Oczyszczalnia Węgla: Procesy i Technologie

Szczegóły: Opublikowano: 29. March 2026

Oczyszczalnie ścieków mają za zadanie usuwanie zanieczyszczeń ze ścieków w celu zminimalizowania szkodliwego oddziaływania na odbiornik, czyli na wody powierzchniowe lub też grunty. Technologia oczyszczania ścieków oparta jest na następujących kolejno po sobie procesach mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania ścieków. Układ taki umożliwia osiągnięcie odpowiedniego stężenia zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych do rzeki.

Procesy Oczyszczania Ścieków

W przypadku bardziej złożonych lub zanieczyszczonych ścieków proces oczyszczania jest zwykle przeprowadzany w kilku fazach, mających na celu usunięcie różnych zanieczyszczeń:

Faza wstępna - usuwanie zanieczyszczeń stałych za pomocą sedymentacji lub flotacji.

Aby faza ta została przeprowadzona skutecznie, należy wziąć pod uwagę kilka czynników, w tym sposób generowania ścieków, czas, energię i koszty, a także wymagania dotyczące parametrów ścieków i wydajności. Optymalnym rozwiązaniem, które obejmuje każdy z tych czynników, może być wykorzystanie procesu fermentacji tlenowej i beztlenowej lub ich kombinacji.

Stopnie Oczyszczania Ścieków

Pierwszy stopień oczyszczania nosi nazwę oczyszczania mechanicznego, podczas którego usuwane są zanieczyszczenia nierozpuszczalne:

większe ciała pływające - przy pomocy krat i sit,
ciężkie zawiesiny ziarniste - w piaskownikach,
tłuszcze i oleje - w odtłuszczaczach,
zawiesiny drobne - w osadnikach.

W stopniu drugim oczyszczania ścieków miejskich, a także ścieków przemysłowych, które jako główne zanieczyszczenie zawierają związki organiczne, podczas trwania procesu zachodzi biochemiczny rozkład tych że związków - oczyszczanie biologiczne. Cały proces przebiega pod wpływem działania mikroorganizmów, odbywa się on w komorach napowietrzania. Mikroflora osadu przyczynia się do rozkładu związków organicznych które występują w ściekach. Rozkładają się na substancje proste, m.in. dwutlenek węgla, wodę i amoniak, który w procesie Nitryfikacji zostaje utleniony do azotanów. Jeżeli chodzi zaś o mikroorganizmy, mikrofauna, która odżywia się bakteriami i grzybami reguluje ich ilość w biocenozie.

Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie

Stopień trzeci oczyszczania ścieków polega na usuwaniu substancji nieorganicznych (mineralnych) do których należą głównie fosforany i azotany, które zostały wytworzone podczas drugiego stopnia oczyszczania ścieków. Azotany są usuwane ze ścieków w reaktorach beztlenowych ze sflokulowaną (osadem czynnym) lub nieruchomą (błoną biologiczną) biocenozą.

Oczyszczanie Tlenowe (Aerobowe)

Aerobowe (tlenowe) oczyszczanie ścieków jest procesem biologicznym, który wykorzystuje tlen do rozkładu zanieczyszczeń. Tlen jest stale mieszany ze ściekami za pomocą mechanicznego urządzenia napowietrzającego, takiego jak dmuchawa powietrza lub sprężarka. Jeśli konieczne jest ponowne wykorzystanie wody, można również wykorzystać reaktor MBR (Membrane Bio Reactor), będący również procesem tlenowym.

Zalety Oczyszczania Tlenowego

Tlenowe oczyszczanie ścieków jest stabilnym, prostym procesem, który skutecznie usuwa szkodliwe zanieczyszczenia w celu uzyskania wysokiej jakości ścieków. Natlenianie w tym procesie może być jednak energochłonne, co z kolei może wpływać na koszty eksploatacji i konserwacji, dlatego dobór odpowiedniej konstrukcji oczyszczalni jest kluczowym czynnikiem wpływającym na optymalizację kosztów operacyjnych. W systemach tlenowych mogą również powstawać odpady stałe, których mikroorganizmy nie są w stanie strawić, a ponadto mogą one zawierać nadmiar biomasy pochodzącej z procesu biologicznego. Zazwyczaj proces tlenowy wymaga wdrożenia etapu usuwania ciał stałych, na przykład systemu IDRAFLOT® lub Filtrów dyskowych Hydrotech.

