Co się dzieje z odpadami w oczyszczalni ścieków? Schemat zagospodarowania
- Szczegóły
Oczyszczalnia ścieków to swoisty zakład produkcyjny. Stąd nieuniknione jest powstawanie w tym obiekcie odpadów. Osady ściekowe powstają w oczyszczalniach ścieków jako specyficzny odpad procesów oczyszczania ścieków i wymagają odpowiedniego zagospodarowania. Wzrost liczby ludności i zastosowanie nowoczesnych, efektywniejszych technologii oczyszczania ścieków skutkuje znaczącym wzrostem ilości wytwarzanych osadów ściekowych.
Proces oczyszczania ścieków i powstawanie odpadów
Pierwszym etapem oczyszczania ścieków jest oczyszczanie mechaniczne. Polega ono na wydzieleniu ze ścieków części stałych, w tym łatwo opadających zawiesin mineralnych (piasek) i organicznych (osad wstępny). W wielu oczyszczalniach, na tym etapie, ze ścieków usuwane są także tłuszcze i oleje. W pierwszym etapie oczyszczania wykorzystywane są przede wszystkim procesy fizyczne, takie jak cedzenie, sedymentacja i flotacja.
Podczas oczyszczania ścieków powstają nie tylko osady, ale także inne odpady technologiczne. Zmodernizowana i rozbudowana Oczyszczalnia Ścieków „Czajka” może przyjąć aż 435 300 m³ ścieków na dobę. Oznacza to, że w ciągu zaledwie 24 godzin może tam powstać nawet 500 ton osadów. W skali roku daje to wynik 180 tysięcy ton osadów i kolejne 8 tysięcy ton odpadów technologicznych. Żeby je wywieźć z terenu zakładu, potrzeba 8 tysięcy samochodów ciężarowych!
Wśród najczęstszych problemów związanych z funkcjonowaniem oczyszczalni ścieków są: zator przepływu w rurach, nadmierna ilość osadu, a także powstawanie kożucha na powierzchni osadnika gnilnego. Problemy te najlepiej rozwiązać poprzez regularne kontrole, czyszczenie systemu, a w przypadku większych problemów - skonsultowanie się z wykwalifikowanym specjalistą.
Rodzaje odpadów powstających w oczyszczalniach ścieków
- Skratki
- Piasek
- Osady ściekowe
Ilość odpadów wydzielanych w procesie oczyszczania
W 2013 r. w polskich oczyszczalniach wydzielono ze ścieków 31,6 tys. Mg skratek, 44 tys. Mg piasku oraz 540 tys. ton s.m. osadów ściekowych.
Przeczytaj także: Woda mineralna: świeżość i trwałość
Do końca XX w. większość powstających w oczyszczalniach skratek, piasku oraz osadów ściekowych było składowanych - bądź na terenie oczyszczalni, bądź na składowiskach odpadów komunalnych.
Według danych Krajowego Planu Gospodarki Odpadami (KPGO), w 2004 r. ilość składowanych osadów ściekowych zmniejszyła się do 34,1% wytwarzanych osadów, a w 2013 r. deponowano już niecałe 1,1% osadów. Równocześnie w 2013 r. na terenie oczyszczalni w Polsce nagromadzonych było ok. 220 tys. ton s.m. osadów ściekowych.
Od 1 stycznia 2016 r. obowiązuje zakaz deponowania na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne takich substancji, które zawierają powyżej 8% s.m. substancji organicznych, oznaczanych jako straty przy prażeniu powyżej 5% s.m. ogólnego węgla organicznego, oraz o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg s.m.
