Referat z przedmiotu

Ochrona środowiska

na temat:

„Oczyszczanie ścieków”

Oleksandra Samarska

Wydział Odlewnictwa, AGH

Metalurgia, II rok

Grupa 4

1. Oczyszczanie ścieków. Etapy oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie ścieków - proces technologiczny polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń i

osadów oraz substancji chemicznych w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin. Do najważniejszych
procesów stosowanych do oczyszczania ścieków zalicza się:

- sedymentacja zawiesin,
- procesy adsorpcji,
- procesy utleniania chemicznego i biochemicznego,
- mineralizacja substancji organicznej.
Przy niewielkim obciążeniu zanieczyszczeniami ścieków oczyszczanie dokonuje się samoistnie w

wodach naturalnych, zwłaszcza w rzekach (samooczyszczanie wód).

Oczyszczanie ścieków realizowane jest w oczyszczalni ścieków za pomocą następujących metod:
- mechaniczne,
- fizykochemiczne,
- chemiczne,
- biologiczne.
Pierwszy etap to oczyszczanie wstępne - mechaniczne, w którym usuwane są jedynie

zanieczyszczenia stałe nierozpuszczalne (ciała stałe i tłuszcze ulegające osadzaniu lub flotacji) za pomocą
krat i sit, zawiesiny ziarniste usuwane są w piaskownikach, a tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, małe
zawiesiny i koloidy usuwane są w osadnikach. Używane są procesy technologiczne: rozdrabianie, cedzenie,
filtrowanie, sedymentacja, flotacja, koalescencja, odwirowywanie.

W kolejnych etapach realizuje się oczyszczanie wykorzystując procesy fizykochemiczne, takie jak

np.: odparowywanie, odgazowanie, wymrażanie, koagulacja, sorpcja, wymiana jonowa i ekstrakcja.

Oczyszczanie chemiczne obejmuje wytrącanie niektórych związków rozpuszczalnych, ich

neutralizację opartą na procesach utleniania, redukcji, wytrącenia, zobojętnienia.

Oczyszczanie biologiczne wykorzystuje proces mineralizacji przez drobnoustroje w środowisku

wodnym, i polega na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń organicznych lub związków biogennych i
refrakcyjnych. W obszarze metod biologicznych można dokonać podziału na:

- naturalne – prowadzone w warunkach wytworzonych przez samą przyrodę lub nieznacznie

korygowaną przez człowieka,

- sztuczne – w urządzeniach zaprojektowanych i wybudowanych specjalnie do tego celu.
Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej obróbce w celu

wykorzystania lub utylizacji.

2.

Ścieki i ich klasyfikacja

Ścieki są to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe

odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki
wodne, doły gnilne itp. W postaci ścieków odprowadza się odpadowe substancje przemysłowe oraz odpady
żywnościowe i nieczystości z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych. Ze względu na dużą
szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych, przed odprowadzeniem do
odbiornika powinno się poddawać je oczyszczeniu w oczyszczalniach. W Polsce, mimo dużego postępu w
tej dziedzinie, nie wszystkie ścieki poddawane są procesowi oczyszczania, co doprowadziło do zatrucia
większości naturalnych cieków wodnych, czyniąc z nich na niektórych odcinkach martwe, pozaklasowe
kanały ściekowe.

Ścieki przemysłowe powstają w trakcie procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu. Aby

ocenić ich szkodliwość trzeba znać nie tylko skład ich ogólnego odpływu z całego zakładu przemysłowego,
lecz także skład strumieni wypływających z poszczególnych działów produkcji. Istotnym parametrem jest
także ilość ścieków przypadająca na jednostkę produktu wytwarzanego w danym dziale lub zakładzie.
Znajomość parametrów ilościowych i jakościowych ścieków pozwala na oszacowanie koniecznego stopnia

oczyszczenia, przy którym ich odprowadzenie do naturalnego odbiornika nie spowoduje pogorszenia klasy
czystości wody. Sytuacją pożądaną jest uzyskanie lepszej czystości ścieków niż czystość wody w
odbiorniku. Z drugiej strony rachunek ekonomiczny określa optimum, które należy przyjąć, aby nie
powiększać nadmiernie kosztów własnych zakładu i cenę produktu uczynić konkurencyjną w stosunku do
cen światowych.

Problem ścieków występuje szczególnie ostro w koksowniach, zakładach petrochemicznych,

garbarniach, celulozowniach, mleczarniach i cukrowniach. Ich nieoczyszczone ścieki stanowią duże
zagrożenie dla odbiorników naturalnych. Do najczęściej występujących organicznych składników ścieków
zalicza się: białka, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty,
pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź,
rtęć, cynk, kadm, chrom),a także arsen, chlor, siarkowodór, jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe,
fosforanowe, węglanowe, amonowe itd. Różnorodne związki organiczne i nieorganiczne nadają ściekom
określone cechy fizyczne takie jak mętność, barwa, zapach, zawiesiny. Pienienie się ścieków jest
spowodowane występowaniem w nich substancji powierzchniowo czynnych, powodujących zmniejszenie
napięcia powierzchniowego wody. Należą do nich detergenty, mydła i saponiny. Ścieki przemysłowe na
ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych.
Wyjątkiem są ścieki z zakładów przemysłu spożywczego, garbarni i zakładów utylizacji odpadów. Mogą
one zawierać chorobotwórcze drobnoustroje w różnych postaciach (wegetatywnej i zarodnikowej) i jako
takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji.

