Oczyszczalnia Ścieków na Składowisku Odpadów Komunalnych: Technologie i Wyzwania
- Szczegóły
Ścieki to uciążliwy problem dla człowieka, środowiska, gospodarki. To także potężne koszty. A gdyby tak spojrzeć na strumień ścieków komunalnych jak na zasoby wody, energii, surowców wtórnych i znaleźć sposób na efektywne, a przy tym rozsądne cenowo zagospodarowanie osadów pościekowych?
Rozwój aglomeracji miejskich wiąże się z rosnącym zapotrzebowaniem na wodę, a jednocześnie ze wzrostem ilości powstających ścieków. Z danych GUS wynika, że w 2018 r. zostało wytworzonych ponad 583,1 tys. ton suchej masy komunalnych osadów ściekowych, podczas gdy 15 lat wcześniej było to 447 tys. ton. W odpowiedzi na ten problem Ministerstwo Środowiska przyjęło w 2018 roku „Strategię postępowania z komunalnymi osadami ściekowymi na lata 2019-2022”. Celem dokumentu jest zorganizowanie warunków i wykreowanie mechanizmów sprzyjających rozwiązaniu narastającego problemu zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych stanowiących odpady.
Innowacyjne Technologie w Oczyszczalniach Ścieków
Dzięki innowacyjnej technologii, którą opracują firmy biorące udział w przedsięwzięciu „Oczyszczalnia przyszłości”, obiekty te mają się stać „fabrykami surowców”. Co konkretnie zostanie wyprodukowane? Przede wszystkim woda, służąca do powtórnego wykorzystania w rolnictwie, a w miastach - do zaspokojenia potrzeb komunalnych lub przemysłowych, czyli np. do utrzymania zieleni miejskiej, jako wymiennik ciepła w ciepłownictwie, jako rozpuszczalnik w przemyśle. Zgodnie z założeniami projektu NCBR, co najmniej połowa odzyskiwanej wody powinna wrócić do obiegu wtórnego.
Z kolei odzyskane surowce, takie jak: związki fosforu, azotu i węgla, posłużą do produkcji nawozów oraz polepszaczy gleby w rolnictwie i ogrodnictwie. Dzięki takiemu podejściu, oczyszczalnie ścieków wraz z biogazowniami staną się fundamentem gospodarki cyrkularnej, powodując, że cenne rolniczo biogeny będą krążyły w obiegu zamkniętym, znacznie ograniczając produkcję nawozów na bazie surowców kopalnych.
Olbrzymim wyzwaniem projektu jest usunięcie ze ścieków mikrozanieczyszczeń pochodzących z farmaceutyków i pestycydów, a także wyeliminowanie metali ciężkich. Tak więc poprzeczka jest zawieszona bardzo wysoko.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Powodzenie przedsięwzięcia da impuls do rozwoju przedsiębiorstw wodno-kanalizacyjnych, firm produkujących innowacyjne technologie dla oczyszczalni oraz dla ich kontrahentów. To z kolei wpłynie pozytywnie na rynek krajowy oraz na eksport. Ożywienie sektora pozwoli też na stworzenie licznych i trwałych miejsc pracy.
Nowe Metody Kontroli Procesów Biologicznych
Naukowcy z UJ odkryli sposób na ograniczenie puchnięcia osadu czynnego w oczyszczalniach ścieków. Kluczowym elementem tej metody jest utrzymanie równowagi mikroorganizmów, które kontrolują liczebność bakterii nitkowatych. Nowa technologia zmniejsza koszty eksploatacyjne oraz ogranicza konieczność stosowania szkodliwych odczynników chemicznych.
Osad czynny jest stosowany w oczyszczalniach komunalnych, przemysłowych oraz przydomowych. Procesy zachodzące w osadzie czynnym są zbliżone do naturalnego samooczyszczania w środowisku wodnym. Efektywność tych procesów zależy od jakości osadu, który jest dynamicznym ekosystemem mikroorganizmów. Niekontrolowany rozwój bakterii nitkowatych prowadzi do puchnięcia osadu, co powoduje problemy eksploatacyjne i technologiczne.
