Wypadki w Oczyszczalniach Ścieków: Przyczyny i Zapobieganie

Szczegóły: Opublikowano: 07. March 2026

Wraz ze zmianą charakterystyki ścieków bytowych, w tym większym napływem ścieków bogatych w substancje tłuszczowe i środki powierzchniowo czynne, oczyszczalnie stają przed nowymi wyzwaniami. Dodatkowo, wzrost ilości detergentów w ściekach był szczególnie widoczny w okresie pandemii COVID-19, co związane było ze zwiększonym zużyciem środków dezynfekujących.

Oczyszczalnie, odbierając ścieki z dużych aglomeracji, mogą doświadczać zwiększonego dopływu ładunku zanieczyszczeń, w tym pochodzących z różnych gałęzi przemysłu. Problem zwiększonych okresowo dopływów wód opadowych również dotyka wielu oczyszczalni w Polsce, co wynika z położenia geograficznego lub ograniczonej kubatury ciągu technologicznego.

Źródła i Rodzaje Zanieczyszczeń Wody

Do głównych źródeł zanieczyszczenia wody zaliczamy:

Bakterie i inne mikroorganizmy
Substancje chemiczne organiczne i nieorganiczne (roztwory, koloidy, zawiesiny)

O składzie chemicznym wody decydują czynniki naturalne (rozkład substancji z gleb i skał, obumieranie organizmów wodnych) oraz antropogeniczne.

Najbardziej powszechne antropogeniczne zanieczyszczenia wód powierzchniowych to:

Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie

Pestycydy
Związki powierzchniowo czynne
Fenole
Metale ciężkie (ołów, chrom, miedź, kadm, rtęć, cynk)
Węglowodory (ropa naftowa)
Chlorowcowe pochodne bifenylu
Podgrzane wody (zanieczyszczenie termiczne)

Zanieczyszczenia te są szczególnie szkodliwe dla wód powierzchniowych o nieznacznym przepływie oraz wód stojących, działając toksycznie na wiele organizmów wodnych. Związki refrakcyjne, wykazujące dużą trwałość w środowisku wodnym, są trudne do usunięcia w procesach chemicznych i biochemicznych.

Największe ilości zanieczyszczeń dostają się do wód ze ściekami. Inne ważne źródła zanieczyszczeń to:

Transport wodny i lądowy
Pestycydy i nawozy sztuczne
Odpady komunalne i przemysłowe
Zanieczyszczenia obszarowe (substancje chemiczne z rolnictwa)

Szczątki organiczne pochodzenia zwierzęcego i roślinnego, opadając na dno, zużywają tlen obecny w wodzie podczas rozkładu. W przypadku dużej ilości szczątków, może dojść do wyczerpania tlenu i wydzielania szkodliwego siarkowodoru.

Rodzaje Ścieków

Ścieki to zanieczyszczone wody odpadowe, w tym woda wprowadzona przez człowieka w wyniku działalności życiowej i produkcyjnej. Do ścieków zalicza się:

Wodę opadową (deszcze, śnieg)
Spływy z obszarów zagospodarowanych
Ścieki przemysłowe (odprowadzane wspólnie ze ściekami bytowo-gospodarczymi jako ścieki miejskie)

Zanieczyszczenia ścieków są pochodzenia nieorganicznego (mineralnego) i organicznego, występując w postaci rozpuszczonej, koloidów, emulsji i zawiesin. Związki organiczne w ściekach bytowo-gospodarczych to aminokwasy, białka, fosfolipidy, tłuszcze, sacharydy oraz oleje. Związki nieorganiczne to chlorki, sole amonowe i fosforany. W ściekach mogą występować także wirusy i bakterie chorobotwórcze. Skład ścieków przemysłowych zależy od celów produkcyjnych zakładu.

Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania

Kwaśne deszcze, powstające na skutek wchłaniania zanieczyszczeń gazowych przez krople wody, również wpływają na zanieczyszczenie wód. Powstają w wyniku tego bezwodniki kwasowe, dwutlenek siarki, tlenek azotu, siarkowodór, dwutlenek węgla i chlorowodór.