Metody zagospodarowania odpadów z oczyszczalni ścieków
Aktualnie przepisy dopuszczają trzy podstawowe metody zagospodarowania odpadów powstających w oczyszczalniach ścieków:
- Odzysk z wykorzystaniem na powierzchni ziemi (po uprzednim ustabilizowaniu)
- Termiczne przekształcenie w spalarniach lub współspalarniach
- Poddanie odzyskowi w kompostowniach i biogazowaniach
Biologiczne metody zagospodarowania osadów ściekowych
Osady ściekowe mogą być kompostowane lub przetwarzane beztlenowo. Aby osady ściekowe można było wykorzystać do celów rolniczych, konieczne jest przeprowadzenie procesu częściowego ich rozkładu biologicznego w warunkach tlenowych, czyli kompostowania. Proces ten polega na częściowym rozkładzie substancji organicznej w warunkach tlenowych pod wpływem najczęściej chemoheterotroficznych bakterii i grzybów. W wyniku tych przekształceń otrzymuje się proste połączenia (CO2 i H2O) oraz stosunkowo stabilną pozostałość - określaną mianem próchnicy, czyli kompostu będącego bardzo wartościowym nawozem organicznym.
Przeczytaj także: Co się stanie, gdy podlewasz rośliny wodą destylowaną?
Fermentacja metanowa jest procesem, który umożliwia połączenie oczyszczania osadów ściekowych z zawartych w nich zanieczyszczeń organicznych z równoczesnym odzyskiem zgromadzonej w nich energii. Fermentacja metanowa wywoływana jest przez dwie różne grupy drobnoustrojów, dlatego też przebiega dwufazowo. W pierwszej fazie następuje upłynnienie i hydroliza nierozpuszczalnych związków organicznych oraz degradacja wytworzonych związków pośrednich przez bakterie saprofityczne do niższych kwasów tłuszczowych i związków pośrednich. Faza ta nazywana jest fazą kwasową. W drugiej zaś fazie, nazywanej metanową, wytworzone substancje są dalej rozkładane przez bakterie metanowe do produktów gazowych, głównie metanu i ditlenku węgla.
Odpady powstające podczas oczyszczania ścieków, zawierające duże stężenia związków organicznych ulegających biodegradacji, mogą być także poddawane odzyskowi w kompostowniach lub biogazowniach. Ta metoda odzysku jest powiązana z możliwością dalszego zagospodarowania powstającego produktu i może być stosowana tylko wówczas, gdy uzyskiwany produkt będzie wykorzystany jako np. substancja nawozowa. Produkty stabilizacji biochemicznej charakteryzują się bowiem zawartością związków organicznych, przekraczającą dopuszczalną normę dla odpadów, które mogą być deponowane na składowiskach.
Termiczne metody zagospodarowania osadów ściekowych
Najczęstszą metodą, pozwalającą na energetyczne wykorzystanie osadów ściekowych jest spalanie w spalarniach zawodowych lub współspalanie w urządzeniach przemysłowych np. kotłach lub piecach obrotowych. Proces ten wymaga odpowiedniego przetworzenia osadów ściekowych (usunięcie wilgoci do poziomu < 20%), zapewniającego co najmniej autotermiczne spalanie (Wd > 6,5 MJ/kg).
W 2008 r. termicznemu przekształcaniu poddano ok. 1% osadów ściekowych, a pięć lat później było to już ponad 15%. Według szacunków KPGO, w 2018 r. do spalarni trafi ok. 60% ilości powstających osadów ściekowych. Mniej optymistyczne są założenia Unii Europejskiej, zgodnie z którymi unieszkodliwianie metodami termicznymi ma wynosić ok. 10%, co ma wynikać z przyrostu masy osadów, przy równoczesnym braku dostatecznej liczby instalacji do spalania osadów.
Krajowy Plan Gospodarki Odpadami oraz Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych jednoznacznie określają, że podstawowym kierunkiem zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych jest ich termiczne przekształcanie w wydzielonej instalacji. Zgodnie z prawem, stacje termicznego przekształcania osadów powinny spełniać wymagania ochrony środowiska wynikające z norm i przepisów Unii Europejskiej określających najlepsze dostępne techniki przekształcania odpadów tzw. BAT (ang. Best Available Techniques).
Przeczytaj także: Wpływ wody gazowanej na organizm
Dla spalania osadów ściekowych prawodawstwo unijne jako najlepszą dostępną technikę, rekomenduje technologię ze złożem fluidalnym. W Stacji Termicznej Utylizacji Osadów Ściekowych wykorzystywane są sprawdzone rozwiązania i technologie, które gwarantują bezpieczeństwo mieszkańcom i środowisku. Technologia spalania w złożu fluidalnym, powszechnie stosowana na świecie, jest najbardziej skuteczną metodą termicznego przekształcania osadów ściekowych.
