w celu poprawy pracy
oczyszczalni ścieków
bytowo-gospodarczych
Przy oczyszczaniu ścieków bytowo gospodarczych prze-ważają procesy biologiczne związane z działaniem życio-wym mikroorganizmów. Biologiczne sposoby oczyszczania ścieków opierają się głównie na procesach utleniania, nato-miast fermentacja osadów ściekowych jest procesem redukcyjnym. Domieszki organiczne w ściekach są związka-mi pochodzenia zwierzęcego i roślinnego.
Te nietrwałe związki przekształcają się w procesach tle-nowych w związki trwałe. Główną rolę w tych procesach odgrywają bakterie tlenowe (aerobowe), które rozwijają się tylko w obecności wolnego tlenu z powietrza lub wody.
Z chwilą, gdy tlen zostaje wyczerpany, bakterie aerobowe ustępują miejsca bakteriom anaerobowym (beztlenowym), którym wystarcza tlen związany np. z azotanów, siarczanów. Bakterie powodujące rozkład związków należą do świata roślinnego. Występują w postaci mikroskopijnych komórek, silnie wypełnionych uwodnioną protoplazmą. Rozmnażają się przez podział komórki. Tworzą skupiska widoczne gołym okiem. W oczyszczalni ścieków występują w postaci dużych skupisk, najczęściej jako kłaczki osadu czynnego. Bakterie są wrażliwe zarówno na kwasy jak i na zasady. Odczyn wody nie powinien odbiegać od pH równego 7. Mogą rozwijać się tylko w określonym zakresie temperatur, a pozbawione wody giną. Środki dezynfekcyjne, chlor paraliżują lub zabija-ją bakterie.
Prawie wszystkie procesy określane mianem „biologicz-nego oczyszczania ścieków” odnoszą się do procesów aero-bowych, czyli do procesów w wodzie zawierającej tlen. Praca bakterii anaerobowych, czyli procesy beztlenowe są rzadko wykorzystywane do oczyszczania ścieków. Mają one duże znaczenie przy przeróbce osadów ściekowych w komo-rach fermentacyjnych.
W Elektrowni „Łaziska” w grupie urządzeń realizujących napowietrzanie ścieków bytowo-gospodarczych do roku 2003 pracowały szczotki Kessenera. Ścieki dopływały grawi-tacyjnie poprzez kratę mechaniczną do jednej z czterech komór z zabudowanymi szczotkami. W dalszym etapie ście-ki ście-kierowane były do osadnika Imhoffa, po którym następo-wał zrzut ścieków do odbiornika. Opisany wyżej układ tech-nologiczny był bardzo wrażliwy na nierównomierności dopływu ścieków. Nie zapewniał także usuwania związków azotu. Występujące usterki szczotek były przyczyną kłopo-tów zarówno po stronie remontowej, jak i ekonomicznej.
W roku 2003 przystąpiliśmy do modernizacji oczyszczal-ni ścieków bytowo-gospodarczych. Oczyszczaoczyszczal-nie oparliśmy na metodzie nisko obciążonego osadu czynnego z częściową symultaniczną stabilizacją tlenową osadu nadmiernego, z równoczesnym usuwaniem związków biogennych metodą biologiczną (azot).
Ścieki dopływające do oczyszczalni trafiają na kratę, gdzie podlegają cedzeniu. Następnie przepływają do zbiorni-ka buforowego, wyposażonego w mieszadło. Zadaniem zbiornika jest gromadzenie ścieków w okresie ich intensyw-nego napływu i „dozowanie” w sposób kontrolowany do komór reakcji.
Mieszadło zapobiega osadzaniu się zawiesin w komorze, a także powoduje homogenizację zawartości komory buforo-wej. Mieszadło wytwarza odpowiedni strumień cieczy o pod-wyższonej energii, pozwalający uśrednić zawartość komory i usunąć z niej osady.
Proces kontrolowanego podawania ścieków do komór reakcji realizowany jest poprzez pompy zatapialne, zabudo-wane w zbiorniku buforowym. W celu uproszczenia układu sterowania zastosowano trzy niezależne instalacje pompowe umożliwiające sterowanie czasowe pracą pomp. Pompy transportują ścieki z komory buforowej do kolejnych komór reakcji zgodnie z zadanymi czasami.
