Oczyszczalnia ścieków: Funkcje i procesy

Szczegóły: Opublikowano: 03. December 2025

Oczyszczalnie ścieków odgrywają kluczową rolę nie tylko w ochronie zasobów wodnych, ale również w zachowaniu równowagi ekosystemów. Zanieczyszczone wody mogą niszczyć siedliska wielu gatunków zwierząt i roślin. Oczyszczalnie ścieków zapobiegają eutrofizacji, czyli nadmiernemu nagromadzeniu składników odżywczych w wodzie, co prowadzi do masowego rozwoju glonów i innych organizmów.

Technologie oczyszczania ścieków

Technologia oczyszczania ścieków powinna być ściśle dostosowana do ich charakteru, ilości i obciążenia zanieczyszczeniami. Innego podejścia wymagają ścieki komunalne, nieco innego przemysłowe czy rolnicze. W związku z tym występują różne rodzaje oczyszczalni ścieków i urządzeń w nich stosowanych. Oprócz ich budowy i funkcji, ważne jest wykonanie materiałowe, trwałość i odporność na trudne warunki pracy.

Rodzaje ścieków

Bytowo-gospodarcze (komunalne): Pochodzące z gospodarstw domowych, zakładów pracy, budynków użyteczności publicznej.
Przemysłowe: Skutek procesów technologicznych w zakładach produkcyjnych, m.in. spożywczych, chemicznych, metalurgicznych, garbarskich, włókienniczych czy papierniczych.
Deszczowe: Wody opadowe, zawierające zawiesiny (np. piasek), a także związki chemiczne obecne w atmosferze i na powierzchni dachów, gleby oraz innych nawierzchni.

Etapy i metody oczyszczania ścieków

Oczyszczanie mechaniczne

Mechaniczne oczyszczalnie to rodzaj oczyszczalni, w których proces oczyszczania opiera się głównie na metodach mechanicznych. Jest to pierwszy stopień oczyszczania i obowiązkowy etap w każdej oczyszczalni. Głównym celem tych oczyszczalni jest usunięcie substancji stałych, takich jak piasek i odpady organiczne, z przepływających ścieków. Oddzielają ze ścieków zawiesiny i grubsze frakcje zanieczyszczeń. Procesy w nich wykorzystywane to: cedzenie, rozdrabnianie, filtracja, sedymentacja i flotacja. Zastosowanie znajdują tutaj sita i kraty, dzięki którym zatrzymywane są większe zanieczyszczenia natomiast zawiesina wyodrębniania jest przy wykorzystaniu piaskowników i osadników. Oddzielone od ścieków zanieczyszczenia poddaje się kompostowaniu, spalaniu lub dołącza się je do osadów ściekowych. Podczas tego etapu usuwane są również tłuszcze.

Oczyszczanie biologiczne

Oczyszczalnie biologiczne wykorzystują procesy biologiczne do oczyszczania ścieków. Jest to tzw. oczyszczanie drugiego stopnia, które przebiega w warunkach tlenowych, niedotlenionych i beztlenowych. Głównym celem tych oczyszczalni jest rozkładanie zanieczyszczeń organicznych przez mikroorganizmy, takie jak bakterie i grzyby. Biologiczna oczyszczalnia ścieków działa zwykle w oparciu o osad czynny (mikroorganizmy zawieszone w formie kłaczków w całej objętości ścieków, rozkładające związki organiczne) lub/i złoża biologiczne, w których mikroorganizmy rozwijają się na warstwie kruszywa, żużla, koksu, kształtek ze spienionych tworzyw sztucznych itp.

Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego wymaga ściśle kontrolowanych warunków (odpowiedniej temperatury, pH, stężenia tlenu, równomiernego mieszania). Kolejnym etapem jest oddzielenie osadu czynnego od oczyszczonych ścieków w osadnikach wtórnych, a następnie odwadnianie i suszenie nadmiarowego osadu (czasem bywa on też poddany fermentacji razem z osadem pierwotnym). W złożach biologicznych ścieki przepływają przez kolejne warstwy złoża, na którym rozwijają się odpowiednie mikroorganizmy biorące udział w kolejnych przemianach biochemicznych ścieków.

Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie

W etapie tym następuje mineralizacja substancji organicznych, usuwanie substancji biogennych oraz usunięcie mikroorganizmów chorobotwórczych. Najpowszechniej stosowaną metodą okazuje się być metoda osadu czynnego. Najczęściej stosowanymi po metodzie osadu czynnego są złoża biologiczne. W przypadku obydwu tych metod wykorzystuje się specjalnie wybrane grupy mikroorganizmów, które rozkładają zanieczyszczenia zawarte w ściekach. Metoda osadu czynnego polega na zapewnieniu odpowiedniej ilości tlenu i rozwoju mikroorganizmów.

Osad czynny jest kłaczkowatą zawiesiną, którą tworzą głównie bakterie heterotroficzne. Rozmiary kłaczków mieszczą się w granicach 50-100 μm, ich różnorodność zależna jest od stopnia obciążenia ścieków ładunkiem zanieczyszczeń. Kłaczki absorbują na swojej powierzchni związki organiczne, które mogą zostać utlenione lub być wykorzystane do biosyntezy nowych komórek.

Urządzenia wykorzystywane w biologicznym oczyszczaniu ścieków metodą osadu czynnego to najczęściej mieszadła zatapialne, aeratory, dysze napowietrzające, natleniacze strumienicowe, mieszadła z funkcją napowietrzania (na zasadzie strumienicy) i pompy. Nowoczesne konstrukcje mieszadeł i aeratorów poprzez odpowiednie dobranie kształtów łopat i dysz zapewniają napowietrzanie tzw.

Oczyszczanie chemiczne

Oczyszczalnie chemiczne wykorzystują procesy chemiczne do usuwania zanieczyszczeń z przepływających ścieków. Wykorzystują konkretne związki i reakcje chemiczne oraz procesy fizyko-chemiczne. Te oczyszczalnie są zwykle stosowane w przypadku, gdy inne metody oczyszczania nie są wystarczająco skuteczne. Swoje działanie opierają o proces neutralizacji szkodliwych zanieczyszczeń bądź ich wytrącanie. Stosuje się tutaj takie procesy jak: koagulacja, sorpcja, ekstrakcja, odgazowanie, wymrażanie, dezynfekcja, redukcja chromu.

Dla przykładu w procesie koagulacji zanieczyszczenia łączą się w większe aglomeraty, a następnie są wytrącane w postaci osadu. W fazie wstępnej, podczas oczyszczania mechanicznego ścieki trafiają na kraty, a następnie do piaskownika i osadnika wstępnego w celu odseparowania części zgrubnych i zawiesin. Niektóre rodzaje zanieczyszczeń mogą gromadzić się na powierzchni ścieków w postaci kożucha, do którego usuwania służą m.in.

Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania

W następnej kolejności wykorzystywane są biologiczne metody oczyszczania ścieków, najczęściej w reaktorach osadu czynnego. Najpierw w komorze beztlenowej zachodzi proces defosfatacji. W następnej komorze przy pełnym wymieszaniu ścieków i napowietrzaniu ich zachodzi proces nitryfikacji. Kolejnym etapem w warunkach niedotlenionych jest denitryfikacja.

Procesy zachodzące w oczyszczalni ścieków

Współczesne oczyszczalnie ścieków, w tym przydomowe oczyszczalnie ścieków, wykorzystują zaawansowane metody biologiczne, chemiczne i fizyczne, aby skutecznie rozkładać substancje organiczne, usunąć związki chemiczne oraz zminimalizować zagrożenia dla środowiska.

Proces mechaniczny

Pierwszym etapem w oczyszczalni ścieków jest oczyszczanie mechaniczne, polegające na fizycznym oddzieleniu większych zanieczyszczeń. Do tego procesu stosuje się różnego rodzaju sita, kraty oraz osadniki, które zatrzymują duże cząstki, takie jak piasek, tłuszcze, plastik czy odpady stałe. Usunięcie większych zanieczyszczeń znacznie zmniejsza obciążenie dla kolejnych etapów. W przydomowych oczyszczalniach ścieków ten proces często jest realizowany za pomocą osadników wstępnych, w których cząstki stałe opadają na dno, tworząc osad. Mechaniczne oczyszczanie jest więc podstawowym krokiem, który przygotowuje ścieki do dalszych etapów, zapewniając ich skuteczną obróbkę.

