Z regionu: Patent na oczyszczanie ścieków

0
143
Piotr Ofman, Politechnika Białostocka (fot. Paweł Jankowski)

Naukowcy z Politechniki Białostockiej opracowali lepszy i szybszy sposób biologicznego oczyszczania ścieków. Skonstruowali unikatowy reaktor biologiczny typu SBR i zebrali obszerną bazę danych, liczącą blisko milion pomiarów! Opracowaną metodę zgłosili do Urzędu Patentowego.

Zespół naukowców z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej przeprowadził badania nad tlenowym granulowanym osadem czynnym. Na realizację projektu pod nazwą „Analiza wpływu hydrodynamicznych sił ścinających na mechanizm przemian azotu podczas naturalnej granulacji kłaczkowatego osadu czynnego” pozyskał grant z Narodowego Centrum Nauki w wysokości ponad 34 tys. złotych. Pracami zespołu kierował dr inż. Piotr Ofman.

– Technologia oczyszczania ścieków z wykorzystaniem tlenowego granulowanego osadu czynnego polega na wykorzystaniu konsorcjum mikroorganizmów do biodegradacji szeroko rozumianych związków węgla, form azotu i fosforu. W porównaniu do metod stosowanych do tej pory tlenowe granule osadu czynnego pozwalają na uzyskanie stabilniejszych i lepszych efektów oczyszczania ścieków – podkreśla dr inż. Piotr Ofman.

Technologia biologicznego oczyszczania ścieków oparta o granulowany osad czynny to innowacyjna metoda. Polega ona na wykorzystaniu i kontrolowaniu warunków, w których biomasa formuje się w postaci granul, a nie kłaczków. Niweluje się w ten sposób problem efektywnego oddzielania zawiesin osadu od oczyszczonej cieczy, który często występuje w przypadku konwencjonalnego – kłaczkowatego osadu czynnego. Granulowana masa osadza się bowiem znacznie szybciej niż biomasa kłaczkowata, co redukuje potrzebę stosowania wielokomorowych reaktorów oraz recyrkulacji.

Wynaleziona i wdrożona blisko dekadę temu technologia, została dotąd zastosowana tylko w kilkunastu przemysłowych i miejskich oczyszczalniach na świecie. W Polsce taka oczyszczalnia ścieków od 2015 roku obsługuje miejscowość Ryki (oczyszczalnia ścieków „Fregata”). Wciąż trwają badania podstawowe nad granulowanym osadem czynnym.

Przeprowadzone w Katedrze Technologii w Inżynierii Środowiska WBiNŚ badania mają na celu weryfikację występowanie relacji pomiędzy intensywnością z jaką zachodzą przemiany form azotu i stopniem zgranulowania kłaczkowatego osadu czynnego.

Badania prowadzono w warunkach laboratoryjnych w sekwencyjnym reaktorze biologicznym typu SBR autorskiego projektu dr. inż. Piotra Ofmana.

Skrót SBR może wydawać się nieco enigmatyczny. Z języka angielskiego oznacza on Sequencing Batch Reactor, czyli sekwencyjny lub porcjowy reaktor biologiczny. Z założenia w pojedynczym cyklu pracy tego reaktora można wydzielić tak zwane fazy procesowe, na które składają się między innymi napełnianie, oczyszczanie ścieków w warunkach beztlenowych i tlenowych, fazę sedymentacji oraz dekantacji. Dzięki temu w pojedynczym urządzeniu można przeprowadzić wszystkie biologiczne procesy oczyszczania ścieków – wyjaśnia naukowiec z Politechniki Białostockiej.

Takie właściwości reaktora porcjowego, które umożliwiły dowolne sterowanie długościami poszczególnych faz, były istotne ze względu na prowadzone badania w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań.

