Skrypt szkoleniowy: Oczyszczalnia ścieków w hutach szkła

Szczegóły: Opublikowano: 21. March 2026

Huty szkła są gałęzią przemysłu, która przechodzi pewnego rodzaju odrodzenie. Popyt na opakowania szklane jest coraz większy, a co za tym idzie ilości wykorzystywanej wody i odprowadzanych ścieków są coraz większe.

Wiadomości ogólne dotyczące gospodarki wodno-ściekowej w hutach szkła

Przez wiele lat do zakładów dostarczano wodę bezpośrednio z wodociągów, a ścieki odprowadzano do odbiorników często bez oczyszczania. Celem właściwie prowadzonej gospodarki wodno-ściekowej w zakładzie przemysłowym jest możliwie jak najbardziej ekonomiczne wykorzystanie wody na cele produkcyjne. Z tym związane jest ograniczenie przenikania zanieczyszczeń do wód odprowadzanych z terenu zakładu.

W przemyśle hutniczym woda jest zużywana przede wszystkim na cele produkcyjne oraz na cele bytowe dla załogi. Wielkość zapotrzebowania na wodę w hutach szkła jest uzależniona od rodzaju obiegu wody w zakładzie, liczby zatrudnionych i stanu instalacji wodociągowych na terenie zakładu.

W hutach, w których są obiegi zamknięte, świeżą wodę pobiera się na uzupełnienie ewentualnych strat w wyniku parowania lub okresowej wymiany części wody (odświeżanie obiegów). W hutach, w których nie ma obiegów zamkniętych, pobiera się wodę z wodociągów w sposób ciągły. Innym rozwiązaniem zaopatrzenia huty w wodę jest usytuowanie jej w pobliżu zbiorników wodnych: jezior, rzek.

Po wykorzystaniu wody na cele przemysłowe należy powstałe ścieki podczyścić przed odprowadzeniem ich do kanalizacji. Prowadzi się to w celu usunięcia zanieczyszczeń, które mogłyby niekorzystnie wpływać na procesy oczyszczania ścieków.

Przeczytaj także: Uzdatnianie wody – skrypt PWr

Zaopatrzenie hut szkła w wodę

Racjonalne gospodarowanie wodą w przemyśle powinno być oparte na szczegółowym monitoringu jej zużycia. Powinno się go prowadzić w oparciu o odczyty z wodomierzy zainstalowanych na urządzeniach w każdym etapie produkcji.

W zakładach produkcji szkła można wyróżnić następujące sieci wodociągowe:

sieć gorącej wody bytowo-gospodarczej,
sieć świeżej wody technologicznej,
sieć wody obiegowej o twardości do 10^oTw (tzw. woda fosforowa),
sieć wody obiegowej o twardości do 2,8^oTw (woda zmiękczona),
sieć gorącej wody technologicznej (90^oC),
sieć ciepłej wody technologicznej (wtórnie wykorzystywanej),
sieć wody bytowo-gospodarczej i przeciwpożarowej.

Zaopatrzenie w wodę hut szkła może przebiegać w następujący sposób:

Pobór wody odbywa się bezpośrednio z naturalnego zbiornika wodnego (rzeki, jeziora). Pobrana woda często nie odpowiada warunkom jakie powinna spełniać woda do procesu produkcji i musi być do tego celu odpowiednio przygotowana (uzdatniona). Taki pobór wody wymaga zapewnienia odpowiednich obiektów dodatkowych jak: wybudowania pompowni, stacji uzdatniania wody oraz rurociągów transportujących wodę. Możliwość pobierania wody bezpośrednio z naturalnego zbiornika wymaga przede wszystkim wybudowania huty w jego pobliżu. Często nie pozwala na to infrastruktura, przeznaczenie terenów, przekrój geologiczny lub ukształtowanie terenu. Zdarza się, że koszty budowy rurociągów doprowadzających wodę z naturalnych zbiorników, pokonujących wszelkie wymienione wcześniej niedogodności są zbyt wysokie (duża odległość).
Pobór wody odbywa się bezpośrednio z wodociągu. Ten sposób poboru wody jest wykorzystywany w mniejszych zakładach. Jednak koszty wody pobranej bezpośrednio z wodociągu są największe. W tym przypadku jednak nie ponosi się kosztów związanych z budową sieci doprowadzającej wodę z ujęcia na teren huty, a jedynie systemy rozprowadzeń do poszczególnych urządzeń.
Pobór wody odbywa się ze studni głębinowych, umiejscowionych na terenie huty lub poza nią lecz przez hutę wykorzystywanych. Zakład w ten sposób jest samowystarczalny i nie jest uzależniony od dostaw. Wymagana jest odpowiednia eksploatacja takich ujęć, uwzględniająca warunki hydrologiczne środowiska.