Proces biologiczny

Po oczyszczeniu mechanicznym, ścieki trafiają do sekcji biologicznej, gdzie mikroorganizmy rozkładają substancje organiczne. W procesie tym następuje usunięcie związków węgla, azotu oraz fosforu. Mikroorganizmy wykorzystują zanieczyszczenia organiczne jako źródło pożywienia, prowadząc do ich biodegradacji. W tradycyjnych oczyszczalniach proces ten odbywa się w bioreaktorach, natomiast w przydomowych oczyszczalniach ścieków wykorzystywane są często napowietrzane, specjalne komory biologiczne, w których następuje intensyfikacja rozkładu substancji organicznych. W niektórych systemach stosuje się również mikroorganizmy beztlenowe, które są w stanie rozkładać bardziej złożone zanieczyszczenia, takie jak tłuszcze czy azotany, w warunkach beztlenowych.

Proces chemiczny

W większych oczyszczalniach, oczyszczanie chemiczne polega na dodawaniu substancji chemicznych, koagulantów czy flokulantów, w celu usunięcia rozpuszczonych związków chemicznych oraz zawiesin. Proces ten pomaga w wytrącaniu trudno rozkładalnych zanieczyszczeń, które nie zostały usunięte w procesie biologicznym. W przypadku oczyszczania ścieków zawierających metale ciężkie lub związki fosforu, chemiczne oczyszczanie jest niezbędnym etapem. W przydomowych oczyszczalniach ścieków rzadziej stosuje się zaawansowane oczyszczanie chemiczne, jednak niektóre modele mogą mieć elementy tego procesu w postaci specjalnych filtrów chemicznych, które neutralizują szkodliwe substancje, zanim ścieki trafią do końcowego etapu oczyszczania.

Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?

Proces klarowania i końcowego oczyszczania

Ostatnim etapem jest klarowanie, czyli proces, w którym oczyszczone ścieki są oddzielane od resztek osadów i przygotowywane do zrzutu do środowiska lub dalszego wykorzystania. W większych oczyszczalniach stosuje się osadniki wtórne, w których zanieczyszczenia sedymentują, a oczyszczona woda zostaje oddzielona. W przydomowych oczyszczalniach ten etap może być realizowany za pomocą filtrów piaskowych, żwirowych lub specjalnych membran filtracyjnych. Oczyszczona woda może być następnie odprowadzona do gruntu, cieków wodnych lub systemów drenażowych. Proces końcowego oczyszczania powinien zapewniać odpowiednią jakość wody, zgodną z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska, szczególnie jeśli woda ta ma być ponownie wykorzystana w celach rekreacyjnych lub przemysłowych.

Elementy oczyszczalni ścieków

Sita mechaniczne
Komory osadu
Reaktory biologiczne
Filtry
Stacje pomiarowe
Systemy monitoringu i sterowania
Odzysk energii i ciepła
Systemy odzysku wody i składników odżywczych
Systemy monitoringu i alarmowe
Systemy wentylacyjne i redukcji zapachów
Technologie cyfrowe (SCADA, systemy informacyjne)
Systemy odzysku osadów

Przykładowe procesy w oczyszczalni ścieków COŚ w Gliwicach

Wytworzone w Gliwicach ścieki wpływają do oczyszczalni trzema głównymi kolektorami: z kanalizacji ogólnospławnej, z centrum miasta oraz osiedla Waryńskiego i najbliższej okolicy.

