http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id3259,nowe-techniki-oczyszczania-odciekow-wodnych-z-
wysypisk-komunalnych?p=1

Mies

ięcznik Rynek Instalacyjny

Rynek Instalacyjny 10/2008

Nowe techniki oczyszczania odcieków wodnych z wysypisk komunalnych

-

Stanisław Stepniak

Nowe techniki oczyszczania odcieków
wodnych z wysypisk komunalnych

Metody membranowe: ultrafiltracji, nanofiltracji i odwróconej
osmozy

Stanisław Stepniak

|

Rynek Instalacyjny 10/2008

|

17.10.2008

Nowoczesne

instalacje wielostopniowego oczyszczania zanieczyszczonych odcieków

wodnych

, spływających grawitacyjnie z uszczelnionej niecki podłoża wysypiskowego,

umożliwiają odzysk czystej wody nadającej się do wykorzystania gospodarczego.
Obecnie stosowane są następujące techniki membranowe:



wstępne, klasyczne podczyszczanie biologiczne (nitryfikacja i denitryfikacja),



podstawowe oczyszczanie membranowe obejmujące:
– ultrafiltrację UF,
– nanofiltrację NF,
– odwróconą osmozę RO,
– przeróbkę szlamistych zanieczyszczeń usuniętych z odcieków, nazywanych
koncentratami.

Wymienione techniki umożliwiają wykorzystywanie czystej wody z oczyszczonych
odcieków, do nawodnienia ziemi wokół wysypisk, a także do celów sanitarnych. Wody z
oczyszczonych odcieków, odzyskiwane ww. technikami mogą być także odprowadzane
bezpośrednio do ziemi lub do wód powierzchniowych, o II i III klasie czystości, ale tylko
wtedy, gdy spełniają warunki wynikające z Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 8
lipca 2004 r. [8].

Parametry fizyko-

chemiczne zanieczyszczeń w odciekach wodnych

Stężenia zanieczyszczeń zawarte w odciekach

, ustalone w badaniach laboratoryjnych

na kilkunastu wysypiskach niemieckich [1], zestawiono w tab. 1.

Parametry stężeń

ustalono w odciekach na wysypiskach po 5-letniej eksploatacji, co odpowiada metanowej
fazie rozkładu części odpadów organicznych, przez które przesiąkają wody deszczowe.

Tabela 1. Parametry podstawowych zanieczyszczeń w odciekach [1]

Tabela 2. Graniczne wartości podstawowych wskaźników zanieczyszczeń odcieków
wysypiskowych, ustalone w [1]

Tabela 3. Dopuszczalne wartości podstawowych wskaźników zanieczyszczeń
odcieków wysypiskowych, wprowadzanych do wód i do ziemi, określane w [11]

Tabela 4. Redukcja wskaźników zanieczyszczeń usuniętych z odcieków

Nowe techniki wielostopniowego oczyszczania odcieków

Projektowe rozplanowanie wysypiska komunal

nego wyposażonego w instalację ujmowania i

odprowadzania odcieków wodnych do budynku, który ma nowoczesne

urządzenia do

oczyszczenia tych odcieków, pokazano na rys. 1

.[2].

Rys. 1. Schemat instalacji odprowadzania i oczyszczania odcieków z wysypiska (w czasie
deponowania odpadów): 1 – kolektor odprowadzania odcieków, 2 – instalacja drenażu odcieków, 3 –
zbiornik retencyjny odcieków, 4 – budynek oczyszczalni, 5 – uszczelnienie, 6 – podłoże wysypiska, 7 –

studnia odgazowania, 8

– spalanie gazu wysypiskowego, 9 – uszczelnienie skarp hałdy wysypiska, 10

– droga do wysypiska [2]

Na rysunku tym widoczna jest

hałda odpadów, z której przesiąkające, deszczowe odcieki

wodne spływają grawitacyjnie do kolektora (rurociągowego) i poza hałdę wysypiska do
zbiornika retencyjnego.
Odcieki z tego zbiornika pompowane są okresowo do instalacji oczyszczania znajdującej się
w budynku na terenie wysypiska. Odcieki te oczyszczane są biologicznie (denitryfikacja i
nitryfikacja zanieczyszczeń organicznych) oraz doczyszczane na modułach odwróconej
osmozy (RO) z przepływowym osuszaniem usuniętych zanieczyszczeń z obrabianych
odciek

ów.

