Procesy Oczyszczania Ścieków w Przedsiębiorstwach Wodociągowych
- Szczegóły
Oczyszczalnia jest to zespół urządzeń i obiektów technologicznych, których wykorzystanie prowadzi do usunięcia ze ścieków zanieczyszczeń. Zasada działania oczyszczalni ścieków z założenia jest bardzo prosta. Jednak proces ten jest o wiele bardziej skomplikowany. Dowiedzmy się zatem, na jakiej zasadzie działają oczyszczalnie ścieków.
Mechaniczne Oczyszczanie Ścieków
Pierwszy, wstępny etap oczyszczania ścieków nazywa się oczyszczaniem mechanicznym. Ma na celu oddzielenie od ścieków większych zanieczyszczeń (m.in. śmieci, zawiesin mineralnych i organicznych oraz tłuszczów).
- Ścieki wpływając na oczyszczalnie najpierw przepływają przez kraty rzadkie i gęste, na których odbywa się proces cedzenia, który polega na zatrzymywaniu większych zanieczyszczeń pływających lub wleczonych.
- Następnym etapem jest usunięcie ze ścieków zawiesin organicznych oraz tłuszczy w osadniku wstępnym radialnym. Oddzielenie zawiesin następuje w wyniku ich opadania na dno osadnika (tzw. sedymentacji), a tłuszczów w wyniku ich wynoszenia na powierzchnię (tzw. flotacji).
Pozbawione dużych części stałych ścieki są przepompowywane na piaskownik poziomy dwukomorowy z łopatkowym zgarniaczem piasku. Sedymentujący osad jest zgarniany do komory zbiorczej piasku, skąd przepompowywany jest do separatora-płuczki piasku. Zawiesina zostaje wyhamowana. W komorze sedymentacyjnej piasek opada na dno i tam cyklicznie jest poddawany płukaniu. Płukanie w znacznym stopniu ogranicza ilość substancji organicznych zgromadzonych w piasku. Po piaskowniku ścieki przepływają do komory rozdziału, gdzie są rozprowadzane do osadników wstępnych o przepływie radialnym, celem wydzielania z nich łatwoopadającej zawiesiny w postaci osadu wstępnego potocznie nazywanego osadem surowym. W osadnikach zainstalowane są łańcuchowe zgarniacze osadu i kożucha.
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.
Biologiczne Oczyszczanie Ścieków
W procesie oczyszczania biologicznego wykorzystywany jest tzw. osad czynny czyli kłaczkowata zawiesina mikroorganizmów głównie bakterii oraz pierwotniaków. Ścieki w tzw. komorach biologicznych mieszane są z osadem czynnym.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Mikroorganizmy tworzące osad czynny rozkładają zanieczyszczenia obecne w ściekach wykorzystując procesy biologiczne zachodzące podczas ich rozwoju. Aby zapewnić właściwą redukcję zanieczyszczeń w ściekach należy zapewnić jak najlepsze warunki do rozwoju w/w mikroorganizmów poprzez m.in.
- Ścieki oczyszczone mechanicznie z osadnika wstępnego kierowane są do komory predenitryfikacji i defosfatacji.
- W komorze predenitryfikacji następuje częściowa fermentacja osadu i wydzielenie lotnych kwasów tłuszczowych niezbędnych do biologicznego usuwania związków fosforu i azotu.
- W komorze defosfatacji zachodzą warunki beztlenowe, w których następuje uwolnienie fosforu z mikroorganizmów osadu do ścieków (I etap defosfatacji). Fosfor ten jest później pobierany przez bakterie tlenowe w komorze tlenowej i zakumulowany w biomasie osadu czynnego (II etap defosfatacji). Rezultatem w/w procesów jest zmniejszenie zawartości fosforu w ściekach.
Następnie ścieki dopływają do komory defosfatacji biologicznej, gdzie łączą się z osadem recyrkulowanym poddanym wcześniej procesowi denitryfikacji. Komora defosfatacji jest również hermetycznie zamknięta, a odprowadzane powietrze trafia do oczyszczenia w biofiltrze. Mieszanina ścieków z osadem czynnym jest odprowadzana do osadników wtórnych. W osadnikach następuje sedymentacja, czyli proces separacji ścieków oczyszczonych do osadu czynnego. Część osadu jako osad powrotny (recyrkulowany) poprzez komorę wstępnej denitryfikacji osadu oraz komorę defosfatacji biologicznej, zawracana jest do komór biologicznych.
