POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA W KIELCACH

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA LĄDOWEGO

INŻYNIERIA SANITARNA

KATEDRA TECHNOLOGII WODY I ŚCIEKÓW

PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA

ANALIZA ILOŚCIOWA I JAKOŚCIOWA OSADÓW Z WYBRANYCH OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW TYPU „LEMNA” ORAZ MOŻLIWOŚCI ICH WYKORZYSTANIA

OPIEKUN PRACY: OPRACOWAŁ:

PROF. PŚK DR HAB.INŻ. INŻ. DANIEL TEREBIŃSKI
FRANCISZEK CZYŻYK

Kielce, 2001

Spis treści

1. Wstęp.

Celem pracy jest analiza osadów dennych z oczyszczalni ścieków systemu „Lemna” oraz możliwość ich końcowej przeróbki lub wykorzystania w warunkach polskich i zgodnie z polskim prawem.

Część pierwsza pracy poświęcona jest opisowi technologii „Lemna” oraz stosowanych w tym systemie rozwiązań technicznych. Znajdują się tu informacje na temat mechanizmów działania oczyszczalni, schemat technologiczny z opisem poszczególnych rozwiązań technologicznych stosowanych
w oczyszczalniach tego typu, przekrój poprzeczny przez staw Lemna.

W części drugiej opisane zostały dostępne sposoby postępowania z osadami ściekowymi, tj. metody stabilizacji, zmniejszania objętości, higienizacji i zagospodarowania osadów.

W części trzeciej scharakteryzowane zostały wybrane oczyszczalnie Lemna, których osady stanowiły podstawę do napisania tej pracy.

W części czwartej opisano wyniki analiz osadów z wybranych oczyszczalni i zaproponowano sposób postępowania z nimi dla każdej z oczyszczalni.

2. Charakterystyka technologii „Lemna”.

1. Część mechaniczna

Oczyszczalnia składa się z kraty gęstej, piaskownika oraz punktu zlewnego ścieków dowożonych. W obrębie kraty gęstej następuje separacja dopływających części stałych o wielkości powyżej 1 cm. W piaskowniku następuje sedymentacja mineralnych zawiesin ziarnistych.

Stosowane są różne rozwiązania konstrukcyjne elementów części mechanicznej:

• kraty ręczne (m.in. Wręczyca Wielka, Boronów, Kochcice),

• kraty mechaniczne schodkowe (Chmielnik Rzeszowski, Gomunice),

• kraty mechaniczne koszowe (Dobrodzień, Świerklaniec).

• piaskowniki pionowe szczelinowe (Świerklaniec),

• piaskowniki radialne (Gomunice).

• piaskowniki poziome dwukomorowe (Wręczyca Wielka, Boronów),

• punkty zlewne z kratą gęstą (Świerklaniec, Gomunice, Dobrodzień),

• punkty zlewne automatyczne z pomiarem pH i identyfikacją przewoźnika (Zaniemyśl).

Ponadto w części mechanicznej, jeżeli nie można uzyskać grawitacyjnego przepływu ścieków, często stosowane są przepompownie ścieków.

Urządzenia części mechanicznej, w zależności od wielkości
i rodzaju mogą być zautomatyzowane lub obsługiwane ręcznie. Jednak ze względu na koszty wyposażenia oczyszczalni ścieków systemu Lemna w urządzenia automatyczne, przy stosunkowo niedużym koszcie całej inwestycji, najczęściej wybierane są urządzenia najtańsze i najprostsze (kraty ręczne, piaskowniki poziome dwukomorowe, punkty zlewne bez odświeżania ścieków
dowożonych).

1. Część biologiczna

1. Staw napowietrzany

W stawie tym zachodzą procesy redukcji zanieczyszczeń organicznych (zawiesina ogólna, BZT₅, ChZT) oraz wstępny proces utleniania związków azotowych (amonifikacja
i nitryfikacja).[13]

Długi czas zatrzymania ścieków (ok. 10 - 20 dób) oraz duży wiek osadu czynnego powoduje, że osad nadmierny przyrasta
w bardzo małej ilości.

Staw napowietrzany jest wydzielony na kilka komór (cel) za pomocą przegród hydraulicznych z oknem przelewowym.

Zastosowanie tych przegród ma na celu maksymalne wydłużenie drogi przepływu ścieków przez staw napowietrzany, a co za tym idzie, jak najdłuższe poddawanie ich procesowi oczyszczania
w środowisku tlenowym.

Tlen do stawu napowietrzanego jest dostarczany z dmuchaw poprzez przewody powietrzne do przydennego systemu dyfuzorów.

System napowietrzania dyfuzorowego spełnia także drugą, nie mniej ważną rolę - powoduje bowiem dokładne wymieszanie ścieków z zawiesiną biologiczną.

Firma Hydro-Lemna S.A. j.v. - właściciel technologii Lemna
w Polsce coraz częściej, ze względu na dostarczanie na oczyszczalnie typu Lemna dużej ilości ścieków dowożonych oraz ścieków przemysłowych (z przetwórstwa owocowo-warzywnego, garbarni i masarni), stosuje komory szybkiego mieszania
o zintensyfikowanym napowietrzaniu.

Komora szybkiego mieszania w systemie Lemna, to I cela stawu napowietrzanego wyposażona w bardzo dużą ilość dyfuzorów oraz aeratory napowietrzające. Ścieki o bardzo dużym ładunku zanieczyszczeń wpływające do komory szybkiego mieszania, są intensywnie napowietrzane i mieszane. Ma to na celu jak najszybsze pozbycie się możliwie największego ładunku zanieczyszczeń ze ścieków, po to, aby nie zakłócał on poprawnej nitryfikacji w kolejnych celach. Po stawie napowietrzanym ścieki przepływają najczęściej do nitryfikatora (na niektórych oczyszczalniach, najczęściej zbudowanych przed 1995 rokiem, nitryfikatory nie były wykorzystywane, na przykład w Kochcicach, Rossosze, Wręczycy Wielkiej).

2. System nitryfikacji

Reaktory nitryfikacyjne są wykonywane w postaci napowietrzanych zatapialnych złóż biologicznych, zanurzonych
w ściekach. Złoża nitryfikacyjne mają bardzo dużą powierzchnię rozwinięcia (150 - 250 m² / 1m³ wkładu), celem maksymalnego zintensyfikowania procesu nitryfikacji (bardzo duża powierzchni kontaktu mikroflory bakteryjnej - Nitrosomonas, Nitrobacter ze ściekami).

Reaktory instaluje się w obrębie stawów, wydzielając je za pomocą przegród hydraulicznych (m.in. Kochcice) lub
w odrębnych komorach żelbetowych zlokalizowanych pomiędzy stawem napowietrzanym i stawem Lemna.

Komora ma za zadanie dodatkową intensyfikację procesu nitryfikacji częściowo zachodzącego już w stawie napowietrzanym.

Na rozwiniętej powierzchni złóż biologicznych, na których dominują bakterie nitryfikacyjne następuje utlenianie związków amonowych do azotanów według poniższego schematu reakcji:

Tak uzdatnione ścieki ulegają procesowi denitryfikacji w stawie Lemna, w wyniku czego zostaje uwolniony do atmosfery wolny azot cząsteczkowy w formie gazowej, co w rezultacie daje końcową redukcję form azotowych z układu oczyszczania.[13]

3. Komora koagulacji

Do redukcji stężenia fosforu w okresie niskich temperatur zimowych stosuje się koagulant, którym jest najczęściej krystaliczny siarczan glinowy Al₂(SO₄)₃ x 12 H₂O. Czasami stosowany jest także PIX (uwodniony siarczan żelaza Fe(SO₄) x 6H₂O). Siarczan glinu podawany jest do ścieków w formie suchej. W komorze koagulacji następuje dokładne wymieszanie siarczanu glinu ze ściekami (na dnie komory zamontowany jest dyfuzor, który umożliwia wymieszanie koagulantu ze ściekami), dzięki czemu następuje proces koagulacji związków fosforanowych.

