Podstawą skutecznego procesu dezintegracji osadów ściekowych jest zastosowanie fizycznych bądź chemicznych metod niszczenia ściany komórkowej, w wyniku czego ulega ona fragmentacji, a składniki wewnątrzkomórkowe uwalanie są do otaczającej cieczy. W związku z tym, tak przygotowane osady mogą być wykorzystane jako łatwo biodegradowalny substrat w tlenowych i beztlenowych procesach biologicznych.
Potrzeba wprowadzania w ciąg przeróbki osadów technologii dezintegracyjnych wiąże się z obserwowanym od szeregu lat pogorszeniem podatności osadów na stabilizację beztlenową. Jest to zjawisko szczególnie niekorzystne w dużych oczyszczalniach ścieków, w których dominującym sposobem stabilizacji jest fermentacja metanowa, w efekcie której oczekuje się ustabilizowania osadu, a także pozyskania biogazu. Biogaz jest szczególnie pożądany, ponieważ pozwala na częściowy odzysk kosztów prowadzenia fermentacji metanowej. Pogorszenie podatności osadu nadmiernego na rozkład biochemiczny jest w pierwszym rzędzie skutkiem stosowania wysokoefektywnych metod oczyszczania ścieków, w procesie usuwania związków biogennych metodą osadu czynnego. Drugą przyczyną jest wysoki stopień zagęszczenia osadu uzyskiwany w urządzeniach mechanicznych. W celu intensyfikacji rozkładu biomasy w warunkach beztlenowych stosuje się różnorodne metody wspomagające ten proces. Zastosowanie obróbki chemicznej przed procesem stabilizacji beztlenowej wpływa korzystnie na przyspieszenie hydrolizy, zwiększając tym samym podatność osadów ściekowych na biochemiczny rozkład w warunkach beztlenowych, co prowadzi do powstawania biogazu. Poddane dezintegracji osady ściekowe są bardziej podatne na proces biodegradacji.
Jako kryterium oceny uzyskanych efektów dezintegracji przyjmowany jest zwykle wzrost wartości ChZT i LKT w cieczy osadowej. Dobór metody dezintegracji powinien być poprzedzony analizą techniczno-ekonomiczną, uwzględniającą takie elementy, jak: wydajność instalacji, oczekiwany efekt dezintegracji, koszty eksploatacyjne instalacji dezintegracji, bilans kosztów eksploatacyjnych i kosztów związanych z przeróbką osadów.

Metody dezintegracji chemicznej
Metody chemiczne można podzielić na metody pogłębionego utleniania z wykorzystaniem reakcji Fentona, wody utlenionej i ozonu oraz metody chemiczne z zastosowaniem silnego kwasu, bądź zasady w ilościach powodujących osiągnięcie wartości pH bliskich wartościom skrajnym. Głównym celem pogłębionego utleniania jest degradacja zanieczyszczeń organicznych, jak również następująca poprawa parametrów higienicznych, parametrów odwadniania, ograniczenie uciążliwości zapachowych oraz redukcja ładunku substancji biogennych w cieczy osadowej.
Reakcja Fentona może być wykorzystywana dla osadów surowych po zagęszczaniu, po stabilizacji, jak również po kondycjonowaniu. Ozonowanie natomiast stosowane jest do przygotowania osadów do dalszej biodegradacji w środowisku tlenowym lub beztlenowym, skracającym przy tym czas hydrolizy. Do metod chemicznych zalicza się również mokre utlenianie, które polega na utlenianiu osadu za pomocą tlenu w warunkach podwyższonego ciśnienia.
Większość procesów dezintegracji chemicznej prowadzona jest w połączeniu z metodami termicznymi zachodzącymi w wysokiej temperaturze. Dawkowanie odpowiednich reagentów chemicznych do osadów nadmiernych powoduje wzrost lub obniżenie odczynu, co prowadzi do zmniejszenia albo zaniku aktywności biologicznej większości mikroorganizmów.

* * *

Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu chemicznej modyfikacji osadów nadmiernych na wzrost stopnia ich dezintegracji, określonego poprzez wzrost wartości ChZT oraz LKT w cieczy osadowej dezintegrowanych osadów.
W wyniku przeprowadzonej dezintegracji osadów nadmiernych, ściany komórkowe znajdujących się w osadach mikroorganizmów uległy zniszczeniu i w konsekwencji uwolnione zostały substancje wewnątrzkomórkowe. Substancje płynne hydrolizatu są bogate w związki organiczne, gdyż tłuszcze i węglowodany przechodzą w łatwo rozkładalne formy, natomiast białka tracą chroniącą je strukturę enzymatyczną. Dzięki hydrolizie można uzyskać wyższy stopień przetworzenia lotnych kwasów tłuszczowych (LKT) do metanu.
Na podstawie oznaczonych wartości wskaźników ChZT oraz LKT zostały określone najkorzystniejsze warunki dezintegracji badanych metod kondycjonowania. Otrzymane na tym etapie badań wyniki pozwalają na sformułowanie następujących wniosków:

1. Efektem bezpośrednim dezintegracji osadów nadmiernych metodą chemiczną z wykorzystaniem zarówno reagentów zakwaszających, jaki i alkalizujących był wzrost stężenia substancji organicznych w cieczy osadowej wyrażony wartością chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) oraz lotnych kwasów tłuszczowych (LKT), który nastąpił w skutek zainicjowania procesu lizy komórek mikroorganizmów.
2. W przypadku kondycjonowania chemicznego środkiem alkalizującym za najkorzystniejszą dawkę uznano dawkę 0,8 g NaOH/g s.m._org. przy czasie kondycjonowania 1 h, dla której uzyskano około 57-krotny wzrost wartości ChZT, w odniesieniu do wartości początkowej tego parametru.
3. W przypadku dezintegracji kwaśnej osadów nadmiernych za najkorzystniejszą dawkę uznano dawkę 3 cm³ CH₃COOOH/dm³, dla której uzyskano około 29-krotny wzrost wartości ChZT w odniesieniu do wartości początkowej tego parametru.

Autorzy: Iwona Zawieja, Lidia Wolny, Elżbieta Włodarczyk, Instytut Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska

fot: www.sxc.hu

 Jak zamówić prenumeratę czasopisma drukowaną/elektroniczną