Komunalne osady ściekowe (def. z Ustawy) – pochodzące z oczyszczalni ścieków osady z komór fermentacyjnych i innych instalacji do oczyszczania ścieków komunalnych oraz innych ścieków składem zbliżonych do komunalnych.
- osady powinny być poddawane przeróbce, a następnie: właściwie wykorzystane, zagospodarowane bądź unieszkodliwione.
Przeróbka osadów obejmuje kolejno następujące operacje:
- zagęszczanie osadów surowych do stopnia odpowiadającego odwodnieniu 94-96%;
- rozkład ok. 50% suchej masy substancji organicznych zawartych w osadzie, w procesach stabilizacji tlenowej lub beztlenowej;
- odwodnienie osadów ustabilizowanych do końcowej zawartości wody 75-60% zależnie od rodzaju stosowanych urządzeń i dalszego sposobu postępowania z osadem;
- końcowe rozwiązanie problemu usuwania i wykorzystania osadów poza terenem oczyszczalni.

Ilość powstających osadów zależna jest od:
- zawartości zanieczyszczeń w ściekach
- technologii oczyszczania
- sposobu przeróbki osadu (w celu stabilizacji i zmniejszania masy i objętości osadu)
- reagentów stosowanych w procesie oczyszczania ścieków i przeróbki osadów

Właściwości osadów ściekowych:
- wysokie uwodnienie (ponad 99% dla osadów surowych, 10% po termicznej obróbce)
- wysoka zawartość związków organicznych
- wysoko zawartość związków azotu, niższa fosforu i potasu
- zróżnicowana zawartość metali ciężkich
- zróżnicowany stopień zagrożenia sanitarnego

Sposoby zagospodarowania osadów ściekowych:

*Przyrodnicze wykorzystanie - stosowanie osadów do nawożenia gleb i roślin oraz rekultywację gleb zdegradowanych i bezglebowych gruntów (np. utwory geologiczne pozbawione pokrywy glebowej, zwałowiska i nasypy naturalnych mas ziemnych, składowiska odpadów).

Ograniczenia w stosowaniu:
- skład chem i sanitarny (gł. zaw. metali ciężkich, silnie toksycznych związków chem, organizmy chorobotwórcze)
- osady wytwarzane są w ciągu całego roku, natomiast ich wykorzystanie uzależnione jest od wegetacji roślin
- wymaga odpowiedniego systemu magazynowania i odpowiedniej liczby odbiorców
- uwarunkowania techniczne związane z formą w jakiej aplikowane są osady (odwodnione, nieodwodnione, wysuszone, po procesie kompostowania)

*Wapnowanie osadów ściekowych - metoda właściwa dla osadów zawierających metale ciężkie na poziomie pozwalającym na ich przyrodnicze wykorzystanie. Do osadów dodawane jest wapno palone w ilościach niezbędnych do higienizacji osadu. Dodawanie wapna powoduje stabilizację osadów i polepsza ich zdolność do odwadniania. Produkt końcowy można traktować jako nawóz, który służy do odkwaszania gleb poprawiający jej strukturę, jednocześnie dostarcza roślinom niezbędnych składników w ilościach porównywalnych z innymi nawozami organicznymi.

*Kompostowanie osadów - powoduje ich stabilizację, zniszczenie organizmów chorobotwórczych, redukcję masy i uwodnienia. Substancja organiczna wykorzystywana jest jako materiał nawozowy, strukturotwórczy i rekultywacyjny. Stanowi cenny nawóz organiczny mogący zastąpić obornik.
- Kompostowanie może być stosowane jako proces końcowy uszlachetniania osadów, pozwalający na uzyskanie materiału o wysokich cechach jakościowych, który może być wykorzystany przyrodniczo (pod warunkiem spełnienia norm metali ciężkich). Kompostowanie pozwala na uzyskanie produktu dojrzałego, zhumifikowanego, całkowicie stabilnego, o zapachu ziemi i luźnej strukturze.

*Składowanie osadów – w 2004 r. dominującym kierunkiem zagospodarowania osadów ściekowych było ich unieszkodliwianie poprzez składowanie.

*Suszenie i termiczne przekształcanie - w wyniku termicznego suszenia osad przekształcany jest w produkt o zawartości około 90% s. m., który może być wykorzystywany jako nawóz organiczny lub paliwo energetyczne. Objętość mechanicznie odwodnionego osadu maleje wówczas 4-5 krotnie. Osad pozbawiony jest organizmów chorobotwórczych i jeśli nie zawiera nadmiernej koncentracji metali ciężkich, może być wykorzystywany przyrodniczo.

Sposoby zagospodarowania osadów ściekowych w Polsce w 2004 r. - orientacyjnie:
- 41% składowanie
- 28% rekultywacja terenu, w tym gruntów na cele rolne
- 17% stosowanie w rolnictwie
- 8% do uprawy roślin na produkcję kompostu
- 6% magazynowanie czasowe
- 0,3% przekształcenia termiczne

TERMICZNE METODY UTYLIZACJI OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Wymagania prawne dotyczące termicznej utylizacji osadów ściekowych

*Termiczne przekształcanie odpadów (z ustawy o odpadach) – spalanie odpadów przez ich utlenianie oraz inne procesy termicznego przekształcania odpadów, w tym pirolizę, zgazowanie i proces plazmowy, o ile substancje powstające podczas tych procesów termicznego przekształcania odpadów są następnie spalane.
- Może być prowadzone w spalarniach odpadów lub we współspalarniach odpadów.

