SPRAWOZDANIE

Laboratorium z Monitoringu Środowiska

Temat: Wycieczka do oczyszczalni ścieków w Gliwicach

Sekcja w składzie:
1. Gil Andrzej
2. Huras Paulina
3. Stanisz Szymon

I. Wstęp teoretyczny

Oczyszczalnia ścieków - to zespół urządzeń służący do oczyszczenia ścieków przed ich wprowadzeniem do rzeki, jeziora, morza, czy gruntu.

Podział oczyszczalni:

-lokalne, służą do oczyszczania niewielkich ilości ścieków

-centralne, służą do oczyszczania dużych ilości ścieków

-grupowe, służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu

Wyróżniamy trzy kolejne metody oczyszczania ścieków. Pierwszą z nich jest oczyszczanie mechaniczne, które nazywane jest pierwszym stopniem oczyszczania. Procesy takie mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych oraz grubych zawiesin. Polegają na cedzeniu, flotacji, sedymentacji, wypienianiu i odwirowaniu.

W tym celu stosuje się takie urządzenia jak:

-kraty

-sita

-piaskowniki

-osadniki

-flotatory

Kolejnym etapem oczyszczania jest oczyszczanie biologiczne. Jego podstawowym celem jest usuwanie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów rozkładu zanieczyszczeń przy użyciu metod biologicznych stosuje się mikroorganizmy zawieszone w ściekach lub tworzące utwierdzoną biomasę.

Podczas przemian biochemicznych zanieczyszczenia organiczne są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm, który przyczynia się do przyrostu ich biomasy. Pozostała część zanieczyszczeń uwalniana jest jako dwutlenek węgla i woda, lub dwutlenek węgla i metan, w zależności od wykorzystywanych bakterii (aeroby lub anaeroby). Nadmiar masy organicznej wytworzonej w procesach oczyszczania ścieków jest odfiltrowywany mechanicznie w osadnikach wtórnych.

Procesy biologicznego oczyszczania ścieków możemy podzielić na:

tlenowe - zachodzi biologiczne utlenianie, nitryfikacja

anoksyczne - denitryfikacja

Następną z metod jest oczyszczanie chemiczne. Jest ono mechanicznym wspomaganiem oczyszczania ścieków przez działanie koagulantów - substancji chemicznych umożliwiających łączenie fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty. Ścieki miesza się z roztworem koagulanta, dzięki czemu tworzą się kłaczki wodorotlenku glinu, lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyspieszające proces sedymentacji w osadniku. Metody takie stosuje się do usuwania ze ścieków substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi.

Polegają one na:

-koagulacji

-sorpcji

-chlorowaniu, unieszkodliwiającym nieprzyjemny zapach ścieków i żyjące w nich bakterie chorobotwórcze

Na koniec oczyszczone ścieki uwalniane są do gruntów, rzek, jezior, czy innych wód.

II. Oczyszczalnia ścieków w Gliwicach

Centralna oczyszczalnia ścieków w Gliwicach po modernizacji została oddana do użytku w 2002 roku. Zajmuje ona powierzchnię 15 hektarów, a w jej skład wchodzi ponad 60 obiektów. Docelowa dzienna przepustowość to 51 000 m3/d, jednak maksymalny przepływ dobowy może wynieść 84 000 m3/d. Jest ona oczyszczalnią typu mechaniczno-biologiczno-chemicznego. Obsługą oczyszczalni zajmuje się 35 osób, a kolejne 16 pracuje w laboratorium ścieków i wody. Odbiornikiem oczyszczonej wody jest rzeka Kłodnica.

Jednak zanim ścieki trafią do Kłodnicy przechodzą długi proces oczyszczania, który w centralnej oczyszczalni ścieków w Gliwicach wygląda następująco:

Oczyszczanie mechaniczne

Wytworzone w Gliwicach ścieki spływają do oczyszczalni trzema drogami - kolektorami z kanalizacji ogólnospławnej, z centrum miasta, oraz z osiedla Waryńskiego i najbliższych okolic.

Pierwszym krokiem oczyszczania mechanicznego jest przepuszczenie ścieków przez kraty zatrzymujące wszystkie przedmioty o gabarytach powyżej 10cm. Następnie stamtąd ścieki transportowane są rurociągiem do głównej przepompowni, gdzie zostają wypompowane na wysokość I piętra budynku kratowni. Tam filtrowane są przez gęste, automatyczne kraty zatrzymujące zanieczyszczenia o rozmiarach przekraczających 6mm. Tak wstępnie oczyszczone ścieki trafiają do piaskowników. W nich wydzielana jest zawiesina mineralna, składająca się głównie z piasku, żwiru i tłuszczów. Pierwsze dwa składniki zostają odwodnione i wywiezione na wysypisko komunalne, tłuszcze natomiast gromadzone są w specjalnych foliowych pojemnikach i przekazywane firmom zajmującym się utylizacją odpadów niebezpiecznych. Tak oczyszczone ścieki przepływają następnie przez osadniki wstępne, gdzie poddawane są sedymentacji. Tym kończy się proces mechanicznego oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie biologiczne

Po skierowaniu ścieków do reaktorów biologicznych rozpoczyna się proces biologicznego oczyszczania.