Rdzeniem instalacji RO są tzw. rurowe moduły membranowe, z których otrzymuje się
oczyszczony przesącz wodny (tzw. permeat) i stężony koncentrat zanieczyszczeń. Do tej
filtracji RO stosowane są wysokociśnieniowe pompy wirowe, które nadają prędkość
przep

ływu oczyszczonych odcieków od 2 do 4 m/s przy średnicy rur ok. 14 mm. Stosowane

moduły (RO) mają następujące dane:



2÷8 rur o długości ok. 1,5 m i średnicy ok. 14 mm,



prędkość przepływu odcieków ok. 2 m/s,



ciśnienie robocze przesączu ok. 40 mbar,



osiągana redukcja zanieczyszczeń ChZT od 7300 mg O

2

/l nawet do 15 mg O

2

/l,



redukcja azotu ogólnego: z 1300 mg/l do 10 mg/l.

Modernizacyjna instalacja wielostopniowego oczyszczania odcieków

Instalacja wielostopniowego oczyszczania odcieków wodnych

z dużych wysypisk

komunalnych [3, 5, 9], pokazana rys. 2. i

rys. 3.

, obejmuje:



urządzenia biologicznego podczyszczania surowych odcieków,



urządzenia odwróconej osmozy z instalacjami przepływowymi,



urządzenia odparowania szlamu zawierającego koncentrat zanieczyszczeń,



urządzenia suchej granulacji uzdatniania koncentratu.

Rys. 2. Nowoczesna instalacja wielostopniowego oczyszczania odcieków z dużych
składowisk odpadów komunalnych: 1 – biologiczne podczyszczanie, 2 – odwrócona osmoza
(RO), 3

– parowanie, 4 – osuszanie szlamu (usuniętych zanieczyszczeń) z granulacją

koncentratu zanieczyszczeń poprocesowych [9]

Rys. 3. Efekty stopniowego oczyszczania odcieków w instalacji pokazanej na rys. 2. [9]

Wynikiem wielostopniow

ego oczyszczania odcieków jest odzysk czystych odcieków wodnych

i 1% granulat oczyszczonych odcieków.
Wymagania ochrony środowiska wodnego dotyczą nowoczesnych technik oczyszczania
odcieków zapewniających bezpieczne ich wykorzystanie w celach gospodarczych (np. do
zraszania trawników lub do celów sanitarnych), a zwłaszcza do wprowadzania tych wód do
rowów melioracyjnych do rzek o II klasie czystości oraz bezpośrednio do ziemi, tj. do wód
gruntowych.

Biologiczne podczyszczanie obejmuje:



usuwanie z odcieków substancji organicznych związków azotu,



pozostawienie w obiegu zamkniętym zanieczyszczeń nieorganicznych.

Biologiczne

podczyszczanie odcieków następuje w ten sposób, że organiczne związki

substancji węglowych, analizowane jako BZT

5

lub ChZT, są redukowane w zbiornikach

denitryfikacji. Denitryfikacja następuje w pierwszym zbiorniku, w którym osiąga się pełne
usunięcie nitratów. Także przy dodatkowym dozowaniu węgla organicznego.

Wyniki

obróbki tej fazy oczyszczania wynikają także z rys. 3a.

Odwrócona osmoza (RO) – w instalacjach odwróconej osmozy RO z odcieków usuwane są
zanieczyszczenia nieorganiczne i t

rudno rozkładalne substancje organiczne, w ciśnieniowej

filtracji na membranowych modułach rurowych RO.
Usunięte zanieczyszczenia w postaci płynnych szlamów, nazywane koncentratami,
przepływają do urządzeń odparowania i granulacji. Natomiast oczyszczony przesącz wodny
w modułach RO spływa do odpowiedniego odbiornika np. do wód płynących lub do
naziemnych zbiorników retencyjnych. Doczyszczanie odcieków metodą RO odbywa się
dwustopniowo.
Na modułach RO I oczyszczanie odcieków odbywa się na membranach rurowych, a na
modułach RO II na membranach nawijanych o

większej skuteczności oczyszczania (rys.

3b).

