Przeróbka osadów ściekowych, to obecnie jedno z największych wyzwań dla eksploatatorów oczyszczalni ścieków - zwłaszcza tych, które wyposażone są w agregaty kogeneracyjne. Eksploatując takie instalacje, dążymy do odzyskania energii zawartej w osadzie, poprzez produkcję biogazu w komorach fermentacyjnych.
Oczyszczalnia Ścieków w Białymstoku została uruchomiona w roku 1994, jako obiekt z konwencjonalną technologią oczyszczania. Przez prawie 30 lat swojej działalności wiele urządzeń podlegało wymianom, a całe układy były modernizowane lub budowane od podstaw, zarówno w obszarze oczyszczania ścieków, jak też w gospodarce osadowej. Większość wprowadzanych „unowocześnień" podyktowana była zmieniającymi się uwarunkowaniami prawnymi dotyczącymi oczyszczania ścieków, gospodarki osadowej oraz postępem technologicznym i dostępem do nowych rozwiązań technicznych. Ważnym warunkiem przy realizacji projektów była optymalizacja kosztów eksploatacyjnych, które w węźle osadowym wymuszają szczególny nadzór ze strony eksploatacji, co z kolei przekłada się na modyfikacje przyszłych planów i koncepcji modernizacji.
Spółka „Wodociągi Kościańskie” realizuje projekt „Uporządkowanie gospodarki ściekowej i zwiększenie efektywności systemu wodociągowego dla miasta Kościana” w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014-2020, Priorytet II - Ochrona środowiska, w tym adaptacja do zmian klimatu, Działanie 2.3 Gospodarka wodno-ściekowa w aglomeracji.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Podstawowym obiektem technologicznym oczyszczalni ścieków są komory fermentacji osadów. Komory te dzielą się na Wydzielone Komory Fermentacji Otwartej (WKFo) i Wydzielone Komory Fermentacji Zamkniętej (WKFz). Przedmiotem artykułu jest komora zamknięta (WKFz), w której biogaz powstały w procesie fermentacji osadów ściekowych gromadzony jest w jej górnej wolnej części i następnie transportowany w celu użytecznego zagospodarowania. Biogaz oddziałuje na elementy komory, wywołując korozję chemiczną. W rozważanym przypadku WKFz wykonano ze stali zabezpieczonej powłoką ze szkła kobaltowego. Producent gwarantował wyjątkową trwałość i odporność na korozję chemiczną, ale rzeczywistość okazała się zupełnie inna i nastąpiło wyłączenie komory WKFz z użytkowania.
EN
The basic technological object of wastewater treatment plants are sludge digesters. In general, these digesters are divided into Open Separate Sludge Digesters and Closed Separate Sludge Digesters. The subject of the article is a Closed Separate Sludge Digester, in which biogas formed in the process of fermentation of sewage sludge is collected in the upper free part of the digester and then transported for useful development. Biogas acts on the digester's components, causing chemical corrosion. In the case under consideration, Closed Separate Sludge Digester made of steel secured with cobalt coating was built. The manufacturer guaranteed exceptional durability and resistance to chemical corrosion of the system steel digester protected with cobalt glass. The reality turned out to be completely different, leading to the deactivation of the Closed Separate Sludge Digester from use.
W Polsce najczęściej do przykrycia komór fermentacyjnych stosowane są konstrukcje dachów pneumatycznych. Dachy te cechuje prosta, lekka budowa oraz możliwość łatwego demontażu w trakcie prac remontowych. Główną wadą tego rozwiązania jest mała izolacyjność cieplna. Straty ciepła w okresie zimowym przez dach komory fermentacyjnej z dachem pneumatycznym stanowią aż 90% całkowitych strat ciepła fermentatora. Celem pracy jest zaproponowanie rozwiązania technicznego, które ograniczy straty ciepła w okresie niskiej temperatury zewnętrznej. Praca biogazowni, szczególnie na terenach wiejskich, wiąże się często z produkcją znacznych ilości ciepła odpadowego. W artykule przedstawiono możliwość wykorzystanie tego ciepła do podgrzewania powietrza między membranami dachu pneumatycznego, dzięki czemu można znacznie zredukować straty ciepła przez przykrycie komory fermentacyjnej.
EN
In Poland, pneumatic roofs are most often used as covers for fermentation chambers. These roofs are characterized by a simple lightweight construction and the possibility of easy disassembly during renovation works. The main disadvantage of this solution is low thermal insulation. Heat losses in winter through the roof of a biogas plant with a pneumatic roof amount to as much as 90% of losses through all partitions in the fermentation chamber. The aim of the work is to propose a technical solution that can reduce heat loss during low outdoor temperatures. The work of biogas plants, especially in rural areas, is often associated with the production of significant amounts of waste heat. The paper presents the possibility of using waste heat for air heating between pneumatic roof membranes, as a result of this undertaking the energy loss can be reduced by covering the fermentation chamber.