W stosunku do typowych procesów koagulacji, stosowana dawka siarczanu glinu, ze względu na długi czas zatrzymania jest niewielka, a co się z tym wiąże koszty procesu są znikome i ilość wytrącanego osadu niewielka.

Ścieki z komory koagulacji przepływają następnie do stawu doczyszczającego Lemna.

4. Staw doczyszczający Lemna

W stawie doczyszczającym Lemna przebiegają dalsze procesy redukcji związków organicznych i biogennych na drodze biologicznych reakcji beztlenowo-tlenowych oraz bioakumulacji zanieczyszczeń do biomasy rzęsy wodnej porastającej zwierciadło ścieków.

Staw Lemna, podobnie jak staw napowietrzany, podzielony jest na cele za pomocą przegród hydraulicznych, które wydłużają czas przetrzymania ścieków w obrębie stawu zwykle powyżej 20 dób oraz pozwalają na pełne wykorzystanie pojemności stawów do procesów oczyszczania. Cała powierzchnia stawu doczyszczającego pokryta jest barierami pływającymi służącymi do stabilizacji rzęsy wodnej na powierzchni stawu i utrzymania równomiernej grubości kożucha roślinnego. Kożuch ten tworzy barierę i izoluje środowisko wodne od dopływu promieni słonecznych (procesy fotosyntezy i rozwój glonów), od falowania
i dyfuzji powietrza do środowiska wodnego.

Wytworzony przez rzęsę i ustabilizowany przez bariery kożuch

umożliwia utrzymanie trzech stref w kolumnie stawu wodnego, tj.:

• strefy natlenionej (aerobowej) - powstałej na skutek produkcji tlenu przez samą rzęsę wodną,

• strefy niedotlenionej (anoksycznej) - powstałej na skutek kontaktu strefy tlenowej i beztlenowej,

• strefy beztlenowej (anaerobowej) - powstałej na skutek przebiegu procesów rozkładu zanieczyszczeń organicznych przy deficycie tlenowym.

Rzęsa wodna w stawie doczyszczającym nie pełni jedynie funkcji asymilatora biologicznego zanieczyszczeń, ale głównie pełni funkcję naturalnego biologicznego izolatora i stymulatora środowiska wodnego stawu od otaczającego środowiska atmosferycznego w okresie letnim.[13]

W okresie braku rzęsy wodnej (zima i wczesna wiosna) bariery pływające i lód uniemożliwiają mieszanie ścieku i dzięki temu nadal utrzymywane są 3 strefy w kolumnie stawu, choć nie są one tak wyraźne jak z kożuchem roślinnym.

W stawie doczyszczającym (65% - 70% objętości) dominują procesy beztlenowego rozkładu zanieczyszczeń. Mimo tego obiekt nie jest uciążliwy zapachowo, z uwagi na wcześniejsze znaczne zmineralizowanie substancji organicznych oraz przebiegający proces fotosyntezy przy zwierciadle ścieków. Wytworzona w ten sposób przyzwieciadlana strefa tlenowa w połączeniu z kożuchem roślinnym utrudnia wymianę gazów zredukowanych (np.: H₂S), uciążliwych zapachowo dla otoczenia.

Bardzo istotnym dla procesu oczyszczania w okresie letnim jest utrzymanie odpowiedniej gęstości i kondycji rzęsy wodnej. Dla utrzymania stosunkowo młodej populacji rzęsy wodnej, wykazującej maksymalną zdolność absorpcyjną zanieczyszczeń biogennych, konieczny jest okresowy zbiór rzęsy. W Polsce częstotliwość zbioru rzęsy wynosi 1 do 4 razy w roku.

1. Gospodarka osadowa w systemie „Lemna”

Ważną zaletą technologii Lemna jest brak codziennych problemów z zagospodarowaniem osadów ściekowych w trakcie eksploatacji oczyszczalni tego typu, ponieważ w układzie technologicznym brak jest ciągu technologicznego usuwania i przeróbki osadów. Związane jest to z wprowadzeniem procesów symultanicznej tlenowej mineralizacji osadów w stawie napowietrzanym (ciągłe mieszanie poprzez doprowadzenia powietrza przez system dyfuzorów) oraz procesów stabilizacji beztlenowej o długim czasie zatrzymania w stawie doczyszczającym Lemna. Powoduje to pełną mineralizację i stabilizację osadów na oczyszczalni i minimalizuje ich powstawanie. Warstwa osadu w stawie napowietrzanym jest kilkakrotnie większa (około 5 - 8 razy) w stosunku do stawu Lemna z racji:

• zwiększonego obciążenia pierwszego stawu ładunkiem zanieczyszczeń (zwiększony przyrost organizmów oczyszczających ścieki);

• dopływających zawiesin (brak w układzie technologicznym osadnika wstępnego).

Raz na 10 - 15 lat, zgodnie z technologią, należy usunąć osad zgromadzony na dnie stawów. Jednak zmineralizowany lub ustabilizowany osad nawet wtedy nie jest usuwany całkowicie. Doświadczenia amerykańskie i polskie ze stawami napowietrzanymi
i osadowymi wskazują, że niewielka warstwa osadowa na dnie stawu rzędu 10 do 20 centymetrów ma mały lub nie ma wpływu na działanie układu oczyszczania ścieków. Taka warstwa osadu pełni bardzo ważną funkcję technologiczną zupełnie inną niż w tradycyjnych stawach ściekowych. W wyniku szybko postępującej mineralizacji wytrącanych osadów (rzędu 40÷70%) po czasie kilku lat tworzy swoiste złoże flotacyjne w kolumnie wodnej stawu napowietrzanego. Cząsteczki, które stanowią wypełnienie tego złoża są właśnie cząsteczkami wcześniej zmineralizowanego osadu nadmiernego zawieszonymi przez system napowietrzania w przestrzeni wodnej stawu. Tworzy się mineralny szkielet i rozwinięta powierzchnia właściwa dla porostu bakterii, przez co znacznie wzrasta aktywność biologiczna oczyszczania w stawie napowietrzanym. Zatem, osad może być usuwany w miarę potrzeby, ale nie musi być usuwany całkowicie.[13]

W obliczeniach technologicznych stawów oczyszczalni Lemna przyjęta jest rezerwa objętości na odkład osadów dennych. Zazwyczaj rezerwa na odkład osadów wynosi do 0,5m. Warstwa osadu, przy której konieczne jest jego usunięcie wynosi ok. 50 - 70 cm. W oparciu o dostępne dane z obiektów eksploatowanych w Polsce oraz prognozę przyrostu osadu, taka ilość osadu w stawie napowietrzanym wytworzy się po ok. 10 latach na oczyszczalni w pełni dociążonej ładunkiem zanieczyszczeń.

Zawartość wody w osadzie na dnie stawu wynosi: w warstwie powierzchniowej ok. 98% - 97%, a w dennej 90% - 93%.

Ilość związków organicznych w osadzie z dna stawów wynosi około 30% -40%. Jednak są to wartości dla osadów zalegających parę lat w stawach, systematycznie napowietrzanych. Osad
w oczyszczalniach przeciążanych, w których występuje deficyt tlenowy w stawie napowietrzanym, może mieć niższą ilość związków mineralnych.