Pierwszym krokiem są reakcje w beztlenowej komorze defostacji, w której zachodzą procesy przemiany związków fosforu, sprzyjające zwiększeniu wbudowywania fosforu w biomasę czynnego osadu. Ponadto w komorze predenitryfikacju osadu cyrkulowanego zachodzi proces redukcji utlenionych związków azotu do azotu cząsteczkowego. Wprowadzenie takiej komory jest nowatorskim rozwiązaniem. Ma ono na celu zapewnienie lepszych warunków beztlenowych w komorach beztlenowej defostacji, które to warunki mogły by być zaburzane poprzez tlen zawarty w cząsteczkach NO3.

W zasadniczej części reaktora biologicznego w wyniku działalności mikroorganizmów osadu czynnego zachodzą zintegrowane procesy biologicznego oczyszczania ścieków ze związków węgla organicznego, azotu i fosforu. Procesy te obejmują:
-utlenianie związków węgla oraz związków azotowych

-redukcję azotanów do gazu azotowego

-syntezę biomasy osadu czynnego

-przemian związków fosforu

Dodatkowo prowadzone jest strącanie związków fosforu w oparciu o koagulant PIX lub chlorek żelaza.

Odpowiednia ilość tlenu oraz krążenie ścieków zapewniane jest przez rotory z przegrodami kierującymi i mieszadła. Ich praca sterowana jest automatycznie, w zależności od zapotrzebowania na teln i stężenia azotu amonowego. Po oczyszczeniu w reaktorach biologicznych, mieszanina osadu i ścieków dopływa do komory rozdziału KR3, a stąd do osadników wtórnych, gdzie następuje oddzielenie osadu czynnego od oczyszczonych ścieków. W wyniku sedymentacji osad czynny opada na dno, a sklarowane ścieki trafiają do punktu poboru ścieków, a stamtąd do komory pomiarowej, gdzie mierzone jest natężenie przepływu. Następnie oczyszczone ścieki przez wylot trafiają do rzeki Kłodnicy.

Natomiast osad z dna osadników wtórnych jak i części pływające na powierzchni ścieków zgarniane są do centralnego leja i pod naporem hydraulicznym ścieków w osadniku odpływają do przepompowni osadu wtórnego. W przepompowni osad rozdzielany jest na wtórny recyrkulowany oraz wtórny nadmierny. Pierwszy z nich kierowany jest do komory pomiarowej, skąd zwracany jest do reaktorów biologicznych. Osad wtórny nadmierny kierowany jest do zbiornika osadu nadmiernego, a po zagęszczeniu w zagęszczarkach do zbiornika osadu mieszanego, gdzie mieszany jest z osadem wstępnym i kierowany do komór fermentacyjnych.

Fermentacja osadu

W komorach fermentacyjnych zachodzi fermentacja mezofilna osadów. W procesie tym pozyskiwany jest biogaz, który transportowany jest do stacji odsiarczania katalitycznego, gdzie następuje proces oczyszczania go z siarkowodoru. Oczyszczony gaz trafia do zbiornika biogazu, a następnie do kotłowni gazowej i generatorów prądu, gdzie wykorzystywany jest do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Zgodnie z prawem pozyskana energia elektryczna najpierw musi zostać odprowadzona do sieci energetycznej, a dopiero potem może zostać pobrana choćby w tej samej ilości. Nadwyżki biogazu spalane są w pochodni gazowej. Produktem fermentacji poza biogazem jest osad przefermentowany. Jest on ustabilizowany biologicznie. Po około 20 dniach fermentacji przy temperaturze 37C kieruje się go do zbiornika osadu przefermentowanego, gdzie następuje buforowanie jego spływów i odgazowanie, a następnie poddawany jest procesowi odwadniania mechanicznego. Odwodniony osad może być dodatkowo zhigienizowany przez dodanie wapna palonego, po czym wywożony jest z terenu oczyszczalni ścieków z możliwością wykorzystania go do celów przyrodniczych, m.in. do rekultywacji terenów zielonych, czy pod uprawy roślin przeznaczonych do produkcji biopaliw.

III. Wnioski i podsumowanie

Centralna oczyszczalnia ścieków w Gliwicach może zostać zakwalifikowana do najnowocześniejszych, dzięki:

-uzyskiwaniu oczyszczonych ścieków spełniających wymogi zarówno polskich norm, jak i dyrektyw Unii Europejskiej.

-przyjmowaniu ścieków z szamb przy pełnej automatyzacji i w wypadku nieodpowiednich parametrów, odcięcia ich dopływu.

-pełnemu zagospodarowaniu otrzymanych osadów, bez konieczności wywożenia ich na składowiska kontrolne.

-całkowicie zautomatyzowane procesowi oczyszczania ścieków.

-wykorzystanie powstałego w etapach oczyszczania biologicznego biogazu jako źródła energii cieplnej i elektrycznej.

-osiągnięcie małej aerogenności i hałaśliwości procesu napowietrzania, dzięki zastosowaniu rotorów obudowanych pomostami żelbetonowymi.

-zastosowanie do napowietrzania piaskowników dmuchaw w pomieszczeniach zamkniętych i w obudowach dźwiękochłonnych.

Wysoki stopień oczyszczania ścieków gwarantuje powiązanie nowoczesnej technologii z pełną automatyką procesów oczyszczania, umożliwiających sterowanie nimi, zabezpieczanie przed awariami i wczesne wykrycie jakichkolwiek zakłóceń w pracy oczyszczalni. Zważywszy, że przepustowość oczyszczalni wynosi 51 tys. m3 na dobę, jest to niezwykle skomplikowane i odpowiedzialne zadanie.