The objective of anaerobic digester start-up is to achieve steady-state operation and the required reduction performance in the shortest possible time. The present study aims to assess a novel strategy to start-up pilot scale mesophilic anaerobic digester with internal inoculums; the operational parameters such as feed concentration and operating temperature were also evaluated. Three pilot scale anaerobic digester systems were designed and manufactured. They were equipped with all necessary instruments for measurements, operation and control. Each system consists of a feed tank, a reactor (anaerobic digester), a gas storage tank, and a displaced water collecting tank. The digester start-up was achieved successfully and smoothly without any operational problems. The feed concentration had minor effects on the performance of the digester start-up while the operating temperature has approximately no effect.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę statyczno-wytrzymałościową kopuły zbiornika wydzielonej komory fermentacyjnej (WKF). Wyniki otrzymane z analizy wykazały niedobór nośności do 15% w przekrojach charakterystycznych kopuły i przekroczenie dopuszczalnej szerokości rys. Na istniejącej kopule zbiornika wykonano dodatkowy płaszcz żelbetowy. W podsumowaniu przeanalizowano wpływ zaproponowanego sposobu wzmocnienia na stan naprężeń w kopule podczas eksploatacji oraz w sytuacji awaryjnej pracy zbiornika (chwilowe przepełnienie).
EN
The paper presents static-strength analysis of digester chamber RC dome. The results of FEM numerical analysis indicated 15% deficiencies in the bearing capacity of the investigated cross-sections. Also calculated cracks’ widths exceeded allowable values. Method of repairing and strengthening the dome by pouring additional RC dome’s cover was proposed. In conclusion, the influence of the suggested method on the stress state in the dome (during operation and emergency situation – tank overflow) was analyzed.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano uszkodzenia żelbetowej kopuły zbiornika wydzielonej komory fermentacyjnej oraz przedstawiono propozycję jej naprawy (wzmocnienia konstrukcji) przez zewnętrzne sprężenie. Wyniki otrzymane z analizy numerycznej wykazały zbyt małą nośność w charakterystycznych przekrojach kopuły i przekroczenie dopuszczalnej szerokości rys. Dla istniejącej konstrukcji dobrano zewnętrzne sprężenie i dewiatory. Ponadto przeprowadzono analizę naprężeń w betonie kopuły zbiornika w wyniku sprężenia, uwzględniając pracę zbiornika w sytuacji awaryjnej (chwilowe przepełnienie).
EN
The paper concerns the damages of digester chamber RC dome. The proposition of tank’s repair by post-tensioning the dome with external unbonded tendons is presented. The results of FEM numerical analysis indicated deficiencies of bearing capacity in characteristic section of RC dome. Calculated cracks’ widths exceeded allowable values. Therefore, post-tensioning with external unbonded tendons is proposed as a method of dome strengthening. The influence of the suggested repair method on the stress state in the dome (during operation and emergency situation – tank overflow) is analyzed.
Oczyszczalnię Ścieków w Nowym Sączu należącą do spółki „Sądeckie Wodociągi" zlokalizowano w północno-zachodniej części miasta. Odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest Dunajec. Oczyszczalnia została zaprojektowana i wykonana przez szwedzką firmę, a do eksploatacji przekazana 28.02.1996 t W 2005 r. zmodernizowano i rozbudowano zakład: wybudowano drugą komorę WKF o objętości 3000 m3 i kogenerator z nową ścieżką oczyszczania biogazu.
Przedstawiono analizę sposobu rekonstrukcji po wybuchu przekrycia zamkniętej komory fermentacyjnej (ZKF) w oczyszczalni ścieków o objętości użytkowej około 10 000 m3. Przedstawiono wyniki analizy obliczeniowej zbiornika oraz zastosowany sposób jego odbudowy.
EN
The subject of the study is an analysis with regard to reconstruction of the cover of ZKF closed digestion chamber in sewage treatment plant of operating capacity of around 10 000 m3. The study presents structural analysis of a tank and recommended reconstruction.
Obserwując przez wiele lat zmiany zachodzące w naszych oczyszczalniach ścieków zauważyliśmy ciekawe zjawisko. W latach dziewięćdziesiątych zarówno standard wyposażenia oczyszczalni jak i komfort oraz warunki obsługi poprawiały się. Niestety ostatni lata i związane z nimi zasady przetargów, polegające na doborze projektów i maszyn przede wszystkim na podstawie ceny, Spowodowały, iż w znacznej części obecnie modernizowanych czy uruchamianych oczyszczalni klasa wyposażenia pogorszyła się znacznie, a zastosowane rozwiązania techniczne uległy uproszczeniu. W artykule pragniemy przedstawić (czy też przypomnieć) wybrane rozwiązania, pozwalające na ułatwienie eksploatacji oczyszczalni.
