PROCES TECHNOLOGICZNY

Ścieki z Gubina dopływają do „komory zbiorczej” pompowni kanałem grawitacyjnym (Φ0,6 m). Cztery jednostopniowe pompy głębinowe z możliwością regulacji liczby obrotów, każda o wydajności 80 l/s i mocy nominalnej wynoszącej 22 kW, podnoszą ścieki na poziom koryta krat, dalej ścieki przepływają grawitacyjnie przez cały proces technologiczny. W pompowni zainstalowana jest także automatyczna stacja zlewna fekaliów. Fekalia z terenów, które nie są skanalizowane, dowozi się do oczyszczalni samochodami asenizacyjnymi. Tutaj zostają one opomiarowane i po oczyszczeniu mechanicznym włączone do procesu oczyszczania. Tzw. „skratki” ze stacji zlewnej fekaliów poprzez przenośnik ślimakowy z sitem spiralnym transportowane są do strefy wyciskania, tam są płukane, odwadniane i gromadzone w kontenerze.

W piwnicy budynku krat za pomocą indukcyjnego pomiaru przepływu (IPP) mierzona jest ilość ścieków z Guben z rurociągów tłocznych (1 x Φ400 mm, 1 x Φ300 mm) oraz z Gubina (Φ400 mm).

Na parterze budynku krat w trzech komorach, do których dopływają ścieki z Gubina (1 komora) i z Guben (2 komory) zainstalowane są urządzenia pomiarowe „on-line” (pomiar wartości pH, temperatury i przewodności) oraz urządzenia automatycznie pobierające ścieki do celów analitycznych.

Do usuwania części stałych większych od 0,5 cm służą kraty. Dwie kraty ustawione są równolegle do siebie w dwóch korytach

o szerokości 1 m. Trzecie koryto służy jako obejście w wypadku awarii lub w czasie remontów.

Każde koryto krat wyposażone jest w filtrujące kraty schodowe. Kraty te składają się z jednego nieruchomego i jednego poruszającego się sita z blaszkami (lamelami), które ułożone są w formie schodków. Ruch blaszek powoduje, że przy każdym cyklu rotacyjnym sita „skratki” przenoszone są na coraz to wyższy stopień sita nieruchomego. Kraty mogą zostać obciążone hydrauliczne przepływem ścieków maksymalnie 300 l/s każda.

Zatrzymane na kracie „skratki” transportowane są za pomocą przenośnika poprzecznego do prasy płuczącej i odwadniającej, gdzie ich ilość zredukowana zostaje do 60% pierwotnej objętości. Do linii ewakuacji „skratek” dobudowany został dodatkowo przenośnik ślimakowy odbierający jednocześnie wypłukane, odwodnione „skratki” i wypłukany, odwodniony piasek z piaskownika. Zbiorczy przenośnik „skratek” i piasku wyposażono w automatyczny system higienizacji wapnem. Wymieszane „skratki” i piasek po higienizacji wysokoreaktywnym wapnem zsypywane są do szczelnego kontenera ze stali nierdzewnej osadzonego na stałe na przyczepie o udźwigu 6 t. i wywożone na komunalne wysypisko śmieci.

Po oczyszczeniu z części stałych w budynku krat ścieki płyną w naturalnym zagłębieniu dalej do podzielonego na dwie komory piaskownika z łapaczem tłuszczów. W celu odciążenia kolejnych procesów oczyszczania ścieków zainstalowany jest piaskownik napowietrzany, który ma na celu oddzielenie piasku oraz wyłapanie tłuszczu i ciał pływających ze ścieków.

W części komór piaskownika bez dopływu powietrza tłuszcze i inne nie wyłapane przez kraty ciała pływające wypływają na powierzchnię. W dwóch korytach podłużnego piaskownika z napowietrzaniem osadza się piasek i inne szybko opadające substancje.

Zgarniacz piaskownika ma za zadanie zarówno zgarnięcie piasku z koryt do leja jak i zgarnięcie tłuszczu. Specjalne pompy transportują mieszaninę z piasku i ścieków do separatora w celu odsączenia ścieków. Piasek, podobnie jak „skratki”, po odsączeniu transportowany jest do przenośnika ślimakowego, skąd, po wymieszaniu ze „skratkami” i higienizacji wapnem, zsypywany jest do szczelnego kontenera ze stali nierdzewnej osadzonego na przyczepie o udźwigu 6 t. Stąd razem ze „skratkami” wywożony jest na wysypisko komunalne odpadów. Tłuszcze i ciała pływające mogą zostać ewakuowane wspólnie z piaskiem i „skratkami” na wysypisko komunalne odpadów lub mogą być dodane do procesu przeróbki osadu.

