Kotły CIRCOFLUID
Technologia CIRCOFLUID została opracowana i po raz pierwszy zastosowana w latach 50–tych przez niemiecką firmę Lurgi. Od roku 1992 jest ona udoskonalana i przejęta przez powstałą spółkę trzech renomowanych firm niemieckich Lurgi, Lentjes oraz Babcock. Każda z tych firm wniosła swoje doświadczenie i rozwiązania ulepszające kocioł, czego rezultatem było opracowania technologii CIRCOFLUID.
Na rysunku 8 przedstawiono uproszczony schemat kotła wykonanego w technologii CIRCOFLUID.
Rys. 8. Uproszczony schemat kotła cyrkulacyjnego CIRCOFLUID [2].
1 – komora paleniskowa, 2 – cyklon, 3 – układ nawrotu z zamknięciem syfonowym, 4 – walczak, 5 – ruszt, 6 – przegrzewacz pary, 7 – podgrzewacz wody, 8 – ekonomizer, 9 – podgrzewacz powietrza.
Komora paleniskowa składa się z dolnej, pęcherzykowej warstwy fluidalnej oraz przestrzeni separacji. W górnej części komory spalania zabudowane są pęczki przegrzewaczy, co powoduje obniżenie temperatury spalin za nimi do około 450°C. W efekcie tego cyklony usytuowane za komorą mają mniejsze gabaryty, zaś w II ciągu kotła zabudowane są wyłącznie podgrzewacz powietrza i ekonomizer. Dzięki takiemu rozwiązaniu II ciąg kotła jest konstrukcją lekką, nie wymagającą ciężkiej wymurówki [9].
Prędkość powietrza wynosi od 4 [m/s] do 4,5 [m/s], czyli w zakresie między kotłami BFBC a CFBC. Mała prędkość gazu potencjalnie ogranicza problem erozji powierzchni i polepsza pewność ruchową kotła. Temperatura warstwy pęcherzykowej regulowana jest przez recyrkulację ziaren o temperaturze od 300 do 500°C dostarczonych do warstwy z układu nawrotu. Ponieważ temperatura cyrkulacyjnych ziaren jest znacznie niższa w innych kotłach CFB, zarówno cyklon, jak i układ nawrotu są mniejsze i lżejsze [4].
W kotłach z naturalnym obiegiem czynnika, pompy zasilające, w większości przypadków, dostarczają wodę zasilającą najpierw do podgrzewacza, a następnie do zbiornika walczaka wytwornicy pary. Obieg wody w układzie odbywa się dzięki różnicy gęstości między wodą znajdującą się w nie ogrzewanych rurach opadowych i mieszaniny wody z parą znajdującej się w podgrzewanych rurach wznośnych, dlatego też przy wygaszeniu kotła przepływ wody nie występuje w układzie. Na rysunku 9 przedstawiono kocioł CIRCOFLUID zbudowany w Bayer Uerdingen. Przepływ wody w wytwornicy zaczyna się z chwilą rozpalenia kotła. Woda spływa w dół rurami opadowymi do najniższej części układu, skąd dostaje się do rur wznośnych znajdujących się w ogrzewanej części kotła.
Absorpcja ciepła powoduje, że część wody zamienia się w parę i czynnik – już jako mieszanina wodno-parowa – wypierany jest do góry.
Rys. 9. Schemat kotła CIRCOFLUID w Bayer Uerdingen.
Oddzielenie wody i pary ma miejsce w walczaku: woda jest gromadzona w dolnej części walczaka, para natomiast, jako czynnik lżejszy — w jego górnej części. Woda ponownie spływa w dół rurami opadowymi, para natomiast dostaje się do przegrzewacza, gdzie uzyskuje parametry pary świeżej. Woda, która odparowuje, zastępowana jest wodą spływającą z walczaka. Ilość wody zasilającej układ regulowana jest poziomem wody znajdującej się w walczaku [9].
Przykładowe dane techniczne oraz wyniki pomiarów emisji zanieczyszczeń kotła CIRCOFLUID zainstalowanego w Bayer Uerdingen przedstawiono w tabeli 3.
Tabela 3
Ważniejsze dane projektowe kotła CIRCOFLUID zainstalowanego w Bayer Uerdingen [10].
| Parametr | Jednostka | CIRCOFLUID | |
| Znamionowa moc cieplna kotła Wydajność maksymalna trwała Temperatura pary świeżej Ciśnienie pary świeżej Temperatura wody zasilającej Sprawność kotła | MW t/h °C MPa °C % | 95 136 540 13 250 92,5 | |
| Emisja w spalinach suchych przy O2=7% | SO2 NOx CO popiół | mg/m3n mg/m3n mg/m3n mg/m3n | 200 150 200 50 |
| Węgiel | wartość opałowa wilgotność popiół siarka części lotne | MJ/kg % % % % | 20,1÷30,5 7,5÷16 4÷30 0,4÷1,2 7,2÷40 |
| Temperatura spalin za kotłem | °C | 130 |
Kotły CIRCOFLUID charakteryzują się rozwiniętym atmosferycznym złożem pośrednim pomiędzy złożem stacjonarnym a złożem cyrkulacyjnym. Główną zaletą tych urządzeń jest to, że kocioł nie wymaga ciężkiego obmurza (przy opalaniu gazem pełne obciążenie osiąga po ok. 3 godzinach ze stanu zimnego) a ilość popiołu w obiegu wynosi tylko około 10 % ilości jaka jest wymagana w innych technologiach. Sam kocioł jest także mało wrażliwy na ziarnistość węgla, w wypadku awarii kruszarek możliwa jest dalsza nieprzerwana praca kotła. Do wad należy zaliczyć występowanie dużego zapylenia konwekcyjnych powierzchni ogrzewalnych. Obecnie na świecie pracuje ponad 30 takich jednostek [1].
Zajrzycie na stronę gotowe prace z ekologii
Globalne ocieplenie
Globalne ocieplenie określić możemy jako podwyższanie się średniej temperatury atmosfery przy powierzchni Ziemi i oceanów. Globalne ocieplenie obserwujemy od połowy XX wieku. Jest ono spowodowane głównie poprzez rozwój przemysłu i motoryzacji.
Podnoszenie się temperatury wody wpływa na zaburzenia cyrkulacji prądów oceanicznych, które są jednym z ważniejszych czynników kształtujących klimat.
Mimo, iż podwyższanie się temperatury nie jest zbytnio zauważalne dla człowieka to jego skutki mogą być ogromne. Zaliczyć do nich można np. susze, powodzie, huraganowe wiatry, pożary.
Zmiany temperatury mogą mieć również związek z ilością wysyłanej w kierunku Ziemi energii słonecznej, ilością pyłu wulkanicznego w atmosferze z działalnością człowieka. W ciągu ostatnich 100 lat temperatura Ziemi wzrosła o 0,5 stopnia. Jeśli człowiek będzie nadal zanieczyszczał atmosferę, w XXI wieku średnia temperatura Ziemi może wzrosnąć od 1 do 5 stopni.