Ochrona Wód

Ochrona wód polega na działalności technicznej, organizacyjnej i prawnej, mającej na celu zachowanie lub przywrócenie naturalnym wodom całkowitej przydatności jakościowej oraz zachowanie bilansu wodno-gospodarczego kraju. Podstawą prawną ochrony wód jest prawo wodne.

W Polsce wody naturalne dzielimy na trzy klasy czystości, zależne od ilości wskaźników zanieczyszczenia:

I klasa czystości: Może być używana w hodowli ryb (nawet łososie) i, po uzdatnieniu, do picia.
II klasa czystości: Może być używana w hodowli ryb, zwierząt gospodarskich, rekreacji.
III klasa czystości: Może być używana w celach przemysłowych i rolniczych.

Najbardziej efektywnym sposobem ochrony wód powierzchniowych przed zanieczyszczeniami jest wykorzystanie oczyszczalni ścieków. Prawo wodne ustala maksymalne wartości zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych do ziemi i wód, które muszą być bezwzględnie przestrzegane.

Zanieczyszczenia organiczne, które nie są toksyczne, mogą ulec biochemicznemu rozkładowi (samooczyszczanie wód). Stężenie zanieczyszczeń odprowadzanych ze ściekami nie może jednak doprowadzić do deficytu tlenowego (spadku tlenu poniżej 4 mg/l), co powoduje obumieranie organizmów wodnych i dalsze zanieczyszczenie wody.

Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?

Stan wód można poprawić poprzez stosowanie nowocześniejszych technologii, które zmniejszają ilość zanieczyszczeń w odprowadzanych ściekach (technologie mało- i bezodpadowe), zmniejszenie wykorzystania pestycydów oraz odpowiednią lokalizację i eksploatację odpadów.

Procesy Oczyszczania Ścieków

Proces oczyszczania ścieków komunalnych może być przeprowadzany mechanicznie lub mechanicznie i biologicznie. Oczyszczanie ścieków można podzielić na następujące etapy:

Oczyszczanie mechaniczne:
- Kraty i sita
- Piaskowniki (opadanie cząstek ciał stałych do 0,2 mm)
- Osadniki wstępne (zatrzymywanie opadających zawiesin, sedymentacja trwa 120 minut)
Oczyszczanie biologiczne: Rozkład zanieczyszczeń przez tlenowe bakterie i mikroorganizmy w osadach czynnych lub biologicznych błonach. Usuwane są rozpuszczone substancje organiczne (białka, tłuszcze, węglowodany).
- Biologiczne złoże (zbiornik wypełniony żużlem, koksem, tłuczniem kamiennym, kostkami ceramicznymi, podlewane ściekami z góry)
- Osad czynny (komory napowietrzane, bakterie i pierwotniaki tworzą zawiesinę kłaczkowatą, utleniają zanieczyszczenia)
Usuwanie związków biogennych (fosfor i azot): Mikroorganizmy w procesie denitryfikacji redukują związki azotanowe do azotynowych, a następnie do gazowego azotu, który jest usuwany ze ścieków.
Odnawianie wody: Usuwanie rozpuszczalnych substancji nieorganicznych (soli), filtracja i dezynfekcja (ozon, chlor) w celu uzyskania wody I klasy czystości.

Samooczyszczanie wód to naturalny proces fizykochemiczny i biochemiczny (sedymentacja), polegający na rozkładzie substancji organicznych przez drobnoustroje saprofityczne. Samooczyszczanie jest głównym czynnikiem przeciwdziałającym zachwianiu równowagi biocenotycznej.

Mechaniczne Oczyszczanie Ścieków

Procesy mechanicznego oczyszczania ścieków są jednymi z najstarszych metod. Choć po mechanicznym oczyszczaniu ścieki nadal są mętne i zanieczyszczone, to brak lub nieodpowiednie mechaniczne oczyszczenie powoduje problemy eksploatacyjne w urządzeniach do biologicznego oczyszczania oraz gospodarki osadowej.

