Tako kot narava tudi čistilna naprava lahko ubira bližnjice - EOL št. 168

Tako kot narava tudi čistilna naprava lahko ubira bližnjice - EOL št. 168

Deamonifikacija ali napredno odstranjevanje dušika v CČN Domžale – Kamnik

dr. Marjetka Levstek

V Centralni čistilni napravi Domžale-Kamnik so z naprednimi tehnološkimi postopki v okviru nadgradnje procesa čiščenja odpadne vode optimizirali procese čiščenja odpadne vode znotraj sistema. S postopkom deamonifikacije, s katerim znatno zmanjšujejo obratovalne stroške, so vzpostavili ločen proces odstranjevanja dušika, ki vključuje predčiščenje visoko obremenjenih odpadnih vod iz procesa anaerobne obdelave blata. Čeprav so prve komunalne čistilne naprave na evropskih tleh začele uporabljati postopek deamonifikacije že pred leti, je CČN Domžale-Kamnik v tem delu Evrope med prvimi, ki uporablja ta proces za čiščenje z dušikom visoko obremenjenih odpadnih vod. Na ta način se zmanjšajo velika nihanja obremenitve na vtoku v čistilno napravo in omogoči lažje in stabilnejše zagotavljanje iztočnih parametrov, hkrati pa se zmanjšajo stroški za električno energijo. CČN Domžale – Kamnik z bioplinom iz anaerobne digestije letno proizvede okoli 3 milijone kilovatnih ur električne energije in tako za obvladovanje procesov na CČN pokriva okoli 80 % lastnih potreb po električni in toplotni energiji.

Obvladovanje deamonifikacije s stališča vodenja procesa in ohranjanja aktivnosti biomase v vseh razmerah zahteva poznavanje procesnih zakonitosti. Proces vzpostavitve ustreznega delovanja procesa v čistilni napravi sicer traja lahko od nekaj tednov do nekaj mesecev. Zagon čistilne naprave je mogoč le z dodatkom selekcionirane ANAMMOX biomase iz že delujočih deamonifikacijskih čistilnih naprav.
Obvladovanje deamonifikacije s stališča vodenja procesa in ohranjanja aktivnosti biomase v vseh razmerah zahteva poznavanje procesnih zakonitosti. Proces vzpostavitve ustreznega delovanja procesa v čistilni napravi sicer traja lahko od nekaj tednov do nekaj mesecev. Zagon čistilne naprave je mogoč le z dodatkom selekcionirane ANAMMOX biomase iz že delujočih deamonifikacijskih čistilnih naprav.

CČN Domžale – Kamnik, katere zmogljivost je 149.000 PE, je bila v letu 2017 nadgrajena na terciarno stopnjo čiščenja. Sprejema komunalno, industrijsko in padavinsko odpadno vodo iz 6 občin, ki so priključene na kanalizacijski sistem. V sklopu obvezne javne službe sprejema komunalno odpadno vodo iz gospodinjstev z 92.600 prebivalci ter greznične gošče in blato malih komunalnih čistilnih naprav. Odpadna voda se čisti v treh stopnjah, mehanski stopnji sledi aerobna biološka stopnja, kjer se voda z napredno tehnologijo sekvenčnih reaktorjev očisti ogljikovih, dušikovih in fosforjevih snovi, tretja pa je anaerobna biološka stopnja, kjer se blato razgradi do bioplina, ostane pregnito blato in se po dehidraciji odda pooblaščenemu prevzemniku.

Centrifugat po dehidraciji vsebuje visoko koncentracijo amonijevega dušika, ki predstavlja od 10 do 20 % skupnega bremena po dušiku. Vendar sočasno izkazuje nizko organsko obremenitev, kar predstavlja dodatno oviro za učinkovito odstranjevanje dušika po klasičnem postopku nitrifikacije in denitrifikacije. CČN na dotoku sprejeme dnevno okoli 20 tisoč m³ odpadne vode, kar po masni obremenitvi lahko predstavlja tudi do 1.000 kg skupnega dušika. Dodatno breme predstavlja okoli 250 kg skupnega dušika iz internega povratka centrifugata, ki nastane po strojnem zgoščanju anaerobno pregnitega blata (250 m³/dan s koncentracijo 1.000 mgTN/L).

