CHARAKTERYSTYKA ŚCIEKÓW ( MIEJSKICH I PRZEMYSŁOWYCH) ORAZ METODY ICH OCZYSZCZANIA I ZAGOSPODAROWANIA

Pod pojęciem ścieków rozumiemy: 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 fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych.

Ścieki miejskie to te zanieczyszczone wody, które płyną siecią kanalizacyjną. W kanalizacji ogólnospławnej będzie to mieszanina ścieków bytowo-gospodarczych, przemysłowych i wód opadowych. Są mieszaniną wód zużytych w gospodarstwach domowych, w drobnych zakładach przemysłowych, w zakładach usług komunalnych z wodami infiltrującymi do kanalizacji przez nieszczelności sieci. W kanalizacji ogólnospławnej ścieki miejskie zawierają także wody opadowe.

Rodzaje ścieków miejskich

- bytowo-gospodarcze

- fekalia

- przemysłu miejskiego

- opadowe

- infiltracyjne, drenażowe (przypadkowe)

- nielegalne zrzuty ścieków

Ścieki przemysłowe to ścieki powstające w zakładach przemysłowych jak np. zakłady produkcyjne, usługowe. Są efektem procesów technologicznych jak np. przeróbka surowców i ich uszlachetnianie. Ich skład, rodzaj i ilość zależą przede wszystkim od rodzaju przedsiębiorstwa i jego gospodarki wodno- ściekowej. Na te parametry składają się takie procesy jak: ilość zużywanej wody, rodzaj technologii produkcji itp. Tego typu ścieki powstają w przemyśle:

• metalurgicznym,

• włókienniczym,

• chemicznym,

• górniczym,

• paliwowo-energetycznym,

• elektromaszynowym,

• celulozowym,

• garbarskim,

• spożywczym.

Aby ocenić ich szkodliwość ścieków przemysłowych należy znać skład ogólnego odpływu z całego zakładu oraz skład strumieni wypływających z poszczególnych działów produkcji. Są one głównym zagrożeniem dla odbiorników wodnych, a wielka różnorodność zanieczyszczeń zawartych w tych ściekach sprawia, że nie ma standardowych metod ich oczyszczania.

W procesach oczyszczania ścieków stosuje się metody mechaniczne, chemiczne, biologiczne, mieszane i dezynfekcję. W zależności od rodzaju ścieków proces oczyszczania powinien być tak pomyślany, aby przy minimalnym nakładzie kosztów uzyskiwać najwyższy możliwy stopień oczyszczenia. W tym celu stosuje się jedną lub kilka z metod oczyszczania.

Przez pojęcie: oczyszczanie ścieków rozumiemy wszelkie działania, które mają na celu usunięcie zanieczyszczeń natury biologicznej, chemicznej i mechanicznej ze ścieków. Należy szkodliwe substancje całkowicie usunąć lub zmienić ich właściwości w taki sposób, aby nie stanowiły już zagrożenia dla odbiorców odzyskanej wody. Oczyszczanie ścieków musi przebiegać tak, aby oczyszczone już wody nie szkodziły zdrowiu organizmów żywych a dzięki temu nadawały się do dalszego użytku.

Oczyszczanie ścieków składa się z kilku uzupełniających się procesów.

1. z oczyszczania mechanicznego - polegającego na cedzeniu, rozdrabnianiu, sedymentacji oraz flotacji.

2. z oczyszczania biologicznego - polegającego na rozkładaniu wszelkich zanieczyszczeń o charakterze organicznym przez mikroorganizmy.

3. z oczyszczania chemicznego - polegającego na kompleksie chemicznych reakcji różnego typu oraz na procesach fizyko-chemicznych.

Ad.1. To tzw. I stopień oczyszczania. Procesy te mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Polegają na rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wypienianiu i odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnić redukcję zawiesin w granicach 60-70%, BZT5 do 20%.

Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

1. kraty,

• ręczne,

• mechaniczne,

2. sita,

3. piaskowniki,

4. osadniki,

5. flotatory.

W większości oczyszczalni ścieków stopień mechanicznego oczyszczania ścieków nie może występować samodzielnie z uwagi na niewystarczający stopień oczyszczania ścieków. Wyjątek stanowią tutaj podczyszczalnie ścieków przemysłowych, oraz przydomowe oczyszczalnie ścieków współpracujące z drenażem rozsączającym.

Ad.2. Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów biologicznego rozkładu

zanieczyszczeń organicznych wykorzystuje się populacje mikroorganizmów zawieszone w toni ścieków (metody osadu czynnego) lub mikroorganizmy tworzące utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne).

Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan).

Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach:

tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja

anoksycznych (niedotlenionych) - denitryfikacja

Naturalne metody biologiczne

1. Nawadnianie.

2. Irygacja.

3. Pola filtracyjne.

4. Stawy biologiczne.

Ad.3.To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na koagulacji, sorpcji i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu unieszkodliwieniu bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków.

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. W chwili obecnej coraz większa liczba zakładów chemicznych zmuszana jest do racjonalizacji gospodarki wodą, polegającej przede wszystkim na stosowaniu zamkniętych obiegów wody, co powoduje stosowanie nowych, skutecznych metod oczyszczania własnych ścieków, tak by mogły się stać one źródłem wody wykorzystywanej w celach przemysłowych.

W wyniku oczyszczania cieków zarówno miejskich jak i przemysłowych powstają osady ściekowe, które należy odpowiednio zagospodarować.

Przeróbka osadów ściekowych traktowana jeszcze niedawno jako zadanie drugorzędne w stosunku do oczyszczania ścieków szybko nabiera znaczenia równorzędnego.