Spalarnie – zakład lub jego część przezn. do termicznego przekształcania odpadów z odzyskiem lub bez odzysku wytwarzanego ciepła.
Współspalarnie – zakład lub jego część, których głównym celem jest wytwarzanie energii lub produktów, w których wraz z paliwami są przekształcane termiczne odpady w celu odzyskania zawartej w nich energii lub w celu ich unieszkodliwania.

1. Spalanie osadów ściekowych – etapy:
*suszenie – przebiega w temp. 100 – 250°C, w czasie którego zachodzi intensywne odparowanie powierzchniowo i higroskopijnie związanej wilgoci, przy czym strumień ciepła pochodzi z radiacyjnej i konwekcyjnej wymiany ciepła
*odgazowanie – dalsze doprowadzanie ciepła przy temp. ok. 250°C powoduje odgazowanie bardziej lotnych substancji.
*zgazowanie i spalanie – polega na przejściu przy udziale pary wodnej i powietrza paliwa stałego w gazowe w temp. ok 700°C. Równolegle z procesem zgazowania zachodzi proces spalania (utleniania).
*dopalanie palnej, stałej pozostałości na ruszcie oraz gazowych produktów niezupełnego spalania jest końcowym etapem spalania odpadów.

Piece półkowe – placek osadu podawany jest do górnej części paleniska (strefa suszenia), gdzie jest największa wilgoć. Nast. osad przegarniany jest do środka i spada na niższe paleniska (strefa spalania), gdzie są najwyższe temperatury. Ogrzane wstępnie powietrze jest wpuszczane od spodu pieca na najniższe palenisko i jest dalej podgrzewane podczas wznoszenia się przez środkowe paleniska, a następnie powietrze ochładza się oddając ciepło do suszenia w górnej części paleniska.

Piece fluidalne – zastosowanie warstwy fluidalnej w procesie spalania osadów ściekowych jest obecnie najbardziej rozwiniętą technologią ze względu na wysoką efektywność spalania i mały strumień spalin generowanych przez ten proces.

*Praca pieca oparta jest na procesie fluidyzacji, który polega na tworzeniu się zawiesiny drobnych cząstek paliwa (osadów ściekowych) w przepływającym od dołu strumieniu powietrza. Tworzy się warstwa fluidalna o właściwościach zbliżonych do cieczy.
!!! *Piece te stosowane są do spalania osadów jednorodnych, płynnych, o konsystencji pasty lub gazowych.
*Piec ze złożem fluidalnym: zwykle pionowy, kształt cylindryczny, posiada ogniotrwałą stalową obudowę i zawiera złoże piaskowe (0,8 m) oraz dysze przez które wprowadzane jest powietrze do podtrzymywania spalania.
*Osady doprowadzane do pieców powinny mieć jak największą zawartość s.m.
*Temp. spalania 650 - 850°C i długi czas oddziaływania temp. na cząstki (powyżej 2 sekund) – pozwala to ograniczyć emisję tlenków azotu NOx.

Piec rusztowy – głównym elementem pieca jest ruszt, połączony z komorą spalania i dopalania. Do komory dostarcza się wlotem odpad. Od spodu (pod rusztem) dopływa gorące powietrze. Nad paleniskiem dostarczany jest płomień i sprężone powietrze. Dopalane spaliny unoszą się w górę komory dopalania i odchodzą na zewnątrz przez wylot.

Szkodliwe składniki spalin:
- stałe (żużel i popiół; popiły lotne)
- gazowe (CO, CO2, NOx, SO2, chlorowodór, fluorowodór, dioksyny i furany, węglowodory, alkohole, kwasy itp.)
- pyły (też gazowe) – usuwanie pyłów prowadzi się za pomocą: cyklonów, filtrów tkaninowych, elektrofiltrów

2.Współspalanie osadów ściekowych

*współspalanie z węglem
*współspalanie z odpadami komunalnymi
*współspalanie w piecach cementowych

3.Piroliza
- Osady wymagają odpowiedniego rozdrobnienia i homogenizacji, gdyż decyduje to o podniesieniu wartości energetycznej produktów pirolizy.
- Celem pirolizy jest zmniejszenie objętości i ciężaru odpadów, przy jednoczesnym zmagazynowaniu ich wartości kalorycznej w produktach rynkowych (gaz i koks).

Piroliza (odgazowanie) jest to endotermiczny proces transformacji termicznej bogatych w węgiel substancji organicznych, który odbywa się w temperaturze 200 - 800°C, w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu lub przy pomijalnie małej jego obecności.

- Do przeprowadzenia pirolizy używane są:
>reaktory szybowe, w których ruch masy odbywa się pionowo w dół
>reaktory, w których zgazowanie odbywa się w warstwie fluidalnej
>reaktory będące obrotowymi bębnami, w których ruch masy odbywa się poziomo

!!! Produkty pirolizy:
(zależą od rodzaju odpadów, ich właściwości fizyczno-chem i temperatury procesu)

- gaz pirolityczny (faza gazowa)
- koks pirolityczny (faza stała)
- kondensaty wodne i oleiste (faza płynna)

Proporcje poszczególnych faz i skład gazu zależą od temperatury procesu pirolizy.

!!! Rodzaje pirolizy:
*wysokotemperaturowa (750 - 1000°C)
*niskotemperaturowa (400 - 600°C)

4.Technologia plazmowa – takie właściwości plazmy jak wysoka temperatura i silne promieniowanie powodują rozerwanie nawet najbardziej złożonych wiązań chemicznych, w wyniku czego otrzymywane substancje są przyjazne dla środowiska i mogą być wykorzystane w wielu gałęziach gospodarki.

5.Alternatywne procesy termicznej utylizacji osadów ściekowych:
*mokre utlenianie
*technologia GlassPack
*zgazowanie
*lekkie kruszywa sztuczne otrzymywane z odpadów komunalnych i przemysłowych