W przypadku stabilizacji osadu w stawach uzyskuje się niższe koszty jednostkowe gospodarki osadowej niż przy innych rozwiązaniach. Wynika to ze:

• zmniejszenia czasu pracy ludzi i urządzeń, potrzebnego do jednorazowego usunięcia całej ilości osadu,

• obniżenia kosztów wywozu osadu przy jednorazowym wywozie całej jego ilości,

• zmniejszenia kosztów inwestycyjnych,

• obniżenie kosztów analiz osadu dla potrzeb jego wykorzystania wykonywanych w tym przypadku jednorazowo,

• obniżenie kosztów samej stabilizacji osadu - proces stabilizacji osadu w stawach jest mniej energochłonny ze względu na naturalny przebieg procesu rozciągniętego w długim okresie czasu,

• kilkakrotnie większego stopnia mineralizacji przy 10 letniej stabilizacji osadu w stawach.

3. Sposoby zmniejszania objętości, unieszkodliwiania
   i likwidacji osadów ściekowych.

1. Fermentacja metanowa.

Proces beztlenowej stabilizacji zastosowany po raz pierwszy
w przeróbce osadów przed 80 laty. Obecnie jest on stosowany przeważnie jako proces mezofilowy (tzn. w temperaturze 36°C)
w warunkach całkowitego wymieszania na oczyszczalniach miejskich
o przepływie ścieków przekraczającym 20000 m³/d. W pełni efektywne wykorzystanie biogazu staje się możliwe przy przepływach powyżej 50000 m³/d. Beztlenowa stabilizacja mezofilna (35°C) nie jest wystarczająco skuteczna w usuwaniu patogenów, tj. Salmonelli i jaj Ascaris, projektant musi być bardzo ostrożny w zalecaniu tego procesu w jego konwencjonalnej konfiguracji. W procesie różne grupy bakterii wykorzystujące jako substrat substancje produkowane przez grupę poprzedzającą: bakterie produkujące kwasy oczekują na zakończenie procesu hydrolizy; bakterie metanogenne oczekują na wytworzenie octanów i wodoru, które to substancje są bezpośrednimi prekursorami produkowanego metanu i dwutlenku węgla. Jeżeli choć jedna z tych grup bakterii nie spełni swojej roli nastąpi zakłócenie działania całego systemu. Szybkości poszczególnych etapów są różne i szybka akumulacja produktów końcowych jednego z nich może powodować inhibicję innych etapów. Przykładowo akumulacja gazowego wodoru spowoduje zahamowanie działalności bakterii produkujących kwasy. Na szczęście wodór jest preferowanym źródłem energii dla bakterii metanowych i jest szybko zużywany - pod warunkiem ze bakterie metanowe wykorzystujące wodór nie podlegają inhibicji spowodowanej jakąś substancja toksyczną. A zatem pomiar stężenia wodoru w gazie może być dobrym wskaźnikiem nadchodzących zakłóceń procesu - poziom stężenia H₂ wzrasta na długo przed zauważeniem przez operatora znaczącego spadku w objętości produkowanego biogazu.

Fermentacja beztlenowa zachodzi w siedmiu procesach cząstkowych:

• hydroliza złożonej materii organicznej;

• fermentacja aminokwasów;

• beztlenowe utlenianie długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i alkoholi;

• beztlenowe utlenianie produktów pośrednich;

• produkcja octanów z CO₂ i H₂;

• przetworzenie octanów w metan;

• przetworzenie CO₂ i H₂ w metan.

Najważniejszymi czynnikami decydującymi o powodzeniu stabilizacji beztlenowej są: czas zatrzymania; temperatura i jej odpowiednia kontrola; właściwe mieszanie; odpowiedni stosunek zasadowości do kwasowości i odpowiednie pH; nieobecność lub neutralizacja substancji toksycznych; stabilna jakość dopływu
i odpowiednia podaż substancji pożywkowych, szczególnie rozpuszczonych (chelatowanych) mikroelementów: żelaza, niklu, kobaltu i selenu. Utrzymywanie tych parametrów poniżej optymalnych wartości projektowych doprowadzi do mniejszej niż optymalna efektywności działania komory fermentacyjnej.[8]

Najbardziej typową konfiguracją stabilizacji beztlenowej jest system jedno lub dwustopniowy. W systemie dwustopniowym pierwszy reaktor jest mieszany i ogrzewany do 35 - 37 ^oC. Następnie po okresie aktywnej fermentacji osad jest przepompowywany do drugiej komory - nieogrzewanej i niemieszanej, gdzie następuje separacja części stałych i uwalnianie gazu.

1. Tlenowa stabilizacja osadów.

Tlenowa stabilizacja jest procesem biologicznym, wykorzystującym procesy endogenne mikroorganizmów, tj. samoutlenienia biomasy
w warunkach „głodu” substratowego.

W czasie tlenowej stabilizacji następują w osadzie zmiany w zawartości cieczy (wody), zmiany w zawartości i własnościach ciał stałych (cząstek osadu) oraz zmiany w ilości rozpuszczonych gazów.

Tlenowa stabilizacja prowadzona jest zazwyczaj w wydzielonych otwartych lub zamkniętych komorach z doprowadzeniem powietrza albo tlenu technicznego. Wyróżniamy następujące cztery rodzaje tlenowej stabilizacji osadu:

• klasyczna tlenowa stabilizacja osadu (KTSO),

• autotermiczna termofilowa stabilizacja tlenowa (ATST),

• wstępna autotermiczna termofilowa stabilizacja tlenowa (WATST).

• stabilizacja symultaniczna, prowadzona równolegle
  z oczyszczaniem ścieków w procesie osadu czynnego.

Tlenowa stabilizacja osadów prowadzona może być w układach jednostopniowym lub wielostopniowym. W układach wielostopniowych można prowadzić ten sam proces w szeregowo połączonych reaktorach lub też łączyć razem procesy tlenowe i beztlenowe stabilizacji osadów np. WATST o czasie przetrzymania około 1 doby w stopniu pierwszym i mezofilową fermentację metanową w stopniu drugim.

Symultaniczna tlenowa stabilizacja jest akceptowalna
w oczyszczalniach z usuwaniem węgla lub usuwaniem węgla
i nitryfikacją. Jednakże w procesie tym, wymagane długie wieki osadu sprzyjają występowaniu bakterii nitkowatych oraz bakterii wytwarzających substancje powierzchniowo czynne (pienienie), co utrudnia eksploatację komór osadu czynnego. Proces ten jest nieuzasadniony w wielofazowym procesie osadu czynnego (zintegrowane usuwanie C,N i P).

Wybór metody biologicznej stabilizacji osadu zależy od wielkości oczyszczalni oraz kosztów jej stabilizacji. Dla małych oczyszczalni korzystniejsza jest tlenowa stabilizacja Dla oczyszczalni średnich
i dużych korzystniejsza jest fermentacja metanowa.

W czasie tlenowej stabilizacji następuje ubytek masy organicznej osadu. Przy bardzo długim czasie napowietrzania osadu w reaktorze ustala się w komorze stan równowagi dynamicznej pomiędzy obumierającą biomasą a przyrastającą biomasą mikroorganizmów.

Podstawowe parametry technologiczne procesu tlenowej stabilizacji to: rodzaj osadu (wstępny, wtórny, mieszany), szybkość ubytku biologicznie rozkładalnej suchej masy organicznej, zawartość ciał stałych w doprowadzanym osadzie, zapotrzebowanie tlenu na utlenienie związków organicznych, zawartość tlenu rozpuszczonego
w reaktorze, odczyn (pH), temperatura, właściwa szybkość zużycia tlenu oraz wiek osadu.

