Podczas każdego procesu oczyszczania ścieków zawsze powstaje osad. Osad jest nieodłącznym elementem niezależnie od zastosowanej metody. Dzięki odpadom wytwarzany jest biogaz, który od stulecia wykorzystywany jest jako dodatkowe źródło energii. Nowoczesne rozwiązania pozwalają na skuteczne wykorzystanie zalet biogazu. Biogaz jest niezwykle ważny głównie ze względu gospodarki zrównoważonego rozwoju. Jakie zalety tak właściwie ma biogaz i jak efektywnie możemy wykorzystać go w oczyszczalniach ścieków?
Biogaz w oczyszczalni ścieków
Biogaz to gaz, który powstaje w procesie fermentacji metanowej, czyli rozkładu materii organicznej przez bakterie. Fermentacja powstaje w warunkach beztlenowych. Za poziom zawartości metanu w biogazie odpowiada rodzaj substratu użytego w jego produkcji. Dodatkowo poziom metanu określa wartość energetyczną biogazu. Biogaz powstający w oczyszczalniach ścieków ma zawartość metanu zazwyczaj na poziomie około 50-65%. Osady wytwarzane w oczyszczalniach ścieków są odpadami biodegradowalnymi i składają się w ponad połowie z substancji organicznych.
Przepisy nie pozwalają na ich składowanie bez wcześniejszego przygotowania. Osady ściekowe są odpadem, który powstaje po mechanicznym i biologicznym oczyszczaniu ścieków. Muszę one być dodatkowo oczyszczane, jednak dzięki fermentacji beztlenowej możemy wytworzyć z nich biogaz. Jego produkcja w tym procesie jest bezpieczna dla środowiska, ale także ekonomiczna. Minimalizacja zużytej energii a nawet eliminacja jej użycia, jest kluczową zaletą wykorzystania powstałych osadów w produkcji biogazu.
Powstawanie biogazu
Biogaz powstaje w procesie fermentacji metanowej, czyli rozkładu materii organicznej przez bakterie w warunkach beztlenowych. W zależności od tego, z jakich substratów powstaje, biogaz charakteryzuje się różnymi poziomami zawartości metanu, stanowiącym o jego wartości energetycznej. Ten uzyskiwany z osadów powstających w oczyszczalniach ścieków zawiera z reguły około 50-65% metanu.
Wspomniane osady są odpadami biodegradowalnymi, składającymi się zwykle w ponad 50% z substancji organicznych. Ze względu na obowiązujące przepisy nie mogą być one składowane na składowisku odpadów bez wcześniejszego przygotowania, którego przeprowadzenie samo w sobie wymaga dużych nakładów energetycznych. Ich minimalizowanie, a czasem wręcz eliminacja, to jedna z kluczowych zalet wykorzystania osadów do produkcji biogazu. Dzięki procesowi, osad ma wysokie właściwości nawozowe a do tego jego zapach jest mniej uciążliwy. Dzięki temu, że jest produkowany na miejscu nie ma potrzeby transportu paliwa ani wytwarzanej energii.
Biogaz wytwarzany z osadu ściekowego ma dużą zawartość metanu. Właśnie dzięki jego wysokiej zawartości, może być on wykorzystywany w celach energetycznych. Oczyszczalnie ścieków bardzo często używają go wyłącznie do zaspokojenia własnych potrzeb energetycznych. Głównie jest to podgrzewanie komór fermentacyjnych czy dostarczanie energii elektrycznej. Najczęściej biogaz jest spalany w agregatach kogeneracyjnych, dzięki czemu pozyskiwana jest energia cieplna i elektryczna.
Kluczowe pomiary
Kluczem do produkcji biogazu jest odpowiednia kontrola zachodzących procesów. Produkcja biogazu wymaga właśnie skutecznej kontroli. Najważniejszymi parametrami jest rodzaj i ilość substratu, kwaśność odczynu, temperatura, skład czy ilość biogazu, który jest wytwarzany. Bardzo ważny jest też poziom napełnienia i możliwość wykrywania piany w WKF. Pomiary przepływu gazów nie zawsze są miarodajne.
Najbardziej wiarygodne i najtrafniejsze pomiary mają miejsce, jeżeli wytwarzany gaz jest jednorodny a dodatkowo przepływa przez urządzenie z dużą prędkością. Te cechy nie opisują jednak biogazu, który jest świeży. Nowo wytworzony biogaz jest w wysokim stopniu korozyjny i cechuje się zmiennością składu. Normy bezpieczeństwa są rygorystyczne i ustalone, dlatego, że biogaz zawiera między innymi siarkowodór. Dlatego właśnie wymaga on bardzo wysokiej dokładności i powtarzalności.