3.

Oczyszczalnie ścieków

Oczyszczalnia ścieków – jest to zespół urządzeń i obiektów technologicznych służących do

oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych czyli do usuwania ze ścieków substancji w nich
rozpuszczonych, koloidów i zawiesin przed odprowadzeniem ich do rzeki, jeziora, morza, gruntu.

Oczyszczalnie dzieli się na:
- lokalne (służą do oczyszczanie niewielkich ilości ścieków),
- centralne (służą do oczyszczania dużych ilości ścieków),
- grupowe (służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu).
Oczyszczalnie dzielimy na:
- biologiczne – oczyszczanie odbywa się na drodze procesów biochemicznych;
- hydrobotaniczne – oczyszczalnia ścieków wykorzystująca rośliny pływające (np. rzęsę wodną) lub

zakorzenione (np. trzcinę lub pałkę wodną) do oczyszczania ścieków; układów tych nie stosuje się do
dużych ilości ścieków ze względu na duże jednostkowe zapotrzebowanie powierzchni,

- chemiczne – oczyszczanie ścieków zachodzi w wyniku procesów chemicznych,
mechaniczne – oczyszczalnia, w której oczyszczanie ścieków zachodzi jedynie w wyniku procesów

fizycznych, takich jak rozdrabnianie, cedzenie, filtrowanie czy sedymentacja; często nazywana
oczyszczalnią wstępną.

4. Oczyszczalnia ścieków Płaszów w Krakowie

W Krakowie działają dwie oczyszczalnie ścieków : „Płaszów” oraz „Kujawy”.
Maksymalna przepustowość oczyszczalni ścieków w 2005 roku wynosiła 251,5 tyś m

3

/ dobę, w tym:

Oczyszczalnia „Płaszów” obsługuje 500 tys. mieszkańców z rejonu Krakowa, natomiast „Kujawy” to

system nowohudzki przyjmujący ścieki od około 250 tys. mieszkańców Nowej Huty. Obydwa systemy
pracują grawitacyjnie. Odbierają one ścieki od 7 oczyszczalni w tym od 2 centralnych i 5 osiedlowych.

Zakład Oczyszczania Ścieków „Płaszów” - jest to jedna z 2 dużych oczyszczalni na terenie Krakowa.

Historia oczyszczalni sięga lat 70. Wstępnie planowano oczyszczalnię mechaniczno-biologiczną, lecz z
powodu braku środków finansowych zdołano zrealizować jedynie część mechaniczną. Dopiero w roku 1976
r. oczyszczalnia osiągnęła założoną w projekcie przepustowość 132 tys. m

3

/d. Infrastruktura z tamtych lat

niestety nie spełniała jednak międzynarodowych norm. W 1994 roku uruchomiono proces chemicznego
strącania osadu z zastosowaniem specjalnych koagulantów. Obecnie oczyszczalnia przejmuje ponad 20%
ścieków więcej niż wynika to z projektowej przepustowości. Oczyszczaniu mechanicznemu podlega średnio
164 tys. m

3

ścieków na dobę, co stanowi około 87% całkowitej ilości ścieków odprowadzanych przez

kolektor płaszowski. Nowa oczyszczalnia jest w stanie zlikwidować 97% zanieczyszczeń trafiających do
Wisły.

W 2010 roku dzięki znacznym nakładom Unijnych środków została oddana do użytku

zmodernizowana i rozbudowana oczyszczalnia. Modernizacja zwiększyła przepustowość oczyszczalni i
została uzupełniona o oczyszczanie biologiczne. Wybudowano nowe osadniki i kanały. Kraków może się
teraz szczycić niemal 100% oczyszczaniem ścieków komunalnych.

Przepustowość oczyszczalni biologicznej: 328 tyś m

3

/dobę.

Przepustowość całej oczyszczalni: 656 tys. m

3

/dobę.

W oczyszczalni są również odbierane nieczystości płynne z pojazdów asenizacyjnych.
Proces oczyszczania rozpoczyna się od kolektora głównego. Następnie nieczystości rurami i

kanałami kierowane są do osadników wstępnych.

Rozpoczyna się obróbka mechaniczna, celem której jest usunięcie ze ścieków ciał stałych

pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Ogólnie opiera się to na następujących
procesach:

- rozdrabnianiu,
- cedzeniu,
- sedymentacji,
- flotacji,
- wypienianiu,
- odwirowaniu.

