Aspekty kinetyki autotermicznej termofilnej stabilizacji osadów ściekowych – wykorzystanie równań różnych rzędów

Z ekonomicznego punktu widzenia, w procesie stabilizacji osadów ściekowych, istotne jest poznanie kinetyki rozkładu substancji organicznych i czasu przetrzymania osadów w komorze stabilizacji. Wiąże się to m.in. z kosztami inwestycyjnymi budowy instalacji, wydatkami związanymi z eksploatacją technologii, czy też areałem zajmowanej przestrzeni. Jedną z metod stabilizacji jest autotermiczna termofilowa stabilizacja osadów ściekowych (ATSO). Szybkość procesu ATSO można zobrazować poprzez badanie poszczególnych parametrów np.: suchej masy organicznej, czy też chemicznego zapotrzebowania na tlen. Założono, że proces ATSO przebiega zgodnie z prawem działania mas, co pozwala na matematyczne ujęcie stopnia przereagowania i szybkości reakcji. W ramach prowadzonej analizy uzyskane na obiekcie rzeczywistym wyniki badań odniesiono do równań szybkości różnych rzędów. Badania przeprowadzono na osadzie ściekowym pochodzącym z oczyszczalni ścieków w Olecku, w której to wprowadzono dwustopniowy proces autotermicznej tlenowej stabilizacji osadów ściekowych. Przeprowadzono analizę kinetyki procesu stabilizacji poprzez podstawienie zbadanych parametrów do równań obrazujących reakcje kolejnych rzędów i zastosowanie aproksymacji liniowej. Tym samym zbadano, które modele równań są najbliższe rzeczywistym wartościom. Co więcej, wykazano skuteczność procesu ATSO (np. poprzez wskazanie stabilizacji osadu). Prace związane z określeniem kinetyki procesu mają na celu m. in utworzenie modelu opisującego szybkość procesu, w tym uzyskanie odpowiedzi czy ww. równania mogą być podstawą do dalszych prac związanych z określeniem czynników wpływających na proces stabilizacji.

From an economic point of view, in the process of stabilization of sewage sludge it is important to know the kinetics of decomposition of organic matter and sediment retention time in the stability chamber. This involves, among other things, the investment costs of building installations, expenses related to the operation of technologies or the acreage of the occupied space. One method of stabilization is autothermal thermophilic aerobic digestion (ATAD). The speed of the process of ATAD can be illustrated by examining the individual parameters such as: dry organic matter or chemical demand for oxygen. It was assumed that the ATAD process proceeds in accordance with the law of mass action, which allows for mathematical recognition of completeness of reaction and reaction rate. As a part of its analysis the results obtained on the real object have been referred to the rate equations of various orders. The study was conducted on the sewage sludge derived from a sewage treatment plant in Olecko, where two-step process autothermal aerobic of sewage sludge digestion were introduced. The analysis of the kinetics of stabilization process by substitution of the investigated parameters to the equations illustrating the reactions of consecutive orders, and application of linear approximation. Thus, it has been studied which model of equations are the closest to real values. Moreover, the efficacy of the ATAD process was demonstrated (e.g., by indicating the sludge stabilization). The work to identify the kinetics of the process are aimed at, among others, creating a model describing the speed of the process, including obtaining an answer whether the above equations can be the basis for further work on identifying the factors influencing the stabilization process.