ATSO

PROCES AUTOTERMICZNEJ TERMOFILNEJ STABILIZACJI OSADU (ATSO)

Wprowadzenie.

Nieodłącznym produktem każdej oczyszczalni ścieków, niezależnie od zastosowanej technologii, są osady ściekowe. Powstają one zarówno w wyniku procesów mechanicznego oczyszczania ścieków (jako odseparowany piasek, skratki lub elementy wyflotowane) jak również przy biologicznym oczyszczaniu (osad nadmierny, fragmenty oderwanej błony biologicznej) czy też przy chemicznym strącaniu fosforu. Powstające osady musimy unieszkodliwiać zarówno z przyczyn prawnych jak również estetycznych i praktycznych. Względy ekologiczne wymagają natomiast, by osad, o ile to możliwe, powracał do środowiska naturalnego.

Osad musi być zatem prawidłowo unieszkodliwiany celem:

  • zmniejszenia jego zagniwalności w procesie stabilizacji,
  • zabicia organizmów chorobotwórczych w procesie higienizacji,
  • zmniejszenia objętości i masy osadu w procesie odwadniania,
  • wywozu osadu z terenu oczyszczalni w celu ostatecznego ich unieszkodliwienia.

Proces stabilizacji jak również proces higienizacji można prowadzić wieloma różnymi metodami. Jedną z nich może być autotermiczna termofilna stabilizacja, zapewniająca równocześnie pełną higienizację.

Tlenowa termofilna stabilizacja osadów ściekowych jest coraz powszechniej stosowana w krajach Europy Zachodniej i Ameryki Północnej. W Niemczech system ten funkcjonuje pod nazwą ATS (die aerob-thermophile Schlammbehandlung), w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie znany jest jako ATAD (autothermal thermophilic aerobic digestion), zaś w Polsce rozpowszechniana jest nazwa ATSO (autotermiczna termofilna stabilizacja osadów). Technologia stabilizacji tlenowej w warunkach termofilnych została rozwinięta przez Huberta L. Fuchsa w latach 70-tych. Wówczas powstała pierwsza instalacja na terenie Niemiec w Vilsbiburgu, która działa do dnia dzisiejszego. Poza Europą Zachodnią tego typu instalacje pracują w USA, Kanadzie i Japonii. W Polsce pracują trzy instalacje ATSO w komunalnych oczyszczalniach ścieków (Giżycko od 2003r, Lubań od 2006r i Olecko od 2009r) oraz jedna na terenie zakładu przemysłowego (Skolwin – zakłady papiernicze).

Charakterystyka procesu.

Proces autotermicznej termofilnej stabilizacji osadów pozwala na przeprowadzenie procesów stabilizacji i higienizacji w jednym urządzeniu. Zapewnia pełną stabilizację, higienizację i dezynfekcję osadów, czyniąc je biomasą, która może być wykorzystywana do celów przyrodniczych.

Metoda ta jest oparta na redukowaniu substancji organicznych zawartych w osadach ściekowych. W technologii ATSO zmniejszenie ilości tych substancji przeprowadzane jest przez aerobowe mikroorganizmy. Przemiana energii aerobowej odbywa się egzotermicznie. Dlatego biologiczne utlenianie substancji organicznych wyzwala energię, głównie w postaci ciepła. Produktem końcowym są substancje proste jak H20 i CO2. Wydajne zatrzymanie ciepła, które wyzwala się podczas rozkładu daje w rezultacie wysokie temperatury robocze (>50° C), a to z kolei wysoki stopień rozkładu substancji organicznych jak też eliminację czynników chorobotwórczych. Proces ten wymaga wstępnego zagęszczenia osadu do ponad 4 % s.m., dzięki czemu uzyskuje się większą jednostkową zawartość substancji organicznych, która nie powinna być mniejsza niż 40,0 g/l, wyrażona wartością ChZT.

Przy dostarczeniu odpowiedniej ilości tlenu samorzutnie osiągana jest temperatura od 55 do 80 0C. W większości oczyszczalni proces jest chłodzony do temperatury 55-60 0C, co daje możliwość odzysku ciepła. Zmniejszone gabaryty komory (czas przetrzymania 5 do 6 dni) pozwalają na uzyskanie podobnej do stabilizacji konwencjonalnej 38-50% obniżki s.m.o. oraz najlepszego osadu pod względem unieszkodliwienia organizmów chorobotwórczych.

Układy ATSO zwykle składają się z dwóch reaktorów pracujących szeregowo. Układ zasilany jest wsadowo raz dziennie, po czym reaktory są odizolowane. Odizolowane i zamknięte reaktory stosuje się w celu zminimalizowania strat ciepła. Skuteczny przebieg procesu jest możliwy przy zastosowaniu napowietrzania, które powoduje szybkie tworzenie się warstwy piany. Działa ona jako izolacja, zapewnia lepsze wykorzystanie tlenu i powoduje wzrost aktywności biologicznej. Bardzo wysoką aktywność biologiczną zaobserwowano właśnie w obrębie piany. Zastosowanie rozbijaczy piany pozwala kontrolować formowanie się, grubość i w pewnym sensie gęstość tworzącej się warstwy piany.

