PL249126B1

PL249126B1 - Sposób otrzymywania inokulum tlenowych granul osadu

Info

Publication number: PL249126B1
Application number: PL437659A
Authority: PL
Inventors: Paweł Zawartka; Beata Kończak
Original assignee: Glowny Instytut Gornictwa
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2026-03-02
Also published as: PL437659A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania inokulum tlenowych granul z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, który charakteryzuje się tym, że w mieszalniku umieszcza się alginian sodu lub potasu w ilości 8 - 12% korzystnie 10% o stężeniu od 1 do 4% i osad czynny z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych w ilości 88 - 92%, który to osad czynny składa się z wody (H2O) w ilości 94 - 99,5%, związków organicznych i mineralnych w ilości 0,5 - 6%, w tym związków organicznych w ilości 40 — 85% i związków mineralnych w ilości 15 - 60%, w tym azot w ilości 0,75 — 6%, fosfor w ilości 0,1 - 0,8%, potas w ilości 0,01 - 0,2% i miesza aż do otrzymania homogennej postaci, a następnie dodaje się chlorek wapnia lub baru lub magnezu w postaci roztworu wodnego o stężeniu 1 — 10%, korzystnie 2% i miesza.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania inokulum tlenowych granul osadu w obecności alginianu potasu do zastosowania w oczyszczaniu ścieków miejskich ze związków organicznych.

W technice znane są biologiczne oczyszczalnie ścieków wykorzystujące granulowaną formę osadu czynnego oraz znane są sposoby pozyskiwania granulowanego osadu czynnego.

W zagranicznym opisie patentowym NL 1021466 przedstawiono sposób wytwarzania granulowanego osadu czynnego z kłaczkowanego osadu w celu poprawy efektywności oczyszczania ścieków zawierających związki organiczne. W niniejszym patencie ujawniono również, że granulacja osadu wpływa na zmniejszenie wielkości urządzeń, w których prowadzi się proces oczyszczania ścieków. Oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem tlenowych granul osadu wpływa także na zmniejszenie kosztochłonności procesu, z uwagi na możliwość symultanicznego oczyszczania ścieków z różnorodnych zanieczyszczeń, co wpływa na zmniejszone zużycie energii.

W zagranicznym opisie patentowym CN105585112A ujawniono sposób wytwarzania tlenowych granul z osadu czynnego, który w pierwszej kolejności wprowadzony został do osadnika, w celu jego sedymentacji, a w kolejnej wprowadzono do niego guanylan zawierający dodatnio naładowane makromolekuły, które powodują obciążenie kłaczków osadu, wpływając na prędkość ich sedymentacji, zagęszczenie i uformowanie granul. Otrzymanie aktywnych granul osadu następuje w czasie krótszym niż 30 min. Inna zagraniczna metoda CN102219297A wskazuje na możliwość otrzymania granulowanego osadu czynnego w wyniku samoimmobilizacji poprzez inokulację reaktora sekwencyjnego osadem czynnym, a następnie przeprowadzenie szeregu operacji, polegających na cyklicznym napełnianiu reaktora ściekami, opróżnianiu i sedymentacji osadu, z zastrzeżeniem aby czas sedymentacji był nie dłuższy niż 15 min i nie krótszy niż 0 min oraz aby ładunek substancji organicznych w ściekach był wyższy niż 1,5 g¹d^-1. Czas napełniania i opróżniania reaktora mieści się w przedziale 1-120 min, a intensywność napowietrzania wynosi 0,1-5l¹ min^-1l^-1.

W znanych systemach nie rozwiązano w sposób zadowalający problemu szybkiego pozyskiwania stabilnych tlenowych granul. Czas formowania się granul osadu czynnego w wyniku samoimmobilizacji w skali laboratoryjnej wynosi około 60 dób, a w pełnej skali około 270 do nawet 400 dób. Ograniczeniem procesu samoimmobilizacji jest też niska temperatura ścieków w okresie zimowym. Tlenowe granule nie formują się, gdy temperatura ścieków wynosi mniej niż 9°C.

Dodatek guanylanu przyśpiesza łączenie kłaczków osadu czynnego ze sobą i formowanie granul, jednakże z uwagi na organiczny charakter tego związku, szybko ulega on rozkładowi pod wpływem aktywności mikrobiologicznej mikroorganizmów wchodzących w skład kłaczków osadu czynnego, co w efekcie prowadzi do obniżenia stabilności uformowanych granul.

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że niedogodności te można wyeliminować, jeżeli zastosuje się sposób według wynalazku.

Nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie alginianów, a zwłaszcza alginianu potasu, jako substancji o cechach pozwalających na tworzenie sieci polimerowej, w której unieruchomione zostają kłaczki osadu czynnego, a następnie ustrukturyzowanie tak utworzonej sieci za pomocą dwuwartościowych kationów wapnia, powoduje powstanie w czasie krótszym niż 30 min granul osadu czynnego do zastosowania jako inokulum w reaktorze z granulowaną biomasą.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu otrzymywania inokulum tlenowych granul osadu w obecności alginianu potasu, który będzie można zastosować w oczyszczaniu ścieków miejskich ze związków organicznych.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania inokulum tlenowych granul z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych charakteryzujący się tym, że w mieszalniku umieszcza się alginian potasu w ilości 8-12% korzystnie 10% o stężeniu od 1 do 4% i osad czynny z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych w ilości 88-92%, który to osad czynny składa się z wody (H2O) w ilości 94-99,5%,związków organicznych i mineralnych w ilości 0,5-6%, w tym związków organicznych w ilości 40-85% i związków mineralnych w ilości 15-60%, w tym azot w ilości 0,75-6%, fosfor w ilości 0,1-0,8%, potas w ilości 0,01-0,2% i miesza aż do otrzymania homogennej postaci, a następnie dodaje się chlorek magnezu w postaci roztworu wodnego o stężeniu 1-10%, korzystnie 2% i miesza.