Główną przyczyną wzrostu temperatury jest zbyt duże nagromadzenie w atmosferze pary wodnej, dwutlenku węgla, tlenku azotu, dwutlenku siarki i metanu. Sytuacja ta związana jest z naturalnymi procesami zachodzącymi w przyrodzie, ale także przyczynia się do tego działalność człowieka.
Zanieczyszczenie powietrza a zdrowie człowieka
Pod pojęciem powietrza atmosferycznego rozumiemy jeden z głównych czynników potrzebnych człowiekowi do życia, który możemy określić mianem bezbarwnej, bezwonnej mieszanki gazów, na które składa się azot (78%), tlen (21%), dwutlenek węgla (0,03%), oraz śladowe ilości gazów szlachetnych, pary wodnej i opisywanych poniżej zanieczyszczeń organicznych i mineralnych. O zanieczyszczeniu powietrza zaczynamy mówić, gdy ilości szkodliwych składników w powietrzu przekraczają przyjęte powszechnie normy.
Zanieczyszczenia powietrza i ich wpływ na zdrowie organizmu człowieka to złożone zagadnienie, na które składają się takie czynniki jak: warunki klimatyczne, stężenie i okres trwania wpływu zanieczyszczeń na organizm ludzki, wiek oraz odporność człowieka na tego typu zanieczyszczenia. Aby dokładnie zbadać wpływ zanieczyszczonego powietrza na organizm człowieka przeprowadza się pomiary biologiczne, jak również badania statystyczne odnoszące się do częstości i nasileń występowania schorzeń wśród ludzi. Poprzez specjalistyczne pomiary i badania zatwierdzono pewne prawidłowości, które dowodzą o wpływie zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego na zdrowie człowieka.
Dzielimy je na dwie sfery:
- sferę pochodzenia naturalnego, do której zaliczamy wybuchy wulkanów, burze piaskowe, huragany i trąby powietrzne, pożary lasów oraz rozkład substancji organicznych w środowisku;
- sferę antropogeniczną, czyli powstałą w wyniku szkodliwej działalności człowieka na naturalne środowisko przyrodnicze; na przykład emisja gazów i pyłów z fabryk do powietrza atmosferycznego.
Zanieczyszczenia powietrza, które negatywnie wpływają na stan zdrowia człowieka doprowadzają do różnego rodzaju schorzeń, do których należą między innymi:
- choroby układu oddechowego: stany zapalne jamy ustnej, gardła oraz oskrzeli,
- nowotwory płucne,
- schorzenia układu nerwowego: stany bezsenności, przewlekłe bóle głowy, pogorszone ogólne samopoczucie,
- dolegliwości alergiczne organizmu człowieka,
- niedomagania układu krążenia, przypadłości sercowe.
Zanieczyszczenia powietrza wpływają na wszystkie układy organizmu człowieka i powodują jego schorzenia. Aby uniknąć choć części tych nieczystości postarajmy się przebywać jak najwięcej na świeżym powietrzu, wśród naturalnego środowiska oferującego nam dopływ dużych ilości czystego tlenu do organizmu.
Choroby spowodowane zanieczyszczeniem środowiska
Zanieczyszczenia środowiska w dużym stopniu mają wpływ na nasze zdrowie i życie.
Metale ciężkie takie jak ołów, czy rtęć negatywnie wpływają na nasz organizm. Upośledzają one pracę układu nerwowego, zwłaszcza mózgu.
Związki rtęci przyczyniają się do zaburzeń wzroku i koordynacji ruchu. W większych ilościach mogą doprowadzić do śmierci. Głównie przemysł chemiczny przyczynia się do ich powstawania. Ich źródłem mogą być też śmietniska, ponieważ na nich znajdują się np. zużyte świetlówki, które napełniane są parami rtęci.
Związki ołowiu powodują otępienie i uczucie znużenia. W większych ilościach prowadzą do porażenia mięśni, czy nawet śmierci. Dawniej stosowane były do produkcji farb, czy emalii oraz kitu do okien. Ołów używa się do produkcji płyt akumulatorowych. Kiedyś ołów dodawano do benzyny. Obecnie w wielu krajach stosuje się benzynę bezołowiową.
Do listy groźnych metali zaliczyć też możemy: kadm, nikiel, miedź, cynk, chrom.
Szkodliwe dla zdrowia człowieka są też tlenki siarki i azotu w postaci gazowej. Powodują one choroby płuc. Ponadto przyczyniają się do powstawania kwaśnych deszczy, które także nie są zdrowe ani dla ludzi, ani zwierząt i roślin.
Dwutlenek węgla, jeśli występuje w zbyt dużych ilościach także nie wpływa pozytywnie na funkcjonowanie naszego organizmu. Ponadto przyczynia się do ocieplenia klimatu Ziemi.
Kolejnym zagrożeniem dla naszego zdrowia są pyły, które przyczyniają się do chorób płuc, a także obumierania roślin.
Na naszych drogach wciąż pojawia się coraz więcej samochodów. Wydzielany przez nie tlenek węgla, który wiąże się z hemoglobiną we krwi upośledza transport tlenu.
Następnym zagrożeniem jest ozon, który jest groźny dla oczu oraz dróg oddechowych. Powstaje on natomiast na skutek ruchu samochodowego.
Ponadto takie związki organiczne jak węglowodory cykliczne i ich pochodne są często trujące. Wchłaniają się one przez skórę i układ oddechowy. Maja one także działanie rakotwórcze. Związki te nie rozkładają się i wciąż krążą w przyrodzie.
Głównym źródłem:
- tlenków węgla, siarki, azotu, pyłów jest działalność człowieka w sferze energetyki,
- związków metali i fluoru, zanieczyszczeń gazowych i pyłowych jest działalność w sferze górnictwa i hutnictwa
- związków organicznych jest działalność w sferze przemysłu petrochemicznego i chemicznego
- metali ciężkich mogą być gospodarstwa domowe
- ołowiu, tlenków azotu, ozonu jest transport samochodowy
Wskaźniki okrzemkowe opisujące zanieczyszczenia organiczne
Terminem saprobowość określana jest zdolność bytowania organizmów roślinnych i zwierzęcych w wodach zanieczyszczonych substancjami organicznymi (Starmach 1957). Organizmy charakterystyczne dla stref wody o różnym stopniu zanieczyszczenia związkami organicznymi nazywamy saprobami. Nazwa saproby pochodzi od słowa greckiego sapros – gnilny i zaczerpnięta została z opracowań Lauterborna (1901, 1903; cyt. za Starmach i in. 1976). Przeciwstawieniem saprobów są kataroby (gr. katharos – czysty), czyli organizmy żyjące w wodach czystych, a więc takich, w których nie ma „saprosu” czyli produktów procesów rozkładowych.
Organizmy wykazują różną saprobowość, co oznacza, że mają:
- rozmaite wymagania względem materii organicznej jako pokarmu,
- rozmaitą wytrzymałość, czy też odporność na działanie szkodliwych produktów zanieczyszczenia organicznego, na przykład: brak tlenu, obecność siarkowodoru i amoniaku, zmętnienie wody itd.