W ostatnich latach rozwijany jest wydzielony proces termofilowej tlenowej stabilizacji osadu W procesie tym wykorzystuje się naturalne samoogrzanie osadu (analogia do kompostowania) w warunkach tlenowych do temperatury od 50 do 70 °C. Termofilowa stabilizacja bywa określana także mianem "ciekłego kompostowania". Badania Fuchs'a (EPA 1990) wykazują, że termofilowa tlenowa stabilizacja wymaga doprowadzenia osadu o zawartości suchej masy organicznej nie mniejszej, niż 2,5%, co zapewnia samoogrzanie osadu. Zaletą tego procesu jest skrócenie czasu stabilizacji oraz temperaturowa (naturalna) higienizacja (pasteryzacja) osadu. Wadami tego procesu są wysokie koszty dostarczania tlenu, silne pienienie w komorze oraz możliwość wystąpienia uciążliwości zapachowej. Wymaga to często budowy instalacji do oczyszczania gazów odlotowych.[8]

Symultaniczna tlenowa stabilizacja osadu

Tlenowa symultaniczna stabilizacja osadu przebiega równolegle
z usuwaniem zanieczyszczeń w komorze osadu czynnego. W procesie symultanicznym trudne jest jednoznaczne określenie warunków stabilności osadu. Na podstawie badań oczyszczalni pracujących
w skali technicznej oraz badań stabilizacji osadu nadmiernego
w wydzielonych komorach tlenowej stabilizacji przyjmuje się, że dla symultanicznej tlenowej stabilizacji podstawową wielkością charakteryzującą stabilność osadu jest iloczyn wieku osadu
i temperatury. Wg danych amerykańskich przyjmuje się, że wartość tego iloczynu winna być większa od 300 (°C*d), Autorzy uważają, że dla warunków polskich bezpieczne jest przyjmowanie wartości tego iloczynu w wielkości większej od 300 (°C*d). Wartość tego iloczynu jest podstawą do wymiarowania komór osadu czynnego
z symultaniczną stabilizacją osadu, gdyż z jej wartości wyznacza się wymagany wiek osadu.

Symultaniczna tlenowa stabilizacja wymaga w okresie zimy (niskie temperatury) wieku osadu w granicach od 25 do 35 d. Rzutuje to na konieczność stosowania komór osadu czynnego o znacznej pojemności wynoszącej od 0,2 do 0,3 m³/M. W konsekwencji ta metoda stabilizacji opłacalna jest dla małych oczyszczalni o przepustowości do 500 m³/d ścieków.[8]

Symultaniczna tlenowa stabilizacja osadu jest niekorzystna
w wielofazowym procesie osadu czynnego, tj. w układach technologicznych do zintegrowanego usuwania węgla, azotu i fosforu. W układach tych konieczna jest w czasie eksploatacji, zmiana .wartości wieku osadu, szczególnie w części tlenowej odpowiedzialnej za proces nitryfikacji (zwiększenie WO w okresie zimy) oraz defosfatacji
i denitryfikacji, które wymagają krótkiego WO. Wymagane duże wartości WO do symultanicznej stabilizacji są częściowo sprzeczne
z wymaganiami technologicznymi wartości WO dla układów zintegrowanych. Innymi słowy, w układach zintegrowanych występuje sprzeczność pomiędzy wymaganym wiekiem dla stabilizacji osadów
a wiekiem osadu (WO) dla procesu technologicznych. Nie zaleca się symultanicznej tlenowej stabilizacji dla zintegrowanego wielofazowego procesu osadu czynnego.

Wydzielona klasyczna tlenowa stabilizacja osadu (KTSO)

Wydzielona klasyczna stabilizacja tlenowa realizowana jest
w oddzielnych otwartych napowietrzanych zbiornikach osadu,
w których temperatura zależy od temperatury otoczenia. Zasilanie, tj. osad surowy oraz osad ustabilizowany doprowadzany i usuwany jest raz lub kilka razy na dobę lub też doprowadzany i usuwany w sposób ciągły.

Komora tlenowej stabilizacji wyposażona musi być w system napowietrzający. Najczęściej do napowietrzania stosuje się sprężone powietrze, strumienicowe systemy mieszająco - napowietrzające lub aspiratory (mieszadło z pustym wałem zasysające powietrze). Przy sprężonym powietrzu stosuje się ruszty średniopęcherzykowe lub membranowe (elastomerowe) dyfuzory drobnopęcherzykowe.

Wydzielona komora tlenowej stabilizacji posiadać musi także system do okresowego usuwania wody nadosadowej, którą odprowadza się po wyłączeniu systemu napowietrzania oraz po zagęszczeniu osadu-

Podstawowe czynniki wpływające na efekt stabilizacji oraz higienizację osadu w KTSO to:

• czas przetrzymania i temperatura,

• zasadowość i odczyn (pH),

• rodzaj osadu

Czas przetrzymania zależy od temperatury i rodzaju osadu. Podstawą do wyznaczania czasu przetrzymania jest wymagana wartość ubytku oraz szybkość ubytku suchej masy organicznej lub biologicznie rozkładalnej suchej masy organicznej. Przyjmuje się, że zadawalający efekt stabilizacji zapewnia ubytek co najmniej 38% suchej masy organicznej osadu.

W ostatnich latach wprowadza się modyfikację KTSO polegającą na wykorzystaniu procesu denitryfikacji do usuwania azotanów z cieczy nadosadowej. Uzyskuje się to poprzez porcjowe wprowadzanie osadu surowego oraz nieciągłe napowietrzanie komory. Po kilkugodzinnym napowietrzaniu komory i obniżeniu się odczynu (pH) w wyniku nitryfikacji, zatrzymuje się napowietrzanie oraz włącza mieszanie osadu. W tej fazie procesu doprowadza się nową porcję osadu surowego, który umożliwia denitryfikację azotanów zawartych w cieczy nadosadowej oraz powoduje podwyższenie odczynu, między innymi
i przez powstawanie azotu amonowego z surowego osadu - KTSO nie zapewnia zadawalającej higienizacji osadu. Ilość bakterii typu Salmonella sp. jest rzędu 100000 szt./kg s.m. a jaj Ascaris rzędu 100 szt./kg s.m. Pozostała po stabilizacji ilość organizmów chorobotwórczych uniemożliwia jego rolnicze wykorzystanie. Możliwe jest natomiast jego wykorzystanie do celów nierolniczych, tj. zastosowania przyrodniczego lub do iniekcji doglebowej (rekultywacja nieużytków).[8]

Wydzielona autotermiczna termofilowa stabilizacja osadu (ATST)

Termofilowa tlenowa stabilizacja określana jest także mianem „ciekłego kompostowania” lub „mokrego kompostowania”. Produktami biochemicznego tlenowego utleniania związków organicznych osadu są niskoenergetyczne produkty jak CO₂, H₂O oraz amoniak.

Podstawową zaletą tego procesu jest stosunkowo krótki czas stabilizacji oraz pełna higienizacja osadu. Proces ATST wymaga doprowadzania osadu zagęszczonego o zawartości ciał stałych powyżej 3% lub powyżej 2,5 % organicznych ciał stałych lub też ChZT osadu winno być większe od 40 kgO₂/m³. Optymalna zawartość związków organicznych w doprowadzanym osadzie wynosi od 2,5% do 5,0%, Przy dostatecznym dostarczaniu tlenu zachodzi samorzutne ogrzanie do temperatury 55 - 80 °C. Możliwe jest chłodzenie osadu w komorze do temperatury 60-65 °C, co pozwala na znaczny odzysk ciepła.

Autotermiczną termofilową stabilizację osadu prowadzi się w co najmniej dwóch szeregowo połączonych reaktorach.