W pierwszym stopniu instalacji temperatury zwykle są w dolnym zakresie rozkładu termofilnego (40-50°C). Maksimum dezynfekcji osiąga się w drugim stopniu, w którym temperatury zawierają się w granicach 50-60°C. Codzienny zrzut unieszkodliwionych osadów odbywa się tylko z drugiego stopnia. Po zakończeniu takiego zrzutu surowy osad jest podawany do pierwszego stopnia, podczas gdy przetworzony częściowo osad jest przemieszczany do drugiego reaktora. Przemieszczenie osadu z reaktora pierwszego do reaktora drugiego wywołuje jedynie niewielki spadek temperatury. W związku z tym w stopniu drugim warunki temperaturowe są prawie stałe podczas cyklu zasilania. Po zasileniu osadem reaktory pozostają odizolowane przez 23 godziny, kiedy to zachodzi rozkład termofilny. W celu ograniczenia wzrostu temperatury w reaktorze drugim instaluje się wymiennik ciepła.

Zalety procesu

Proces autotermicznej termofilnej stabilizacji osadów posiada wiele zalet, do których należą między innymi:

  • zapewnienie jednoczesnej pełnej stabilizacji osadów ściekowych i wysokiego stopnia eliminacji czynników chorobotwórczych,
  • bardzo stabilny przebieg reakcji biochemicznych,
  • krótki czas przetrzymywania osadu (~6 dni),
  • elastyczność pracy urządzeń i krótki czas uruchomienia,
  • wymaga mało miejsca, co zmniejsza koszty inwestycji.

Ponadto jest to sprawdzona technologia potwierdzona wieloletnim doświadczeniem firmy FUCHS.

Zastosowanie

Omawiana technologia ma bardzo szerokie zastosowanie. Znane są pozytywne doświadczenia pracy instalacji ATSO zarówno oczyszczalniach ścieków miejskich jak i przemysłowych.

Instalacje ATSO mogą pracować:

  • w oczyszczalniach ścieków komunalnych; szczególnie w zakresie wydajności do 20000,00 m3/d,
  • w zakładach przetwórstwa ziemniaków (np. Norwegia - zakłady produkcji płatków ziemniaczanych),
  • w mleczarniach ( Niemcy - Fryburg 1990r i prace pilotażowe 1996r),
  • w zakładach przetwórstwa żywności dla zwierząt (prace pilotażowe 1996r),
  • w rolnictwie do obróbki nawozów zwierzęcych; w szczególności świńskich, drobiu i krowich (instalacje w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Niemczech) - korzenie procesu tlenowej, termofilnej stabilizacji (już w latach siedemdziesiątych).

W przypadku modernizacji istniejących linii osadowych stosuje się instalacje ATSO jako wstępne systemy przed konwencjonalnymi komorami fermentacyjnymi.

Można je wówczas wykorzystać do:

  • zmniejszenia obciążenia organicznego komór fermentacyjnych,
  • zmniejszenia obciążenia i dezynfekcji osadu przed komorą fermentacyjną,
  • dezynfekcji osadu przed komorą fermentacyjną.

Podsumowanie

W każdej oczyszczalni przeróbka i unieszkodliwianie osadów ściekowych powinny prowadzić do maksymalnego, ekonomicznie uzasadnionego zmniejszenia ich masy i objętości oraz pozbawienia szkodliwego wpływu na środowisko.
Proces ATSO, z pewnością spełniający te oczekiwania, jest nadal nową technologią w warunkach polskich, która doczekała się realizacji w oczyszczalni ścieków w Giżycku, Lubaniu i Olecku. Całkowicie zautomatyzowany umożliwia otrzymywanie osadów, które nie zagniwają, pozbawione są jaj pasożytów jelitowych, zawierają natomiast substancje nawozowe, które jako wartościowy towar z powodzeniem mogą wrócić do naturalnego obiegu.

 

 

Najlepszym tego świadectwem jest wzrastające zainteresowanie rolników indywidualnych wykorzystaniem osadów z oczyszczalni w Giżycku do celów nawozowych, przy wcześniejszej całkowitej niechęci. Ponadto Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi wydał w październiku 2008r decyzję Nr 205/08 o wprowadzeniu do obrotu nawozu organicznego pn. „BIOGIZ”, produkowanego przez PWiK Sp. z o.o. w Giżycku, oczywiście z osadów ściekowych ustabilizowanych i zhigienizowanych w procesie ATSO i odwodnionych..