Wykorzystanie wody w procesie produkcji jest uzależnione od stosowanego obiegu wody w zakładzie. Stosowane są zazwyczaj kombinowane modele wykorzystania wody przy różnych połączeniach układów zamkniętych i szeregowych. Systemy zależą od warunków miejscowych, a w szczególności od jakości i wielkości zasobów wodnych w źródłach pierwotnych. Woda w hutach szkła jest również wykorzystywana do mycia urządzeń i podłóg.

Modele gospodarki wodno-ściekowej

Obieg wody zamknięty

Model ten charakteryzuje użycie ciągle tej samej wody, znajdującej się w ciągłej cyrkulacji. Skład fizyczno-chemiczny i bakteriologiczny wody, która służyć ma jako woda dodatkowa (do uzupełnienia strat) jest ściśle określony i musi być dostosowany do wymagań poszczególnych urządzeń.

Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie

System wodny zwykle jest tak rozwiązany, że poszczególni odbiorcy wody na terenie zakładu są zasilani ze wspólnej sieci przewodów. Woda krążąca w obiegu jest wykorzystywana do różnych celów. Z tego względu w pewnych przypadkach ulega zanieczyszczeniu i przed powtórnym użyciem musi być oczyszczona. W innych przypadkach, gdy służy do chłodzenia, przed powtórnym użyciem musi być tylko schłodzona. Natomiast w przypadku, kiedy ulega zanieczyszczeniu oraz ogrzaniu (np. gdy wykorzystywana jest do płukania i chłodzenia bezpośredniego), wtedy należy ją oczyścić i schłodzić [1].

Pośród systemów obiegów zamkniętych można wyróżnić:

Systemy obiegowe zamknięte z chłodzeniem wody poprodukcyjnej w stawach i zbiornikach otwartych. System ten polega na tym, iż woda ogrzana po procesie produkcji zostaje wprowadzona do zbiornika lub naturalnego stawu gdzie następuje jej ochłodzenie przez promieniowanie ciepła z powierzchni wody do atmosfery. Po schłodzeniu woda zostaje ponownie wykorzystana na cele produkcyjne. Jako zbiorniki do schładzania służą bądź to wykopane stawy, bądź zbiorniki naturalne typu jezioro.
W tym systemie woda poprodukcyjna ogrzana kierowana jest do chłodzenia do specjalnych urządzeń takich jak:
- chłodnie otwarte,
- baseny rozbryzgowe,
- chłodnie kominowe (wieżowe),
- chłodnie wentylatorowe.
Urządzenia te mają tę przewagę nad chłodzeniem w np. stawach, że samo chłodzenie następuje dużo szybciej dzięki tzw. rozdeszczeniu wody chłodzonej. Podczas procesu chłodzenia w takich urządzeniach występują niewielkie straty powstałe w wyniku parowania do atmosfery (1-2%) oraz poprzez wynoszenie kropel wody przez wiatr (0,25-3%).

Model szeregowy gospodarki wodno-ściekowej

Szeregowy układ wykorzystania wody polega na do wielokrotnym jej wykorzystaniu przed odprowadzeniem do odbiornika. Woda wykorzystywana jest szeregowo przez kilku odbiorców, w kolejności zależącej od wymagań co do jakości wody, jaką trzeba zapewnić dla poszczególnych wydziałów produkcji [15]. System szeregowego obiegu wody technologicznej to system pośredni pomiędzy systemem zamkniętym, a przepływowym, zarówno pod względem technologicznym, jak i ekonomicznym. Obieg taki jest przydatny, gdy część procesów wymaga wody świeżej o niskiej temperaturze, a część o podwyższonej.

Model przepływowy gospodarki wodno-ściekowej

W modelu przepływowym woda na cele technologiczne jest czerpana bezpośrednio ze źródła, ale ze względów ekonomicznych nie zaleca się stosowania takich systemów. Model taki stosuje się jedynie wtedy, gdy cały zakład potrzebuje wody świeżej, o bardzo wysokiej jakości. We wcześniejszych latach system taki był często stosowany. Wtedy nikt nie dbał o ilości wykorzystanej wody [15].