Wody o odmiennym stopniu zanieczyszczenia zamieszkiwane są przez różne grupy organizmów. Każde zbiorowisko jest dostosowane do sumy czynników określonych jako zanieczyszczenie, a panujących w danym czasie i miejscu.
System saprobów jest systemem ekologicznym. Powstał on na tle obserwacji zjawisk biologicznych w przyrodzie, w wodach o różnym stopniu zanieczyszczenia. W konstrukcji tego systemu punkt wyjścia stanowiło przede wszystkim zjawisko biologicznego samooczyszczania się wód. Sam proces samooczyszczania się wody przebiega w trzech głównych fazach, którym odpowiadają trzy strefy w rzece zanieczyszczonej:
I. strefa polisaprobowa – strefa z silnie zanieczyszczoną wodą. Strefę tę charakteryzuje:
- przewaga procesów redukcji,
- niska zawartość tlenu lub j ego brak,
- obecność siarkowodoru i amoniaku, który nie ulega nitryfikacji (na dnie osadza się ciemny muł i czarny siarczek żelaza – FeS),
- rozkład białek, polipeptydów i innych złożonych pochodnych białek oraz węglowodanów i tłuszczy.
- obfity rozwój grzybów, bakterii oraz innych organizmów ściekowych zwanych polisaprobami,
- brak lub niewielka ilość organizmów posiadających chlorofil;
II. strefa mezosaprobowa – strefa przejściowa ze średnio zanieczyszczoną wodą. W strefie tej zaczynaj ą się intensywne procesy utleniania produktów rozkładu materii organicznej i siarczku żelaza do wodorotlenku żelaza. Tlenu dostarczają bądź zielone glony w czasie asymilacji, bądź też, dopływa on z atmosfery. W strefie tej wydzielono dwie podstrefy:
1) strefę a-mezosaprobową, którą charakteryzuje:
- przewaga procesów rozkładu,
- rozkład polipeptydów i innych złożonych produktów rozkładu białek na aminokwasy i inne prostsze składniki,
- dużo niższa liczba bakterii w porównaniu z poprzednią strefą,
- dużo glonów, zwierząt niższych i wyższych, mogą się pojawić ryby,
- możliwe czasowe zaniki tlenu;
2) strefę P-mezosaprobową, którą charakteryzuje:
- obecność procesów ostatecznego utleniania aminokwasów,
- przewaga roślin zielonych, dzięki dużej zawartości w wodzie przyswajalnych związków pochodzących z rozkładu materii organicznej,
- ustępowanie bakterii,
- brak okresowych zaników tlenu;
III. strefa oligosaprobowa – strefa praktycznie czystej wody. Strefę tę charakteryzuje:
- zakończenie procesów mineralizacji (utleniania),
- obecność nielicznych bakterii,
- życie roślinne i zwierzęce przebiega normalnie przy dostatecznej zawartości tlenu i soli mineralnych dla roślin,
- muł na dnie może posiadać charakter mezosaprobowy.
Ponadto wyróżniono strefę katarobową, która obejmuje wody bardzo czyste. Jest to strefa właściwa miejscom mało zamieszkanym np. potokom górskim. Pod względem biologicznym charakteryzuje się: praktycznie brakiem występowania bakterii i obecnością różnorodnych przedstawicieli flory i fauny – często z gatunkami reliktowymi (Starmach 1957).
Obserwacje i opisy zanieczyszczeń stanowiły główny nurt badań hydrobiologicznych na przełomie XIX i XX wieku. W 1902 roku Kolkwitz i Marsson opublikowali pierwsze wyniki prac nad tak zwanym systemem saprobów (Starmach i in. 1976), który rozwinęli obszerniej w kolejnych latach (Kolkwitz i Marsson 1908, 1909). System saprobów powstał na tle obserwacji zjawisk biologicznych zachodzących w zanieczyszczonych rzekach Niemiec. Ocenę stopnia zanieczyszczenia wody w tej metodzie oparto na zmianach składu gatunkowego organizmów wzdłuż całej strefy w rzece, w której przebiega proces samooczyszczania się wody. Autorzy (l.c.) wśród organizmów występujących w wodach zanieczyszczonych wyróżnili następujące grupy: polisaproby, czyli organizmy żyjące w miejscach wpłynięcia ścieków oraz a-mezosaproby, P- mezosaproby i oligosaproby, żyjące w kolejnych strefach postępującego samooczyszczania się rzeki. Bazę systemu saprobów stanowiła hipoteza, że po dopływie ścieków typu miejskiego następuje w rzece najpierw redukcja materii organicznej, potem oksydacja i mineralizacja. Procesów tych jednak nie można ani chemicznie, ani praktycznie oddzielić od siebie i z tego powodu nie można było zdefiniować ich pod względem biologicznym (Starmach i in. 1976). Pomimo, iż system był oparty na empirii i nie miał podbudowy naukowej, jednak jego prosta konstrukcja i czytelność przyczyniły się do jego szerokiego stosowania przez dłuższy czas. Listy gatunków wskaźnikowych dla poszczególnych stref zanieczyszczonej ściekami, podlegającej samooczyszczaniu się rzeki stworzone przez Kolkwitza i Marssona były uzupełniane i zmieniane w kolejnych latach przez licznych autorów (Dołgow i Nikitinski 1927; cyt. za Kadłubowska 1975, Kolkwitz 1935, 1950, Liebmann 1958, 1962, Hanuska 1956, Sladecek 1963). Należy podkreślić, że te same gatunki zaliczano często do różnych grup saprobów. W związku z poważnymi ograniczeniami metody i brakiem jednoznaczności oceny zanieczyszczenia wody za pomocą systemu saprobów, była ona krytykowana, między innymi przez Lauterborna (1914-17), Thienemanna (1918); cyt. za Starmach i in. (1976), Caspersa i Schulza (1960), Patrick i Strawbridge (1963), Fjerdingstada (1964), Kadłubowską (1964, 1970), Sladecka (1973), Lange-Bertalota (1978, 1979a). Gruntowną rewizję systemu dokonał Liebmann (1962) redukując liczbę gatunków do 260 i wprowadzając oznaczenia jakości wody (klasy czystości) od I do IV. Po licznych modyfikacjach system saprobów zaczęto nazywać systemem Kolkwitza-Marssona-Liebmana. Szybko uznano jednak, iż nie gwarantuje on poprawnej oceny zanieczyszczeń i nie przedstawia istotnego postępu w analizie jakości wód (Starmach i in. 1976).