Szczególnie istotna w tym przypadku była długość fazy sedymentacji. Poprzez jej skracanie w pierwszej kolejności uzyskiwaliśmy selekcję grawimetryczną kłaczków osadu czynnego. Powodowało to pozostawienie w reaktorze kłaczków o większym ciężarze właściwym, które wykazują lepsze właściwości sedymentacyjne. To z kolei przyczyniało się do wzrostu oddziaływania hydrodynamicznych sił ścinających i przyspieszenia procesu formowania tlenowych granul osadu czynnego. Dodatkowo możliwość przeprowadzenia procesów beztlenowego i tlenowego oczyszczania ścieków w tym samym reaktorze pozwalała na obserwację przemian związków azotu – podkreśla dr inż. Piotr Ofman.

Przedmiotem analiz było przede wszystkim zaobserwowanie przemian dwóch form azotu: azotu amonowego i azotu azotanowego (V). Z punktu technologii oczyszczania ścieków, te formy azotu pozwalają na określenie kinetyki procesów amonifikacji, denitryfikacji i nitryfikacji. Dodatkowo w projekcie kontrolowano najważniejsze parametry technologiczne procesu oczyszczania ścieków.

Precyzyjny obraz przemian poszczególnych form azotu, które przebiegają w trakcie formowania się tlenowych granul osadu czynnego, naukowcy uzyskali dzięki wykorzystaniu sond wieloparametrowych. Pomiar był wykonywany w sposób ciągły. Okresowo wskazania sondy były kontrolowane za pomocą metod analitycznych opartych o spektroskopię UV-VIS. Poszczególne stężenia dwóch form azotu, które rozpatrywano w projekcie, były mierzone co 5 minut przez 24 godziny przez 11 miesięcy. W ten sposób powstała obszerna baza danych, licząca blisko milion pomiarów, która posłuży do dokładnego opisu zaobserwowanych przemian.

W ramach przeprowadzonych badań zespół pod kierownictwem dr. inż. Piotra Ofmana wykazał, że intensywność, z jaką zachodzą przemiany form azotu, zwiększa się wraz ze stopniem zgranulowania osadu czynnego.

– Wyniki przeprowadzonych badań w pierwszej kolejności posłużą do opracowania publikacji naukowej. Natomiast w szerszej perspektywie i przy kontynuacji badań, które tak na dobrą sprawę cały czas są prowadzone, będą one mogły znaleźć zastosowanie również w gałęzi przemysłowej. Mianowicie posłużą nam do lepszego wdrożenia tych wyników na obiektach rzeczywistych. Metodę granulacji kłaczkowatego osadu czynnego zgłosiliśmy też do Urzędu Patentowego – podsumowuje dr inż. Piotr Ofman.

Zespół naukowców z Katedry Technologii w Inżynierii Środowiska na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej specjalizuje się w badaniach nad technologią oczyszczania wody i ścieków. Z tego zakresu realizuje granty naukowe oraz prace zlecone przez instytucje zewnętrze. Opisy ich prac związanych z przeprowadzonymi badaniami nad mechanizmem i kinetyką usuwania wybranych zanieczyszczeń i mikrozanieczyszczeń w systemach oczyszczania wody i ścieków zostały udokumentowane w dwóch artykułach naukowych opublikowanych w czasopismach uwzględnionych w wykazie wydawnictw z poziomu 200 punktów.

Naukowcy rozwijają swoje badania o zagadnienia związane z procesami jednostkowymi oczyszczania ścieków z wykorzystaniem tlenowych granul osadu czynnego. W ostatnim czasie rozpoczęli projekt na temat biosorpcji wybranych metali ciężkich na tlenowych granulach osadu czynnego.

Dr inż. Piotr Ofman jest absolwentem Politechniki Białostockiej, na której w 2018 roku obronił rozprawę doktorską z zakresu usuwania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych ze ścieków ze szczelinowania hydraulicznego w reaktorach SBR. Obecnie jest pracownikiem Katedry Technologii w Inżynierii Środowiska na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku oraz opiekunem Studenckiego Koła Naukowego Inżynierii Środowiska. Jest autorem ponad 40 publikacji. Zakres badań prowadzonych przez dr. inż. Piotra Ofmana obejmuje zagadnienia związane w formowaniem tlenowych granul osadu czynnego oraz analizą usuwania wybranych ksenobiotyków ze ścieków z ich wykorzystaniem.

Leave a Reply