Bioreactor nămol

Domeniul epurarii apelor uzate are o importanta deosebita, atat din punct de vedere al impactului asupra mediului, al sanatatii umane, cat si economic. Importanta domeniului este subliniata si de eforturile sustinute si consecventa cercetarilor in vederea identificarii solutiilor inovatoare de crestere a eficientei proceselor si reducere a impactului si a costurilor proceselor unitare.

Namolul aerob granular reprezinta una dintre solutiile biotehnologice recente de reducere a impactului antropic asupra mediului prin reducerea emisiilor de poluanti in cursurile naturale de apa.

Principalele avantaje ale namolului aerob granular comparativ cu namolul activ conventional sub forma de flocoane: prezinta o structura densa, proprietati superioare de sedimentare si separare, eficiente imbunatatite de indepartare a nutrientilor si incarcarii organice din apele uzate. Abordarea tematicii proiectului pe toata durata implementarii a fost una integrata, ce a inclus si imbinat cercetari teoretice si experimentale in vederea identificarii unei solutii adaptabile la nevoile si configuratiile reale din statiile de epurare a  apelor uzate. Importanta ansamblului rezultatelor proiectului este data in principiu de urmatoarele aspecte: studiul a vizat o tematica de cercetare actuala la nivel international, activitatile au fost desfasurate tinand cont permanent de modul in care rezultatele ar putea fi transpuse la nivel pilot sau industrial, pe toata perioada de implementare au fost imbinate competentele complementare ale membrilor echipelor de cercetare in vederea acoperirii tuturor componentelor necesare validarii solutiilor tehnice dezvoltate.

Tematica cercetarii – identificarea unei configuratii de bioreactor cu namol aerob granular alimentat in flux continuu a rezultat, pe de o parte, din nevoia identificata in cadrul statiilor de epurare a apelor uzate de crestere a capacitatii sistemelor si a eficientei acestora, pe de alta parte din identificarea unui vid in abordarea cercetarilor prin prisma adaptabilitatii ulterioare la scara industriala a solutiilor.

Rezultatele proiectului prezinta un impact considerabil asupra nivelului de performanta al activitatii de cercetare-dezvoltare- inovare a membrilor echipei de implementare prin intermediul noilor instrumente de cercetare insusite/elaborate – metode de evaluare a diversitatii microbiene prin tehnici de biologie moleculara (extractie si amplificare ADN) si microscopie confocala/electronica si corelativa. Instrumentele au fost dezvoltate in vederea monitorizarii si evaluarii calitatii namolului granular in perioada de start-up si operare a bioreactoarelor si vor fi aplicate in cercetarile viitoare.

Modelul matematic dezvoltat pentru simularea procesului biologic de epurare cu namol aerob granular poate fi dezvoltat si adaptat in vederea evaluarii unei game largi de procese biologice,  fie in scopul validarii datelor rezultate din proiectare fie in cel al optimizarii unor procese biologice existente. 

Rezultatul cu cel mai mare impact este reprezentat de configuratia de bioreactor elaborata si validata in conditii de laborator in vederea asigurarii conditiilor optime pentru mentinerea structurii granulare a namolului aerob si a eficientei acestuia de epurare in regim de alimentare continuu.

Implementarea acestei solutii bazata pe namol granular prezinta o serie de avantaje comparativ cu procedeele biologice conventionale cu namol activ: volumul necesar desfasurarii proceselor biologice de indepartare nutrienti si incarcare organica este mai mic comparativ cu cel aferent proceselor cu namol activ sub forma de flocoane; nu sunt necesare recirculari interne, nici recircularea namolului; buna adaptabilitate la variatii ale incarcarii influentului si a debitului; cantitatea de namol excedentar rezultata este cu aproximativ 30% mai redusa comparativ cu procesele cu namol activ sub forma de flocoane; viteze superioare de sedimentare.

Astfel, impactul implementarii solutiei tehnologice este unul amplu, cuprinzand aspecte ecologice, economice si sociale.

Impactul asupra mediului generat de solutia biotehnologica  in configuratia validata la nivel de laborator in cadrul activitatilor desfasurate prin proiect este net inferior celui al procedeelor conventionale cu namol activ datorita eficientelor net superioare de reducere a concentratiilor poluantilor din apa uzata, pe de o parte, si prin faptul ca genereaza o cantitate inferioara de namol in exces, pe de alta parte. In plus, amprenta la sol necesara pentru realizarea bioreactoarelor din treapta biologica este net inferioara celei necesare unui proces biologic de epurare avansata cu namol activ conventional sub forma de flocoane.

Impactul asupra costurilor de operare a fost evaluat comparativ cu cel al utilizarii namolului activ sub forma de flocoane pentru o statie de epurare. In urma simularilor realizate, a rezultat o reducere considerabila a consumului de energie electrica aferent treptei de epurare biologica. Evaluarea nu a luat in calcul reducerea consumului de energie si capacitatea inferioara necesara a echipamentelor din cadrul liniei de prelucrare a namolului (structura densa si compacta a namolului granular si vitezele superioare de sedimentare conduc la o eficienta imbunatatita de separare din mediul apos). Impactul asupra costurilor de epurare se  reflecta si in impact social prin reducerea costurilor de epurare la consumator.