Odparowanie

– proces odparowania szlamistych koncentratów zanieczyszczeń odbywa się

przy wirowym przepływie pary przegrzanej w tzw. wyparkach. W trakcie tego procesu
powstaje kondensat spływający do zbiornika destylatu i następnie dostarczany jest do
zbiornika

odcieków pompowanych do instalacji RO. Równocześnie płynny koncentrat

zanieczyszczeń pompowany jest do urządzeń osuszających, powstającego granulatu.
Osuszanie z granulacją koncentratu – osuszanie i uzdatnianie koncentratu
zanieczyszczonego granulatu odby

wa się w specjalnych urządzeniach hydrocyklonowych z

podgrzewaniem parowym i chłodnicą destylatu. Pompowany szlam skoncentrowanych
zanieczyszczeń do hydrocyklonowej suszarki ulega rozdrabnianiu na ziarnisty suchy granulat
deponowany na wysypiskach.
Poprocesowa woda (z osuszania i granulacji koncentratu) odprowadzana jest do zbiornika
destylatu, skąd pompowana jest do zbiornika odcieków wstępnie podczyszczonych.

Wynik z

osuszania i granulacji koncentratu z ostatniego 4. stopnia obróbki na rys. 3d.

Urządzenia membranowe

Poniżej przedstawiono przykłady urządzeń membranowych wielostopniowej instalacji
odwróconej osmozy do oczyszczania odcieków wodnych z dużego wysypiska odpadów
komunalno-

przemysłowych [8].

Do metod membranowych zalicza się ultrafiltrację (UF), nanofiltrację (NF) i odwróconą
osmozę (RO). Do oczyszczania odcieków wodnych z wysypisk stosuje się głównie metody
odwróconej osmozy RO, odznaczające się dużą skutecznością oddzielania zanieczyszczeń.
Pozwala to utrzymywać przesącz oczyszczonej wody w normie ustalonej przepisami,
dotyczącymi oczyszczenia odcieków wodnych z wysypisk komunalnych i przemysłowych
zawierających zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne o znacznych stężeniach,
zmieniających się zwykle w krótkich odstępach czasu.
Na terenie dużego wysypiska IHLENBERG już od 1990 r. eksploatowana jest

prototypowa

instalacja RO (fot. 1.).

Wydajność tej instalacji po rozbudowie w 1993 r. wynosi 48 m

3

/h. Jest

to największa wydajność instalacji RO. Typowe instalacje RO pracują z podciśnieniem 65
bar.

Fot. 1. Instalacja odwróconej osmozy do oczyszczania odcieków ze 100-ha wysypiska
komunalno-

przemysłowego „Ihlenberg”, Niemcy [8]

W zmodernizowanej instalacji zastosowano wzmocnione membrany RO, poddawane
ciśnieniu 120 bar z nowymi modułami przesączu (permeatu) i koncentratu zanieczyszczeń.
W zależności od wykazanych stężeń zanieczyszczeń w odciekach wysypiskowych,
konieczna jest regulacja ciśnienia instalacji w zakresie 35÷60 bar, przy średnim
zapotrzebowaniu na energię w przeliczeniu na 1 m

3

przesączu wynosi ok. 5 kWh.

W 2004 r. w Łużycach k. Wejherowa została uruchomiona przez firmę

ORTOCAL

– Poznań

instalacja odwróconej osmozy do oczyszczania odcieków wodnych z wysypiska
komunalnego.

Charakteryzuje się następującymi parametrami eksploatacyjnymi:



ciśnienie filtracyjne modułów RO wynosi 20÷60 bar,



przy wydajności RO 100÷300 m3/d (odcieków) ciśnienie robocze wynosi maks. 60 bar.

Rys. 4. Standardowe układy instalacji ORTOCAL odwróconej osmozy RO o wydajności
100÷300 m3/d ciśnieniu roboczym maks. 60 bar [10]

Oczyszczona woda (z odcieków) spływająca z instalacji RO może być odprowadzana do
lokalnej kanalizacji ścieków komunalnych, gdyż uzyskane stężenia wskaźników

zanieczyszczeń nie przekraczają ustawowych ograniczeń. Woda ta wykorzystywana jest
także do mycia podłóg w budynkach gospodarczych wysypiska oraz do mycia samochodów.