W miarę rozwoju cywilizacji i różnych dziedzin przemysłu uległa zmianie nie tylko ilość, ale i jakość ścieków, co spowodowało konieczność opracowania adekwatnych metod analizy zanieczyszczonych wód. Stopniowo, zaczęto dodawać nowe poziomy saprobowości. Thomas (1944) wyróżnił dodatkowo w obrębie strefy polisaprobowej: alfapolisaprobię (strefę panowania bakterii, gdzie BZT5 przekracza 60 mg O2-l-1), betapolisaprobię (strefę z licznie występującymi orzęskami i BZT5 30-60 mg O2-l-1) i gammapolisaprobię (strefę występowania Sphaerotilus przy BZT5 15-30 mg O2-l-1). Hanuska (1956) wprowadził hypersaprobię (strefę panowania drożdży i bakterii) i antysaprobię (strefę abiotyczną). Starmach i in. (1976) obok wód źródlanych (katarobowych), czystych (oligosaprobowych), słabo zanieczyszczonych (betasaprobowych), silnie zanieczyszczonych (alfasaprobowych) i wybitnie zanieczyszczonych (polisaprobowych), wyróżnił wody częściowo zatrute i zatrute.
Kolejną modyfikację systemu saprobów zaproponował Fjerdingstad (1964, 1965). W celu lepszego zrozumienia związku poszczególnych gatunków z zanieczyszczeniem wprowadził następujące grupy gatunków:
- gatunki saprobiontyczne – występujące masowo wyłącznie w wodach silnie zanieczyszczonych,
- gatunki saprofilne – występujące w wodach zanieczyszczonych zdolne również do życia w wodach czystych tj. organizmy w pewnym stopniu indyferentne,
- gatunki saprokseniczne – występujące w wodach czystych, ale zdolne do życia również w wodach zanieczyszczonych,
- gatunki saprofobne – występujące wyłącznie w wodach czystych, nie zdolne do życia w wodach zanieczyszczonych.
Gatunki saprofilne w wodach zanieczyszczonych reprezentowane są przez dużą liczbę osobników, natomiast w wodach czystych występują tylko pojedyncze osobniki. Gatunki saprokseniczne natomiast dobrze rozwijają się w wodach czystych, a w zanieczyszczonych reprezentowane są przez pojedyncze osobniki.
Jednym z założeń systemu było wyróżnienie zbiorowiska na podstawie gatunków dominujących. Fjerdingstad (1964) oparł się na klasyfikacji Ivleva (1933) i wyróżnił w biocenozie następujące grupy organizmów:
- gatunki dominujące lub grupy gatunków dominujących, posiadające w danej biocenozie największą aktywność biocenotyczną. Osobniki gatunku dominującego stanowią ponad V2 wszystkich osobników biocenozy. Wyjątkowo w biocenozie może nie dominować żaden gatunek, a wtedy grupa dwu lub trzech gatunków stanowi 2/3 lub 3/4 osobników całej biocenozy,
- grupy gatunków podporządkowanych, zależne od rozwoju dominantów, tak zwane subdominanty stanowiące V3 do 2/5 ogólnej liczby osobników biocenozy,
- grupy gatunków przypadkowych, występuj ące poj edynczo.
Synekologiczny system Fjerdingstada (1964, 1965) oparty został na biocenozach bakterii, wiciowców bezbarwnych i glonów. W systemie tym zasadniczo pominięto okrzemki, z wyjątkiem zbiorowiska Meridion circulare. Wyróżniono w nim dziewięć stref przedstawiających wyraźnie zmianę faz od heterotroficznej do autotroficznej w miarę samooczyszczania się wody (tab. 2.3).
Kolejną klasyfikację wód zanieczyszczonych, również bazującą na systemie saprobów Kolkwitza-Marssona, przedstawił Sladecek (1963, 1964). Wyróżnił on 4 podstawowe kategorie wód:
- wody katarobowe – wody czyste, np. wody nie zanieczyszczonych studni,
- wody limnosaprobowe – wody powierzchniowe i gruntowe, wśród których wyodrębniono 4 stopnie odpowiadające klasyfikacji Kolkwitza i Marssona: oligosaprobię, betamezosaprobię, alfamezosaprobię i polisaprobię,
- wody eusaprobowe – ścieki zawierające substancje organiczne, które mogą ulec rozkładowi w procesach biologicznych, obejmujące stopnie: izosaprobii, metasaprobii, hypersaprobii i ultrasaprobii nawiązujące do podziału strefy polisaprobowej podanej przez Thomasa (1944) i innych,
- wody transsaprobowe – ścieki toksyczne, radioaktywne i ścieki abiotyczne zawierające substancje mineralne, obejmujące stopnie antysaprobii i radiosaprobii.
W tym systemie produkcja ma miejsce do strefy eusaprobowej, od izosaprobii ustaje zupełnie, a zwiększa się destrukcja. W hypersaprobii mogą żyć jedynie bakterie, a w ultrasaprobii następuje zanik życia organicznego. W wodach transsaprobowych biocenozy praktycznie nie istnieją.
Tabela 2.3. Strefy zanieczyszczenia wody i odpowiadające im zbiorowiska wg. systemu Fjerdingstada (1964, 1965).
| STREFA | ZBIOROWISKA |
| I. koprozoiczna | 1. Spirillum
2. wici owce z rodzaj u Bodo 3. Spirillum i Bodo |
| II. a-polisaprobowa | 1. Euglena viridis
2. Rhodo- i Thiobacterium 3. Chlorobacterium |
| III. P-polisaprobowa | 1. Beggiatoa alba i B. minima
2. Thiothrix nivea 3. Euglena viridis lub E. deses |
| IV. y-polisaprobowa | 1. Oscillatoria chlorina
2. Sphaerotilus natans |
| V. a -mezosaprobowa | 1. Ulothrix zonata
2. Oscillatoria benthonicum 3. Stigeoclonium tenue |
| VI. P -mezosaprobowa | 1. Cladophorafracta
2. Phormidium subfuscum, P. favosum, P. retzi |
| VII. y-mezosaprobowa |
2. Zbiorowiska zielenic: Cladophora glomerata i Ulothrix zonata |
| VIII. oligosaprobowa | 1. Draparnaldia glomerata
2. Meridion circulare 3. Lemanea annulata, Batrachospermum vagum lub Hildebrandtia rivularis 4. Yaucheria sessilis 5. Phormidium inundatum |
| IX. katarobowa | 1. Zbiorowisko zielenic: Chlorotylium cataractum i Draparnalia plumosa
2. Zbiorowisko krasnorostów: Hildebrandtia rivularis 3. Zbiorowisko glonów inkrustowanych wapieniem: Chamaesiphon polonicus, Phormidium incrustatum i różne gatunki Calothrix |
Z biegiem lat do oceny stopnia saprobizacji wód opracowano wskaźniki, które w postaci liczb charakteryzowały zanieczyszczenie organiczne i stopień samooczyszczenia. Wskaźniki te opierają się na gatunkach wskaźnikowych saprobowości, a ich niewątpliwą zaletą jest możliwość ich zastosowania do wszystkich grup organizmów lub zawężenia do jednej np. glonów. Jednym z pierwszych był wskaźnik Knoppa (1954) służący do graficznego przedstawiania zanieczyszczenia w kolejnych odcinkach rzek. Ocenę wielkości zanieczyszczenia oparto na występowaniu form wskaźnikowych według systemu saprobów, którym przypisuje się, według częstości występowania, odpowiednią ilość punktów (od 1 dla gatunków występujących pojedynczo do 7 dla gatunków występujących masowo). Na podstawie danych liczb można obliczyć względną wielkość zanieczyszczenia wg. wzoru:
wskaznik Knöppa W =
gdzie: o, fi, a, p – oznaczają kolejno udział organizmów oligosaprobowych, betamezosaprobowych, alfamezosaprobowych i polisaprobowych.