Zasadnicza konstrukcja większości urządzeń do mechanicznego oczyszczania jest niezmienna od lat. Wyjątkiem jest proces cedzenia, pierwotnie realizowany na kratach stałych oczyszczanych ręcznie, a obecnie na kratach oczyszczanych mechanicznie i sitach. W ofercie handlowej znajduje się wiele krat i sit o zróżnicowanej konstrukcji, ale trudno o rozwiązanie idealne. Niektóre urządzenia wymagają częstych napraw, inne charakteryzują się drogimi elementami, a jeszcze inne nie usuwają wszystkich rodzajów zanieczyszczeń stałych.

Jednym z dominujących rozwiązań są kraty schodkowe, ale i one nie są pozbawione wad. W oczyszczalniach o dużej przepustowości stosuje się tradycyjne kraty stałe z mechanicznym oczyszczaniem zgrzebłowym.

Standardowo, wielkości prześwitów w kratach uznawanych za gęste wynoszą 3÷6 mm, a ze względu na usuwanie patyczków higienicznych stosuje się nawet mniejsze prześwity.

Badania przeprowadzone w okresie 6 miesięcy w 14 oczyszczalniach komunalnych wykazały, że ilość skratek powstałych w ciągu roku na jednego mieszkańca wahała się w przedziale od 0,15 do 4,09 kg/(M • rok). Wartość średnia dla wszystkich analizowanych obiektów wyniosła 1,10 kg/(M • rok), a mediana 0,65 kg/(M • rok). Zakładając ciężar nasypowy skratek 750 kg/m3, jednostkowa objętość skratek wahała się w przedziale od 0,20 do 5,45 dm3/(M • rok). Wartości te są znacznie mniejsze od podawanych w literaturze.

Mniejsza ilość skratek może być spowodowana większą świadomością ludzi na temat sposobu usuwania i segregacji odpadów, a także oszczędnym gospodarowaniem wodą wywołanym jej rosnącą ceną. Ponadto można stwierdzić, że ilość skratek nie była skorelowana z wielkością prześwitu. Nie odnotowano również zależności od wielkości oczyszczalni, czy też rodzaju urządzeń.

W przypadku skratek odseparowanych na kratach schodkowych o prześwicie 6 mm jednostkowa masa skratek płukanych i prasowanych była o 56% mniejsza w porównaniu do obiektu, gdzie skratki były tylko prasowane.

Im mniejszy prześwit, tym więcej jest zatrzymywanych drobnych frakcji, które mogą być łatwo wypłukane, a im większy prześwit, tym mniej drobnych frakcji podlegających wypłukiwaniu jest zatrzymywanych na kratach.

Płukanie skratek zapewnia zmniejszenie ilości skratek, ale kosztem wypłukania wielu drobnych frakcji, które będą podlegały oczyszczaniu w dalszych urządzeniach ciągu ściekowego, czyli np. w osadnikach wstępnych lub komorach osadu czynnego.

Rozdrabnianie skratek nie jest obecnie popularne w Polsce. Zastosowanie rozdrabniarek kanałowych, czy pomp z wirnikami rozdrabniającymi jest uzasadnione w pompowniach sieciowych w celu uniknięcia kłopotliwej, lokalnej gospodarki skratkami. Natomiast stosowanie rozdrabniarek w oczyszczalniach raczej nie ma uzasadnienia ekonomicznego.

Projektanci przeważnie dobierają kraty lub sita na podstawie informacji producentów o przepustowości hydraulicznej. Tylko, że producenci określają przepustowość swoich urządzeń dla czystej wody, natomiast w przypadku ścieków przepustowość ta jest mniejsza. Dotyczy to w szczególności krat schodkowych eksploatowanych w ten sposób, że utrzymuje się warstwę skratek, która zatrzymuje zanieczyszczenia mniejsze od prześwitów kraty.

Piaskowniki

Niezależnie od rodzaju piaskownika zasada działania polega na takim doborze prędkości przepływu, żeby sedymentowała cięższa zawiesina mineralna, zaś lżejsza zawiesina organiczna przepływała dalej. W praktyce nie jest to łatwe do zrealizowania ze względu na znaczne nierównomierności przepływu ścieków (godzinowe, dobowe, tygodniowe, sezonowe).