Tradycyjnie oczyszczalnie stosują chemiczne środki na bazie glinu o niskim pH. Metoda ta jest jednak kosztowna, potencjalnie niebezpieczna dla pracowników i negatywnie wpływa na środowisko. Nowa metoda polega na utrzymywaniu wysokiego zagęszczenia populacji wrotków Lecane inermis, które naturalnie eliminują bakterie nitkowate. Wrotki mają naturalnych wrogów, jak drapieżne grzyby Zoophagus i Lecophages. Badaczki z UJ opracowały metodę ich kontrolowania poprzez dodawanie do ścieków glicerolu w bezpiecznym stężeniu. Nowa technologia może być stosowana w oczyszczalniach komunalnych i przemysłowych bez konieczności dokonywania kosztownych zmian technologicznych.
Technologie Oczyszczania Ścieków w Ostrzeszowie
Mechaniczno- biologiczna oczyszczalnia ścieków oczyszcza ścieki doprowadzane systemem kanalizacji ogólnospławnej z terenu miasta Ostrzeszów oraz systemem kanalizacji sanitarnej z okolicznych miejscowości. Do oczyszczalni w Ostrzeszowie doprowadzane są również rurociągiem ciśnieniowym o długości 15,3 km ścieki bytowe i przemysłowe z miasta Mikstat.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Stopień mechaniczny oczyszczalni odpowiedzialny jest za usunięcie ciał stałych, pływających lub wleczonych po dnie kanału doprowadzającego ścieki do oczyszczalni. Większe zanieczyszczenia stałe (skratki) zatrzymywane są na kratach gęstych, które po częściowym odwodnieniu na prasopłuczkach przekazywane są do unieszkodliwienia. Zawiesina ziarnista usuwana zostaje w piaskownikach przedmuchiwanych i wywożona na składowisko odpadów.
Po mechanicznym oczyszczeniu, ścieki poddawane są procesom oczyszczania biologicznego. Proces ten bazuje na trójfazowym, niskoobciążonym osadzie czynnym z nitryfikacją, denitryfikacją oraz biologicznym usuwaniu związków fosforu. Proces osadu czynnego prowadzony jest w reaktorach składających się z komór beztlenowych, anoksycznych i tlenowych ułożonych na bazie zblokowanego schematu.
Na koniec procesu biologicznego oczyszczania mieszanina ścieków wraz z osadem czynnym poddawana zostaje procesowi sedymentacji zawiesiny w osadnikach wtórnych. Pozbawione osadu czynnego ścieki kierowane są do stawu stabilizacyjnego, gdzie ma miejsce proces naturalnego doczyszczania, skąd jako oczyszczone ścieki odprowadzane są do rzeki Strzegowa (Dąbrówka).
Osad nadmierny kierowany jest do budynku odwadniania osadów. Podawany jest na wirówkę dekantacyjną, gdzie następuje jego odwodnienie do ok. 19 % s.m. Ustabilizowany osad nadmierny następnie zostaje podany za pomocą pompy i rurociągu tłocznego do hal solarnej suszarni osadów ściekowych, gdzie zostaje wysuszony do ok. 75% s.m. Tak przygotowany osad w postaci granulatu zostaje poddany procesowi odzysku R10, wg. Ustawy z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz.U. 2013 poz.21) oraz Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie komunalnych osadów ściekowych z 13 sierpnia 2013 (Dz.U. z 2010 nr 137 poz. 924).
W czasie wzmożonych opadów atmosferycznych nadmiar ścieków wraz z wodami opadowymi, wcześniej oczyszczonymi mechanicznie kierowane są poprzez komorę przelewową do jednego ze stawów ściekowych, który pełni funkcję zbiornika retencyjnego.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Gospodarka Odpadami w Oczyszczalniach Ścieków
Oczyszczalnia ścieków to swoisty zakład produkcyjny. Stąd nieuniknione jest powstawanie w tym obiekcie 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.
Spośród odpadów wydzielanych podczas mechanicznego oczyszczania ścieków odzyskowi na powierzchni ziemi (wykorzystanie rolnicze lub do rekultywacji gruntów) podlegać mogą wyłącznie ustabilizowane osady ściekowe. 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.
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 (t.j. DzU z 2014 r. poz.
Tabela 1. Dopuszczalne wartości stężeń metali ciężkich w osadach ściekowych
| Metal ciężki | Dopuszczalna wartość stężenia (mg/kg s.m.) |
|---|---|
| Kadm | 20-40 |
| Ołów | 750-1000 |
| Rtęć | 16-25 |
| Nikiel | 300-400 |
| Cynk | 2500-3000 |
| Miedź | 1000-1500 |
| Chrom | N/A |
Biorąc pod uwagę ograniczenia w składowaniu, obecnie coraz częściej stosowaną metodą unieszkodliwiania odpadów z oczyszczalni ścieków jest ich spalanie. W 2008 r. termicznemu przekształcaniu poddano ok. 1% osadów ściekowych, a pięć lat później było to już ponad 15%.