Krok 1: Separacja części stałych

W pierwszej kolejności ścieki zostają pozbawione części stałych tzw. skratek i piasku. Skratki (czyli wleczone zanieczyszczenia) usuwane są za pomocą krat, na których zatrzymują się zanieczyszczenia o frakcji powyżej 6mm. Następnie ścieki przepływają do piaskowników przedmuchiwanych wirowych. W nich wydzielana jest zawiesina mineralna - głównie piasek, żwir i tłuszcze. Zarówno skratki, jak i zawartość piaskowników zostają odwodnione, gromadzone w kontenerze i przeznaczone do odzysku. Dalej ścieki przepływają przez osadniki wstępne, gdzie w wyniku procesu sedymentacji, wyodrębnione zostają z nich zanieczyszczenia łatwo opadające, tzw. osad wstępny oraz zanieczyszczenia pływające, które nie zostały wcześniej wydzielone.

Krok 2: Reaktory biologiczne

W bioreaktorach zachodzą najważniejsze i najtrudniejsze technologicznie procesy, czyli rozkład materii organicznej i usuwanie ze ścieków związków biogennych, tj. związków azotu i fosforu. Dzieje się tak za sprawą wielu gatunków bakterii tworzących biomasę (tzw. osad czynny) zamieniających ścieki w przezroczystą, bezpieczną ciecz, która w końcowym procesie oczyszczania trafia do rzeki Kłodnicy.

Praca reaktora biologicznego

W zasadniczej części reaktora biologicznego, zachodzą zintegrowane procesy biologicznego usuwania ze ścieków związków węgla organicznego, azotu i fosforu. Procesy zachodzące w reaktorze biologicznym obejmują:

utlenianie związków węgła organicznego (wyrażające się obniżką BZT5 ścieków),
utlenianie związków azotowych
redukcję utlenionych związków azotu (azotanów) do azotu gazowego (denitryfikacja) wyrażająca się obniżeniem poziomu azotu ogólnego,
przemiany związków fosforu prowadzące do zwiększonego (w stosunku do standardowego osadu czynnego) wbudowywania związków fosforu w biomasę osadu czynnego (defosfatacja biologiczna),
syntezę biomasy osadu czynnego wyrażającą się przyrostem masy osadu czynnego, który dla zachowania równowagi usuwany jest z układu jako osad nadmierny.

Oprócz wyszczególnionych, zasadniczych procesów biologicznych, w reaktorach prowadzone jest symultaniczne, uzupełniające strącanie związków fosforu w oparciu o koagulant chemiczny. Dodatkowo od 2013r, czyli od czasu modernizacji oczyszczalni bakterie można wspomagać dozując do reaktora tzw. zewnętrzne źródło węgla, czyli pożywkę, która poprawia biologiczne usuwanie azotu ze ścieków w procesie denitryfikacji.

Dla zapewnienia wymaganej ilości tlenu i wymuszenia krążenia ścieków, zastosowano w bioreaktorach rotory z przegrodami kierującymi i mieszadła. Praca rotorów sterowana jest automatycznie, w zależności od zapotrzebowania tlenu i stężenia azotu amonowego. Zastosowanie automatycznego wyłączania i włączania rotorów, jak również możliwość spiętrzania poziomu ścieków w komorach, pozwala na elastyczny podział komory na strefy tlenowe i beztlenowe, a także ułatwia kierowanie procesami i ich optymalizację.

Krok 4: Ścieki z osadników wtórnych trafiają do wylotu, a osady do przeróbki

Z bioreaktorów ścieki kierowane są do osadników wtórnych, w których następuje proces sedymentacji w wyniku czego kłaczki osadu czynnego opadają na dno, a sklarowane ścieki trafiają do odbiornika jakim jest rzeka Kłodnica. Wysoki stopień oczyszczania ścieków gwarantuje powiązanie nowoczesnej technologii z pełną automatyką procesów oczyszczania, umożliwiających sterowanie nimi, zabezpieczanie przed awariami i wczesne wykrycie jakichkolwiek zakłóceń w oczyszczalni. Zważywszy, że przepustowość oczyszczalni wynosi 40 tys. m3 na dobę, jest to niezwykle skomplikowane i odpowiedzialne zadanie.

