IDUB PW: Analiza możliwości wzrostu produkcji energii odnawialnej w oczyszczalniach ścieków poprzez wykorzystanie procesów kofermentacji oraz dezintegracji substratów

Tytuł projektu: Analiza możliwości wzrostu produkcji energii odnawialnej w oczyszczalniach ścieków poprzez wykorzystanie procesów kofermentacji oraz dezintegracji substratów.
Kierownik projektu: dr hab. inż. Monika Żubrowska-Sudoł, prof. uczelni
Instytucja realizująca: WIBHiIŚ PW

Ogłoszony przez Radę Naukową Centrum Badawczego POB Konwersja i magazynowanie energii, finansowany w ramach Projektu „Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza.

Streszczenie projektu:
Celem projektu jest analiza możliwości zwiększenia produkcji energii odnawialnej w oczyszczalniach ścieków. Przeprowadzona zostanie holistyczna ocena możliwości zwiększenia produkcji metanu
w procesie kofermentacji osadów ściekowych z biodegradowalną frakcją odpadów oraz poprzez hydrodynamiczną dezintegrację substratów. W ramach tej oceny uwzględnione zostaną aspekty technologiczne (wpływ w/w metod na podatność pofermentu na proces odwadniania oraz jakość wód osadowych), energetyczne, ekonomiczne oraz środowiskowe (analiza LCA, ślad węglowy). W ramach realizacji projektu, zespół naukowców z WIBHiIŚ oraz WMEL planuje realizację 8 zadań badawczych. Pierwszym etapem będzie analiza charakterystyki fizyko-chemicznej biodegradowalnej frakcji odpadów stałych (BFO) oraz opracowanie metodyki wyznaczania potencjału metanowego BFO (zadanie 1). Następnie dokonana zostanie analiza możliwości zwiększenia ilości produkowanego metanu poprzez zastosowanie BFO jako kosubstratu w procesie współfermentacji osadów ściekowych (zadanie 2). Ponieważ planuje się pracę dezintegratora wirnikowego na nowym medium, o innych niż dotychczas stosowane parametrach, praca badawcza obejmować będzie budowę modelu matematycznego przepływu płynu przez domenę dezintegratora i jego implementację w środowisku numerycznym (Ansys Fluent/CFX) (zadanie 4). W celu pozyskania danych do modelowania dynamicznego, przeprowadzona zostanie analiza zmian parametrów fizyko-chemicznym medium na wytypowanych etapach procesu (zadanie 3).  Dane pozyskane w zadaniu 4 zostaną wykorzystane do wytypowania parametrów procesowych prowadzenia hydrodynamicznej dezintegracji w kolejnym zadaniu, którego celem będzie analiza możliwości zwiększenia ilości produkowanego metanu w procesie współfermentacji osadów ściekowych z BFO poprzez wstępną obróbkę substratów metodą dezintegracji hydrodynamicznej (zadanie 5). Równolegle z analizą możliwości zwiększenia ilości produkowanego metanu prowadzona będzie ocena wpływu analizowanych metod intensyfikacji produkcji metanu na podatność pofermentu na procesy odwadniania oraz jakość wód osadowych (zadanie 6). W końcowym etapie projektu planuje się przeprowadzenie analizy wypływu wypracowanych rozwiązań na gospodarkę energetyczną oczyszczalni. Planuje się budowę modelu matematycznego oraz jego implementację w środowisku numerycznym Aspen Hysys, celem wyznaczenia strumieni energii elektrycznej i ciepła oraz dokonania bilansu energetycznego dla wybranych wariantów (zadanie 7). Ponadto przeprowadzona zostanie ocena efektywności ekonomicznej i ekologicznej analizowanych wariantów technologicznych procesu produkcji metanu. W ocenie efektywności ekonomicznej, oprócz nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacji, uwzględnione zostaną efekty produkcyjne procesu oraz tzw. straty uniknięte. Efektywność ekologiczna zostanie oceniona za pomocą analizy LCA, z zastosowaniem wskaźnika śladu węglowego. Zestawienie wyników badań technologicznych, modelowania matematycznego, analizy efektywności ekonomicznej oraz analizy ekologicznej umożliwi wieloaspektową ocenę analizowanych wariantów technologicznych procesu wytwarzania metanu w oczyszczalniach ścieków, przyczyniając się do rozpoznania możliwości
w zakresie wzrostu produkcji energii ze źródeł odnawialnych.