Do usuwania zawiesistych substancji mineralnych i organicznych przeznaczony jest osadnik wstępny, składający się z dwóch komór z poziomym przepływem.

W procesie sedymentacji w osadniku wstępnym substancje zawiesiste opadają na dno tworząc tzw. osad wstępny. Ilość osadu wstępnego jest kontrolowana. W ustalonym cyklu czasowym za pomocą zgarniacza osad wstępny transportowany jest do leja osadu.

Stąd po rozdrobnieniu w rozdrabniaczu dostarczany jest pompami do procesu przeróbki osadu.

W osadniku wstępnym przewidziana jest także możliwość usuwania osadu pływającego i tłuszczów, które zbierane są z powierzchni do leja, a stamtąd dodawane są do procesu przeróbki osadu.

Ścieki pozbawione zanieczyszczeń stałych, piasku i łatwo usuwalnych substancji zawierają po procesie oczyszczania wstępnego zanieczyszczenia i substancje szkodliwe w rozpuszczonej postaci. Usuwanie tych substancji (związki węgla, azotu i fosforu itp.) odbywa się przy pomocy kultur bakteryjnych (tzw. osadu czynnego), które są w stanie przyjąć szkodliwe substancje do budowy własnego organizmu lub zmienić je w nieszkodliwą formę. l tak węgiel, azot i fosfor stają się składnikami masy komórek, związki węgla służą jako odżywka lub dostarczyciel energii. Powstający w procesie utleniania amonu azotan ulega rozkładowi na elementarny azot. Nadmiar fosforu, którego ilość nie zostanie wbudowana w masę komórek usuwa się chemicznie stosując koagulanty, które automatycznie dozowane są do komory rozdziału przed osadnikami wtórnymi w ilości obliczanej przez urządzenia monitorujące wartości fosforu na wylocie z reaktorów biologicznych. Warunkiem niezakłóconego przebiegu procesu oczyszczania biologicznego jest technika dopasowania ilości przyjmowanych ścieków do warunków życia mikroorganizmów. Głównymi elementami składowymi tego etapu oczyszczania są, obok reaktorów biologicznych i osadników wtórnych, 4 dmuchawy napowietrzające, komory rozdziału oraz obiegi osadów z odpowiednimi pompami i rurociągami. Jako osad lub „osad czynny” określana jest w tym kontekście suma mikroorganizmów i produktów ich przemiany materii.

Reaktor biologiczny

Reaktor biologiczny składa się z 4 równoległych komór. W każdej z komór znajduje się strefa defosfatacji, 2 strefy denitryfikacji i 3 strefy nitryfikacji. W strefach defosfatacji i denitryfikacji zamontowano mieszadła. W strefie denitryfikacji znajdują się dwa mieszadła, a w strefie defosfatacji jedno. Strefy nitryfikacji wyposażone są w gumowe dyfuzory talerzowe zapewniające równomierne drobnopęcherzykowe napowietrzanie „osadu czynnego”. Tlen atmosferyczny transportowany jest rurociągami ze stacji dmuchaw, a zainstalowane w każdej strefie sondy tlenowe mierzące poziom zawartości tlenu sprzężone z zasuwami regulującymi utrzymują zadany przez program oczyszczania poziom zawartości tlenu w „osadzie czynnym”. W każdej trzeciej strefie nitryfikacji znajduje się instalacja recyrkulacji wewnętrznej. Na wylocie z reaktorów biologicznych zainstalowana została kontenerowa stacja automatycznego pomiaru „on-line” zawartości NH4, N03, P04, suchej masy w „osadzie czynnym”. Pomiary te bezpośrednio wpływają na ilość recyrkulowanych osadów wewnętrznych i ilość dozowanego koagulanta do chemicznego strącania fosforu.

Parametry jednej komory reaktora biologicznego

W obydwu osadnikach wtórnych odbywa się proces sedymentacji, którego zadaniem jest oddzielenie „osadu czynnego”

od oczyszczonych ścieków.

Ścieki dopływają do centralnej części osadnika przez rury Φ800 mm, które początek swój znajdują w komorze rozdziału przed osadnikami wtórnymi. „Osad czynny” osiadający na dnie zgarniany zostaje do leja osadu. Osad pływający na powierzchni zbierany jest

do rynny osadu pływającego. Poprzez rynnę wprowadzony zostaje do zbiornika osadu pływającego.

Po procesie sedymentacji oczyszczone ścieki prowadzone są do kanału wylotowego Φ600 mm przez dwustronny przelew. Osad z lejów środkowych przeprowadzany jest przez rurociąg Φ500 mm do pompowni osadu powrotnego, a stamtąd do komory rozdziału przed reaktorami biologicznymi, gdzie miesza się z oczyszczonymi mechanicznie ściekami z osadnika wstępnego i jeśli istnieje taka konieczność, może otrzymać dodatkowo potrzebną dawkę koagulanta do chemicznego strącania fosforu. Podstawowym punktem dozowania koagulantadochemicznego strącania fosforu jest komora rozdziału przed osadnikami wtórnymi.

