– Uzyskany patent jest efektem kilkuletniej wytężonej pracy, w wyniku której opracowaliśmy sposób wytwarzania tlenowych granul osadu czynnego. Opracowane przez nas rozwiązanie można wdrożyć na oczyszczalniach ścieków, w których ciąg technologiczny oparty jest o wykorzystanie sekwencyjnych reaktorów biologicznych – mówi dr inż. Piotr Ofman z Katedry Technologii w Inżynierii Środowiska, współtwórca wynalazku.

Innowacyjny sposób na biologiczne oczyszczanie ścieków
Technologia oczyszczania ścieków z wykorzystaniem tlenowego granulowanego osadu czynnego jest metodą innowacyjną. Choć została wynaleziona i wdrożona ponad dekadę temu, jest stosowana w zaledwie kilkunastu przemysłowych i miejskich oczyszczalniach na świecie. W Polsce wykorzystuje ją oczyszczalnia obsługująca miejscowość Ryki. Przyczyną takiego stanu rzeczy mogą być wciąż trwające badania podstawowe nad granulowanym osadem czynnym.

Opracowana przez naukowców z Politechniki Białostockiej metoda polega na wykorzystaniu konsorcjum mikroorganizmów do biodegradacji związków węgla, form azotu i fosforu. Formująca się w tym procesie biomasa przyjmuje postać granul i sedymentuje znacznie szybciej niż konwencjonalny, kłaczkowaty osad czynny. Ta właściwość redukuje m.in. potrzebę stosowania wielokomorowych reaktorów oraz recyrkulacji, co rozwiązuje szereg problemów eksploatacyjnych i ogranicza koszty funkcjonowania oczyszczalni ścieków.
– Do najważniejszych zalet tlenowych granul osadu czynnego zalicza się przede wszystkim ich odporność na zmiany charakterystyki jakościowej ścieków dopływających do oczyszczalni. Ta właściwość pozwala na zachowanie stabilniejszych efektów biologicznego usuwania zanieczyszczeń obecnych w ściekach.

Dodatkowo tlenowy granulowany osad czynny charakteryzuje się lepszymi właściwościami sedymentacyjnymi w porównaniu do najpowszechniej występującego osadu czynnego na oczyszczalniach ścieków – osadu kłaczkowatego. Ta cecha może potencjalnie rozwiązać szereg problemów eksploatacyjnych i ograniczyć koszty funkcjonowania oczyszczalni ścieków. Oprócz tego z lepszych właściwości sedymentacyjnych tlenowych granul osadu czynnego pośrednio wynika możliwość skrócenia cyklu pracy reaktora sekwencyjnego – mam tu na myśli fazę sedymentacji. To pozwala inaczej zaplanować strategię działania reaktora oraz w konsekwencji ograniczyć koszty inwestycyjne związane z budową zbiorników retencyjnych, służących do magazynowania ścieków surowych – mówi dr inż. Piotr Ofman.

– Oprócz tego w trakcie badań zaobserwowaliśmy, iż tlenowe granule osadu czynnego przyrastają nieco wolniej w stosunku do kłaczków osadu czynnego. Ta obserwacja przekłada się na częściowe rozwiązanie problemów związanych z gospodarką osadową na oczyszczalniach ścieków, poprzez konieczność zagospodarowania mniejszej masy osadu nadmiernego, jaki musi zostać odprowadzony z układu oczyszczania ścieków – dodaje dr inż. Piotr Ofman.
Badania naukowców z Politechniki Białostockiej
Zespół naukowców z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej prowadzi badania nad granulacją kłaczkowatego osadu czynnego od kilku lat. Prace prowadzone są w warunkach laboratoryjnych w sekwencyjnym reaktorze biologicznym typu SBR autorskiego projektu dr. inż. Piotra Ofman.

– W 2021 roku zrealizowaliśmy projekt badawczy finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki poświęcony analizie przemian form azotu w trakcie granulacji kłaczków osadu czynnego. Rezultaty tego projektu pozwoliły nam lepiej poznać proces oczyszczania z wykorzystaniem tlenowych granul osadu czynnego i w konsekwencji zaobserwowaliśmy, że kinetyka przemian związków azotu zwiększa się wraz ze stopniem zgranulowania osadu czynnego. Dzięki temu możliwe jest skrócenie czasu fazy napowietrzania przy zachowaniu wymaganej jakości ścieków oczyszczonych. Należy w tym miejscu podkreślić, że napowietrzanie jest jednym z najbardziej energochłonnych procesów jaki występuje na oczyszczalniach ścieków. Stąd też możliwość skrócenia czasu napowietrzania ścieków przekłada się to na zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych związanych ze zużyciem energii elektrycznej – wyjaśnia dr inż. Piotr Ofman.

Granulowany osad czynny – patent otwiera drogę do zastosowania przemysłowego
26 lipca 2022 r. Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej przyznał Politechnice Białostockiej patent na wynalazek pn. „Sposób wytwarzania tlenowego granulowanego osadu czynnego”. Rozwiązanie jest efektem kilkuletniej pracy zespołu naukowców z Katedry Technologii w Inżynierii Środowiska na Wydziale Budownictwa i Nauk o Środowisku.

W trakcie 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. Aktualnie naukowcy pracują nad modyfikacją opatentowanego sposobu granulacji kłaczkowatego osadu czynnego. W szerszej perspektywie wyniki badań będą mogły znaleźć zastosowanie również w gałęzi przemysłowej.

– Otrzymanie patentu ułatwi nam pozyskanie środków finansowych na dalsze badania, które chcielibyśmy prowadzić w większej skali i o ile będzie to możliwe w warunkach rzeczywistych – zapowiada dr inż. Piotr Ofman.

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. 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.

Monika Rokicka
starszy specjalista ds. marketingu
Dział Promocji
Politechniki Białostockiej