Naukowcy z Politechniki Białostockiej uzyskali patent na innowacyjny sposób wytwarzania tlenowego granulowanego osadu czynnego. Rozwiązanie to pozwala na znacznie szybsze oczyszczanie ścieków w zakładach wykorzystujących reaktory biologiczne i ogranicza koszty funkcjonowania oczyszczalni.
Innowacyjny sposób na szybsze oczyszczanie ścieków został opatentowany przez badaczy z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej. Technologia oczyszczania ścieków z wykorzystaniem tlenowego granulowanego osadu czynnego pojawiła się ponad dekadę temu, jednak nie przyjęła się i obecnie jest stosowana w zaledwie kilkunastu przemysłowych i miejskich oczyszczalniach na świecie. W Polsce wykorzystuje ją oczyszczalnia obsługująca miejscowość Ryki. Przyczyną takiego stanu rzeczy mogą być wciąż trwające badania podstawowe nad granulowanym osadem czynnym. Być może badania naukowców z Białegostoku przyczynią się do popularyzacji tej technologii.
Jak przyznaje współtwórca wynalazku dr inż. Piotr Ofman z Katedry Technologii w Inżynierii Środowiska, „opracowane przez nas rozwiązanie można wdrożyć na oczyszczalniach ścieków, w których ciąg technologiczny oparty jest o wykorzystanie sekwencyjnych reaktorów biologicznych”. Dodał też, że patent jest efektem wielu lat wytężonej pracy naukowców.
Innowacyjny sposób na biologiczne oczyszczanie ścieków
Metoda opracowana przez badaczy z Politechniki Białostockiej polega na wykorzystaniu konsorcjum mikroorganizmów do biodegradacji związków węgla, form azotu i fosforu. Formująca się w tym procesie biomasa przyjmuje postać granul i sedymentuje znacznie szybciej niż konwencjonalny, kłaczkowaty osad czynny. Ta właściwość redukuje m.in. potrzebę stosowania wielokomorowych reaktorów oraz recyrkulacji, co rozwiązuje szereg problemów eksploatacyjnych i ogranicza koszty funkcjonowania oczyszczalni ścieków – czytamy w komunikacie przesłanym przez uczelnię.
Dr inż. Ofman wyjaśnia, że jedną z większych zalet tlenowych granul osadu czynnego jest ich odporność na zmiany charakterystyki jakościowej ścieków dopływających do oczyszczalni. Dzięki temu możliwe jest zachowanie stabilniejszych efektów biologicznego usuwania zanieczyszczeń obecnych w ściekach. Takie granule mają też lepsze właściwości sedymentacyjne w porównaniu do osadu kłaczkowatego, który jest najpowszechniej występującym osadem czynnym w oczyszczalniach ścieków.
– Ta cecha może potencjalnie rozwiązać szereg problemów eksploatacyjnych i ograniczyć koszty funkcjonowania oczyszczalni ścieków. Oprócz tego z lepszych właściwości sedymentacyjnych tlenowych granul osadu czynnego pośrednio wynika możliwość skrócenia cyklu pracy reaktora sekwencyjnego – mam tu na myśli fazę sedymentacji. To pozwala inaczej zaplanować strategię działania reaktora oraz w konsekwencji ograniczyć koszty inwestycyjne związane z budową zbiorników retencyjnych, służących do magazynowania ścieków surowych – mówi dr inż. Ofman.
Dodatkowo naukowcy zaobserwowali, że tlenowe granule osadu czynnego przyrastają nieco wolniej w stosunku do kłaczków osadu czynnego. Jak tłumaczy dr inż. Ofman, pozwoli to na „rozwiązanie problemów związanych z gospodarką osadową na oczyszczalniach ścieków, poprzez konieczność zagospodarowania mniejszej masy osadu nadmiernego, jaki musi zostać odprowadzony z układu oczyszczania ścieków”.
Badania naukowców z Politechniki Białostockiej
Zespół naukowców z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej prowadzi badania nad granulacją kłaczkowatego osadu czynnego od kilku lat. Prace prowadzone są w warunkach laboratoryjnych w sekwencyjnym reaktorze biologicznym typu SBR autorskiego projektu dr. inż. Piotra Ofman.
– W 2021 roku zrealizowaliśmy projekt badawczy finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki poświęcony analizie przemian form azotu w trakcie granulacji kłaczków osadu czynnego. Rezultaty tego projektu pozwoliły nam lepiej poznać proces oczyszczania z wykorzystaniem tlenowych granul osadu czynnego i w konsekwencji zaobserwowaliśmy, że kinetyka przemian związków azotu zwiększa się wraz ze stopniem zgranulowania osadu czynnego. Dzięki temu możliwe jest skrócenie czasu fazy napowietrzania przy zachowaniu wymaganej jakości ścieków oczyszczonych. Należy w tym miejscu podkreślić, że napowietrzanie jest jednym z najbardziej energochłonnych procesów jaki występuje na oczyszczalniach ścieków. Stąd też możliwość skrócenia czasu napowietrzania ścieków przekłada się to na zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych związanych ze zużyciem energii elektrycznej – wyjaśnia dr inż. Piotr Ofman.
Patent otwiera drogę do zastosowania przemysłowego
26 lipca 2022 r. Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej przyznał Politechnice Białostockiej patent na wynalazek pn. „Sposób wytwarzania tlenowego granulowanego osadu czynnego”.
W trakcie przeprowadzonych badań zespół pod kierownictwem dr. inż. Piotra Ofmana wykazał, że intensywność z jaką zachodzą przemiany form azotu zwiększa się wraz ze stopniem zgranulowania osadu czynnego. Aktualnie naukowcy pracują nad modyfikacją opatentowanego sposobu granulacji kłaczkowatego osadu czynnego. W szerszej perspektywie wyniki badań będą mogły znaleźć zastosowanie również w gałęzi przemysłowej.
– Otrzymanie patentu ułatwi nam pozyskanie środków finansowych na dalsze badania, które chcielibyśmy prowadzić w większej skali i o ile będzie to możliwe w warunkach rzeczywistych – zapowiada dr inż. Piotr Ofman.
Źródło: Politechnika Białostocka, fot. Paweł Jankowski/ Politechnika Białostocka