Krok 5: Osad

Część osadu z osadników wtórnych jest zawracana do reaktora biologicznego, a część (tzw. osad nadmierny) trafia do zbiornika osadu nadmiernego. Zostaje on zagęszczony, zmieszany z osadem wstępnym i poddany procesowi fermentacji metanowej w zamkniętych komorach fermentacyjnych w temperaturze 37°C przez około trzydzieścikilka dni. Przefermentowany osad poddawany odwodnieniu na prasach filtracyjnych i wirówce do uzyskania suchej masy rzędu 21-22% . Po odwodnieniu osad jest jeszcze higienizowany poprzez dodanie do niego wapna palonego.

W ten sposób pozyskany ze ścieków osad jest wykorzystywany przyrodniczo, m.in. do rekultywacji terenów zielonych, pod uprawy roślin przeznaczonych do produkcji biopaliw itp., lub przeznaczony do odzysku.

Biogaz

Biogaz powstaje w komorach fermentacyjnych w procesie fermentacji mezofilowej osadów. Jest on odzyskiwany i oczyszczany a następnie gromadzony w specjalnym do tego celu zbiorniku.

Biogaz kierowany jest jako paliwo do dwóch kotłów produkujących energię cieplną. Priorytetem wykorzystania wytworzonej energii jest podgrzewanie osadu kierowanego do procesu fermentacji. To źródło ciepła produkowane na COŚ w Gliwicach pokrywa całkowicie zapotrzebowanie zarówno w procesie technologicznym, jak i socjalnym.

Ponadto biogaz kierowany jest do dwóch kogeneratorów, gdzie wytwarza się energię elektryczną oraz ciepło (z układu chłodzenia). Ilość wyprodukowanej energii elektrycznej pokrywa zapotrzebowanie obiektu na energię elektryczną w ok.

Przydomowe oczyszczalnie biologiczne

Przydomowe oczyszczalnie biologiczne oferują szereg korzyści, które czynią je atrakcyjnym wyborem dla właścicieli domów. Przede wszystkim zapewniają wysoki komfort użytkowania dzięki swojej bezobsługowości. Proces oczyszczania ścieków przebiega automatycznie, bez konieczności regularnej ingerencji użytkownika. Co więcej, nowoczesne oczyszczalnie biologiczne charakteryzują się brakiem nieprzyjemnych zapachów, co jest szczególnie istotne w przypadku instalacji zlokalizowanych blisko domu.

Kolejną zaletą przydomowych oczyszczalni biologicznych jest oszczędność i niskie koszty eksploatacji. W porównaniu do tradycyjnych szamb, oczyszczalnie biologiczne nie wymagają częstego opróżniania, co przekłada się na niższe koszty użytkowania. Dodatkowo, dzięki możliwości zagospodarowania oczyszczonych ścieków, np. do podlewania ogrodu, można zaoszczędzić na zużyciu wody pitnej.

Nie można również pominąć aspektu ochrony środowiska. Przydomowe oczyszczalnie biologiczne skutecznie usuwają zanieczyszczenia ze ścieków, zapobiegając ich przedostawaniu się do gleby i wód gruntowych. To ekologiczne rozwiązanie, które przyczynia się do zachowania równowagi w lokalnym ekosystemie. Warto też wspomnieć o łatwym montażu i niezawodności działania oczyszczalni biologicznych.

Zalety przydomowych oczyszczalni biologicznych

Zaleta	Opis
Wysoki stopień oczyszczania	Usuwanie do 98% zanieczyszczeń ze ścieków
Niskie koszty eksploatacji	Bezobsługowość i energooszczędność
Ekologiczne rozwiązanie	Możliwość ponownego wykorzystania ścieków i ochrona środowiska

Porównanie oczyszczalni biologicznych i ekologicznych

Cecha	Oczyszczalnie biologiczne	Oczyszczalnie ekologiczne (osadnik gnilny z drenażem rozsączającym)
Stopień oczyszczania ścieków	Do 98%	Niski, niemierzalny
Technologia	Tlenowa z udziałem mikroorganizmów	Beztlenowa
Osad czynny	Tak	Nie
Klarowność wody pościekowej	Tak	Nie
Koszt inwestycji	Wyższy	Niższy

tags: #oczyszczalnia #ścieków #funkcje #i #procesy