Parametry jednej komory reaktora biologicznego

Osad nadmierny i osad wstępny pochodzące z procesów technologicznych są uwodnione. Uwodnienie to przed właściwą przeróbką osadu musi zostać zmniejszone. Dlatego też osad nadmierny zostaje zagęszczany przy zastosowaniu polimeru w mechanicznych bębnach sitowych z ok. 1% do 6-7% suchej masy (s.m.), a następnie zagęszczany wspólnie z osadem wstępnym w zagęszczaczu grawitacyjnym wstępnym (pojemność 470 m³). Po procesie sedymentacji powstająca woda nadosadowa tzw. „odciek” zostaje automatycznie lokalizowana i przepompowywana do zbiornika wody procesowej.

Po procesie fermentacji osad przefermentowany zostaje ponownie zagęszczony w zagęszczaczu grawitacyjnym wtórnym (pojemność 470 m³) . Nadmierna ilość wody nadosadowej zostaje, podobnie jak w zagęszczaczu wstępnym, odciągnięta. Osad, ostatecznie ustabilizowany, dostaje się w kolejnym etapie do wirówek, gdzie jest odwadniany do ok. 30% s.m. Następnie higienizuje się go wapnem wysokoreaktywnym i odtransportowuje do rolniczego zagospodarowania.

Ciecz nadosadowa i woda procesowa z sit bębnowych i wirówek gromadzona w zbiorniku wody procesowej wprowadzana jest w układ oczyszczania ścieków w godzinach nocnych. Ma to na celu uśrednianie ładunków zanieczyszczeń wprowadzanych do oczyszczalni przez oba miasta.

W roku 2002 zmodernizowana została dotychczasowa, stwarzająca zagrożenia w bezpieczeństwie pracy, linia zsypu odwodnionego osadu. Zastosowano szczelne przenośniki ślimakowe umieszczone pod zadaszeniem, pod którym jest miejsce dla dwóch

12-tonowych specjalnie do tego celu skonstruowanych przyczep. Po napełnieniu przyczep, średnio 2 razy w tygodniu, odwodniony osad transportowany jest do rolniczego wykorzystania. Całość zmodernizowanej linii zsypu osadu sterowana jest automatycznie

i zsynchronizowana z pracą oczyszczalni.

Dla utrzymania optymalnego procesu fermentacji, surowy osad z zagęszczacza grawitacyjnego wstępnego po zmieszaniu z osadem fermentującym, ogrzewany jest do temperatury ok. 37°C w wymienniku ciepła i wysyłany do komory fermentacyjnej zamkniętej. Kolejnym ważnym czynnikiem optymalnej fermentacji jest ciągłe mieszanie osadu fermentującego w komorze. Komora fermentacyjna wyposażona została w specjalny układ rurociągów doprowadzających do dna komory sprężony biogaz, który po rozprężeniu powoduje dokładne mieszanie komory fermentacyjnej. Spełnienie tych wszystkich warunków gwarantuje, że w komorze o pojemności 3 000 m³ proces fermentacji przebiega przez ok. 20 dni, gdzie w warunkach beztlenowych osad ulega stabilizacji tj. mikroorganizmy przerabiają elementy organiczne w biogaz i wodę. Dzięki temu następuje redukcja ilości zawartości części organicznychdo ok. 50%. Wydzielający się biogaz zużywany jest do pozyskiwania energii elektrycznej i cieplnej. Wyprodukowana energia elektryczna zużywana jest do potrzeb własnych oczyszczalni ścieków, a jej nadmiar sprzedawany jest do sieci energetycznej zewnętrznej.W oparciu o uzyskaną koncesję na produkcję i sprzedaż energii elektrycznej z Odnawialnych Źródeł Energii (OZE) następuje sprzedaż praw majątkowych na wytworzoną w OZE energię elektryczną. Taki schemat pozwala zdecydowanie obniżać koszty zakupu energii elektrycznej z zewnętrznego źródła, a produkcja energii własnej w oparciu o biogaz i gaz ziemny pokrywa ca. 54% zapotrzebowania energii elektrycznej naszego przedsiębiorstwa.