Za odstranitev 1.000 kg skupnega dušika do predpisane koncentracije na iztoku v vodotok pod 10 mg/L proces na CČN vključuje štiri SBR bazene z volumnom 4 x 6.900 m³ z zmogljivostjo 4 x 250 kg skupnega dušika na dan. Če bi želeli ustrezno prečistiti še dodatnih 250 kg dušika iz internih povratkov, bi potrebovali še en dodatni SBR bazen z volumnom 6.900 m³. V izogib gradnji dodatnega bazena z vso pripadajočo opremo (ozračevala, dodatno puhalo …) ter nujnemu doziranju zunanjega vira ogljika je bil v sistem vključen manjši SBR bazen volumna 450 m³, ki je namenjen izključno čiščenju z dušikom visoko obremenjene odpadne vode iz linije blata, kjer se izvaja postopek deamonifikacije.

Proces deamonifikacije v CČN izkazuje do 80-odstotno učinkovitost čiščenja skupnega dušika. Po začetnih težavah z obratovanjem so v letu 2020 s procesnimi spremembami uspeli vzpostaviti stabilen proces čiščenja.
Proces deamonifikacije v CČN izkazuje do 80-odstotno učinkovitost čiščenja skupnega dušika. Po začetnih težavah z obratovanjem so v letu 2020 s procesnimi spremembami uspeli vzpostaviti stabilen proces čiščenja.

Z deamonifikacijo do visokih učinkov čiščenja

Običajna pot razgradnje dušikovih snovi z nitrifikacijo in denitrifikacijo teče preko amonijevega, nitratnega in nitritnega dušika do elementarnega dušika. V procesu deamonifikacije se ob zagotavljanju posebnih procesnih pogojev (pH, alkaliniteta, koncentracija kisika, selekcije amonijevih od nitratnih oksidirajočih mikroorganizmov) razvije posebna in selekcionirana ANAMMOX biomasa, ki se pri temperaturi med 25 in 35 °C preko nitrita in amonijevega dušika pretvori v elementarni dušik. Na iztoku iz deamonifikacije se koncentracija skupnega dušika zniža iz 1.000 mg/L pod 200 mg/L (od tega je 100 mg/L amonijevega in 100 mg/L nitratnega dušika).

Deamonifikacija iz biokemijskega vidika predstavlja stransko pot, ki pa je ob ustreznem vodenju enostavnejša in manj energetsko zahtevna, ob tem pa posebna in selekcionirana biomasa izkazuje mikrobiološko dovršene procesne pristope.

Proces deamonifikacije je 10-krat bolj učinkovit od klasičnega procesa nitrifikacije in denitrifikacije, saj ne potrebuje dodatka zunanjega vira ogljika ter omogoča kar do 50 % prihranka električne energije. Prednosti postopka deamonifikacije se tako izkazujejo v nižjih stroških investicije, saj ni treba zagotavljati dodatnih volumnov, ter v nižjih stroških obratovanja. Potem ko ga tehnolog enkrat dobro spozna in obvladuje, proces tudi ni posebno zahteven za nadaljnje vodenje.

Razlika med deamonifikacijsko biomaso in SBR biomaso. ANAMMOX bakterije so značilne rdeče barve in združene v granule, kar ima za posledico zelo hitro ločevanje biomase od čiščene vode (volumski indeks je pod 50 mL/g, pri običajni SBR biomasi je lahko preko 150 mL/g). S posebnimi analiznimi tehnikami (HEM in FISH analiza) lahko določimo koncentracijo in aktivnost deamonifikacijske biomase, kar je v pomoč vodenju samega procesa čiščenja.
Razlika med deamonifikacijsko biomaso in SBR biomaso. ANAMMOX bakterije so značilne rdeče barve in združene v granule, kar ima za posledico zelo hitro ločevanje biomase od čiščene vode (volumski indeks je pod 50 mL/g, pri običajni SBR biomasi je lahko preko 150 mL/g). S posebnimi analiznimi tehnikami (HEM in FISH analiza) lahko določimo koncentracijo in aktivnost deamonifikacijske biomase, kar je v pomoč vodenju samega procesa čiščenja.
Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija
iz evropskega sklada za regionalni razvoj. Sofinanciranje spletne strani je bilo pridobljeno preko Vavčerja za digitalni marketing.