Przedsiębiorstwa zajmujące się gospodarką ściekową znajdują się pod coraz większą presją. Wzrost liczby ludności, rosnące obciążenie istniejącej infrastruktury oczyszczania ścieków oraz coraz bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju (np. dyrektywa UE 2024/3019), a także wymagania dotyczące neutralności energetycznej i ograniczenia emisji gazów cieplarnianych (GHG) to tylko niektóre z istotnych wyzwań, przed którymi stoi ta branża.
Głównym wyzwaniem jest znalezienie sposobu na zwiększenie wydajności biologicznej oczyszczalni bez zwiększania jej powierzchni operacyjnej, śladu węglowego i zużycia energii.
Dlaczego intensyfikacja biologiczna ma znaczenie
Tradycyjnie, gdy oczyszczalnie potrzebowały zwiększyć swoją przepustowość, rozwiązaniem było budowanie dodatkowych zbiorników bioreaktorów lub zwiększanie stężenia zawiesiny osadu czynnego (MLSS). Oba podejścia mają istotne ograniczenia. Budowa nowych zbiorników wymaga znacznych nakładów kapitałowych, zajmuje czas i zwiększa ślad węglowy. Z kolei zwiększenie stężenia MLSS powoduje większe obciążenie osadami osadników wtórnych, co wpływa na przepustowość hydrauliczną oczyszczalni. Jednocześnie znacząco ogranicza efektywność transferu tlenu, zwiększając zapotrzebowanie na energię.
Intensyfikacja biologiczna stanowi bardziej przemyślane podejście. Dzięki unowocześnieniu etapu biologicznego za pomocą zaawansowanych procesów mikrobiologicznych umożliwia ona istniejącym oczyszczalniom obsługę większych obciążeń, poprawę usuwania składników odżywczych oraz wydajną pracę w ramach obecnej powierzchni zabudowy.
Prosta modernizacja bez przestojów: ZeeLung* MABR
Jedną z najbardziej sprawdzonych technologii umożliwiających takie podejście jest ZeeLung Membrane-Aerated Biofilm Reactor - Reaktor membranowy ZeeLung z napowietrzonym biofilmem (MABR). Dla operatorów i zarządzających oczyszczalniami największą zaletą jest prostota rozwiązania: kasety ZeeLung są instalowane bezpośrednio w istniejących zbiornikach, dzięki czemu nie ma potrzeby przeprowadzania prac konstrukcyjnych ani przerywania pracy istniejącej oczyszczalni.
Jak to działa?
System ZeeLung MABR zapewnia wysoką efektywność intensyfikacji procesu poprzez cztery kluczowe etapy:
-
Zanurzenie w istniejących zbiornikach: Kasety ZeeLung są umieszczane bezpośrednio w osadzie czynnym znajdującym się w istniejących bioreaktorach.
-
Wspomaganie wzrostu biofilmu: Medium ZeeLung wspomaga wzrost biofilmu, który zwiększa ilość biomasy odpowiedzialnej za usuwanie biogenów w systemie, bez zwiększania ogólnego stężenia osadu czynnego.
-
Napowietrzanie bez pęcherzyków: Nośnik ZeeLung „oddycha” — dostarczając tlen do biofilmu poprzez dyfuzję molekularną z bardzo wysoką efektyewnościa, bez użycia pęcherzyków, co pozwala zmniejszyć zużycie energii na napowietrzanie nawet czterokrotnie.
-
Biofilm o przeciwbieżnej dyfuzji: Zanieczyszczenia przedostają się do biofilmu od strony cieczy, podczas gdy tlen dyfunduje od strony membrany. Ponieważ cząsteczki amoniaku są mniejsze niż cząsteczki organiczne, szybciej przenikają do bogatej w tlen warstwy wewnętrznej. Ten biofilm z dyfuzją przeciwną w naturalny sposób sprzyja rozwojowi bakterii nitryfikacyjnych, tworząc bardzo sprzyjające środowisko dla procesu nitryfikacji.
Kluczowe korzyści
Dzięki systemowi ZeeLung można osiągnąć nawet o 50% większą wydajność oczyszczania przy tej samej objętości zbiornika. Napowietrzanie bez pęcherzyków zapewnia czterokrotne zmniejszenie zużycia energii, jednocześnie ograniczając emisje gazów cieplarnianych i N₂O.