Doświadczalnie ustalono, że stosując kolejno operacje:

- dodając do osadu czynnego o stężeniu suchej masy 0,5-6 g s.m. l^-1 alginian potasu o stężeniu 1-4%, korzystnie 2%,

- dodając objętość alginianu stanowiącą minimum 10% objętości osadu czynnego,

- wprowadzając tak utworzoną mieszaninę do roztworu chlorku magnezu o stężeniu 1-10%, korzystnie 2%,

- pozostawiając wstępnie uformowane granule osadu w roztworze chlorku magnezu aż do pełnego usieciowania i stwardniania tlenowych granul osadu, korzystnie w czasie 5-30 minut,

- przechowując otrzymane granule osadu w wodzie w temperaturze nie wyższej niż 4°C w czasie nie dłuższym niż 6 miesiący, otrzymuje się inokulum tlenowych granul osadu do zastosowania w reaktorach z granulowaną biomasą do oczyszczania ścieków miejskich.

Przykład I

Osad czynny ma skład: 94% woda, 6% mieszanina związków organicznych i mineralnych, w tym 40% związków organicznych i 60% związków mineralnych, w tym azot w ilości 0,75%, fosfor w ilośc i 0,1%, potas w ilości 0,01%.

2000 ml osadu czynny o stężeniu suchej masy 6 g/l wymieszano z 250 ml alginianu potasu o stężeniu 4%. Tak przygotowaną mieszaninę poddano granulacji poprzez wprowadzenie jej do 41 chlorku magnezu o stężeniu 10%. Po 30 minutach granulowany osad czynny ulegał usieciowaniu i utwardzeniu. Otrzymane inokulum tlenowych granul osadu przechowywano w wodzie destylowanej w temperaturze 4°C przez okres 3 miesięcy. Po tym czasie inokulum tlenowych granul osadu wprowadzono do reaktora sekwencyjnego o średnicy wewnętrznej wynoszącej 40,5 mm, stosunku wysokości do szerokości reaktora - 6,9. Drobnopęcherzykowe napowietrzanie odbywało się od dołu reaktora. Reaktor pracował w cyklu 3-godzinnym, składającym się z fazy napełniania (3 min), fazy napowietrzania (168 min), fazy sedymentacji (5 min), fazy odprowadzania (3 min) i przestoju (1 min). Odprowadzanie ścieków oczyszczonych odbywało się ze środkowej części reaktora (50% stopień wymiany reaktora). Hydrauliczny czas zatrzymania wynosił 6 h, natomiast obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń organicznych wynosiło 1,2 kg ChZT/(m³ d).

Ścieki stanowiły odpowiedni model ścieków miejskich, o następującej kompozycji (g/L): ChZT (octan sodu) 0,261; (NH4)2SO4 0,075; KH2PO4 0,075. Pożywkę mineralną stanowiły związki (g/L): H3BO3 0,05; ZnCl2 0,05; CuCl2 0,03; MnSO4 H2O 0,05; (NH4)₆Mo/O24 4H2O 0,05; AlCle 0,05; CoCI2 6H2O 0,05; NiCl2 0,05. Przez kolejnych 65 dni prowadzono monitoring aktywności oddechowej (AO) i ubytku substancji organicznych wyrażonych jako ChZT. Wyniki badań pokazały wysoką efektywność usuwania zanieczyszczeń organicznych dzięki wprowadzeniu do reaktora inokulum granul osadu czynnego, wynoszącą 70-80% oraz wysoką aktywność oddechową, która po okresie 20 dni ustabilizowała się na poziomie 20 mg O2¹gsmo-¹h¹ (Fig. 1).

W wyniku sposobu według przykładu otrzymano inokulum granul do zastosowaniu w efektywnym oczyszczaniu ścieków komunalnych ze związków organicznych (70-80%) i o wysokiej aktywności oddechowej (20 mg O2¹gsmo-¹h¹.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób otrzymywania inokulum tlenowych granul z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych znamienny tym, że w mieszalniku umieszcza się alginian potasu w ilości 8-12% korzystnie 10% o stężeniu od 1 do 4% i osad czynny z ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych w ilości 88-92%, który to osad czynny składa się z wody (H2O) w ilości 94-99,5%, związków organicznych i mineralnych w ilości 0,5-6%, w tym związków organicznych w ilości 40-85% i związków mineralnych w ilości 15-60%, w tym azot w ilości 0,75-6%, fosfor w ilości 0,1-0,8%, potas w ilości 0,01-0,2% i miesza aż do otrzymania homogennej postaci, a następnie dodaje się chlorek magnezu w postaci roztworu wodnego o stężeniu 1-10%, korzystnie 2% i miesza.