Komory reakcji wyposażone zostały w wysoko sprawny system napowietrzania drobnopęcherzykowego z dyfuzora-mi membranowydyfuzora-mi z EPDM.
Ruszt zasilany jest przez dmuchawę rotacyjną. Każda komora reakcji posiada niezależne źródło sprężonego powie-trza. Powyższe rozwiązanie zapewnia proste i niezawodne sterowanie systemem układu czasowego oraz zastosowanie dmuchaw i rusztu do mieszania zawartości komór reakcji np. w czasie fazy niedotlenionej.
Ścieki oczyszczone biologicznie odpływają grawitacyjnie do osadnika Imhoffa, gdzie następuje oddzielenie osadu od oczyszczonych ścieków. Osady przefermentowane okreso-wo odprowadzane są na poletka do suszenia osadu.
Układ pracy komór realizowany działa w następujący sposób:
■ ścieki pompowane są okresowo do kolejnych komór aeracji, w danej chwili napełniana jest jedna z trzech komór,
■ przed rozpoczęciem pompowania ścieków do komory reakcji następuje okresowe wyłączenie dmuchaw w celu umożliwienia lepszej sedymentacji osadu za przegrodą oddzielającą koryto odpływowe,
■ w czasie pompowania ścieków do komory reakcji nie są one napowietrzane, dlatego też ścieki dopływające ze zbiornika buforowego „wypychają” porcję ścieków do ko-ryta odpływowego; ścieki te nie zawierają dużych ilości osadu, a jego resztki są zatrzymane w osadniku Imhoffa, po zakończeniu pompowania ścieki mogą być mieszane przez krótkotrwałe uruchamianie dmuchawy zasilającej ruszt w danej komorze, w tym czasie będzie przebiegała denitryfikacja (poszczególne czasy mogą być zmieniane w czasie eksploatacji dostosowując parametry technologicz-ne do rzeczywistych potrzeb),
■ po określonym czasie mieszania dmuchawa uruchamia się na stałe i rozpoczyna się faza napowietrzania (nitryfikacja),
■ przebieg procesów w poszczególnych komorach reakcji jest analogiczny i jedynie przesunięty w czasie tak, aby kolejne napełnianie komory (jeżeli będzie wystarczająca ilość ścieków w zbiorniku buforowym) następowało po ok. jednej godzinie,
■ zbiornik buforowy pracuje w dwóch zakresach napełnień, przy zakresie niższych poziomów pompy pracują z pew-nym zadapew-nym czasem (z możliwością wprowadzenia dowolnych nastaw), przy przekroczeniu poziomu granicz-nego (wskazuje to na przepełnianie się zbiornika) czasy pomp automatycznie ulegną podwojeniu, co pozwoli szybciej opróżnić zbiornik buforowy,
■ jeżeli w zbiorniku będzie odpowiednia ilość ścieków zapewniająca bezpieczną pracę mieszadła (ok. 1,3 m nad dnem komory), będzie ono pracować w systemie przery-wanym, tj. 25% praca; 75% postój.
Praca komór reaktora jest oparta na sekwencyjnym syste-mie działania określonym odpowiednimi algorytmami opra-cowanymi dla poszczególnych procesów w cyklu.
Wszystkie operacje technologiczne są zaprogramowane i realizowane za pośrednictwem sterownika mikroproceso-rowego. Poszczególne czasy operacji technologicznych mogą być korygowane stosownie do rzeczywistych potrzeb eksploatacyjnych.
Istniejący układ technologiczny pozwala na:
● wyrównanie nierównomierności dopływu ścieków, która wpływa niekorzystnie na pracę wszystkich urządzeń oczyszczalni i pogarsza znacznie efekt oczyszczania,
● uzyskanie możliwości prowadzenia procesu z zastosowa-niem usuwania związków azotu.
Zastosowany system oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych pozwala osiągnąć redukcję zanieczyszczeń:
● w zakresie zawartości BZT do 97%,
● w zakresie zawartości związków organicznych do 95%,
● w zakresie zawartości azotu ogólnego do 85%,
● w zakresie zawartości fosforu ogólnego do 92%. Jakość ścieków oczyszczonych odpowiada parametrom określonym w obowiązującym Elektrownię „Łaziska” pozwo-leniu zintegrowanym.
