Przetwarzanie energetyczne osadów w wydzielonej komorze fermentacyjnej oczyszczalni ścieków Pomorzany w Szczecinie

• Autorzy: Iżewska A. , Szaflik W.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/63272

Warianty tytułu

EN

Energy sludge processing in a separate wastewater treatment plant digester Pomorzany in Czczecin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Oczyszczalnia Ścieków Pomorzany w Szczecinie zapewnia uzyskanie wymaganych parametrów ścieków oczyszczonych. Jednak dzięki wysokiej efektywności oczyszczania ścieków, powstaje więcej odpadów (skratki, odpady) po procesie oczyszczania. W badanej oczyszczalni osad wstępny zagęszczany jest grawitacyjnie do zawartości około 5% suchej masy, a nadmierny zagęszczany jest w zagęszczarkach mechanicznych do 6% suchej masy. Osady wstępny i nadmierny po zagęszczeniu odprowadzany jest do zbiornika osadu zagęszczonego skąd za pomocą pomp wtłaczany jest do dwóch zamkniętych komór fermentacyjnych. Każda z komór fermentacyjnych ma pojemność 5069 m³. W komorach prowadzona jest fermentacja mezofilowa w temperaturze ok. 37 oC. Produkowany w komorze biogaz jest magazynowany w dwóch dwupowłokowych zbiornikach o pojemności 1500 m³ każdy i po odsiarczeniu metodą biosulfex (w wyniku procesu uzyskuje się elementarną siarkę) wykorzystywany jest jako paliwo w agregatach kogeneracyjnych. Celem badań było określenie ilości energii oddawanej w postaci ciepła w trakcie procesu fermentacji metanowej przez osady ściekowe (wstępny i nadmierny). Ilości te określono na podstawie bilansu energii chemicznej osadów doprowadzanych i odprowadzanych z WKF oraz wytwarzanego biogazu w ciągu doby. W badaniach określono, że procentowa wartość średniej ilości energii chemicznej zamienionej na ciepło i odprowadzonej z wyprodukowanym z nich metanem w stosunku do energii chemicznej ścieków doprowadzonych do pierwszej WKF dla Oczyszczalni Ścieków Pomorzany w Szczecinie, dla poziomu ufności 0,95, mieściła się w przedziale 47,86 ± 9,73%. Średnio z metanem wydzielane jest 80,86 ± 33,65% a na ciepło zamienia się 19,14 ± 33,65% energii.

EN

Pomorzany Sewage Treatment Plant in Szczecin ensures the required parameters of treated sewage. However, due to higher efficiency of sewage treatment, more sludge is produced after the treatment process. In the examined sludge treatment plant, primary sludge is gravitationally thickened to the content of about 5% of dry matter, and the excessive is thickened in mechanical compactors up to 6% of dry matter. Settlements preliminary and excessive after compaction is discharged to the sludge tank where a pump is forced into two closed digesters. Each digester has the capacity of 5069 m³. At a temperature of about 37 °C a mesophilic digestion is performed. Biogas, that is produced in the chamber, is stored in two-coat tanks with the capacity of 1500 m³ each and after desulphurization with the biosulfex method (which results with obtaining elemental sulphur) it is used as fuel in cogeneration units. The aim of this study was to determine amount of energy given by sewage sludge in the form of heat during the process of methane digestion (primary and excessive). These amounts were determined on the basis of chemical energy balance of sewage carried into and out of Separate Sludge Digesters and produced biogas within 24h. The study determined that the percentage value of average chemical energy amount turned into heat and discharged with produced methane in relation to chemical energy of sewage carried into the first digester in Pomorzany Treatment Plant in Szczecin was in the range of 47.86 ± 9.73% for a confidence level of 0.95. On average 80.86 ± 33.65% was emitted with methane and 19.14 ± 33.65% of energy was changed into heat.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; wartość opałowa; bilans energii chemicznej wydzielonej komory fermentacji

EN

sewage sludge; calorific value; chemical energy balance in Separate Sludge Digester

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 48
• Strony: 88--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Iżewska A.

• Wydział Budownictwa i Architektury, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, al. Piastów 50, 70-311 Szczecin

autor

Szaflik W.