W Polsce uruchomiono także instalację RO produkcji firmy ZUGiL Wieluń do
oczyszczania zanieczyszczonych ścieków przemysłowych i wód odciekowych z
małych wysypisk. Ta kontenerowa oczyszczalnia wyposażona w moduły RO funkcjonuje w
ten sposób, że ciśnienie wprowadzane do modułów RO powoduje przenikanie
oczyszczonych odcieków wodnych przez półprzepuszczalną błonę membranową z
równoczesnym spadkiem (gradientu) stężenia zanieczyszczeń. Natomiast ciśnienie robocze
RO przewyższa wielkością panujące w danym układzie ciśnienie osmotyczne.
Instalacja ta usuwa np. z odcieków wodnych sole nieorganiczne, mikroorganizmy oraz trudno
rozkładalne związki organiczne. Instalacja zamontowana w typowym kontenerze zapewnia
małe koszty eksploatacyjne przy optymalnie małych gabarytach kontenera. Główną zaletą
jest brak powstawania ścieków w procesie RO, co ma pewną przewagę nad tradycyjnymi
metodami ocz

yszczania wód odciekowych, ścieków przemysłowych. Produkcję ww.

urządzenia wyposażonego w instalację RO ZUGiL Wieluń podjął w 1992 r.

Podsumowanie

Przedstawione w artykule

nowoczesne instalacje do oczyszczania odcieków wodnych z

wysypisk komunalnych

i przemysłowych mogą być wykorzystane w planistycznych i

projektowych opracowaniach obejmujących:



modernizację małosprawnych instalacji drenażu i odprowadzania oczyszczonych
odcieków do rowów melioracyjnych albo do wód powierzchniowych lub do ziemi,



budowę nowych oczyszczalni odcieków na terenie dużych składowisk odpadów (o
powierzchni >25 ha), z których oczyszczone odcieki dostosowane będą do wymagań
ustawowych oczyszczalni miejskich,



budowę oczyszczalni wyposażonej dodatkowo, poza podczyszczeniem biologicznym, w
moduły: ultrafiltracji, nanofiltracji i odwróconej osmozy, z której odczyszczane odcieki
mogą być lokalnie wykorzystane do celów gospodarczych, np. do

nawodniania

terenów zielonych, do celów sanitarnych itp. (rys. 2.).

Poza tym instalacje te mogą być wykorzystane do założeń projektowych służących do
określania optymalizacji efektów gospodarczych składowisk odpadów i ochrony środowiska.

Literatura

1. Ehrig H.J., Sickerwasser aus HM Deponien, Trier 1991.
2. Schmitter Dr., KCH-Verfahren zur Sickerwasserreinigung Siersham, Prospekt U

– 10/94.

3. Holz F., Weber B., Sickerwasser-Behandlung. Haase Energietechnik 1990.
4. Krümpelbeck J., Untersuchungen von Siedlungsabfalldeponien Bergischen – Universität,
Wuppertal. Heft 3/2000.
5. Stępniak S., Metody oczyszczania odcieków z naziemnych składowisk odpadów, Gaz,
Woda i Technika Sanitarna 8/2000.
6

. Stępniak S., Zbiorniki na odcieki wodne składowisk odpadów, Rynek Instalacyjny 11/2007,

s. 91.
7. Stępniak S., Bilans wodny z poletek badawczych wysypisk odpadów, Rynek Instalacyjny
5/2007, s. 66.
8. Peters T.A., Membrantechnologie und Umweltechnik, Rochen-Neus, Deponie Ihlenberg

1990.
9. Prospekt. Sickerwasser entsorgen. Biologische Vorbehandlung. Umkehrosmose.
Eindampfung. Granulationstrockung. Haase energietechnik GmbH.

Neumünster 1990.

10. Oferta Ortocal s.c. Poznań 10.05.2005 r., Oczyszczanie odcieków ze składowisk
odpadów komunalnych za pomocą R/O.
11. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 lipca 2004 r. w sprawie warunków, jakie
należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód i do ziemi oraz w sprawie substancji
szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (DzU Nr 168, poz. 1763).
12. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2001 r. w sprawie zakresu, czasu,
sposobu oraz warunków prowadzenia monitoringu składowisk odpadów (DzU Nr 220, poz.
1858).
13. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003 r. w sprawie szczegółowych
wymagań dotyczących lokalizacji, eksploatacji i zamknięcia jakim powinny odpowiadać
poszczególne typy składowisk odpadów (DzU Nr 61, poz. 549).