DENITRIFIKACE

TA01020798

Komplexní biotechnologie pro spojené odstraňování sulfanu z bioplynu a nutrientů z odpadních vod na čistírnách odpadních vod, bioplynových stanicích a podobných technologických celcích

Společnost EPS, s.r.o. se úspěšně účastnila v roce 2010 veřejné soutěže ve výzkumu, vývoji a inovacích vyhlášené v programu ALFA. Spolupříjemcem této podpory a spoluřešitelem projektu byla Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav technologie vody a prostředí.

Cílem projektu bylo doplnit nabídku pomocných zařízení při výrobě bioplynu a čištění odpadních vod o takový biologický systém, jehož prostřednictvím by bylo možné snížit souběžně jak obsah sulfanu, či sulfidů, tak dusičnanů na požadované koncentrace. Základem systému měl být proces simultánní denitrifikace a desulfurizace (SDD), kdy dochází k souběžnému odstraňování sulfidů, dusičnanů a dusitanů a k snížení CHSK v rámci jednoho systému. Tento systém nepotřebuje tolik externího organického substrátu (donoru elektronů), což výrazně sníží náklady procesu. Produktem SDD odpadní vody je plynný dusík a oxidované rozpuštěné formy síry. Proces je omezený pouze povolenou koncentrací RAS na výtoku z ČOV. Zavedením tohoto postupu se sníží i produkce kalu, což pozitivně ovlivní kalové hospodářství a finanční bilanci celého procesu.

PODPORA PROJEKTU

První etapy byly zaměřené na experimenty s denitrifikující kulturu odebranou z aktivačních nádrží ČOV s vysokou denitrifikační aktivitou a tolerancí k přítomnosti sulfidů. Tyto experimenty se rozdělily na dva hlavní směry: suspenzní biomasa adaptovaná na nižší koncentrace dusičnanů obvyklých při čištění městských odpadních vod (pro zařazení systému do vodní linky čistírny) a imobilizovaná biomasy testovaná pro případy odděleného biologického odstraňování dusíku z koncentrovaných proudů odpadních vod. Dále byl detailně zmapován vliv vstupní koncentrace sulfidů a dusičnanů, jejich vzájemného poměru, kinetiky a stechiometrie studovaného procesu. Kinetika procesu a aktivity denitrifikační a desulfurizační kultury pro všechny varianty kvality vypíracích kapalin byly měřeny ve vsádkových laboratorních reaktorech s temperací, s možností odběru a analýz kapalné i plynné fáze. Paralelně byly zjišťovány možnosti vypírání sulfanu z bioplynu do médií. Jako vypírací kapalina byla zkoušena odpadní voda surová po mechanickém předčištění, odpadní voda vyčištěná nebo přímo aktivační směs z denitrifikační zóny aktivace. Dále byly zkoušeny různé podmínky ovlivňující vypírání sulfanu z bioplynu a změna kvality vypírací kapaliny.

Klíčovým úkolem třetí etapy byl návrh a konstrukce prototypu pilotního absorpčního reaktoru pro sulfan a provoz kontinuálního modelu simultánní desulfurizace a denitrifikace. Data vyhodnocená v předchozích etapách byla použita pro návrh a provoz laboratorního modelu. Experimenty prováděné v kontinuálním reaktoru byly zaměřeny na zhodnocení možnosti zlepšení reakčních rychlostí, dále na identifikaci vlivů jako objemové zatížení reaktoru i látkové zatížení biomasy a jejich vztah k reakčním rychlostem a složení koncových produktů. Byly vyhodnoceny vlastnosti směsné kultury ve vztahu ke schopnosti agregace, sedimentační rychlosti a mikrobiálního osídlení. Na základě zjištěných podmínek zachycování sulfanu z bioplynu byl navržen a zkonstruován prototyp pilotního absorpčního reaktoru pro sulfan.

Souběžně s řešením této problematiky byla uvedena do provozu pračka plynu, která sloužila k vypírání sulfanu z bioplynu. Účelem bylo získání nekontaminovaného bioplynu a sulfidické kapaliny pro následnou oxidaci rozpuštěných sulfidů autotrofní denitrifikační kulturou za přítomnosti oxidovaných forem dusíku. Pračka plynu s bioreaktorem pro autotrofní denitrifikaci byla navržena na konkrétní množství bioplynu v bioplynové stanici EPS-Nový Dvůr. V případě většího objemu bioplynu, či při vyšším sulfanem zatížení se dá zařízení složit z několika jednotek zajišťujících požadovanou kapacitu.