Reaktory do ATST budowane są ze stropem stałym (komory zamknięte) oraz muszą być ocieplone, w celu minimalizacji z nich strat ciepła. Wysokie temperatury w reaktorach powodują, że rozpuszczalność tlenu jest mniejsza niż w procesie klasycznym. Stąd też reaktory pracują z niewielkim nadciśnieniem. Do napowietrzania stosuje się aspiratory (zapewniające równocześnie i mieszanie komory), iniektory Venturi, sprężone powietrze lub czysty tlen. Doprowadzanie tlenu powinno być ciągłe a minimalny okres doprowadzania to 20 godz./d. Dobre wymieszanie osadu w komorach jest bardzo ważne i w większych komorach ATST stosuje się dodatkowe centralne mieszacze osadu. W komorach obserwuje się silne pienienie osadu, co wymaga instalowania w nich urządzeń do rozbijania piany.

Powietrze odprowadzane z komór zawiera związki uciążliwe zapachowe, w tym znaczne ilości amoniaku w ilości od 300 do 500 mg NH₃/m³ usuwanego powietrza. Emisji amoniaku sprzyja odczyn
w komorze w wartości pH około 8,0. Emisja zanieczyszczeń uciążliwych zapachowe związana jest także z temperaturą. Przy temperaturach powyżej 70 °C występuje zwiększenie emisji innych odorów oprócz amoniaku. Powietrze odprowadzane z ATST oczyszczane jest
w scrubberach z sorpcją amoniaku w wodzie lub sorpcją
w rozcieńczonych kwasach. Po usunięciu amoniaku pozostałe zanieczyszczenia usuwane są w biofiltrach, które charakteryzują się dość długim okresem efektywnej pracy. W reaktorach ATST nie zachodzi proces nitryfikacji, co powoduje, że nie ma spadku wartości odczynu (pH) osadu.

Podstawowe parametry technologiczne procesu ATST:

• doprowadzenie: osady surowe (duża ilość łatworozkładalnej substancji organicznej), wstępne, wtórne lub mieszane
  o zawartości ciał stałych powyżej 3%, optimum: 5-7%,

• czas przetrzymania (sumaryczny): 5 - 6 d,

• temperatura i odczyn: reaktor I: 35 - 50 °C, pH> 7,2, reaktor II: 50-65 °C„ pH < 8,0,

• ilość doprowadzanego powietrza: 4 m³/m³ pojemności czynnej komory,

• moc zainstalowana: 85 - 105 W/m³ pojemności czynnej komory,

• zużycie energii; 9-15 kWh/m³ doprowadzanego osadu,

• możliwość odzysku energii cieplnej: 20 - 30 kWh/ m³ osadu,

• sposób zasilania: porcjowy lub ciągły, zależnie od wielkości oczyszczalni.

Proces ATST zapewnia dla osadów surowych ubytek powyżej 40% masy organicznej, jeżeli iloczyn czasu przetrzymania i temperatury Jest większy od 400°C*d.

Proces ATST zapewnia pełną higienizację osadu tj. zwartość jaj Ascaris poniżej wymaganych 10 szt/kg s.m. oraz prawie całkowitą eliminację bakterii Escherichia Coli i Salmonella.

Schłodzone osady po procesie ATST odwadniają się dość dobrze
w procesach mechanicznych (prasy filtracyjno-taśmowe, wirówki), ale przy ich równoczesnym kondycjonowaniu polielektrolitami.[8]

Wstępna autotermiczna termofilowa stabilizacja tlenowa (WATST)

Wstępna autotermiczna termofilowa stabilizacja tlenowa stosowana jest jako pierwszy stopień, przed mezofilową fermentacją metanową jako stopniem drugim. W reaktorze WATST (z reguły tylko jeden) czas przetrzymania wynosi od 12 do 24 godzin. Doprowadzane osady surowe w większości przypadków ogrzewanie w wymiennikach ciepła do temperatury rzędu 60-65^oC. W reaktorach tych ogranicza się ilość wprowadzanego powietrza, aby nie mineralizować powstających lotnych kwasów tłuszczowych LKT. W reaktorach WATST moc zainstalowana jest rzędu 100 W/m, a ilość dostarczanego powietrza rzędu 1 m³/m³ komory *godzinę.

Wytwarzane w tym reaktorze LKT potęgują efekt dezynfekcji patogenów. Instalacja WATST powoduje dezynfekcję osadu (higienizacja) oraz zwiększa uzysk biogazu i stopień stabilizacji osadu w drugim stopniu tj. w procesie mezofilowej fermentacji (36° C).[8]

1. Chemiczna stabilizacja osadów.

Polega na wapnowaniu lub chlorowaniu osadów za pomocą gazowego chloru, co zapewnia wystarczającą higienizację osadów. Skuteczna higienizacja wapnem wymaga zastosowania dawki ok. 50 - 60 g Ca(OH)₂ na 1 kg osadów o uwodnieniu 80%. Do stabilizacji używa się natomiast CaO w ilościach 0,41 - 0,85 kg/kg s.m. osadu,
w zależności od temperatury, która powinna być utrzymana przez minimum 0,5 h na poziomie 55 ^oC - 70 ^oC, przy zachowaniu pH ≥ 12,5 [6]. Chemiczna higienizacja i stabilizacja osadów jest częściowym rozwiązaniem problemu osadów ściekowych, ponieważ konieczne jest dalsze zagospodarowanie osadów ustabilizowanych.

2. Zagęszczanie i odwadnianie osadów

Zagęszczanie jest zwykle pierwszym stopniem odwadniania. Zadaniem zagęszczania osadów jest przede wszystkim zmniejszenie objętości osadów, czyli pojemności oraz przepustowości kolejnych urządzeń do jego przeróbki. Stosowane są powszechnie metody zagęszczania grawitacyjnego (osadniki i zbiorniki do zagęszczania osadów) i dynamicznego (zagęszczacze flotacyjne). Kolejnym stopniem odwadniania jest zwykle odwadnianie naturalne (na poletkach) lub, coraz częściej, odwadnianie mechaniczne.

Odwadnianie mechaniczne można podzielić na statyczne
i dynamiczne.

Do sposobów statycznych zalicza się odwadnianie przy pomocy filtrów próżniowych i pras filtracyjnych. Do odwadniania dynamicznego używa się wirówek i sit. W większości dobrze zaprojektowanych instalacji do mechanicznego odwadniania osadów można osiągnąć osad
o uwodnieniu 60 - 75%, co oznacza zmniejszenie objętości osadu, który musi zostać składowany lub wykorzystany o kilkanaście do kilkudziesięciu razy. Coraz częściej, celem zwiększenia efektywności układów do odwadniania osadów stosuje się koagulację. Higienizacja osadów odwodnionych polega na chlorowaniu ich po odwodnieniu
i przechowywaniu pod wiatami od 15 do 45 dni.[1]

3. Suszenie osadów.

Wysokotemperaturowe suszenie polega na wytworzeniu
z mechanicznie odwodnionego osadu trwałego, pasteryzowanego granulatu o uwodnieniu poniżej 10%, który może być wykorzystany jako granulowany nawóz organiczny lub paliwo, szczególnie do opalania pieców cementowych oraz do spalania w paleniskach pyłowych w elektrowniach i elektrociepłowniach.[1]

Istnieje wiele rozwiązań technicznych w zakresie suszenia osadów oraz stosowanych do tego celu urządzeń. Istnieją dwa podstawowe typu suszarek: konwekcyjne (bezprzeponowe), w których gazy stykają się bezpośrednio z osadem oraz przeponowe (kontaktowe), w których czynnik grzejny jest oddzielony od osadu za pomocą ścianki wykonanej z z dobrego przewodnika temperatury.