Zagospodarowanie Osadów Ściekowych
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.
Biogazownia na oczyszczalni ścieków produkuje osad surowy, który ma jasnobrązowy kolor i odrażający zapach. Po procesie fermentacji udział związków organicznych spada o minimum 30%, łatwiej sedymentuje, pozwalając na bezproblemowe odwadnianie, nie wydzielając już nieprzyjemnych zapachów i umożliwiając bezpieczne składowanie. Proces wspomnianej już fermentacji jest biochemicznym procesem gazyfikacji złożonych wielkocząsteczkowych substancji organicznych i zachodzi w wydzielonych komorach, bez udziału tlenu.
Biogazownia to instalacja służąca do produkcji biogazu z biomasy roślinnej, odchodów zwierzęcych, organicznych odpadów (np. z przemysłu spożywczego), odpadów poubojowych lub biologicznego osadu ze ścieków. W fermentorze, pozbawione światła i tlenu substraty podgrzewane są do temperatury ok. 38-40 stopni Celsjusza i rozkładane przez mikroorganizmy. Masa mieszana jest za pomocą automatycznych mieszadeł. Cały proces fermentacji monitorowany jest przy pomocy wskaźników poprawności procesu, zawartości kwasów organicznych i siarkowodoru.
Regulacje Prawne dotyczące Oczyszczania Ścieków
Od początku lat 90. XX w. w Polsce wdrażane są technologie podwyższonego usuwania związków biogennych ze ścieków. Podstawowym czynnikiem wpływającym na ten proces stały się zmiany ustrojowe i wzrost świadomości o stanie zanieczyszczenia środowiska wodnego ściekami, odprowadzanymi z gospodarstw domowych i przemysłu. Nowatorskie wówczas przepisy, szczególnie ustawa z 8 marca 1990 r. o samorządzie terytorialnym, określiły sprawy związane z oczyszczaniem ścieków komunalnych jako zadania własne gmin.
Wprowadzanie nowych przepisów korelowało z uruchamianiem środków finansowych przez państwo, powstawaniem funduszy ekologicznych (Narodowego czy wojewódzkich funduszy ochrony środowiska i gospodarki wodnej) oraz lokalnych źródeł finansowania. Zapisy Traktatu Akcesyjnego zobowiązały nasz kraj m.in. do redukcji ilości fosforu w ściekach minimum o 75% (zgodnie z dyrektywą 91/271.EWG) i proces ten musi następować w kolejnych latach: 2005, 2010, 2013 i 2015. Realizacja zapisów Traktatu Akcesyjnego w zakresie gospodarki ściekowej wpłynęła na powstanie Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych (KPOŚK), który uściślił przewidziane kierunki działań i sposoby ich finansowania do 2015 r.
Planowanie i Realizacja Inwestycji w Oczyszczalnie Ścieków
Decydując się na realizację nowej inwestycji lub modernizację dotychczasowej, należy przygotować odpowiednie założenia koncepcyjne i opracować właściwą dokumentację, uwzględniającą optymalizację technologiczną obiektu. Zaprocentuje to na pewno w procedurach wyłaniania wykonawcy w toku postępowania przetargowego, a później w trakcie wieloletniej eksploatacji wybudowanej instalacji - uprości operatorom wykonywanie wszystkich niezbędnych czynności technologicznych, bieżących konserwacji i przeglądów.
Na początku planowania inwestycyjnego należy odpowiednio zdefiniować potrzeby i sporządzić kilka wariantowych koncepcji, które umożliwiają wybranie właściwego rozwiązania pod względem technologicznym, uwzględniającego maksymalne wykorzystanie istniejących obiektów. Koncepcja powinna być podstawą do sporządzenia wytycznych technologicznych dla projektantów wykonujących dokumentację, dając wiedzę o rozwiązaniach i urządzeniach, które powinno się przewidzieć w projekcie, a także informacje ułatwiające egzekwowanie właściwego kształtu projektu przez służby techniczne inwestora. Projekt powinien być rozwinięciem wybranej koncepcji i jej uzupełnieniem.
tags: #oczyszczalnia #ścieków #na #składowisku #odpadów #komunalnych