Natomiast do obliczenia względnego obciążenia zanieczyszczeniami posługiwano się wzorem (oznaczenia jak wyżej):
wskaznik Knöppa O = 
Kolejny indeks saprobowy, który uwzględnia zarówno częstość występowania poszczególnych gatunków wskaźnikowych, jak i stopień ich saprobowości, zaproponowali Pantle i Buck (1955):
wskaźnik saprobowy Pantle-Bucka S = 
gdzie: si – oznacza stopień saprobowości gatunku i (1 – oligosaprob, 2 – betamezosaprob, 3 – alfamezosaprob, 4 – polisaprob)
hi – oznacza wartość względnej częstotliwości gatunku i (1 – rzadko spotykany, 3 – często, 5 – obficie).
Poszczególnym strefom przypisano następujące wartości:
1.0 – 1.5 odpowiada strefie oligosaprobowej,
- – 2.5 odpowiada strefie betamezosaprobowej.
- – 3.5 odpowiada strefie alfamezosaprobowej,
- – 4.0 odpowiada strefie polisaprobowej.
Mimo pewnych niedoskonałości tej metody (Fjerdingstad 1964, Chertoprud 2002), była ona przez długie lata i nadal jest zalecana do analizy fitoplanktonu i peryfitonu przy ocenie jakości wód w Polsce (Starmach i in. 1976). Według Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 roku w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód (Dz.U. Nr 32 poz. 283 i 284) wyliczonym indeksom saprobowości przypisuje się klasy czystości według schematu zawartego w tabeli 2.4.
Tabela 2.4. Klasy czystości wody wg. indeksu saprobowego Pantle-Bucka zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004.
|
Kolejny wskaźnik saprobowy został wprowadzony przez Zelinkę i Marvana (1961). Stworzona formuła zawiera uśrednione wartości saprobowe gatunku oraz wprowadza 5 stopni saprobowości:
wskaźnik Zelinki i Marvana S = 
gdzie: ai – oznacza wartość saprobową każdego gatunku w każdej klasie saprobowości, hi – oznacza liczebność każdego gatunku,
Si – oznacza wartość wskaźnikową każdego gatunku (od 1 do 5 zgodnie z załączoną listą).
Wskaźnik ten oblicza się dla danego stanowiska, dla każdej klasy saprobowości, a saprobowość danego stanowiska jest oceniana według najwyższej wartości wskaźnika. Początkowo, zarzucano tej metodzie zbyt dużą pracochłonność (Starmach i in. 1976), jednak wiele później tworzonych indeksów korzysta z rozwiązań zastosowanych w tej formule.
Podsumowanie pracy dyplomowej
Ilość odpadów komunalnych powstających w Polsce ciągle rośnie, a tym samym wzrasta znaczenie prawidłowej gospodarki odpadami oraz zainteresowanie sposobami ich unieszkodliwiania. Największy strumień odpadów komunalnych stanowią odpady ulegające biodegradacji, których zawartość w całej masie odpadów wynosi około 40%. Aktualnie tylko niewielka część, 2% wszystkich odpadów komunalnych poddawana jest unieszkodliwianiu biologicznemu. W zdecydowanej większości odbywa się to poprzez kompostowanie. Związane jest to z niższymi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi w porównaniu do metod beztlenowych oraz wieloletnim doświadczeniem związanym z funkcjonowaniem kompostowni w Polsce. Rosnące ceny gruntów, konieczność unikania emisji odorów oraz preferencje w zakupie energii ze źródeł odnawialnych powinny przyczynić się do wzrostu zainteresowania fermentacją metanową jako metodą unieszkodliwiania odpadów.
Przepisy prawne z dziedziny ochrony środowiska w Unii Europejskiej, jak również w Polsce kładą duży nacisk na prawidłową gospodarkę odpadami oraz energetykę odnawialną. Zobowiązania wynikające z realizacji Krajowego Planu Gospodarki Odpadami oznaczają konieczność ograniczenia ilości odpadów ulegających biodegradacji kierowanych na składowiska. Natomiast Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej zakłada zwiększenie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, zwłaszcza biomasy. Zasadniczym atutem technologii beztlenowych jest fakt jednoczesnego unieszkodliwiania odpadów i produkcji czystej dla środowiska energii. Zarówno Krajowy Plan Gospodarki Odpadami, jak też Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej stwarzają dużą szansę dla rozwoju technologii fermentacji w naszym kraju.
Niewątpliwie dużym wyzwaniem będzie konieczność wprowadzenia systemów selektywnej zbiórki bioodpadów. Odpady organiczne segregowane u źródła są zdecydowanie lepszym materiałem wsadowym dla technologii kompostowania lub fermentacji niż odpady zmieszane. Zastosowanie odpadów segregowanych pozwala na pełne wykorzystanie produktów procesu, a tym samym poprawia ekonomikę przedsięwzięcia. Zarówno biogaz lub energia z niego wytworzona, jak również
kompost i płynny nawóz organiczny mogą stanowić poważne źródło dochodu dla zakładu zwiększając atrakcyjność technologii. Warto także zwrócić uwagę na fakt, że nawet unieszkodliwianie zmieszanych odpadów komunalnych metodą suchej fermentacji daje pozytywne efekty w postaci produkcji biogazu, zmniejszenia o 25-40% objętości odpadów przeznaczonych do składowania oraz wyeliminowania procesów biologicznych zachodzących na składowisku odpadów.
Technologie beztlenowe pozwalają na dużą różnorodność materiału wsadowego stosowanego w procesie. Są to zarówno odpady rolnicze, odpady z przemysłu spożywczego, jak również odpady komunalne i osady ściekowe. W wielu firmach i ośrodkach naukowych trwają badania mające na celu optymalne dobranie proporcji wsadu, który stanowią odpady pochodzące z różnych źródeł. Wspólna fermentacja daje zwykle lepsze efekty, w postaci wyższego uzysku biogazu i bardziej elastycznych warunków prowadzenia procesu, niż rozkład beztlenowy jednego typu odpadów.
Firmy zajmujące się projektowaniem i budową zakładów fermentacji metanowej oferują zazwyczaj różne wersje jednej technologii lub nawet odmienne technologie. Wybór parametrów prowadzenia procesu zależy od rodzaju odpadów, które mają być unieszkodliwiane, oczekiwań odnośnie produktów końcowych, środków finansowych. Różnorodność technologiczna jest pozytywnym objawem i może przyczynić się do większej popularyzacji metod beztlenowych.