Fermentacja Beztlenowa

Fermentacja beztlenowa oczyszcza ścieki o średniej i wysokiej wytrzymałości, wykorzystując bakterie do przekształcania odpadów organicznych w energię. Jest to naturalnie występujący w odpowiednich warunkach proces biologiczny, jednak aby można go było stosować na dużą skalę, optymalizuje się go w zamkniętych zbiornikach fermentacyjnych bez dopływu tlenu. Mikroorganizmy trawią odpady organiczne i przekształcają je w biogaz.

Zalety Fermentacji Beztlenowej

Fermentacja beztlenowa może być stosowana do przetwarzania szerokiej gamy odpadów organicznych i ścieków - od zastosowań rolniczych po przemysłowe. Jest to elastyczny proces, który może być mniej energochłonny niż fermentacja tlenowa, a urządzenia mają zazwyczaj mniejszą powierzchnię, więc jest korzystny dla zakładów przemysłowych o ograniczonej przestrzeni lub dostępie. Fermentacja beztlenowa wytwarza mniej osadu w porównaniu do konwencjonalnych instalacji tlenowych, ale z dodatkową korzyścią w postaci produkcji biogazu, który może być wykorzystywany jako źródło energii odnawialnej (gaz ziemny/metan) - tym samym wspierając cele ESG, lub jako źródło energii na miejscu - chroniąc właściciela zakładu przed wpływem rynku energii. W niektórych przypadkach po fermentacji beztlenowej musi nastąpić fermentacja tlenowa, która zapewni, że woda będzie odpowiedniej jakości pod względem bezpieczeństwa, aby odprowadzić ją z powrotem do cieków wodnych.

Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania

Przeróbka Osadów Ściekowych

Osady powstające podczas oczyszczania ścieków poddawane są dalszej przeróbce w celu ich odwodnienia, stabilizacji a także eliminacji organizmów chorobotwórczych (zapobieganie gniciu). Całość procesu przeróbki osadów składa się z kilku procesów, pierwszym procesem jest zagęszczanie (odwadnianie)po przez sedymentację lub flotację; następnie zastosowanie znajduje stabilizacja w warunkach tlenowych - napowietrzanie, lub beztlenowych - fermentacja metanowa. Fermentacja metanowa jest przeprowadzana w odpowiednich komorach fermentacyjnych, całość procesu trwa około 20-28 dni, optymalna temperatura w trakcie trwania procesu to 35,5 0C. Podczas trwania procesu powstaje produkt uboczny a mianowicie Biogaz. Po stabilizacji osad zostaje poddany mechanicznemu odwodnieniu, wykorzystywane są do tego prasy taśmowe lub wirówki albo suszone zostają na poletkach osadowych, następnie może być wtórnie wykorzystany jako nawóz.

Osady wstępny i nadmierny, unieszkodliwiany jest w procesie stabilizacji beztlenowej przebiegającej w wydzielonych komorach fermentacyjnych. W dwóch komorach WKF zbudowanych w formie cylindrycznych zbiorników żelbetowych o średnicy 23 m każdy, łącznej objętości 11 000 m3 i w temperaturze ok. 38°C prowadzona jest fermentacja metanowa osadów ściekowych i odpadów organicznych. Głównym celem procesu jest przekształcenie struktury osadu ściekowego w ustabilizowany odpad, pozbawiony tendencji do zagniwania i bakterii chorobotwórczych. Biogaz powstały w procesie fermentacji wykorzystywany jest na potrzeby własne oczyszczalni ścieków.