🔷Większa przepustowość oczyszczania bez konieczności prowadzenia nowych prac budowlanych
🔷 Znacznie niższe zużycie energii: dyfuzja molekularna tlenu oraz możliwość prowadzenia nitryfikacji przy krótszym wieku osadu pozwalają ograniczyć zużycie energii na napowietrzanie nawet o 75%, a także potencjalnie zwiększyć możliwości produkcji biogazu z biosolidów
🔷 Niższe koszty operacyjne dzięki mniejszemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną
🔷 Redukcja emisji GHG i N₂O, wspierająca realizację celów związanych z neutralnością klimatyczną
🔷 Odporność procesu na zmienne obciążenia i zmieniające się właściwości ścieków
🔷 Niskie ryzyko wdrożenia dzięki szybkiemu montażowi i brakowi zakłóceń w pracy oczyszczalni.
Zwiększanie wydajności dzięki zeeDENSE*
W przypadku oczyszczalni wymagających maksymalnej intensyfikacji procesu, technologia ZeeLung MABR może zostać połączona z systemem zagęszczania zeeDENSE. Rozwiązanie to wykorzystuje technologię ciągłego zagęszczania, aby zwiększyć efektywność zarówno bioreaktora, jak i osadnika wtórnego. Dzięki zastosowaniu hydrocyklonów do oddzielania frakcji cząstek gęstych od lekkich, system zeeDENSE selektywnie odprowadza lekką biomasę, zatrzymując jednocześnie gęstą, dobrze sedymentującą biomasę. Poprawia to właściwości sedymentacyjne osadu, zwiększa przepustowość hydrauliczną osadników oraz wspiera biologiczne usuwanie fosforu.
Studium przypadku: Superintensyfikacja w oczyszczalni ścieków w Bolton
Siła połączenia obu tych technologii została wyraźnie wykazana w oczyszczalni ścieków w Bolton w Wielkiej Brytanii, obsługującej populację równoważną około 446 000 mieszkańców.
W obliczu nowego, rygorystycznego limitu stężenia amoniaku w ściekach wynoszącego 2 mg/l istniejąca konwencjonalna oczyszczalnia z osadem czynnym o wydajności 151 MLD wymagała zwiększenia wydajności o 15% oraz zwiększenia możliwości prowadzenia nitryfikacji.
Zamiast budować kosztowną nową infrastrukturę, operator zdecydował się na intensyfikację procesów biologicznych. W istniejących bioreaktorach zainstalowano kasety ZeeLung w celu zwiększenia zdolności nitryfikacyjnej i zapewnienia zgodności z normami. Jednocześnie wdrożono system zagęszczania zeeDENSE, aby poprawić sedymentację osadu i zwiększyć przepustowość osadników.
Efekt? 15-procentowe zwiększenie wydajności oraz stabilna,poprawiona efektywność usuwania amoniaku — osiągnięte w całości w ramach istniejącej infrastruktury i w krótkim czasie, podczas gdy oczyszczalnia nadal normalnie pracowała.
Czy chcesz poznać więcej szczegółów na temat największej na świecie instalacji MABR?
Pobierz studium przypadku z Bolton TUTAJ
Strategia na przyszłość dla europejskich przedsiębiorstw wodociągowych
W miarę jak Europa coraz szybciej zmierza w kierunku neutralności klimatycznej w sektorze gospodarki wodnej, niezbędne stają się technologie, które jednocześnie zwiększają przepustowość i zmniejszają zużycie energii. Intensyfikacja procesów biologicznych nie jest już nową koncepcją – to praktyczne, sprawdzone podejście. Dzięki rozwiązaniom ZeeLung MABR i zeeDENSE można zmodernizować istniejącą oczyszczalnię z osadem czynnym w sposób zrównoważony zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym, stosując prostą strategię pozwalającą spełnić obecne i przyszłe wymogi regulacyjne.
Czy jesteś gotowy na modernizację swojej oczyszczalni?
Skontaktuj się z nami, aby bezpłatnie przeanalizować możliwości techniczne Twojej oczyszczalni i dowiedzieć się, jak Veolia może zapewnić zgodność z wymogami nowej dyrektywy w sprawie oczyszczania ścieków komunalnych.
*Znak towarowy firmy Veolia; może być zastrzeżony w jednym lub większej liczbie krajów.