Metody mechaniczne zapewniają redukcję zawiesin w granicach 60-70%. W tym procesie są

używane następujące urządzenia:

- kraty,
- sita,
- piaskowniki,
- osadniki.
Po oczyszczeniu mechanicznym ścieki są wprowadzane do uzupełniającego procesu oczyszczania

biologicznego. Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków
biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Przy tym wykorzystywane są populacje mikroorganizmów
zawieszone w toni ścieków. Mikroorganizmy usuwają związki węgla, azotu i fosforu. Potem ścieki trafiają
do osadników wtórnych, poddawane są fermentacji, w wyniku której wytwarza się biogaz (potem
wykorzystywany). Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane
przez mikroorganizmy jako pokarm, co się przyczynia do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część
rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. (w
przypadku procesów beztlenowych wydziela się dwutlenek węgla oraz metan). Nadmiar masy organicznej
wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielany jest od
strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

Do czasu modernizacji oczyszczalni osady stałe były składowane w postaci lagun. Jednym z działań

mających na celu modernizacje było zagospodarowanie tego wielkiego terenu. W ramach rekultywacji
lagun osadowych (ok. 18,5 ha terenu), na którym przez 30 lat składowane były osady z oczyszczalni
Płaszów i Kujawy, poddano zabiegom technicznym i agrotechnicznym. Odtworzono gleby, odbudowano
zbocza, wyregulowano warunki hydrologiczne. Dzięki temu gleby odzyskały wartość użytkową; pozwoliło
to na oddzielenie pasem zieleni osiedli mieszkaniowych od przyległych terenów przemysłowych i
oczyszczalni.

Ostatnio wybudowana została Stacja Termicznej Utylizacji Osadów, która pozwala wykorzystywać

technologię termicznej utylizacji osadów (spopielania) - spalanie fluidalne. Spalanie odbywa się w złożu
fluidalnym. Paliwo, po rozdrobnieniu i wysuszeniu trafiają do pieca. Strumień wdmuchiwanego powietrza
unosi je, zawieszając cząsteczki złoża, mieszając je i rozdzielając. Dzięki temu całość ulega spaleniu w
jednakowej temperaturze. Powstające spaliny wędrują do wymienników ciepła, gdzie ulegają schłodzeniu.
Następnie są oczyszczane z zanieczyszczeń w rozdzielaczu elektrostatycznym do wydzielenia popiołu i
metali ciężkich w formie pyłów oraz filtrze workowym do usuwania kwaśnych gazów i pozostałości metali.
Pozwala to na wychwycenie popiołów pozbawionych substancji szkodliwych, które można ponownie
wykorzystać (np. w budownictwie przemysłowym). Ponownie wykorzystywane jest też ciepło - służy w
postaci energii elektrycznej do ogrzania obiektów oczyszczalni.

Wpływ zrzutu ścieków na jakość wody w Wiśle. Przed modernizacją oczyszczalni ścieków „Płaszów”

oraz „Kujawy” Kraków bardzo przyczyniał się do degradacji Wisły i Bałtyku: około 80% ścieków zrzucane
było bezpośrednio (bez jakiegokolwiek oczyszczania) do rzeki. Zanieczyszczenie było tak wielkie, że miasto
oraz źródła zanieczyszczenia znalazły się na liście tzw. „Gorących punktów” ujętych w Konwencji
Helsińskiej. Oczyszczalnie krakowskie otrzymały kategorię priorytetowych do modernizacji. Uruchomienie
oczyszczalni „Płaszów II” pozwoliło na sześciokrotne zmniejszenie opłat za odprowadzanie zanieczyszczeń
do środowiska i umorzenie 200mln zł kary z tego tytułu. Woda, która dostaje się obecnie do Wisły ma II
klasę czystości – co jest dużym osiągnięciem w porównaniu, z tym, że przed budową oczyszczalni wody
Wisły nie spełniały norm. Jakość wód Wisły w ostatnich latach uległa niewielkiej poprawie, jednak ten stan
ciągle nie jest zadowalający.

Poniższy wykres pokazuje ścieki odprowadzane do wód powierzchniowych [hm

3

]:

W ciągu 10 lat ilość ścieków doprowadzanych do odbiorników bez oczyszczania znacznie spadła. Nastąpił
też wzrost ilości ścieków oczyszczanych biologicznie z podwyższonym usuwaniem biogenów.

5. Źródła

1. Wolna encyklopedia internetowa Wikipedia: www.wikipedia.pl
2. Strona internetowa Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji S.A. w

Krakowie: www.mpwik.krakow.pl

3. Strona internetowa Ministerstwa Środowiska RP: www.mos.gov.pl
4. Strona internetowa Wydawnictwa „Zielone brygady”: www.zb.eco.pl
5. M. Holtzer, B. Grabowska „Podstawy ochrony środowiska z elementami zarządzania

środowiskowego”, Wydawnictwo AGH, Kraków 2010.