Wybudowane wcześniej oczyszczalnie oraz wiele spośród budowanych obecnie

w oparciu o wcześniej przygotowane projekty, będą zmuszone do uzupełnień i

modernizacji.

Unieszkodliwianie osadu polega na:

- zmniejszeniu jego zagniwalności w procesie stabilizacji

- zabiciu organizmów chorobotwórczych w procesie higienizacji

- zmniejszeniu objętości i masy osadu w procesie odwadniania, suszenia

- wywozie z terenu oczyszczalni do miejsca jego ostatecznego wykorzystania lub

zdeponowania.

Surowe osady wydzielone w oczyszczalni (OW, OCH i ON) są niebezpieczne sanitarnie, ponieważ zawierają pasożyty, bakterie chorobotwórcze i wirusy. W osadach surowych ich ilość jest bardzo duża, co stwarza że są niebezpieczne i uciążliwe dla otoczenia. Osady te posiadają zdolność do zagniwania tj. rozkładu beztlenowego związków organicznych, co wiąże się z wydzielaniem bardzo przykrych i uciążliwych zapachów.

Pośród procesów przerobu osadów dość szczególne miejsce zajmuje ich kondycjonowanie. Nie jest to proces najważniejszy, niemniej jest on stosowany często, a jego celem jest przygotowanie osadów do procesu, który ma po nim nastąpić.

Surowe osady organiczne stanowią istotne zagrożenie dla środowiska z uwagi na

zawartość organizmów chorobotwórczych oraz zdolność do zagniwania. Przeróbka

osadów (stabilizacja osadów) może być prowadzona w :

- procesach biologicznych (fermentacja metanowa, tlenowa stabilizacja, kompostowanie)

- procesach chemicznych (wapnowanie osadów)

- procesach termicznych (termo-kondycjonowanie, mokre spalanie, piroliza, spalanie osadów).

Biologiczna stabilizacja osadów

Organiczne cząstki osadów mogą być rozkładane (biodegradowane) przez mikroorganizmy w warunkach beztlenowych (fermentacja metanowa) lub tlenowych (stabilizacja tlenowa). Rozkład (stabilizacja) zanieczyszczeń organicznych osadu w warunkach beztlenowych nosi nazwę fermentacji metanowej, ponieważ głównym produktem tego rozkładu jest gaz zawierający 60 - 80% metanu oraz dwutlenek węgla. Rozkład zanieczyszczeń organicznych osadów w warunkach tlenowych (w obecności tlenu) nosi nazwę tlenowej stabilizacji osadów. Tlenowa stabilizacja osadu jest to metoda wykorzystująca biologiczny rozkład zanieczyszczeń organicznych zawartych w osadach surowych. Tlenowa stabilizacja oparta jest na tlenowym rozkładzie masy organicznej w warunkach „głodu substratowego”, czyli

tzw. respiracji endogennej. Proces ten prowadzony jest w wydzielonych, otwartych

lub zamkniętych komorach z doprowadzeniem powietrza lub równolegle z oczyszczaniem ścieków w komorach osadu czynnego w układzie z przedłużonym napowietrzaniem. Proces ten powoduje zmniejszenie masy organicznej osadu

Kompostowanie jest jedną z metod przeróbki, która pozwala na unieszkodliwienie i pełne zagospodarowanie osadów ściekowych. Dzięki poprawnie przeprowadzonemu procesowi kompostowania można uzyskać ustabilizowany, pozbawiony organizmów chorobotwórczych produkt, charakteryzujący się dobrymi własnościami nawozowymi. Nawóz w postaci kompostu może być pożądanym przez rolników i użytkowników zieleni produktem, dzięki konkurencyjnej cenie i dobrym właściwościom.

Osady ustabilizowane mogą być rolniczo, składowane na wysypiskach, spalane itp. Spalanie wymaga odwodnienia bez stabilizacji a popiół składowany jest na składowisku.

Osady ze ścieków komunalnych mogą być użytkowane przyrodniczo „bezpośrednio” po ich dalszym przetworzeniu w części osadowej oczyszczalni lub „pośrednio” po ich dalszym przetworzeniu na uszlachetnione produkty nawozowe. Jeśli osady mają być użytkowane bezpośrednio, to procesy przerobu w oczyszczalni ścieków muszą zapewniać skuteczną higienizację, uwodnienie na poziomie zgodnym z założonym systemem rozprowadzania (na grunt lub do gruntu) oraz właściwą jakość pod względem wartości składników niepożądanych. Do użytkowania bezpośredniego nadają się zarówno osady płynne jak i stałe (maziste i ziemiste).

Termiczna stabilizacja osadów

Jest to wykorzystanie procesów cieplnych do zmian właściwości cząstek osadu (stabilizacja osadu) lub też w celu ich ostatecznego unieszkodliwienia. Są to:

- termo-kondycjonowanie

- mokre spalanie

- piroliza

- spalanie całkowite.

Jest to bardzo droga metoda przeróbki osadów, ponieważ jest skomplikowana technicznie. Stosowana jest w nielicznych dużych oczyszczalniach ścieków, zaś dla małych i średnich oczyszczalni jest nieopłacalna.

MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA OSADÓW ZE ŚCIEKÓW KOMUNALNYCH

- przyrodnicze wykorzystanie

- składowanie

- spalanie bezpośrednie

- spalanie po pirolizie

- zrzucanie osadów do morza

- wykorzystanie rolnicze

Czynnikiem, który w różnym stopniu ogranicza lub czasami uniemożliwia przyrodnicze wykorzystanie osadów ze ścieków komunalnych, są metale ciężkie. Występują one w osadach komunalnych w różnych ilościach, zależnych od ilości i rodzaju ścieków przemysłowych odprowadzanych do ogólnej kanalizacji.

1

---