Wydzielający się biogaz magazynowany jest przejściowo w bezciśnieniowym zbiorniku (pojemność 500 m³), skąd poprzez dmuchawy utrzymujące stałe ciśnienie dostarczany jest do odbiorników gazu. Odbiornikami zużywającymi biogaz na oczyszczalni są: silniki gazowe z generatorami energii elektrycznej, kocioł c.o. i pochodnia do spalania nadmiaru wytworzonego biogazu. Zainstalowane silniki na biogaz  i gaz ziemny    posiadają moce  :  jeden 220 kW , drugi 230 kW energii elektrycznej i po ok. 375 kW mocy cieplnej. Ilości te zabezpieczają, wraz z kotłem gazowym o mocy cieplnej 405 kW, 100% zapotrzebowania   w energię cieplną i  67% w energię elektryczną dla oczyszczalni ścieków.

Jeden z silników na biogaz wyposażony jest w urządzenie umożliwiające pracę na gazie ziemnym. Instalacja gazu ziemnego wykonana w 2001 roku podłączona została do zasilania silnika i w zależności od zapotrzebowania na energię elektryczną, generator może pracować bez zakłóceń wykorzystując 100% zdolności wytwarzania energii elektrycznej. Produkcja energii elektrycznej w oparciu o gaz ziemny pozwala zabezpieczyć około 34% energii elektrycznej do potrzeb własnych oczyszczalni, co łącznie z biogazem zapewnia energię elektryczną do potrzeb własnych na poziomie 67%.

Kocioł c.o. o mocy 405 kW, który po doprowadzeniu do niego instalacji gazu ziemnego , wytwarza energię cieplną z gazu ziemnego lub  i zapewnia wraz z ciepłem z generatorów silnikowych do 100% zapotrzebowanie oczyszczalni w energię cieplną do procesów technologicznych. Wspomaganie procesu przez kocioł następuje podczas wykonywania serwisu instalacji wykorzystującej ciepło wytwarzane przez pracujący silnik gazowy lub przy niewystarczającej produkcji biogazu.

Pochodnia przeznaczona jest do spalania nadmiaru biogazu w sytuacjach awarii urządzeń pracujących na biogaz lub w przypadku nadprodukcji biogazu.

BIOGAZ , GAZ ZIEMNY, POMPY CIEPŁA I INSTALACJA FOTOWOLTAICZNA I ICH  WYKORZYSTANIE

Silniki zasilane biogazem i gazem ziemnym produkują energię elektryczną do potrzeb własnych.  Jej produkcja waha się w przedziale  58 – 63%.  To ciągle wynik niewystarczający. Szukając kolejnych rozwiązań energetycznych , wybudowano instalację fotowoltaiczną o mocy 250 kW i drugą instalację fotowoltaiczną o mocy 225 kW. Przygotowano instalacje elektryczne i pomiarowe do rozbudowy mocy nawet do 700 kW.  Instalacja fotowoltaiczna o mocy 250 kW rozpoczęła pracę od 30 czerwca 2016 r. i produkuje rocznie ponad 250 000 kWh energii elektrycznej. Instalacja 225 kW uruchomiona w roku 2019 produkuje rocznie ponad 225 000 kWh energii elektrycznej .  Włączając do tego bilansu produkcję energii elektrycznej z biogazu i gazu ziemnego , rocznie produkujemy ponad 100% energii elektrycznej. To już zadowalający wynik samowystarczalności energetycznej. To inspiruje do poszukiwań  kolejnych projektów i rozwiązań zmierzających do pełnej niezależności energetycznej elektrycznej i cieplnej przedsiębiorstwa. Uzyskanie możliwości zwiększenia produkcji biogazu poprzez dodawanie do komory fermentacyjnej odpadów energetycznych dowożonych do oczyszczalni od innych dostawców spowoduje znaczne zmniejszenie zużycie gazu ziemnego. Ze strony finansowej pozwala takie założenie prognozować bardzo duże oszczędności  oraz przychody przekładające się na obniżanie kosztów eksploatacji i stałości ceny oczyszczania ścieków. Dodatkowo w roku 2019 wykonana została instalacja pomp ciepła o mocy 79,0 kW.  i zasobników ciepła wodnych o pojemności 2 000 l. i 24 kW mocy energii elektrycznej , które przejęły dostarczanie ciepła do całego kompleksu budynku biurowo-magazynowego. Instalacja ta umożliwia także transport ciepła do potrzeb technologicznych w okresach jego nadprodukcji. W tym samym okresie  zbudowane zostały dwa zasobniki ciepła wodne o łącznej  pojemności 10 000 l. i mocy 120 kW uruchamianej kaskadowo w przedziale co 20 kW. Wraz z pozostałymi urządzeniami produkującymi ciepło zabezpieczają je w 100% do potrzeb technologicznych. Kolejnym etapem rozwoju gospodarki energetycznej i pogłębiania niezależności energetycznej są rozważania o akumulowaniu energii elektrycznej , produkcji ciepła na cele komercyjne i dalszej rozbudowy instalacji PV.