Nitryfikacja i Denitryfikacja

Nitryfikacja jest to naturalny proces biologiczny utleniania amoniaku i soli amonowych do azotynów i azotanów prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Nitryfikacja zachodzi w warunkach tlenowych i jest procesem dwufazowym. W fazie pierwszej bakterie z rodzaju np. Nitrosomonas i Notrosospira utleniają jony amonowe do azotynów.

Azotany są usuwane ze ścieków w reaktorach beztlenowych ze sflokulowaną (osadem czynnym) lub nieruchomą (błoną biologiczną) biocenozą.

Powszechne używanie nawozów sztucznych w rolnictwie powoduje wzrost stężenia związków azotowych w wodach gruntowych i powierzchniowych, co prowadzi do ich eutrofizacji i utrudnia ich wykorzystanie jako wody pitnej. Związki azotu gromadzące się w wodach stojących powodują zakwity glonów. Wolny amoniak (NH3), będący rezultatem wysokiego stężenia azotu amonowego jest toksyczny dla ryb i zakłóca biologiczną nitryfikację. Toksyczność wolnego amoniaku mieści się w zakresie 0,2-2,0g/m³ i 0,29g/m³ dla innych organizmów wyższych. Proces nitryfikacji jest jednym z podstawowych procesów mikrobiologicznych zachodzących w oczyszczalniach ścieków. Prawidłowy przebieg nitryfikacji warunkują określone parametry fizykochemiczne. W okresie zimowym, przy znacznym spadku temperatur proces nitryfikacji może ulegać znacznemu spowolnieniu lub nawet zatrzymaniu.

Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?

Oczyszczalnia Ścieków "Karkoszka II"

Oczyszczalnia ścieków “Karkoszka II” zlokalizowana jest w południowej części Wodzisławia Śląskiego, przy ul. Czyżowickiej 131. Przepustowość oczyszczalni wynosi 15 000 m3/dobę. Technologia oczyszczania ścieków to procesy mechaniczno-biologiczne z niewielkim udziałem procesów chemicznych. Kluczowym procesem oczyszczania ścieków jest biologiczne oczyszczanie prowadzone w reaktorach osadu czynnego. Proces ten to klasyczny układ BARDENPHO noszący nazwę A2/O. W reaktorach biologicznych, w wyniku działalności mikroorganizmów osadu czynnego, zachodzą zintegrowane procesy usuwania związków węgla organicznego, azotu i fosforu.

Ważnym elementem działalności oczyszczalni jest przeróbka wytworzonych w procesie oczyszczania ścieków osadów ściekowych. Zastosowana technologia tlenowo-beztlenowej stabilizacji osadu jest nowoczesną metodą stosowaną z powodzeniem w wielu krajach, w Polsce należy jednak do wyjątków. W procesie dwustopniowej fermentacji osad w pierwszym stopniu poddawany jest krótkotrwałej tlenowej stabilizacji w temp. 56 - 60 st.C. Zastosowanie tak wysokich temperatur pozwala na pełną higienizację osadu.

Do oczyszczalni dopływają ścieki z gmin: Wodzisław Śląski, Radlin, Marklowice i Gorzyce. Zakres ostatniej modernizacji dotyczył części biologicznej i gazowej i miał na celu zwiększenie efektywności energetycznej oczyszczalni. Wymieniony został cały system napowietrzania reaktorów biologicznych, a więc perforowane węże napowietrzające, którymi wtłaczane jest powietrze do reaktorów oraz dmuchawy, które wtłaczają powietrze do węży. Zastosowano nowoczesne, energooszczędne i ciche dmuchawy z łożyskami magnetycznymi lewitującymi. Układ został wyposażony również w sondy do pomiaru zawartości amoniaku i azotanów w ściekach. Nadrzędny system sterowania pracą dmuchaw napowietrzających od wskazań tych sond pozwala na optymalizację ich pracy. Część gazową doposażono w stację uzdatniania biogazu (stację odsiarczania i stację usuwania siloksanów) oraz trzeci generator prądotwórczy o mocy elektrycznej 200 kW.