Na základě podkladů byl navržen systém odsiřovacího zařízení, jehož základem je kombinace absorpčního (vypírání sulfanu do vhodného vypíracího média) a biologického procesu, které probíhají odděleně. I přes vyšší investiční náklady u dvoustupňového systému je výhodou možnost návrhu velikosti a optimalizace technologických parametrů každého procesu zvlášť podle jeho potřeb, navíc odsířený bioplyn není kontaminován plynným dusíkem z denitrifikačního bioreaktoru.
Podrobné informace o konstrukci celého zařízení jsou uvedeny v projektové dokumentaci.


Výsledky a jejich využití

Hlavním výsledkem projektu je technologie simultánní desulfurizace a denitrifikace (EPS-DESDEN), která je kombinací absorpčních a biologických procesů ve dvoustupňovém systému. Absorpce probíhá v pračce plynu, kde je vypírací kapalinou odpadní voda nebo naředěná kapalná fáze digestátu s oxidovanými formami dusíku. Zachycený sulfan ve formě sulfidů v kapalině je veden podle podmínek aplikace buď do anoxické nádrže technologické linky ČOV, nebo do denitritační nádrže linky zpracování kapalné fáze digestátu na BPS, nebo do externího samostatného bioreaktoru s částečně imobilizovanou kulturou denitrifikujících bakterií, kde jsou oxidovány sulfidy a zároveň odstraňovány přítomné dusičnany.

Technologie EPS-DESDEN byla úspěšně ověřena dlouhodobými pokusy na modelovém zařízení, jak vyplývá z uvedených výsledků provozu a je ekonomicky výhodnou alternativou pro používané fyzikální a chemické způsoby externího odstraňování sulfanu z plynu, navíc v případě ČOV nahrazuje část organického substrátu pro denitrifikaci v technologické lince.

Dalšími výstupy projektu jsou: 2x užitný vzor, projektová dokumentace a publikace v odborných periodikách.

Aplikace technologie je vhodná na BPS nebo ČOV, kde je potřeba snížit koncentraci sulfanu v bioplynu na hodnotu vhodnou pro jeho energetické využití. Důvody mohou být specifické, např. charakter digestátu limitující použití mikroaerace, vysoká koncentrace amoniakálního dusíku, který inhibuje sulfid-oxidující bakterie, nedostatečná účinnost stávajícího zařízení způsobená nevhodnou technologií nebo změnou podmínek, ekonomické důvody apod.

Zařízení k odstraňování sulfanu a dusičnanů může vypadat různě v závislosti na způsobu aplikace technologie. Základem je vypírání sulfanu ve vypírací kapalině v plynové pračce, takto získaný roztok se zachycenými sulfidy směřuje do anoxického bioreaktoru, ve kterém dochází prostřednictvím autotrofních denitrifikačních bakterií za přítomnosti oxidovaných forem dusíku k biologické oxidaci sulfidů. Anoxický bioreaktor může být samostatnou součástí odsiřovací jednotky nebo součástí technologické linky ČOV nebo BPS. Zde jsou uvedeny různé způsoby aplikace: na ČOV s využitím technologické linky, aplikace na ČOV se samostatným bioreaktorem, aplikace na BPS se zpracováním kapalné fáze digestátu, zjednodušená varianta spojením pračky s bioreaktorem. Další využití může tato technologie najít i při čištění průmyslových vod s vyšším obsahem sulfidů používaných nebo vzniklých ve výrobě, v tomto případě odpadá první stupeň (plynová pračka).
ukázat projekt VINTER
VINTER
ukázat projekt KONSOR
KONSOR
ukázat projekt VINIFER
VINIFER
ukázat projekt RYBY
RYBY
ukázat projekt SNIP
SNIP
ukázat projekt LOWINE
LOWINE
ukázat projekt STERIL
STERIL
ukázat projekt BČOV
BČOV
ukázat projekt VMSČV
VMSČV
ukázat projekt TVINK
TVINK
ukázat projekt PESTICIDY
PESTICIDY
ukázat projekt NAKI
NAKI

EPS biotechnology, s.r.o.
web EPS
kde jsme
zavolejte
mapa webu

UKONČENÉ PROJEKTY
ANAREM   ǀ   CARRIER   ǀ   Elektřina   ǀ   Techtool   ǀ   Sanační modul   ǀ   Denitrifikace   ǀ   BioSurfaktant   ǀ   Odsiřování   ǀ   Inokulum   ǀ   Trvalá Prosperita   ǀ   EUREKA