Podsumowanie
Praktycznie tylko zastosowanie nowych rozwiązań umoż-liwia poprawę pracy urządzeń oczyszczalni ścieków. Oczyszczanie oparte na metodzie nisko obciążonego osadu czynnego z częściową symultaniczną stabilizacją tlenową osadu nadmiernego, z równoczesnym usuwaniem związków biogennych metodą biologiczną należy do metod skutecz-nych, pozwalających na efektywne zmniejszenie zanieczysz-czeń.
Tabela 1
Awarię systemową potocznie nazywaną blackoutem definiuje się jako utratę napięcia w sieci elektroenergetycznej na znacznym obszarze. W wyniku nałożenia się takich zda-rzeń losowych, jak awarie sieciowe czy wyłączenia elektrow-ni dochodzi do przekroczeelektrow-nia krytycznych wartości podsta-wowych parametrów technicznych pracy systemu (częstotli-wość, napięcie), automatycznego odłączenia się od sieci elektrowni i utraty napięcia w całym obszarze objętym zakłó-ceniem.
Blackouty, jakie miały miejsce w sierpniu i wrześniu 2003 roku w USA i Kanadzie, Szwecji i Danii oraz we Włoszech uzmysłowiły wszystkim, że długotrwałe pozbawienie zasila-nia w energię elektryczną odbiorców jest realnym niebezpie-czeństwem i może się zdarzyć praktycznie w każdym syste-mie elektroenergetycznym.
Problematyka niezawodności pracy systemów elektro-energetycznych skupiła uwagę opinii publicznej oraz orga-nów decyzyjnych wielu krajów, nie tylko tych dotkniętych wspomnianymi awariami. Również w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE) zanotowano w ostatnim czasie zdarzenia, przy których doszło do załamania podstawowych parametrów.
W dniu 26 czerwca 2006 r. KSE znalazł się w stanie zagro-żenia. Wszystkie elektrownie w centralnej i północnej Polsce pracowały z pełnym obciążeniem mocą bierną, tracąc tym samym możliwości dalszego utrzymywania zadanych warto-ści napięcia. Następstwem tego było obniżanie się napięcia w północnej i centralnej części kraju i samoczynne wyłącze-nia bloków energetycznych w wyniku działawyłącze-nia zabezpie-czeń.
W dniu 4 listopada 2006 r. miało miejsce poważne zakłó-cenie w połączonych systemach UCTE, które było zainicjo-wane w północnej części systemu niemieckiego.
Zakłócenie to doprowadziło do podziału systemu nie-mieckiego, a w dalszej kolejności podziału systemów UCTE na trzy części.
System polski, będąc największym systemem w wydzie-lonej części UCTE, miał decydujące znaczenie dla opanowa-nia wzrostu częstotliwości w pierwszym okresie po wystą-pieniu zakłócenia, przejmując na siebie zbilansowanie znacz-nej części pozostałej w tym obszarze nadwyżki mocy.
W procesie odbudowy systemu po blackoucie istotną rolę odgrywają elektrownie zdolne do samostartu, elektrownie wodne i elektrownie cieplne, których jednostki przystosowa-ne są do pracy na potrzeby własprzystosowa-ne (PPW). Do przetargu na usługę odbudowy zasilania KSE ogłoszonego przez PSE na wypadek blackoutu, w strukturach PKE została wytypowana również Elektrownia „Łaziska”. Dostosowywanie bloków elektrowni do usługi systemowej rozpoczęto w 2005 roku, a ostatnie odbiory z udziałem przedstawicieli PSE odbyły się z początkiem roku 2007.
Dla pracy na potrzeby własne (PPW) i dalszej pracy samotnej z potrzebami ogólnoelektrownianymi (PWE) bar-dzo duże znaczenie ma struktura układu wyprowadzenia mocy, zasilania potrzeb własnych elektrowni, a zwłaszcza potrzeb ogólnych. W trakcie awarii systemowej mamy do czynienia z brakiem napięcia w węzłach sieci przesyłowej, a bardzo często również w sieci rozdzielczej, do której przy-łączone są transformatory zasilające potrzeby ogólne. Wyprowadzenie mocy i zasilanie potrzeb własnych bloków oraz potrzeb ogólnych w Elektrowni „Łaziska” zapewnia bar-dzo wysoką niezawodność zasilania potrzeb własnych, a także możliwość zasilenia potrzeb ogólnych elektrowni w momencie wystąpienia awarii systemowej.