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.
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”.
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.
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
