Oczyszczalnia ścieków w aglomeracji miejskiej – procesy i wyzwania
- Szczegóły
Podstawowym zadaniem oczyszczalni ścieków jest usuwanie zanieczyszczeń ze ścieków przed ich ponownym wprowadzeniem do środowiska naturalnego.
Nowoczesne oczyszczalnie są istotną częścią strategii ESG (Environmental, Social, Governance), która ma minimalizować negatywny wpływ, jakie firmy wywierają na środowisko.
Dlatego muszą spełniać coraz bardziej rygorystyczne normy środowiskowe, dbając przy tym o bezpieczeństwo i efektywność oczyszczania ścieków.
Jakie znaczenie dla środowiska mają oczyszczalnie ścieków? To kluczowy element wspierający zrównoważone i efektywne gospodarowanie zasobami.
Procesy oczyszczania ścieków
Technologia oczyszczania ścieków oparta jest na procesach mechanicznych i biologicznych, z możliwością chemicznego wspomagania.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Oczyszczanie mechaniczne
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.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
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.
Oczyszczanie 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.
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.
Praca reaktora biologicznego
W zasadniczej części reaktora biologicznego, zachodzą zintegrowane procesy biologicznego usuwania ze ścieków związków węgla organicznego, azotu i fosforu.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
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.
Gospodarowanie osadami
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.
Odzysk biogazu
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 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.
Wyzwania stojące przed nowoczesnymi oczyszczalniami ścieków
Nowoczesne oczyszczalnie są też istotną częścią strategii ESG (Environmental, Social, Governance), która ma minimalizować negatywny wpływ, jakie firmy wywierają na środowisko. Dlatego muszą spełniać coraz bardziej rygorystyczne normy środowiskowe, dbając przy tym o bezpieczeństwo i efektywność oczyszczania ścieków.
Wyzwania związane z efektywnością energetyczną
Oczyszczalnie ścieków zużywają duże ilości energii, co jest nie tylko sporym obciążeniem dla środowiska, ale i finansów.
Oznacza to z kolei, że oczyszczalnie powinny koncentrować się na poprawie efektywności energetycznej instalacji (poprzez m.in. modernizację infrastruktury czy zmianę procesów technologicznych).
Konieczne jest też poszukiwanie rozwiązań, mających zredukować zużycie energii przez oczyszczalnie komunalne i oczyszczalnie ścieków przemysłowych w Polsce.
Efektywne zagospodarowanie osadów ściekowych
Problem zagospodarowania osadów ściekowych (stanowiących odpady) rośnie razem z ilością ścieków.
A co ważne, znaczną część osadów można przetworzyć i ponownie wykorzystać, realizując w ten sposób koncepcję gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ).
Osady ściekowe mogą być wykorzystywane m.in. do produkcji energii (poprzez spalanie lub fermentację), jako nawóz w rolnictwie (po odpowiednim przetworzeniu), czy w rekultywacji terenów.
Takie podejście wpisuje się w ideę GOZ, gdyż przekształca odpady w zasoby, minimalizuje składowanie i maksymalizuje ponowne wykorzystanie materiałów.
Aby było to możliwe, niezbędne są jednak inwestycje w infrastrukturę oraz stosowane technologie.
Utrzymanie jakości ścieków oczyszczonych
Uzyskanie odpowiedniej jakości ścieku oczyszczonego to podstawowy cel, jaki realizuje gospodarka ściekowa.
Wiąże się to również z bezpieczeństwem sanitarnym oraz normami prawnymi.
Utrzymanie odpowiedniego poziomu jakości oczyszczania ścieków wymaga z kolei przeprowadzania sukcesywnych modernizacji i stosowania nowoczesnych metod eksploatacji.
Zapewnienie ciągłego odbioru ścieków
Oczyszczalnie ścieków w Polsce pracują w trybie 24/7. Dłuższe wyłączenie instalacji jest więc niemożliwe.
Jakie wiążą się z tym wyzwania? Oczyszczalnia musi działać efektywnie i zachować pełną funkcjonalność nawet w trakcie przeprowadzania działań modernizacyjnych.
Każdy, bieżący strumień ścieków ma być zagospodarowany oraz zgodny z normami.
Perspektywy rozwoju oczyszczalni ścieków w Polsce
Jak będą wyglądać nowoczesne oczyszczalnie ścieków w Polsce? Oczyszczalnie przyszłości mają skupiać się nie tylko na usuwaniu ze ścieków różnorodnych zanieczyszczeń, ale także stawiać na maksymalny odzysk surowców, wody i energii.
Celem jest stworzenie oczyszczalni w gospodarce obiegu zamkniętego (GOZ), w których surowce są odzyskiwane z odpadów, a następnie ponownie wykorzystywane.
Nowoczesne oczyszczalnie są również projektowane jako obiekty samowystarczalne energetycznie.
Dzięki wykorzystaniu biogazu (produkowanego z osadów ściekowych), fotowoltaiki i odzyskowi ciepła mają znacznie ograniczać koszty eksploatacyjne, dbając jednocześnie o środowisko.
tags: #oczyszczalnia #ścieków #w #aglomeracji #miejskiej #procesy