Rodzaj zastosowanego modelu gospodarki wodno-ściekowej ma wpływ na ilość zużywanej wody przez zakład, ochronę ujęć wodnych oraz infrastrukturę terenów położonych w bezpośrednim sąsiedztwie huty szkła.

Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania

Można wymienić kilka dodatkowych parametrów warunkujących zastosowanie wody do specjalnych celów:

Woda o twardości węglanowej 2,8^oTw jest potrzebna do chłodzenia walcarek i odprężarek podczas produkcji szkła polerowanego.
Ponadto woda przeznaczana do produkcji w obiegu zamkniętym musi również spełniać odpowiednie kryteria i tak np. Woda przeznaczona do wzbogacania piasku podczas dozowania odpowiednich jego ilości przed topieniem powinna być pozbawiona domieszek chemicznych, które powodują zanieczyszczenie późniejszego wyrobu i źle wpływają na masę szklaną. Dlatego zawartość żelaza w takiej wodzie nie powinna przekraczać norm ustalonych dla wody przeznaczonej na cele bytowo-gospodarcze.

Skład wody po procesach technologicznych

Skład ścieków po procesach technologicznych jest zróżnicowany i zależy od rodzaju wytwarzanego produktu oraz stosowanej technologii. W istniejących zakładach ilości i skład ścieków ustalane są podczas bezpośrednich pomiarów.

Podczas produkcji szkła, a szczególnie podczas jego zdobienia oraz chemicznego polerowania powstają ścieki silnie toksyczne. Nie mogą być one odprowadzane do kanalizacji bez uprzedniego podczyszczania.

Ścieki po polerowaniu zawierają również związki, które przedostają się do nich w wyniku rozpuszczania szkła. Są to między innymi SiO₂ w ilości 58,6% masowej, PbO-25%, K₂O-12,5%, Na₂O-1,2%. Ścieki po polerowaniu zawierają resztki kwasu fluorowodorowego i kwasu siarkowego. Ostatecznie ścieki takie zawierają około 6-10% H₂SO₄ i 0,2%HF. Ścieki te są również silnie kwaśne pH (0,8-2,0), ponadto zawierają siarczany, metale ciężkie oraz związki fluoru.

Kolejnym procesem, który wpływa na zanieczyszczenie wody poprodukcyjnej jest proces chłodzenia szkła w procesie jego zdobienia. Głównym zanieczyszczeniem tych ścieków jest ołów i zawiesina. Tworzą ją materiał ścierny (korund, karbokorund).

Oprócz procesów technologicznych ścieki powstają także podczas mycia urządzeń i podłóg. Ścieki takie zawierają oprócz substancji chemicznych, które dodaje się celem uzyskania lepszego efektu mycia również znaczne ilości olejów z urządzeń oraz zawiesinę (np. Ponadto ścieki powstają także podczas wytwarzania czynników energetycznych. Do tych procesów zalicza się uzdatnianie wody na cele produkcyjne oraz odmulanie kotłów i innych urządzeń.

Gospodarka ściekowa

Najmniejsza ilość ścieków powstaje w zakładach o zamkniętym obiegu wody, natomiast najwięcej ścieków w zakładach o systemie przepływowym, czyli takim, w którym woda jest wykorzystana jednokrotnie.

Woda po procesach związanych z procesem technologicznym jak i procesami wspomagającymi (np. mycie urządzeń) musi być przed odprowadzeniem do kanalizacji lub odbiornika odpowiednio przygotowana (oczyszczona). W zakładach o zamkniętym obiegu wody technologicznej ścieki powstają podczas wymiany wody w układzie. Podobna sytuacja przy obiegu szeregowym, gdy ścieki odpływają od ostatniego użytkownika.

Ścieki po procesach oczyszczania mogą być odprowadzane do odbiornika jeżeli wskaźniki zanieczyszczeń nie przekraczają dopuszczalnych wartości określonych w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego [Dz.U. 2004 Nr 168 poz.

Jeżeli na terenie huty szkła jest kanalizacja i odprowadza się ścieki do miejskiej oczyszczalni (bez względu na zastosowany obieg wody w procesie produkcyjnym), to stosuje się podczyszczanie ścieków. Powinno być tak prowadzone, aby przy późniejszym oczyszczaniu na oczyszczalni miejskiej nie dochodziło do zmniejszenia jej efektywności oczyszczania poprzez np.

Jeżeli z huty szkła odprowadza się ścieki bezpośrednio do odbiornika, to powinny odpowiadać warunkom określonym w Rozporządzeniu Ministra Środowiska. Jest to dużo bardziej skomplikowane niż w przypadku podczyszczania ścieków, gdzie główną rolę w oczyszczaniu przejmuje oczyszczalnia ścieków miejskich.