W ostatnich latach następuje intensywny rozwój anaerobowych technologii przetwarzania odpadów organicznych. Na świecie, a szczególnie w Europie powstaje coraz więcej obiektów tego typu. Ściślejsza współpraca gospodarcza i handlowa Polski z państwami Europy Zachodniej wynikająca z członkostwa w strukturach Unii Europejskiej zaowocuje zapewne poszerzoną i atrakcyjniejszą ofertą na polskim rynku firm zagranicznych specjalizujących się w technologiach fermentacji.
Jedną z największych wad zakładów wykorzystujących technologię fermentacji metanowej są wysokie koszty budowy obiektów. Jest to częsty czynnik odstraszający potencjalnych inwestorów. Dlatego też duże znaczenie będą miały odpowiednie instrumenty ekonomiczne (preferencyjne kredyty, dotacje) pozwalające na pokonanie trudności finansowych. O wyborze technologii unieszkodliwiania odpadów nie powinna decydować wyłącznie analiza kosztów inwestycyjnych, ale długoterminowa analiza całościowych kosztów i korzyści dla poszczególnych rozwiązań.
Zastosowanie technologii fermentacji metanowej odpadów niesie ze sobą wiele korzyści, zarówno dla gospodarki odpadami, jak też dla samego środowiska. Należy zwrócić uwagę na następujące fakty:
- odzyskiwana energia odnawialna może ograniczyć wykorzystanie paliw kopalnych i przyczynić się do redukcji antropogenicznych źródeł gazów cieplarnianych;
- fermentacja ogranicza emisję metanu, który jest gazem cieplarnianym;
- technologia przyczynia się do zrównoważonej gospodarki odpadami zarówno organicznej frakcji odpadów komunalnych, jak i odpadów rolniczych;
- metody fermentacji pozwalają na powrót składników odżywczych do ziemi poprzez wykorzystywanie osadu przefermentowanego w rolnictwie i ogrodnictwie;
- wykorzystanie osadu jako kompostu pomaga polepszyć strukturę gleby;
- fermentacja ścieków minimalizuje efekt eutrofizacji wód.
Decyzja o zastosowaniu fermentacji metanowej powinna być połączona z odpowiednią lokalizacją inwestycji. Duża odległość projektowanego zakładu od obiektów infrastruktury nie pozwoli na pełne wykorzystanie energii cieplnej. Najlepsze efekty może dać usytuowanie zakładu fermentacji beztlenowej w pobliżu zakładu przemysłowego, który będzie odbierał nadmiarowe ciepło przez cały rok.
Dotychczasowe doświadczenia związane z zastosowaniem metody fermentacji metanowej do unieszkodliwiania odpadów komunalnych w Polsce są bardzo skromne. Zakład w Zgorzelcu istnieje od 2000, natomiast zakład w Puławach od 2001 roku. Obydwa obiekty wykorzystują technologię wspólnej fermentacji odpadów komunalnych i osadów ściekowych metodą mokrą. Budowany w Siedlcach zakład suchej fermentacji będzie unieszkodliwiał wyłącznie odpady komunalne. Niestety wszystkie te technologie nastawione są na odpady zmieszane, które poddawane są jedynie mechanicznej segregacji. Jest to przyczyną niskiej jakości kompostu, który nie może być wykorzystany do celów rolniczych. Selektywna zbiórka odpadów organicznych realizowana jest tylko w niewielu miejscach w Polsce, a jej wdrożenie na szerszą skalę będzie wymagało czasu.
Należy mieć nadzieję, że mnogość zalet oferowanych przez technologie beztlenowej przeróbki odpadów organicznych zostanie zauważone przez decydentów w innych polskich miastach. Powstawanie nowych obiektów pozwoli na dokładniejsze zapoznanie się z wszystkimi aspektami funkcjonowania zakładów fermentacji odpadów oraz pozwoli przełamać nieufność i pozbyć się obaw przed wdrażaniem tej nowoczesnej technologii unieszkodliwiania odpadów.
polecamy prace dyplomowe z ekologiiOgólna charakterystyka Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych w Puławach
Wykorzystanie procesu fermentacji do unieszkodliwiania odpadów w praktyce
Zintegrowany system gospodarki odpadami w Puławach, realizowany od 1996 r., opiera się na realizacji i wdrażaniu następujących działań [50]:
- edukacja ekologiczna lokalnej społeczności;
- selektywna zbiórka odpadów komunalnych;
- zbiórka odpadów wielkogabarytowych;
- biologiczne przetwarzanie frakcji organicznej odpadów komunalnych i bezpieczne składowanie pozostałych odpadów.
Decyzja o zastosowaniu w Puławach technologii wspólnej fermentacji osadów ściekowych i odpadów komunalnych została podjęta w dużym stopniu ze względu na obecność odpowiedniej infrastruktury w postaci komór fermentacyjnych i stacji gazomotorów na oczyszczalni ścieków. Komory te były niedociążone z powodu likwidacji zakładu produkcji żelatyny. Był on głównym źródłem ścieków o dużej zawartości substancji organicznych [19].
Obiekt został zaprojektowany w roku 2000 przez PBP Ekosystem z Zielonej Góry. Generalnym wykonawcą budowy trwającej od 4 maja 2000 r. do 9 marca 2001 r. była spółka Ecoservi ce” z Zielonej Góry. Dostawcą linii przygotowania biofrakcji była niemiecka firma B.T.A., natomiast linii sortowniczej firma Horstman z Wągrowca.
Koszt inwestycyjny przedsięwzięcia w wysokości 17 mln zł pokryty został w całości ze środków uzyskanych z: Ekofunduszu (ok. 6 mln zł), Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (ok. 6 mln zł), Wojewódzkiego FOŚGW (ok. 4 mln zł) i Powiatowego FOŚGW (ok. 2 mln zł).
Obiekt jest częścią Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji „Wodociągi Puławskie” w Puławach będącego jednoosobową spółką Gminy Miasta Puławy.
Rozruch technologiczny i przekazanie zakładu do eksploatacji nastąpiło 31 marca 2001 r.
Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych zlokalizowany jest w pobliżu składowiska odpadów, w odległości ok. 7 km od centrum miasta i ok. 3 km od najbliższych skupisk ludności. Odległość do oczyszczalni ścieków wynosi ok. 2 km [Rysunek 23].
Rysunek 23. Lokalizacja Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Komunalnych w Puławach (ZUOK)
Całkowita powierzchnia zakładu to 8,28 ha, z czego 4,9 ha przeznaczone jest na składowisko odpadów, natomiast hala zajmuje 1,3 ha.
Przepustowość projektowa zakładu wynosi 22000 Mg/rok, obecnie trafia do niego ok. 20000 Mg odpadów rocznie (100 tys. m3/rok). Zakład obsługuje ok. 100 tys. mieszkańców, zarówno miasta Puławy, jak i okolicznych gmin.
W ZUOK zatrudnionych jest 27 osób pracujących na dwie zmiany.