Dzięki podsuszaniu osadów ściekowych proces spalania może zachodzić bez potrzeby dostarczania dodatkowego paliwa. Paliwo zewnętrzne (w postaci gazu ziemnego) wymagane jest wyłącznie do rozruchu instalacji. W procesie spalania powstaje para o wysokich parametrach energetycznych. Para ta jest podawana do układu turbina-generator, który przekształca ją w energię cieplną i elektryczną wykorzystywaną na potrzeby STUOŚ oraz „Czajki”.
Składowanie osadów ściekowych
Najczęściej osady trafiają na wysypiska lub do środowiska w postaci wstępnie ustabilizowanej (zazwyczaj po stabilizacji tlenowej, beztlenowej lub wapnem). Stanowią jednak dość istotny problem ze względu na duże uwodnienie, masę oraz ewentualne niebezpieczeństwo sanitarne. Wydawać by się mogło, że ze względu na właściwości nawozowe oraz próchnicotwórcze komunalne osady ściekowe powinny wzbogacać glebę w cenne składniki (azot, fosfor, siarkę czy magnez) oraz materię organiczną. Jednak czynnikami ograniczającymi lub wręcz wykluczającymi ich stosowanie w rolnictwie lub na cele przyrodnicze są często ponadnormatywne zawartości metali ciężkich, obecność zanieczyszczeń organicznych czy też obecność organizmów chorobotwórczych i jaj pasożytów.
Wykorzystanie osadów ściekowych w rolnictwie
Spośród odpadów wydzielanych podczas mechanicznego oczyszczania ścieków odzyskowi na powierzchni ziemi (wykorzystanie rolnicze lub do rekultywacji gruntów) podlegać mogą wyłącznie ustabilizowane osady ściekowe. Według danych KPGO, w 2013 r. w rolnictwie zastosowanie znalazło ok. 19,5% wytworzonych osadów ściekowych, zaś do rekultywacji przeznaczono ok. 5%.
Osady ściekowe, które są wykorzystywane rolniczo lub do rekultywacji gruntów (tzw. proces odzysku R10), muszą spełnić kryteria Rozporządzenia Ministra Środowiska z 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (DzU z 2015 r. poz. 257). Zgodnie z tym aktem prawnym, w osadach ściekowych normowana jest zawartość siedmiu metali ciężkich. Ich dopuszczalne limity zależne są od sposobu zagospodarowania osadów - najmniejszymi stężeniami muszą charakteryzować się osady stosowane w rolnictwie oraz do rekultywacji gruntów na cele rolne.
W myśl polskich przepisów, limitowane są także zawartości metali w wierzchniej warstwie gruntu, na którym mają być wprowadzane osady ściekowe, a pH gleby nie może być mniejsze niż 5,6. Ponadto osady stosowane rolniczo nie mogą zawierać organizmów patogennych, takich jak bakterie z rodzaju Salmonella, oraz żywych jaj pasożytów z rodzajów Toxocara, Trichuris oraz Ascaris.
Dopuszczalna dawka osadów ściekowych w rolnictwie i do rekultywacji gruntów na cele rolne, pod warunkiem przestrzegania dopuszczalnej zawartości metali ciężkich, wynosi 3 Mg s.m./ha/rok oraz 15 Mg s.m./ha/rok do rekultywacji terenów na cele nierolne oraz dostosowaniu gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów przewidzianych odrębnymi przepisami (np. planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego).
Dodatkowe wymagania, związane z rolniczym wykorzystywaniem osadów ściekowych, wynikają z Ustawy z 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu (DzU nr 147, poz. 1033), która określa, że roczna dawka azotu, wprowadzona z nawozem naturalnym, nie może być większa niż 170 kg/ha.