Suszenie osadu ma na celu:

• całkowitą lub częściową eliminację wody związanej w osadzie, celem zmniejszenia objętości osadu,

• zwiększenie wartości opałowej osadu przeznaczonego do spalenia,

• stabilizację oraz higienizację osadu,

• polepszenie właściwości osadu przeznaczonego do rozsiania przez maszyny rolnicze.

Czynnikami ograniczającymi upowszechnienie się tego typu rozwiązań w Polsce jest:

• koszt inwestycji,

• energochłonność,

• wysokie koszty eksploatacji,

• zanieczyszczenia powietrza,

• niebezpieczeństwa pożaru i wybuchu.

1. Pasteryzacja osadów.

Pasteryzację stosuje się głównie w celu redukcji bakterii
i unieszkodliwiania jaj i przetrwalników robaków w osadach płynnych. Proces pasteryzacji może być stosowany zarówno dla osadów surowych, jak i przefermentowanych.

Proces pasteryzacji jest prowadzony przez 20 - 30 minut
w temperaturze 70 - 80 ^OC [7].

Coraz częściej stosuje się rozwiązania, które pozwalają na pasteryzację osadów połączoną z jego odwadnianiem. Jednak, ze względu na wysoką cenę instalacji, a przede wszystkim przez wzgląd na wysokie koszty eksploatacji urządzeń związane z wysoką energochłonnością procesu, pasteryzacja nie jest powszechnie
i chętnie stosowanym procesem końcowej obróbki osadów.

2. Kompostowanie osadów.

Kompostowanie jest stosowane od kilkudziesięciu lat na skalę przemysłową, jako proces przeróbki i unieszkodliwiania odpadów organicznych (pochodzenia komunalnego, przemysłowego
i rolniczego), w celu ich przygotowania do przyrodniczego zagospodarowania lub bezpiecznego dla środowiska usuwania na składowiska.

Charakterystycznymi cechami tego procesu są:

• biochemiczny charakter przemian substancji organicznej (mineralizacji i humifikacji), przy dominującym udziale bakterii oraz mniejszym udziale grzybów i promieniowców,

• tlenowe warunki w masie kompostowej,

• termofilowy zakres temperatur w pierwszym okresie procesu, wynikający z egzotermicznej reakcji utleniania węgla organicznego,

• występowanie surowców i produktów w fazie stałej (emisje do środowiska występują w fazie gazowej oraz ciekłej).

W zasadzie należałoby zróżnicować nazewnictwo tlenowych procesów stabilizacji substancji organicznej w fazie stałej, używając nazwy kompostowanie, wówczas gdy głównym celem procesu jest wytworzenie wysokowartościowego nawozu organicznego kompostu) oraz nazwy biodegradacja w warunkach tlenowych, jeśli celem procesu jest wyłącznie przetworzenie odpadów organicznych w materiał stabilny, nieuciążliwy dla otoczenia i możliwy do bezpiecznego składowania, nieprzydatny jednak, z powodu nadmiernych zawartości składników szkodliwych, do przyrodniczego zagospodarowania.[11]

Biodegradacja substancji organicznej stosowana jest jako kontrolowany proces unieszkodliwiania odpadów przede wszystkim na tzw. składowiskach tlenowych (kompostowych) oraz
w kompostowniach mieszanych odpadów komunalnych (bez selektywnej zbiórki frakcji biologicznej do kompostowania).

Produkcja wysokowartościowego kompostu, zawierającego małe ilości szkodliwych substancji (organicznych i nieorganicznych) jest możliwa wówczas, gdy kompostuje się selektywnie gromadzone odpady przemysłu rolno-spożywczego, odpady rolnicze, a także pochodzące
z selektywnej zbiórki organiczne frakcje odpadów komunalnych (odpadów kuchennych, ogrodowych, zielonych, frakcji mokrej).

Podczas kompostowania osadów ściekowych z miast uprzemysłowionych, wyprodukowanie kompostu o małej zawartości metali ciężkich jest bardzo trudne (o ile w ogóle możliwe), gdyż takie osady zawierają już stosunkowo wysokie ilości metali ciężkich
(w porównaniu do innych odpadów organicznych). Z tego względu, do oceny jakości osadów i produkowanych z nich kompostów stosuje się inne kryteria (bardziej liberalne) niż dla kompostów z odpadów komunalnych (zwłaszcza kompostów wyprodukowanych z biofrakcji lub odpadów zielonych). Głównymi czynnikami wpływającymi na szybkość i efektywność kompostowania są:

• temperatura (optimum 55°C z uwagi na maksymalną szybkość procesu, 65° C dla higienizacji),

• wilgotność (40-70 %, optimum 60-65 %o w przypadku kompostowania osadów),

• odczyn (pH od 4,5 do 9,5 ; optimum 6,5),

• C/N (optimum 20-30),

• C/P (optimum 100),

• efektywne mieszanie i napowietrzanie (0,6 - 1,9 m' powietrza/kg smo na dobę),

• odpowiednie rozdrobnienie cząstek (20 - 40 mm),

• odpowiednia struktura masy kompostowej, określona dwoma zasadniczymi parametrami tj.: objętością wolnych przestrzeni powietrznych (nie mniejszą niż 30 %) oraz gęstością nasypową (nie większą niż 500-600 kg/m³).

Specyficzne cechy fizyczne i chemiczne osadów, takie jak:

• wysokie uwodnienie (od 80 do 70 % po mechanicznym odwadnianiu),

• zwarta struktura, mała objętość por zajętych przez powietrze, niestabilna struktura, skłonność do zbrylania,

• wysoka zawartość azotu w stosunku do węgla organicznego (C/N poniżej 10),

• uciążliwość odorowa, zwłaszcza podczas kompostowania osadów surowych,

wymagają odpowiedniego podejścia do projektowania oraz eksploatacji kompostowni. Konsekwencją tych cech, jest:

• dodawanie do osadów materiałów strukturotwórczych
  i korygujących nadmierną wilgotność,

• ewentualna korekta zawartości węgla organicznego w osadzie (zwłaszcza przefermentowanym) przez dodatek łatworozkładalnych odpadów organicznych, jeśli materiały strukturotwórcze nie stanowią jednocześnie dodatkowego źródła węgla organicznego,

• konieczność dobrego mieszania składników masy kompostowej, dla uzyskania jej jednorodnego składu i luźnej struktury.

Jako materiał strukturotwórczy stosuje się najczęściej odpady drzewne, korę, wióry, rozdrobnione gałęzie, dla zmniejszenia zapotrzebowania na te odpady praktykowana jest recyrkulacja kompostu, dodatkowym źródłem węgla mogą być ponadto drobne odpady drzewne (pyły, trociny), które również zapewniają korektę wilgotności masy kompostowej. Typowa proporcja masowa: osad/materiał strukturotwórczy wynosi 0,7/0,3. Proporcja objętościowa tych składników wynosi na ogół ok. 1 : 1.[11]

Higienizacja materiału wyjściowego w procesie kompostowania następuje w wyniku oddziaływania czterech czynników:

• wzrostu temperatury,

• czasu,

• bakteriostatycznego działania antybiotyków produkowanych przez grzyby i promieniowce, zwłaszcza w fazie humifikacji (dojrzewania),

• właściwości materiału.

Najbardziej radykalne i skuteczne jest oddziaływanie wysokiej temperatury, pozostałe dwa czynniki mają jednak podstawowe znaczenie w przypadku kompostowania materiałów o mniejszej początkowej zawartości łatworozkładalnej substancji organicznej, niewystarczającej do uzyskania wysokiego efektu termicznego. Taka sytuacja występuje na ogół podczas kompostowania osadów przefermentowanych, zawierających mniejszą ilość trudniej rozkładalnej (w porównaniu do osadów surowych) frakcji organicznej (smo stanowi ok. 50 % sm).

