Raporty IChTJ. Seria B nr 2/2019




WYKORZYSTANIE PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO W OBRÓBCE OSADÓW Z OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW. "ZEROENERGETYCZNA" TECHNOLOGIA DO OBRÓBKI OSADÓW ŚCIEKOWYCH

(Application of ionizing radiation for treatment of sludge from waste water treatment plant. „Zero-energy” technology for sewage sludge treatment)

Marcin Sudlitz, Andrzej G. Chmielewski

Plik do pobrania (PDF 654 KB)

Z roku na rok obserwuje się wzrost ilości osadów ściekowych generowanych w wyniku działania komunalnych biologicznych oczyszczalni ścieków. W Polsce w 2016 roku sumaryczna ilość osadów ściekowych ze ścieków komunalnych i przemysłowych wyniosła 947,2 tys. ton s.m., a w 2017 roku wzrosła do 1035,2 tys. ton s.m. Obowiązujący w Polsce od 2016 roku zakaz składowania osadów ściekowych na składowiskach odpadów sprawia, że konieczne jest opracowanie innych sposobów zagospodarowania tych odpadów. Możliwe jest wykorzystanie osa-dów ściekowych jako nawozu, jednak konieczna jest ich higienizacja ze względu na obecność jaj pasożytów i bakterii patogenicznych, które mogłyby skazić plony. Metody higienizacji, takie jak pasteryzacja czy termokondycjonowanie, są kłopotliwe ze względu na wysokie koszty zużycia energii. Kompostowanie wymaga czasu i przestrzeni, a ponadto kłopotliwe dla oko-licznych mieszkańców mogą być odory. Wapnowanie wiąże się z koniecznością dodawania dużych ilości kosztownych związków chemicznych podnoszących pH, co nie zawsze jest korzystne. Możliwe jest użycie osadów ściekowych jako surowca do produkcji biogazu na drodze fermentacji beztlenowej. Powstały poferment można wykorzystać jako nawóz rolniczy. Jednak proces fermentacji nie eliminuje patogenów, dlatego należy poferment poddać procesowi hi-gienizacji. Do higienizacji osadów ściekowych można wykorzystać promieniowanie jonizujące ze względu na jego destrukcyjne właściwości w stosunku do żywych komórek. Z prowadzonych wcześniej w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej (IChTJ) doświadczeń wynika, że dawka 6 kGy całkowicie eliminuje jaja pasożytów, natomiast dawka 7 kGy zmniejsza ilość bakterii patogenicznych o cztery rzędy wielkości. Promieniowanie powoduje również dezintegrację osadów ściekowych i zwiększenie chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT)w cieczy, który to parametr jest wskaźnikiem dostępności składników odżywczych dla bakterii metanogennych. Możliwe jest stworzenie „zeroenergetycznej” instalacji do fermentacji metanowej osadów ściekowych z wykorzystaniem akceleratora elektronów. Zdezintegrowany i zhigienizowany poprzez napromieniowanie wiązką elektronów osad stanowiłby surowiec do fermentacji, natomiast akcelerator mógłby być zasilany energią elektryczną uzyskaną z generatora zasilanego biogazem wyprodukowanym w instalacji, co czyniłoby tę instalację energetycznie samowystarczalną.


Year by year an increase in the amount of sewage sludge generated as a result of the operation of biological sewage treatment plants is observed. In Poland, in 2016, the total amount of sewage sludge from municipal and industrial sewage was 947.2 thousand tonnes of dry mass. In 2017, this amount increased to 1035.2 thousand tonnes of dry mass. Moreover, in Poland since 2016 it is prohibited to store sewage sludge in waste landfills thus development of other waste management methods is needed. It is possible to use the sewage sludge as a fertilizer, but it is necessary to hygienize them due to the presence of parasite eggs and pathogenic bacteria that could contaminate the crop. Hygienization methods such as pasteurization or thermocon-ditioning consume high amounts of energy. Composting takes time and space, also odors can be disturbing for local residents. Liming requires the addition of chemicals that raise the pH, which is not always beneficial. It is possible to use the sewage sludge as a raw material for biogas production by anaerobic digestion. The obtained digestate can be used as an agricultural fertilizer. However, the fermentation process does not eliminate pathogens, and further hygienization process is required. Ionizing radiation can be used to hygienize sewage sludge because of its destructive influence on living cells. The previous experiments carried out in the Institute of Nuclear Chemistry and Technology (INCT) proved that irradiation of sewage sludge to 6 kGy dose completely eliminates parasite eggs while irradiation to 7 kGy dose reduces the number of pathogenic bacteria by 4 orders of magnitude. Ionizing radiation also causes disin-tegration of sewage sludge, and an increase in COD in the liquid and thus better availability of nutrients for methanogenic bacteria. It is possible to create a ‘zero-energy’ installation for biogas production equipped with an electron accelerator. Hygienized and disintegrated sludge could be used as a substrate for bigas fermentation process while the electron accelerator would be powered by electric energy produced from biogas. Such a solution can make whole installa-tion selfsufficient in terms of electric energy supplies.