Schemat technologiczny
Odpady przywożone na teren zakładu są przesiewane na sicie bębnowym o średnicy oczek 70 mm. Frakcja gruba podlega ręcznej segregacji z wydzieleniem surowców wtórnych, natomiast frakcja drobna o dużej zawartości substancji organicznej jest roztwarzana z wodą w pulperze i oczyszczana z drobnych zanieczyszczeń w hydrocyklonie. Zawiesina biofrakcji transportowana jest beczkowozem do oczyszczalni ścieków, gdzie wspólnie z osadem ściekowym trafia do komory fermentacyjnej. Powstający biogaz po odsiarczeniu jest spalany z odzyskiem energii elektrycznej i cieplnej, natomiast osad przefermentowany po odwodnieniu na prasie wykorzystywany jest do rekultywacji składowiska odpadów [Rysunek 24].
Rysunek 24. Schemat technologiczny przetwarzania odpadów w Puławach [50]
- Dowóz odpadów
Odpady przyjmowane są do ZUOK od poniedziałku do piątku oraz w drugą i czwartą sobotę miesiąca w godzinach od 7 do 15. Przywożone są zarówno przez firmy zajmujące się zbiórką odpadów w mieście i okolicznych gminach, jak również przez osoby prywatne. Opłata za przyjęcie odpadów wynosi 103,5 zł/Mg (2003 r.). W Puławach istnieją dwie firmy świadczące usługi w zakresie zbiórki i wywozu odpadów komunalnych: Zakład Usług Komunalnych oraz PPHU „Komunalnik”. Są to główni dostawcy odpadów do ZUOK. ZUK dostarcza ok. 70%, natomiast „Komunalnik” ok. 20% masy odpadów. Mość i struktura dostarczanych odpadów uzależniona jest od dnia tygodnia. W poniedziałki, środy i piątki przywożone są odpady osiedlowe o dużej zawartości biofrakcji, natomiast we wtorki i czwartki odpady wiejskie z gmin ościennych (do 30 km) o małym udziale frakcji organicznej. W okresie zimowym, gdy odpady wiejskie zawierają dodatkowo duży udział frakcji mineralnej, są one kierowane bezpośrednio na składowisko.
Odpady wwożone na teren zakładu są ważone (waga SCHENCK o maksymalnym ciężarze 35 Mg i dokładności 20 kg) oraz ewidencjonowane (system TIPEX), po czym kierowane są do zadaszonego boksu w kształcie litery U o wymiarach 10×12 m i wysokości 3,5 m.
Na teren zakładu dostarczane są także surowce wtórne z selektywnej zbiórki odpadów prowadzonej w mieście.
- Sortowanie odpadów
Zmieszane odpady komunalne znajdujące się w zasobni przepychane są przy pomocy ładowarki kołowej do przenośnika kanałowego i wznoszącego do sita bębnowego [Fotografia 1].
| Fotografia 1. Sito bębnowe [50] |
Następuje rozdział na [51]:
- frakcję drobną o średnicy zastępczej Dz < 70 mm stanowiącą ok. 60% masy wszystkich odpadów, która zawiera największą ilość bioodpadów podlegających procesom fermentacji;
- frakcję grubą o średnicy zastępczej Dz > 70 mm stanowiącą ok. 40% masy wszystkich odpadów o strukturze umożliwiającej wysegregowanie z niej surowców wtórnych.
Frakcja drobna (przesiew) transportowana jest przenośnikiem wznoszącym do pulpera-miazgownicy. Przy pomocy separatora elektromagnesowego zainstalowanego nad przenośnikiem wydzielany jest złom żelazny stanowiący ok. 3-4% frakcji drobnej.
Frakcja gruba (odsiew) trafia na poziomy przenośnik sortowniczy (stół sortowniczy) przebiegający przez środek trybuny sortowniczej wyposażonej w 8 (4×2) stanowisk do ręcznego sortowania odpadów. Wysegregowane surowce zrzucane są do boksów pod trybuną przez leje zrzutowe, okresowo belowane i magazynowane do czasu wywozu. Obecnie wydziela się następujące frakcje:
- złom metalowy;
- puszki aluminiowe;
- tekturę;
- butelki PET;
- opakowania wielomateriałowe Tetra-Pack;
- folię PE bezbarwna;
- opakowania chemii gospodarstwa domowego.
Na stół sortowniczy [Fotografia 2] okresowo trafiają również odpady z selektywnej zbiórki prowadzonej na terenie miasta: butelki PET i makulatura. Usuwane są z nich zanieczyszczenia (ok. 10-20%), po czym są belowane i magazynowane.
| Fotografia 2. Stół sortowniczy [50] |
Wyselekcjonowane surowce wtórne odbierane są przez firmy-pośredników i transportowane są do zakładów przetwórczych. W roku 2002 sprzedano ok. 260 Mg surowców wtórnych.
Balast kierowany jest do zrzutni za kabiną sortowniczą, następnie do prasy belującej zapewniającej jego zagęszczenie do 750 kg/m3 i wywożony jest na składowisko.
- Przetwarzanie biofrakcji w zawiesinę
Zadaniem węzła roztwarzania biofrakcji jest jej mieszanie w odpowiednich proporcjach z wodą, rozdrabnianie, rozwłóknianie i przeprowadzenie w słabo sedymentującą zawiesinę.
Frakcja drobna pozbawiona jest części metalowych na elektromagnesie, po czym trafia do leja zasypowego pulpera-miazgownicy [Fotografia 3]. Urządzenie to wyposażone jest w komorę zarobową o pojemności 32 m3, mieszadło obrotowe, oddzielacz frakcji lekkiej i śluzę frakcji ciężkiej I stopnia.
| Fotografia 3 |
Pulper-miazgownica [50]
Biofrakcja mieszana jest z wodą technologiczną pochodzącą ze zbiornika na odcieki ze składowiska. Ilość dozowanej frakcji drobnej zależna jest od oporów przy mieszaniu w pulperze. Odcięcie dostawy następuje automatycznie gdy silnik napędowy mieszadła pobiera prąd o wartości powyżej 510 A przez okres powyżej 1 minuty.
Frakcja lekka unosząca się na powierzchni zawiesiny zgarniana jest przez tzw. grabie, odwadniana, prasowana na wbudowanej prasie do skratek i deponowana na składowisku. Usuwanie frakcji ciężkiej I stopnia realizowane jest poprzez nożycowe naprzemienne ruchy zasuw zamontowanych na śluzie frakcji ciężkiej.
Cykl pracy pulpera-miazgownicy składa się z następujących faz [51]:
- dozowanie wody technologicznej do komory zarobowej;
- dozowanie frakcji drobnej odpadów z jednoczesnym mieszaniem;
- mieszanie-roztwarzanie biofrakcji;
- zgarnianie frakcji lekkiej z powierzchni zawiesiny;
- usuwanie frakcji ciężkiej I stopnia;
- odpompowanie zawiesiny biofrakcji;
- zamknięcie dolnej zasuwy śluzy frakcji ciężkiej.