Można stosować zaniżone obciążenia hydrauliczne, ale wtedy łącznie z zawiesiną mineralną zatrzymywane są znaczne ilości zawiesiny organicznej. Przy dostępności separatorów i płuczek piasku taka sytuacja nie jest groźna, gdyż wypłukana frakcja organiczna jest zawracana do ciągu ściekowego.

Konsekwencją takiej sytuacji jest wypływanie znacznej ilości zawiesin mineralnych z piaskowników i ich deponowanie w dalszych urządzeniach ciągu ściekowego oraz znaczna zawartość piasku osadzie. W przypadku braku osadników wstępnych w układzie oczyszczalni, bardzo często konieczne jest okresowe usuwanie znacznych ilości piasku (luźnego lub scementowanego) z komór osadu czynnego.

Dlatego przy projektowaniu piaskowników należy ustalić faktyczne zakresy przepływów hydraulicznych na podstawie danych eksploatacyjnych, a nie bazować wyłącznie na teoretycznych obliczeniach bilansowych.

Zwykle podstawowymi elementami systemów usuwania zawiesiny mineralnej z piaskowników są pompy mamutowe oraz pompy zatapialne przystosowane do cieczy abrazyjnych. W piaskownikach poziomych-podłużnych stosowane są również zgarniacze mechaniczne w połączeniu z pompami.

Ze względu na tendencję zawiesiny mineralnej do zbrylania się, przed ewakuacją zawiesinę mineralną należy wzruszyć przy pomocy sprężonego powietrza lub strumienia wody technologicznej.

Teoretycznie, zawiesina usuwana z dna piaskowników powinna być zawiesiną mineralną (piaskiem), ale w praktyce zawiera znaczne ilości substancji organicznej oraz innych zanieczyszczeń. Z tego powodu, obecnie większość oczyszczalni wyposażona jest w urządzenia do separacji piasku, a czasem do jego płukania.

Za umowną granicę czystości piasku usuwanego z piaskowników przyjmuje się 4÷8% substancji lotnych w odniesieniu do suchej masy piasku.

Badania przeprowadzone w oczyszczalniach wyposażonych w separatory, i w trzech przypadkach w płuczkę piasku, wykazały, że w większości przypadków piasek zawierał bardzo duże ilości substancji lotnych (tab. Najmniejszą zawartość substancji lotnych, w odniesieniu do suchej masy piasku, 1,92% odnotowano w V serii badań w obiekcie nr 7 wyposażonym w separator i płuczkę piasku. Natomiast największe wartości odnotowano w oczyszczalni nr 11, wyposażonej tylko w separator.

Średnia zawartość substancji lotnych dla wszystkich obiektów wynosiła 27%. Na 41 analizowanych przypadków, pomimo separacji, a nawet płukania piasku zawartość, substancji lotnych poniżej 8% odnotowano tylko w 5 przypadkach. Oznacza to, że stosowane rozwiązania separatorów piasku są nieskuteczne.

Usuwany z piaskowników piasek jest obklejony substancjami tłuszczowymi wraz z innymi drobnymi zanieczyszczeniami, jak niedopałki papierosów, resztki żywności itp. Prawdopodobnie płuczki piasku zapewniają usunięcie luźnych zanieczyszczeń, ale już przytwierdzonych do ziaren piasku substancji tłuszczowych nie. Być może przyczyną tego jest nieodpowiednia konstrukcja płuczek lub płukanie piasku zimną wodą lub biologicznie oczyszczonymi ściekami.

W komunalnych oczyszczalniach ścieków zwykle nie stosuje się odrębnych urządzeń do separacji substancji tłuszczowych. Czasami stosuje się piaskowniki napowietrzane z komorą do wydzielania tłuszczów.

Osadniki Wstępne

Decyzję o stosowaniu osadników wstępnych w układzie powinno się podejmować po dogłębnej analizie składu ścieków oraz innych uwarunkowań. Najlepiej w oparciu o porównawcze obliczenia technologiczne.

Jeżeli chodzi o eksploatację osadników wstępnych, to najczęściej występują dwa problemy: praca zgarniaczy oraz odprowadzanie osadu.

tags: #wypadki #w #oczyszczalniach #ścieków #przyczyny #i