Dr inż. Piotr Ofman: Nowy patent Politechniki Białostockiej to efekt kilkuletnich badań naukowców z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku

– Tlenowe granule osadu czynnego stanowią przedmiot badań, które prowadzimy od kilku lat. Opatentowany sposób granulacji to jeden z ich efektów. Opracowaną przez nas metodę można wdrożyć w oczyszczalniach ścieków, w których ciąg technologiczny oparty jest o wykorzystanie sekwencyjnych reaktorów biologicznych – podkreśla dr inż. Piotr Ofman, współtwórca wynalazku.

Technologia oczyszczania ścieków z wykorzystaniem tlenowego granulowanego osadu czynnego jest metodą innowacyjną. Choć została wynaleziona i wdrożona blisko 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 osadza się znacznie szybciej niż konwencjonalny, kłaczkowaty osad czynny. Ta właściwość redukuje m.in. potrzebę stosowania wielokomorowych reaktorów oraz recyrkulacji, co może rozwiązać szereg problemów eksploatacyjnych i ograniczyć 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 właściwość 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, mianowicie mam tu na myśli fazę sedymentacji. Dzięki temu można 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.

W trakcie badań naukowcy zaobserwowali także, że tlenowe granule osadu czynnego przyrastają nieco wolniej w stosunku do kłaczków osadu czynnego. Przełożyłoby się to na częściowe rozwiązanie problemów związanych z gospodarką osadową w oczyszczalniach ścieków, poprzez konieczność zagospodarowania mniejszej masy osadu nadmiernego, jaki musi zostać odprowadzony z układu oczyszczania ścieków.

Zespół naukowców z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej badania nad granulacją kłaczkowatego osadu czynnego prowadzi od kilku lat. Wykorzystuje w nich m.in. sekwencyjny reaktor biologiczny typu SBR autorskiego projektu dr. inż. Piotra Ofmana.

– W ubiegłym 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 w oczyszczalniach ścieków. Stąd też możliwość skrócenia czasu napowietrzania ścieków przekłada się na zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych związanych ze zużyciem energii elektrycznej – wyjaśnia dr inż. Piotr Ofman.

Czytaj także: Innowacyjna, efektywna technologia biologicznego oczyszczania ścieków pod lupą naukowców z Politechniki Białostockiej

W ramach przeprowadzonych badań zespół pod kierunkiem 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.

Wynalazek pt. „Sposób wytwarzania tlenowego granulowanego osadu czynnego” opracowany przez prof. dr hab. inż. Iwonę Skoczko oraz dr inż. Piotra Ofmana z Wydziału Budownictwa i Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej otrzymał 10.10.2022 r. patent NR 241479 Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej
Dokument patentowy Nr 241479 (PDF, wersja skanowana, 763 KB)

mr