Metody oczyszczania ścieków

Sedymentacja

Głównym sposobem oczyszczania ścieków jest sedymentacja. Oczyszczone w ten sposób ścieki, szczególnie te w zamkniętym obiegu wody przemysłowej, mają zmniejszoną podatność na odkładanie osadów podczas zawracania do obiegu. Ponadto dla wody w niektórych działach technologicznych określa się dopuszczalną zawartość zawiesin. W związku z tym stosuje się sedymentację najczęściej w osadnikach promienistych lub poziomych o kształcie prostokątnym. Często stosuje się również wspomaganie sedymentacji z wykorzystaniem Al₂(SO₄)₃.

Separatory

Do podczyszczania ścieków po procesach technologicznych wyrobu szkła stosuje się separatory (np. koalescencyjne). Zasada ich działania polega na zatrzymywaniu olejów i tłuszczów oraz zanieczyszczeń stałych znajdujących się w ściekach. Zanieczyszczenia stałe są wyłapywane poprzez ich grawitacyjne osiadanie na dnie komory. Oddzielone części olejów i tłuszczów unoszą się na powierzchni cieczy skąd po przekroczeniu dopuszczalnego poziomu muszą być jak najszybciej usunięte. Maksymalna zawartość oleju w usuniętych ściekach wynosi 100 mg/dm³ (przy gęstości oleju 0,85 kg/dm³) [15].

Oczyszczanie ścieków po procesie polerowania chemicznego szkła

Ścieki po procesie polerowania muszą być poddawane neutralizacji ze względu na niskie pH. Odbywa się to najczęściej w komorach reakcji. Komory pracują parami, tzn. jedna jest napełniana przez całą dobę, natomiast w drugiej prowadzi się proces neutralizacji i zagęszczania powstałego osadu. Czas reakcji wynosi około 1 godziny. Najczęściej ścieki neutralizuje się zawiesiną wodorotlenku wapnia. Dodatkowo wodorotlenek wapnia, reagując z kwasem siarkowym zawartym w ściekach, powoduje strącanie siarczanów według reakcji:

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄ + 2H₂O

Ponadto neutralizacja ścieków powoduje znaczne strącenie związków fluoru, ołowiu. Szczególnie dobre wyniki uzyskuje się w środowisku przy pH=11,7. Po procesie neutralizacji i oddzieleniu osadu następuje spadek pH, natomiast przy dużym zalkalizowaniu ścieków (przy pH około 10,4) ponowny spadek pH jest niewielki. Po procesie neutralizacji powstały osad odwadnia się w filtrze próżniowym, bębnowym.

Oczyszczanie zbiorcze ścieków z polerowni i wydziału zdobienia szkła

Ścieki pochodzące z wydziału zdobienia szkła zawierają przede wszystkim dużą zawiesinę, która wynika z zastosowań środków ściernych podczas tych procesów. W celu usunięcia zawiesiny stosuje się specjalne koagulanty, które dodaje się do ścieków oczyszczanych w procesie sedymentacji. Sedymentacja prowadzona jest w odstojnikach bezwylewowych, co jakiś czas oczyszczanych z nagromadzonego osadu. Najskuteczniejszym koagulantem jest 18 wodny siarczan glinu w ilości 0,4g/l Al₂(SO₄)* 18H₂O. Sedymentację można przyspieszyć dodając flokulanty. Ich wadą jest jednak to, że mogą prowadzić do zwiększenia uwodnienia osadu. Najlepiej działającymi flokulantami podczas prowadzenia procesu jest Zetag 47 i Separan NP-10 [5].

Ścieki oczyszczane zbiorczo po procesie sedymentacji z wydziału zdobienia oraz z polerowania chemicznego są ze sobą zmieszane.

Obiegowy system oczyszczania wody poprodukcyjnej

Zespolone układy oczyszczania ścieków poprodukcyjnych usprawniają przebieg produkcji a jednocześnie redukują zużycie wody czystej. Projektuje się je w zależności od wielkości zużywanej wody. Wydajność tych systemów waha się od 150 do 4000 l/min. Woda czysta przepływa przez układ technologiczny, natomiast w przypadku niewykorzystania całości wody jest magazynowana w hydroforze. Woda brudna po procesach technologicznych jest transportowana do głównego zbiornika oczyszczającego.

tags: #skrypt #szkoleniowy #oczyszczalnia #ścieków