe,
wolnopływające), wrotki

Cecha charakterystyczna:
wzrost w postaci kłaczków
(sflokulowany)

Mikroskopowy obraz kłaczka
osadu czynnego

Cykl pracy reaktora SBR (bioreaktor sekwencyjny)

Oczyszczanie ścieków z użyciem osadu czynnego

reaktor pracujący w trybie półciągłym

Chemostat

– hodowla ciągła drobnoustrojów, w której

populacja mikroorganizmów jest utrzymywana na stałym
poziomie poprzez ciągłe odbieranie części hodowli
i zastępowanie jej świeżą pożywką. Klasyczny układ
bioreaktora do oczyszczania ścieków z osadem czynnym
jest przykładem chemostatu z zawracaniem części populacji
komórek.

Q – natężenie przepływu
ścieków
X – gęstość komórek
S – stężenie składników
odżywczych
- współczynnik

 recyklingu

C – współczynnik

 zatężenia biomasy

 zawracanej

Bilans biomasy

Biomasa akumulowana = biomasa dopływająca + przyrost biomasy –
biomasa usuwana – komórki martwe

X

V

QX

X

V

X

QC

V

QX

dt

dX





















)

1

(

0

- szybkość wzrostu
 - szybkość obumierania

0



dt

dX

0



dt

dX

Wprowadzając: D = Q/V – szybkość rozcieńczania, zakładając   0

I brak zasilania biomasą oraz uzyskanie stanu równowagi, czyli ,
otrzymujemy:
 = D(1 +  - C)

Parametry technologiczne osadu czynnego

Obciążenie komory osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń

B

v

=

S

1

 Q

1

V

Stężenia B

v

i S

1

wyrażone są w postaci parametrów BZT

5

lub ChZT

Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń

B

x

=

S

1

 Q

1

V  X

2

X

2

– zawartość zawiesin w osadzie

czynnym

Reaktor ze złożem fluidalnym

Głębokoszybowy proces oczyszczania ścieków z zastosowaniem
reaktora typu air-lift

Schemat reaktora membranowego do oczyszczania ścieków

Schemat dwustopniowego oczyszczania ścieków, umożliwiającego
przeprowadzenie nitryfikacji i denitryfikacji

Przekrój pryzmy kompostowej

Fermentacja metanowa

Przekształcenie związków organicznych o różnym stopniu utlenienia do metanu i CO

2

w warunkach

beztlenowych. Proces jest kilkuetapowy, prowadzony przez konsorcjum bakterii.
Ostatni etap – bakterie metanowe

Produkt końcowy – biogaz, zawierający 55 – 75% metanu, 20 – 40% CO

2

, 2 - 3 % wodoru,

1 – 2% pary wodnej i 1 – 2% H

2

S

Bakterie metanogenne

1. Należą do Archebacteria
2. Mają zróżnicowaną morfologię (pałeczki o różnej długości i kształcie),
ziarniaki
3. Większość jest organizmami termofilnymi
4. Ścisłe beztlenowce

Methanococcus spp.

Methanosarcina barkeri

Methanobacterium thermoautotrophicum

Methanotrix fervidus

Rodzaje reaktorów i techniki
fermentacji anaerobowej

Fermentacja anaerobowa w bioreaktorze UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Ścieki wpływają do reaktora od spodu i przepływają przez osad
czynny
bakterii beztlenowych rosnących na powierzchni ziaren nośnika
(plastik, żwir,
piasek, szkło). Mieszanina osadu czynnego, biogazu i wody jest
rozdzielana
w separatorze w górnej strefie reaktora.

Parametry: - zastosowanie głównie dla stężonych ścieków (> 2 g
BZT

5

na dm

3

)

- mały przyrost biomasy (0,1 kg na kg BZT

5

)

-

- wydajność biogazu: 0,3 dm

3

metanu na g BZT

5

.

Schemat przydomowej wytwornicy biogazu

Poprawianie parametrów technologicznych biogazu

Problemy:

Obecność CO

2

, H

2

S, H

2

O

Skład biogazu: 55 – 75% metanu, 20 – 40% CO

2

, 2 - 3 % wodoru, 1 – 2%

pary wodnej
i 1 – 2% H

2

S

Rozwiązania ?

Schemat biogazowni wykorzystującej gnojowicę

INSTALACJA
DO WYTWARZANIA
BIOGAZU
Z ORGANICZNYCH
ODPADÓW STAŁYCH
(SALZBURG, AUSTRIA)

W instalacji przerabianych
jest rocznie 20 000 ton
odpadów w jednofazowym
procesie fermentacji beztlenowej.

Odpady rozdrobnione do 40 mm
są transportowane do dozownika,
mieszane ze szlamem fermentacyjnym.
i podgrzewane do 55 C, a następnie

wprowadzane do bioreaktora.

Wydajność 135 m

3

biogazu/T odpadów.

Przetworzenie na energię elektryczną –
250 kWh ze 135 m

3

biogazu.

Schemat instalacji wykorzystującej odpady browarnicze do wytwarzania energii
w obiegu zamkniętym

Porównanie parametrów różnych technologii

biologicznego oczyszczania ścieków

MBR – bioreaktor membranowy
UASB – bioreaktor ze wstępującym przepływem kożucha osadu