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.
Procesy Zachodzące w Reaktore Biologicznym
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.
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.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Z bloków biologicznych mieszanina ścieków z osadem czynnym kierowana jest do 2 osadników wtórnych, w których następuje oddzielenie osadu czynnego od ścieków w wyniku opadania ( tzw. sedymentacji) osadu na dno osadników. Sklarowane ścieki oczyszczone odpływają przez przelewy pilaste umieszczone na obwodzie osadników wtórnych do kanału odprowadzającego je do odbiornika.
Chemiczne Wspomaganie Oczyszczania Ścieków
W przypadku zwiększonego stężenia fosforu nie usuniętego w procesach biologicznych, istnieje możliwość dozowania roztworu siarczanu żelazowego o handlowej nazwie PIX w ramach tzw. defosfatacji symultanicznej. Oprócz wyszczególnionych, zasadniczych procesów biologicznych, w reaktorach prowadzone jest symultaniczne, uzupełniające strącanie związków fosforu w oparciu o koagulant chemiczny.
Technologia oczyszczania ścieków oparta jest na procesach mechanicznych i biologicznych, z możliwością chemicznego wspomagania.
Przykłady Oczyszczalni Ścieków
- Oczyszczanie ścieków odbywa się w oczyszczalni 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. W latach 1999-2000 przeprowadzono modernizację gospodarki osadowej.
- Oczyszczalnię Ścieków Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Rzeszowie „Łęgi” oddano do eksploatacji w 1988 roku. Została ona zaprojektowana na przepływ Qśr= 62 500 m3/d i 400 tys. RLM.
- 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.
- Oczyszczalnia ścieków w Olecku jest oczyszczalnią mechaniczno-biologiczną, do której dopływają ścieki komunalne z aglomeracji Olecko.
- Oczyszczalnia Ścieków „ŁĄCZA” została oddana do eksploatacji w grudniu 1998r. Oczyszczalnia o przepustowości Qśrd = 51.225m3/d została zaprojektowana w układzie mechaniczno - biologicznego oczyszczania ścieków z biologiczną defosfatacją, denitryfikacją i nitryfikacją oraz chemicznym strącaniu pozostałego fosforu.
Wykorzystanie Odnawialnych Źródeł Energii
Oczyszczalnia ścieków wykorzystuje również odnawialne źródła energii do produkcji skojarzonej energii elektrycznej icieplnej. Podczas procesu stabilizacji osadów ściekowych powstaje biogaz, z którego za pomocą kogeneratorów produkowana jest energia elektryczna i cieplna. Uzyskiwana w ten sposób tzw. „energia zielona” pokrywa w 74% potrzeby oczyszczalni ścieków na energię elektryczną, a także w 100% zapotrzebowanie oczyszczalni na energię cieplną (dane za rok 2016). Oczyszczalnia eksploatuje 3 kogeneratory zasilane biogazem firmy MTU typ Mbk 3042 o łącznej mocy elektrycznej 1 MW i mocy cieplnej 1,5 MW. W 2016 roku kogeneratory wyprodukowały 5,35 GWh energii elektrycznej oraz 21,1 GJ energii cieplnej.
Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. w Rzeszowie dbając o środowisko naturalne, w ramach inwestycji zrealizowanych w 2016 roku wykonało instalację fotowoltaiczną o mocy 1 MW. Inwestycja powstała na terenie oczyszczalni ścieków w Rzeszowie. Instalacja składająca się z 3220 sztuk paneli fotowoltaicznych monokrystalicznych o mocy jednostkowej 310 Wp objęła teren o powierzchni 2 ha. W ramach zadania wykonano również stację inwerterów, rozdzielnię niskiego napięcia, rozdzielnię średniego napięcia oraz stację transformatorową z dwoma transformatorami po 1 MVA. Przewidywana roczna produkcja energii z zainstalowanego systemu wyniesie 0,85 GWh. Instalację wyposażono w system monitoringu parametrów pracy.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
tags: #przedsiębiorstwo #wodociągowe #oczyszczalnia #ścieków #procesy