Stosowanie osadów ściekowych nie może także spowodować pogorszenia jakości gleby, ziemi oraz wód powierzchniowych i podziemnych, a także powodować szkody w środowisku w rozumieniu Ustawy z 13 kwietnia 2007 r. o zapobieganiu szkodom w środowisku i ich naprawie.
Tabela 1. Dopuszczalne wartości stężeń metali ciężkich w osadach ściekowych
Dopuszczalne wartości stężeń metali ciężkich w osadach ściekowych, wykorzystywanych w procesach odzysku na powierzchni ziemi wg przepisów polskich i unijnych [mg/kg s. m.]
Skratki - problematyczny odpad
Skratki to odpady powstające podczas mechanicznego oczyszczania ścieków na kratach i sitach. Są klasyfikowane jako odpady ulegające biodegradacji inne niż komunalne. Ze względu na źródło pochodzenia, można je zaliczyć do grupy 19 - odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z oczyszczania wody do picia i do celów przemysłowych.
Ilość skratek wydzielanych ze ścieków podczas ich oczyszczania może być zróżnicowana i zależy m.in. od rodzaju oczyszczanych ścieków (ścieki bytowo-gospodarcze, ścieki przemysłowe, ścieki opadowe), charakterystyki sieci kanalizacyjnej (długość i stan techniczny), rodzaju zastosowanych krat i sit oraz ich prześwitu.
Według różnych źródeł ilości skratek wydzielanych ze ścieków mogą mieścić się w zakresie od 3,5 do nawet 80 dm3/1000 m3 ścieków. Niektórzy badacze podają, że na kratach o prześwicie poniżej 10 mm wydzielanych jest 40 dm3 skratek/1000 m3 ścieków, a na kratach o prześwicie 40-50 mm zatrzymywanych jest <20 dm3/1000 m3 ścieków.
Skratki zawierają przede wszystkim frakcję drobną, odpady spożywcze i inne odpady organiczne oraz papier. Ponadto w ich składzie można znaleźć do 18% tworzyw sztucznych, do 26% materiałów tekstylnych oraz niewielkie ilości pozostałych odpadów mineralnych. Nie zawierają natomiast szkła oraz metali. Co istotne, w skratkach występują duże stężenia związków organicznych. Są one wymywane podczas, często stosowanego w oczyszczalniach, przemywania i prasowania skratek.
Skratki są odpadem niebezpiecznym sanitarnie ze względu na skażenie organizmami patogennymi, jak Salmonella sp., Yersinia enterocolityca, Aspergillus fumigatus, Klebsiella sp., Shigella sp.
Metody zagospodarowania skratek
W przypadku, gdy skratki nie są przepłukiwane, możliwe jest ich rozdrabnianie i wprowadzanie do głównego ciągu technologicznego oczyszczalni. Rozwiązanie takie stosowane jest we Francji oraz USA, gdzie w kanałach ściekowych montowane są rozdrabniarki, a rozdrobnione skratki podawane są do komór osadu czynnego.
Z uwagi na zmienność i różnorodność składu oraz obecność substancji balastowych, problematyczne jest kompostowanie lub fermentacja skartek. Ze względu na podobieństwo właściwości skratek oraz odpadów komunalnych możliwa jest ich wspólna stabilizacja.
Termiczne przekształcanie jest najdroższą metodą unieszkodliwiania skratek. Zawartość części palnych w skratkach wynosi 76,5-91,8%, a ich ciepło spalania - 17308-25655 kJ/kg s.m. Jest to wartość porównywalna do surowych osadów ściekowych (16750-17170 kJ/kg s.m.) i wyższa od tej, którą charakteryzują się osady przefermentowane (ok.
Obecnie najbardziej uniwersalnym sposobem unieszkodliwiana odpadów powstających podczas oczyszczania mechanicznego ścieków jest spalanie. Jest to metoda zalecana do stosowania w Krajowym Planie Gospodarki Odpadami. Jest to jednak metoda najbardziej kosztowna i powinna znajdować zastosowanie tylko wówczas, gdy brakuje innych alternatyw, jak np. odzysk energii.
tags: #co #się #dzieje #z #odpadami #w