W artykule przedstawiono przypadek żelbetowego zbiornika - zamkniętej, wydzielonej komory fermentacyjnej (WKF), wybudowanego w oczyszczalni ścieków, w którym podczas próby szczelności zaobserwowano przecieki i nieszczelności płaszcza. Opisano rodzaj uszkodzeń oraz prawdopodobne przyczyny ich powstania. Zaproponowano również dwie koncepcje naprawy zbiornika.
EN
This article presents the case of a reinforced concrete tank constituting a closed, separated fermentation chamber, built at a waste water treatment plant, in which leakage and lack of watertightness in the shell were observed during leak-proof testing. The type of damage and its probable causes are described, and two concepts for the repair ot the tank are proposed.
Przedstawiono założenia i metodykę badań dotyczących oceny sposobów obniżania emisji wybranych gazów: NH3, CH4, N2O oraz CO2 powstających w trakcie przechowywania gnojowicy, poprzez stosowanie dodatków chemicznych, mikrobiologicznych, oraz przykrywanie i ochładzanie powierzchni gnojowicy. Zamieszczono opis przygotowanych stanowisk badawczych. Opracowano szczegółową metodykę badań z wykorzystaniem spektroskopu fotoakustycznego Multi-gas Monitora do badania stężenia gazów oraz sposób wyznaczania emisji gazów z komór fermentacyjnych.
EN
Designed experiment concerns the assessment of different ways for reduction NH3, CH4, N2O and CO2 emissions, appearing during slurry storage. The assumptions and methodology of preliminary research was shown. The description of research stand, and laboratory equipment was shown. The laboratory stand was equipped with two kinds of fermentation chambers. The methodology of research based on measurements of gas concentration with use of photoacoustic Multi-gas Monitor. The way of determination of gas emission from fermentation chambers was described.
Podano wyniki analizy wpływu zarysowań na stan żelbetowej ściany komory o konstrukcji monolitycznej. Wykazano, że w dolnej strefie tej ściany nie zostały spełnione wymagania stanu granicznego nośności i użytkowalności. Opisano sposób wzmocnienia.
EN
The paper presents analysis of the influence of crackings ocurred in biological treatment plant walls on the operational security of the construction. All the elements of the investigated tank were made of reinforced concrete. It was proved that in the lower part of walls limit state conditions were not satisfied. The failures the construction were caused by differencies between design and final quantities of concrete reinforcement. Presentation of structural reinforcement of the tank sums up the work.
The criteria and the analysis results, which allow to study the whys and wherefores of gas explosion in the closed tanks, are presented by the authors. The fermenting tanks in the sewage-treatment plant, where gas is gained and then used in the heating process, have been described in the paper. The result obtained for one of the many analysed structures built in the ecological conglomeration are the supplement of the work.
PL
Autorzy opublikowali kryteria i wyniki analiz umożliwiające badanie przyczyn i skutków wybuchu gazu w zbiornikach zamkniętych. Treść artykułu odnieśli do komór fermentacyjnych oczyszczalni ścieków, z których pozyskiwany gaz wykorzystuje się jako medium w procesach grzewczych. Publikację uzupełniają wyniki analiz uzyskane dla jednego z wielu badanych w ostatnich latach obiektów kompleksów ekologicznych.
Referat jest techniczno-ekonomiczną analizą wykonalności inwestycji instalacji do produkcji energii elektrycznej i cieplnej z biogazu na oczyszczalni ścieków. W celu uniknięcia budowy zamkniętej komory fermentacyjnej przeanalizowano możliwość adaptacji istniejącej otwartej komory fermentacyjnej. Analizie poddano dwa warianty składu fermentacyjnej biomasy: osad zmieszany oraz osad zmieszany i tłuszcze flotacyjne. Współfermentacja tłuszczy flotacyjnych jest technologią stosowaną na oczyszczalniach ścieków w Europie Zachodniej. Ta technologia wpływa znacząco na poprawę efektywności finansowej inwestycji oraz na zmniejszenie całkowitego kosztu eksploatacji oczyszczalni ścieków. Referat analizuje koszty inwestycyjne oraz eksploatacyjne przedsięwzięcia, jak też otoczenie prawne tej technologii.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Na podstawi obliczeń bilansu energetycznego komory fermentacyjnej można uznać za udowodnioną tezę, że bilans ten może być zawsze dodatni. Z punktu widzenia zastosowanego materiału konstrukcyjnego najkorzystniejszym rozwiązaniem jest izolowana komora stalowa.