Siloksany to związki chemiczne głównie krzemu zawarte w takich produktach jak kosmetyki, dezodoranty, powłoki antyadhezyjne szyb samochodowych, dodatki spożywcze i niektóre mydła. Często wykorzystuje się je jako środek wygładzający lub zmiękczający konsystencję produktów kosmetycznych, bądź też jako składnik chemiczny gum i olejów bazujących na krzemie. Znanym przykładem produktu zawierającego siloksany jest niewątpliwie tzw. uszczelniacz siloksanowy.

Oczyszczalnia Ścieków COŚ w Gliwicach

Technologia oczyszczania ścieków oparta jest na procesach mechanicznych i biologicznych, z możliwością chemicznego wspomagania. Wytworzone w Gliwicach ścieki wpływają do oczyszczalni trzema głównymi kolektorami: z kanalizacji ogólnospławnej, z centrum miasta oraz osiedla Waryńskiego i najbliższej okolicy.

Etapy Oczyszczania w COŚ

Separacja części stałych: 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.
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.
Osadniki wtórne: 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.
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.
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 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.

Oczyszczalnia w Suwałkach

Oczyszczanie ścieków odbywa się w oczyszczalni ścieków oddanej do użytku w 1986 roku. W latach 1993-1995 dokonano jej modernizacji i rozbudowano ciąg technologiczny części ściekowej, wprowadzając biologiczną defosfatację (z okresowym wspomaganiem chemicznym), nitryfikację i denitryfikację. Ścieki dopływają z terenu całego miasta oraz kilku pobliskich wsi do oczyszczalni grawitacyjnie. Z terenów nieskanalizowanych ścieki dowożone są do oczyszczalni taborem asenizacyjnym. Dodatkowo na terenie miasta Suwałki rozmieszczonych jest 10 przepompowni ścieków, które umożliwiają przepływ tam, gdzie różnica poziomów nie pozwala na dopływ grawitacyjny ścieków.

Na terenie oczyszczalni następuje usuwanie skratek, które po odsączeniu na prasie wywożone są na kompostownię na składowisko balastu. Kolejnym etapem jest usuwanie piasku w piaskowniku poziomym. Dalej ścieki kierowane są na osadniki wstępne, celem wydzielania z nich łatwoopadającej zawiesiny. Po przepłynięciu przez osadniki wstępne, ścieki dopływają do komór defosfatacji a następnie wpływają do komór nitryfikacji i denitryfikacji, w których zachodzą procesy usuwania węgla organicznego, azotu i fosforu. Następnie mieszanina osadu i oczyszczonych ścieków wpływa do osadników wtórnych, gdzie wydzielony zostaje osad. Część osadu jako osad powrotny poprzez komorę wstępnej defosfatacji osadu, zawracany jest do komór osadu czynnego. Część jako osad nadmierny kierowana jest na zagęszczarkę, a oczyszczone ścieki odprowadzane są do rzeki Czarna Hańcza.

Osady wstępny i nadmierny poddawane są procesom fermentacji w dwóch komorach fermentacyjnych. Produktem fermentacji tych osadów jest biogaz. Po oczyszczeniu z siarkowodoru w odsiarczalni, biogaz wykorzystuje się do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Energię elektryczną wytworzoną przez dwa agregaty prądotwórcze wykorzystuje się na potrzeby oczyszczalni.

Podsumowanie

Zarówno fermentacja tlenowa, jak i beztlenowa mogą przyczynić się do przejścia na gospodarkę o obiegu zamkniętym, w której odpady stają się cennym zasobem do alternatywnego celu - przekształcania odpadów w energię (Waste to Energy). Obie metody przynoszą wymierne korzyści, dlatego w oczyszczaniu ścieków można zastosować połączenie procesów tlenowych i beztlenowych, aby zapewnić całkowite usunięcie zanieczyszczeń i składników odżywczych.

tags: #oczyszczalnia #węgla #procesy