• Wydział Budownictwa i Architektury, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, al. Piastów 50, 70-311 Szczecin

Bibliografia

• 1. Białobrzewski I., Mikš-Krajnik M., Dach J., Markowski M., Czekała W., Głuchowska K. 2015. Model of the sewage sludge-straw composting process integrating different heat generation capacities of mesophilic and thermophilic microorganisms. Waste Management, 43, 72–83.
• 2. Bień J. 2007. Osady ściekowe. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• 3. Bień J., Ewa Neczaj E., Worwąg M., Grosser A., Nowak D., Milczarek M., Janik M. 2011. Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 14(4), 375–384.
• 4. Bień J.B. 2002. Osady Ściekowe. Teoria i Praktyka. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• 5. Bień J.D. 2012. Zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych metodami termicznymi. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15(4), 439–449.
• 6. Bień J.D., Bień B. 2015. Zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych metodami termicznymi w obliczu zakazu składowania po 1 stycznia 2016. Inżynieria Ekologiczna, 45, DOI: 10.12912/23920629/60592.
• 7. Cornel P., Meda A., Bieker S. 2011. Wastewater as a source of energy, nutrients and service water. Treatise in Water Science. Elsevier Verlag.
• 8. Dane eksploatacyjne Oczyszczalni Ścieków Pomorzany otrzymane z Zakładu Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. w Szczecinie. Szczecin, 2014.
• 9. Dokumentacja powykonawcza Oczyszczalni Ścieków Pomorzany. Praca zbiorowa.
• 10. Iacovidou E., Ohandja D.G., Voulvoulis N. 2012. Food waste co-digestion with sewage sludge – Realising its potential in the UK. Journal of Environmental Management, 112, 267–274.
• 11. Incropera F.P., De Witt D.P. 2001. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons, New York.
• 12. Maćkowiak Cz. 2000. Skład chemiczny osadów ściekowych ich wartość nawozowa. Charakterystyka i zagospodarowanie osadów ściekowych. Bydgoskie Towarzystwo Naukowe. Prace Wydziału Nauk Technicznych, seria A, 30, 16–21.
• 13. Mata-Alvarez J., Dosta J., Romero-Güiza M.S., Fonoll X., Peces M., Astals S. 2014. A critical review on anaerobic co-digestion achievements between 2010 and 2013. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 36, 412–427.
• 14. Ndaji F.E., Ellyatt W.A.T., Malik A.A., Thomas K.M. 1999. Temperature programmed combustion studies of coal and waste materials. Fuel 78, 301–307.
• 15. Ochrona Środowiska 2014. Roczniki statystyczne GUS, Warszawa, 2015.
• 16. Polska Norma. Charakterystyka osadów ściekowych – Oznaczanie strat przy prażeniu suchej masy osadu. PN-EN 12879:2004.
• 17. Polska Norma. Charakterystyka osadów ściekowych – Oznaczanie suchej pozostałości i zawartości wody. PN-EN 12880:2004.
• 18. Polska Norma. PN-ISO 1928:2002 Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła spalania metody spalania w bombie kalorymetrycznej i obliczanie wartości opałowej.
• 19. Roca-Perez L., Martinez C., Marcilla P., Boluda R. 2009. Composting rice straw with sewage sludge and compost effects on the soil-plant system. Chemosphere, doi: 10.1016/j.chemosphere.12.059.
• 20. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczenia odpadów do składowania na składowiskach [Dz.U. 2015, 1277]
• 21. Shen L., Zhang D. 2003. An experimental study of oil recovery from sewage sludge by low-temperature pyrolysis in a fluidized-bed. Fuel 82, 465–472.
• 22. Stelmach S., Wasielewski R. 2008. Co-combustion of dried sewage and coal in a pulverized coal boiler. J. Mater Cycles Waste Manag. 10, 110–115.
• 23. Szaflik W., Iżewska A.. Dominowska M. 2014. Chemical Energy Balanse of Digested Sludge in SevageTreatment Plant Pomorzany in Szczecin. Annual Set The Enviroment Protection, 16(1), 16–33.
• 24. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach, Dz.U. 2013 poz. 21, z późn. zm.
• 25. Werle S., Wilk R.K. 2010. A review of methods for the thermal utilization of sewage sludge: The Polish perspective. Renewable Energy 35, 1914–1919.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.