Przefermentowany i pasteryzowany (np. ciepłem odpadowym
z generatorów energii elektrycznej napędzanych gazem fermentacyjnym) oraz odwodniony osad jest produktem handlowym spełniającym wymagania rolniczego wykorzystania (przy założeniu, że spełnia on także wymagania dotyczące zawartości metali ciężkich). Jest jednak materiałem wilgotnym, trudnym do stosowania
w rolnictwie do nawożenia, ma zbitą strukturę, jego zapach może być okresowo uciążliwy. Kompostowanie tego materiału, już bez wysokiego efektu termicznego, pozwoli na uzyskanie produktu dojrzałego, zhumifikowanego, całkowicie stabilnego, o zapachu ziemi i luźnej strukturze ułatwiającej stosowanie do nawożenia. Taki produkt ma również zastosowanie do przygotowywania preparatów glebotwórczych, ziemi ogrodniczej itp. W tym przypadku praktykowane jest kompostowanie osadów wyłącznie w pryzmach napowietrzanych w sposób wymuszony lub przez przerzucanie materiału.

Jakość produktu kompostowania jest wypadkową:

• bilansu masowego mieszaniny kompostowej,

• udziału odpadów strukturotwórczych i stanowiących dodatkowe źródło węgla organicznego w stosunku do masy osadu,

• stopnia biodegradacji substancji organicznej zawartej
  w osadzie i pozostałych materiałach,

• skuteczności oddzielenia materiału strukturotwórczego od kompostu,

• składu fiz.-chem. i mikrobiologicznego wyjściowych składników masy kompostowej.

Technologia kompostowania, determinuje przebieg i intensywność określonych przemian fizyko-chemicznych i biologicznych tych materiałów. Do zasadniczych przemian masy kompostowej podczas kompostowania należy zaliczyć:

• ubytek substancji organicznej oraz całkowitej masy materiału,

• przemiany postaci związków azotu w wyniku procesów dezaminacji i amonifikacji organicznych połączeń azotu oraz nitryfikacji azotu amonowego,

• ubytek części azotu amonowego w wyniku desorpcji do powietrza atmosferycznego,

• przemiana postaci substancji organicznej z łatwo rozkładalnych połączeń w połączenia stabilne oraz trudno rozkładalne typu związków humusowych, podatnych na dalsze powolne przemiany (humifikacja oraz mineralizacja)
  w gruncie, do którego zostaną wprowadzone,

• zatężanie substancji nieorganicznych, względny wzrost zawartości substancji szkodliwych i niepodatnych na biodegradację (np. metali ciężkich oraz związków organicznych, typu WWA, PCB i innych) w zmniejszonej
  (w wyniku biodegradacji) masie osadu,

• zmniejszanie zawartości tzw. pierwotnych patogenów zawartych w osadach (bakterii chorobotwórczych, jaj pasożytów przewodu pokarmowego) przy możliwej intensyfikacji rozwoju w kompostach tzw. patogenów wtórnych, w tym zwłaszcza grzybów potencjalnie chorobotwórczych dla człowieka.

Kryteria oceny jakości kompostu obejmują cztery zasadnicze grupy parametrów:

• zanieczyszczenia typu mechanicznego (kamienie, szkło), nie występujące na ogół w kompostach z osadów,

• makroskładniki, jak: ogólną i rozkładalną substancję organiczną, substancje nawozowe N,P,K (komposty z osadów są z reguły zasobne w te składniki),

• składniki niebezpieczne, jak: metale ciężkie oraz związki organiczne, głównie typu chlorowcopochodnych,

• wskaźniki mikrobiologiczne (miano coli, bakterie chorobotwórcze z rodzaju Salmonella, jaja pasożytów).

Dwie ostatnie grupy parametrów mają zasadnicze znaczenie dla oceny jakości kompostów z osadów ściekowych.

Przeprowadzone w latach osiemdziesiątych badania osadów ściekowych wykazały zróżnicowanie zawartości metali ciężkich
w osadach wynikające z wielkości oczyszczalni, pochodzenia osadów (wstępne, wtórne, mieszane) i regionu, w którym zlokalizowana jest oczyszczalnia. Generalnym wnioskiem z tych badań było stwierdzenie, że najmniej metali ciężkich zawierają osady wtórne, z oczyszczalni ścieków w małych miastach, zlokalizowanych na obszarach słabo uprzemysłowionych. Z takich osadów można uzyskiwać komposty
o najlepszej jakości.[8]

Materiały strukturotwórcze i odpady stanowiące dodatkowe źródło węgla organicznego zawierają z reguły wielokrotnie mniej metali ciężkich niż osady ściekowe, ograniczając względny wzrost zawartości metali w produkcie końcowym.

1. Zgazowanie osadów.

Zgazowaniem nazywamy przemianę paliwa stałego w gazowe. Proces ten polega na niepełnym spalaniu paliwa w atmosferze powietrza i pary wodnej. Przetłaczając powietrze nasycone parą wodną przez rozżarzone paliwo, otrzymujemy gaz generatorowy. Gaz jest wykorzystywany do generowania prądu zasilającego instalację. Jest to jedna z metod, którą zastosowano do unieszkodliwiania osadów już na początku bieżącego stulecia. Zgodnie z badaniami laboratoryjnymi metoda ta daje dobre wyniki. W Polsce uruchomiono już instalację zmodyfikowanego zgazowania osadów w Makowie Podhalańskim. Realne podstawy ma zgazowanie fluidyzacyjne, szczególnie dla odpadów przemysłowych i nietypowych osadów. Mało realne wydaje się natomiast wytlewanie (odgazowanie), gdyż otrzymane półprodukty wymagają dalszej, często skomplikowanej przeróbki.[1]

2. Spalanie osadów.

Najbardziej radykalną metodą unieszkodliwiania osadów ściekowych jest ich spalanie. Metoda ta jest szczególnie atrakcyjna, gdy unieszkodliwienia wymagają osady nienadające się do zagospodarowania do celów nierolniczych lub do rekultywacji oraz, gdy jest ograniczona możliwość ich składowania. Osady przed wprowadzeniem do instalacji spalania wymagają wstępnej obróbki obejmującej odwodnienie i suszenie. Spalanie zapewnia, dzięki eliminacji składników organicznych, maksymalne zmniejszenie objętości osadów. Pozostałością po spalaniu osadów są gazy spalinowe, żużel oraz popiół.[1]

Każda instalacja do termicznego unieszkodliwiania osadów powinna zapewnić:

• całkowite spalenie substancji palnych,

• uzyskanie żużla pozbawionego substancji toksycznych rozpuszczalnych w wodzie,

• oczyszczanie spalin w stopniu wystarczającym do spełnienia aktualnych norm,

• bezpieczne składowanie i przeróbkę produktów spalania,

• wykorzystanie energii zawartej w osadzie oraz optymalne gospodarowanie paliwem dodatkowym,

• bezpieczną pracę.

Oczywiście do spalania osadów są wykorzystywane nie tylko dedykowane do tego celu ciągi technologiczne. Do spalania osadów często są wykorzystywane także:

• spalarnie odpadów miejskich, gdzie unieszkodliwiane są osady o uwodnieniu 55% - 65%, w temperaturze 750^oC - 850^oC,

• spalanie w kotłach pyłowych opalanych węglem, gdzie osad jest spalany łącznie z węglem brunatnym lub kamiennym. Spalanie z węglem kamiennym wymaga osadu wysuszonego do 90% s.m., a z węglem brunatnym jedynie 25% - 30% s.m. Osad może zastąpić 3% - 10% paliwa podstawowego,

• piece cementowe, gdzie osad wysuszony (90% s.m.) spalany jest w temperaturze 1800^oC - 2000^oC wraz z mieszanką cementową. Produkty spalenia zostają związane w klinkierze cementowym,

• instalacje do przygotowania mieszanek asfaltowych, cegielniach, wapiennikach, gdzie wprowadzany jest osad
  o uwodnieniu 5% - 20%. Produkty spalania wiązane są
  w produkt wyjściowy, tj. mieszankę asfaltową, bądź w produkty budowlane i wykorzystywane w przemyśle budowlanym.