Pulpa tłoczona jest rurociągiem ciśnieniowym do metalowego zbiornika zawiesiny [Fotografia 4] o pojemności 41 m3. Przy użyciu pompy cyrkulacyjnej zawiesina jest trzykrotnie przetłaczana przez hydrocyklon przepływając z dołu do góry. W ten sposób wydzielana jest frakcja ciężka II stopnia, którą stanowią drobne, trudnoopadające zawiesiny.
| Fotografia 4. Zbiornik zawiesiny z hydrocyklonem [50] |
Oczyszczona zawiesina biofrakcji jest magazynowana w podziemnym zbiorniku żelbetowym o pojemności 130 m3. W celu zapobieżenia sedymentacji w zbiorniku tym następuje ciągłe mieszanie przy pomocy wirownicy szybkoobrotowej. Zawiesina jest sukcesywnie pobierana przez wóz asenizacyjny o pojemności 11 m3 i transportowana do oczyszczalni ścieków.
Cały cykl przygotowania biofrakcji trwa ok. 1,5-2 h, w ciągu dnia jest powtarzany 6-7 razy.
Obiekt wyposażony jest w linię technologiczną oczyszczania powietrza, do której kierowane są gazy odsysane z wnętrza zbiornika magazynowego zawiesiny biofrakcji i komory zarobowej pulpera-miazgownicy. Obsługuje ona także wentylację hali. Linia składa się z:
- nawilżacza
- wentylatora
- biofiltra
Nawilżacz to cylindryczny zbiornik z wypełnieniem w postaci kratek z PE zraszanych wodą. Na cząsteczkach wody absorbowane są zanieczyszczenia pyłowe, a dzięki utrzymaniu odpowiedniej wilgotności oczyszczanego powietrza nie dochodzi do przesuszenia wkładu biofiltra.
Wentylator służy do przetłaczania powietrza z hali do biofiltra.
Biofiltr w postaci żelbetowej wanny o wymiarach 20×20 m i wysokości 2,5 m zlokalizowany jest w sąsiedztwie hali. Wypełnienie biofiltra stanowi 1,5 m warstwa kory. Oczyszczone powietrze odprowadzane jest do atmosfery, natomiast skropliny do zakładowego systemu kanalizacyjnego.
System oczyszczania powietrza minimalizuje wydzielanie odorów, jak również zapobiega gromadzeniu palnych lub toksycznych gazów.
- Fermentacja w wydzielonych komorach fermentacyjnych (WKF)
Zawiesina biofrakcji przywożona na teren oczyszczalni ścieków jest zlewana do zbiornika przez tzw. sitopiaskownik [Fotografia 5].
| Fotografia 5. Sitopiaskownik i uśredniacz osadu ściekowego i biofrakcji |
Na urządzeniu tym następuje dodatkowe oddzielenie części stałych: frakcji lekkiej (kawałki folii, styropianu) i ciężkiej (drobny piasek). Tak oczyszczona zawiesina trafia do uśredniacza osadu wstępnego i biofrakcji. Jest to otwarty żelbetowy zbiornik o średnicy 12 m i głębokości 3,5 m, do którego wtłaczany jest również osad ściekowy z oczyszczalni. Do uśredniacza dostarczane jest ok. 200 m3/d zawiesiny, z czego ok. 40 m3/d osadu ściekowego i ok. 160 m3/d biomasy. Osad zmieszany poprzez przepompownię tłoczony jest w sposób ciągły do komór fermentacyjnych w ilości 17 m3/h.
| Fotografia 6. Komory fermentacyjne |
Oczyszczalnia ścieków w Puławach posiada dwie, zmodernizowane w 1990 r., wydzielone komory fermentacyjne (WKF) [Fotografia 6] o objętości 3130 m3 (2500 m3 zawiesiny) każda.
Prowadzona fermentacja jest procesem mezofilowym w temperaturze ok. 39 0C i przy wartości odczynu ok. 7 pH. Długość procesu to 20 dni.
- Produkty fermentacji
W ciągu doby powstaje ok. 4200 m3 biogazu o zawartości metanu 67%. Powstający gaz poddawany jest odsiarczaniu. Obecność siarkowodoru w biogazie (300-400 ppm H2S) powoduje jego agresywność i może być przyczyną korozji elementów instalacji. Odsiarczanie przeprowadza się metodą mokrą z biokatalizatorem PROMIS.
Odsiarczony gaz zawierający 10-30 ppm H2S gromadzony jest w zbiorniku biogazu [Fotografia 7] o pojemności 2000 m3.
| Fotografia 7. Zbiornik biogazu |
Biogaz przepływa do kotłowni z prędkością 154 m3/h. Oczyszczalnia posiada dwa generatory PZL WOLA o mocy 160kW. Z wytworzonego biogazu uzyskuje się ok. 270 kW energii elektrycznej i ok. 400 kW energii cieplnej.
Przefermentowany osad przelewem opuszcza WKF i dostaje się do zbiornika osadu przefermentowanego o średnicy 12 m i głębokości 3,7 m, a następnie jest przepompowywany z prędkością 25 m3/h na prasę filtracyjną Belmera. Jest tam odwadniany do zawartości suchej masy 25-30%. Osad transportowany jest na składowisko, gdzie wykorzystywany jest do rekultywacji.
- Składowisko
Składowisko [Fotografia 8] zlokalizowane jest w dawnym wyrobisku piasku, powierzchnia misy składowiska wynosi 3,17 ha. Ze względu na dużą przepuszczalność podłoża zastosowane zostały zabezpieczenia dna w postaci bentomaty o grubości 6 mm i współczynniku filtracji 10-11 m/s, geomembrany z PEHD o grubości 2 mm oraz warstwy drenażowo-ochronnej o miąższości 0,4 m. Zaplanowano składowanie odpadów do wysokości 12 m, pojemność wysypiska wynosi 233,5 tys. m3 [16]. Na składowisko przyjmowane jest ok. 1000 Mg odpadów miesięcznie, jego eksploatacja jest przewidziana na 14 lat.
Dzięki wydzieleniu ze strumienia odpadów komunalnych surowców wtórnych oraz biofrakcji udało się zmniejszyć ilość odpadów przeznaczonych do składowania o ok. 30%. Pozwala to przedłużyć żywotność składowiska o 4-5 lat. Docelowo dąży się (poprzez wydzielenie kolejnych frakcji surowców wtórnych) do ograniczenia masy odpadów trafiających na składowisko do 60%.
Już w trakcie eksploatacji składowiska montowane są studzienki odgazowujące. Jednak ze względu na krótki czas jego istnienia trudno stwierdzić czy będą odprowadzać biogaz.
Obok składowiska zlokalizowany jest zbiornik odcieków o pojemności 180 m3. Ilość powstających odcieków to około 10 m3/dobę. Woda ze zbiornika wykorzystywana jest do roztwarzania frakcji organicznej w pulperze-miazgownicy.
Prace magisterskie i licencjackie z dziedziny ekologii 