• spalarnie dwustopniowe wykorzystujące proces pirolizy
  w pierwszym etapie przeróbki. [7]

1. Wykorzystanie osadów.

1. Rekultywacja nieużytków i zagłębień terenowych.

Starym, niestosowanym już rozwiązaniem umożliwiającym pozbycie się osadów ściekowych, jest wypełnienie zagłębień terenowych i innych nieużytków. Rozwiązanie to stosowane było
w miejscach, gdzie istniały odpowiednie warunki terenowe.

Do niedawna stosowane było także wtryskiwanie osadu do gruntu i wypełnianie podziemnych wyrobisk. Było to jednak rozwiązanie bardzo kosztowne, stosowane w przypadku osadów specyficznych, np.: radioaktywnych, toksycznych pochodzenia przemysłowego.

Sposoby te powodowały zanieczyszczenie gruntów i wód podziemnych substancjami toksycznymi i zostały wycofane i zakazane.

W przypadku miast nadbrzeżnych i portowych coraz więcej oczyszczalni stosuje zatapianie osadów w morzu, w odległości od kilkunastu do kilkudziesięciu km od lądu. Jest to przeważnie osad przefermentowany. Ten sposób usuwania osadu jest jednak bardzo krytycznie oceniany. [7]

2. Wykorzystanie osadów w rolnictwie, leśnictwie
   i ogrodnictwie.

Osad w postaci biochemicznie stabilnej wykorzystuje się najczęściej w rolnictwie, leśnictwie i ogrodnictwie. Wykorzystanie osadów jako nawozu jest zjawiskiem bardzo pożądanym, ze względu na wysoką wartość nawozową osadów.

Jednak osady wykorzystywane w ten sposób muszą spełniać bardzo rygorystyczne normy bakteriologiczne i zawartości metali ciężkich, dlatego obecnie coraz częściej osady, które mają zostać użyte w rolnictwie, leśnictwie i ogrodnictwie są najpierw kompostowane lub pasteryzowane. Normy te określa w Polsce Dz.U. 72 poz. 813 z dnia 11.08.1999.

Także gleba, która ma być wzbogacana osadami ściekowymi, musi spełniać normy zawarte w w/w Rozporządzeniu.

4. Charakterystyka wybranych obiektów:

1. Kochcice

1. Charakterystyczne parametry technologiczne

1. Projektowe wskaźniki zanieczyszczeń

Parametr	Jednostka	Ścieki dopływające	Ścieki oczyszczone
BZT5	mgO2/dm^3	450,0	30,0
Zawiesina ogólna	mg/dm^3	390,0	50,0
Azot ogólny	mgN/dm^3	50,0	30,0
Azot amonowy	mgNNH4/dm^3	14,0	6,0
Fosfor ogólny	mgP/dm^3	9,0	5,0

2. Projektowe natężenie przepływu Q_dśr = 650,0 m³/d

3. Rzeczywiste wskaźniki zanieczyszczeń (z 40 analiz zleconych przez Hydro-Lemna S.A. j.v. w dniach 10-07-1992 do 12-11-1997)

Parametr	Jednostka	Ścieki dopływające	Ścieki oczyszczone
BZT5	mgO2/dm^3	187,57	11,45
Zawiesina ogólna	mg/dm^3	546,75	17,10
Azot ogólny	mgN/dm^3	54,27	14,44
Azot amonowy	mgNNH4/dm^3	30,96	5,95
Fosfor ogólny	mgP/dm^3	9,16	3,59

4. Rzeczywiste natężenie przepływu (w w/w okresie czasu)
   Q_dśr = 436,48 m³/d

5. Układ technologiczny:

kanalizacja ⇒ krata ręczna gęsta ⇒ piaskownik poziomy dwukomorowy ⇒ przepompownia ⇒ staw napowietrzany ⇒ komora koagulacji ⇒ staw Lemna ⇒ urządzenie do pomiaru natężenie przepływu ⇒ odbiornik (rów melioracyjny)

6. Wymiary charakterystyczne:

- powierzchnia całkowita w ogrodzeniu - 2,40 ha,

- powierzchnia stawu napowietrzanego - 0,31 ha,

- głębokość czynna stawu napowietrzanego - 2,50 m,

- objętość stawu napowietrzanego -

- powierzchnia stawu Lemna - 0,74 ha,

- głębokość czynna stawu Lemna - 3,00 m,

- objętość stawu Lemna -

1. Opis działania systemu

Ścieki dopływają na oczyszczalnię poprzez system kanalizacji półrozdzielczej. Dominująca część miejscowości jest przyłączona poprzez adaptację systemu kanalizacji deszczowej na kanalizację ogólnospławną. Na oczyszczalni ścieki są pompowane po części mechanicznej na staw napowietrzany, skąd przepływają grawitacyjnie przez komorę koagulacji do stawu Lemna i dalej do odbiornika.

W trakcie realizacji oczyszczalni, na końcu kolektora ogólnospławnego wykonano separator, od którego ścieki bytowo- gospodarcze płyną w kierunku oczyszczalni nowo wykonanym kolektorem sanitarnym PVC 315. W roku 1993 rozbudowano sieć kanalizacyjną, zwiększając udział kolektorów rozdzielczych
w systemie kanalizacyjnym. Oprócz ścieków bytowo-gospodarczych z miejscowości, na oczyszczalnię skierowano także ścieki technologiczne z gorzelni rolniczej. W roku 1995, w związku z bardzo dużym obciążeniem oczyszczalni, przewyższającym założenia projektowe zamontowano złoże nitryfikacyjne w stawie napowietrzanym. Złoże odgrodzono od stawu barierą pływającą z
polietylenu o dużej gęstości (HDPE).[14]

2. Charakterystyka realizacji inwestycji

Inwestorem bezpośrednim inwestycji jest Urząd Gminy
w Kochanowicach, a inwestorem zastępczym WZMiUW
w Częstochowie. Realizację obiektu rozpoczęto w końcu kwietnia 1992r., a zakończono w końcu lipca 1992r.

Generalnym Wykonawcą inwestycji było Przedsiębiorstwo „HYDRO” z Kielc, a wykonawcą robót ziemnych „BUSKOPOL”
z Buska Zdroju przy współudziale Rejonowego Przedsiębiorstwa Melioracyjnego S.A. z Lublińca. Montaż komponentów Lemna został wykonany pod nadzorem pracowników Lemna International Corporation. Koszt realizacji inwestycji w obrębie ogrodzenia wyniósł 579 000,00 PLN. [14]

1. Wręczyca Wielka

1. Charakterystyczne parametry technologiczne

1. Projektowe wskaźniki zanieczyszczeń

Parametr	Jednostka	Ścieki dopływające	Ścieki oczyszczone
BZT5	mgO2/dm^3	300,0	30,0
Zawiesina ogólna	mg/dm^3	300,0	50,0
Azot ogólny	mgN/dm^3	50,0	30,0
Azot amonowy	mgNNH4/dm^3	-	6,0
Fosfor ogólny	mgP/dm^3	10,0	5,0

2. Projektowe natężenie przepływu Q_dśr = 433,0 m³/d

3. Rzeczywiste wskaźniki zanieczyszczeń (z 25 analiz zleconych przez Hydro-Lemna S.A. j.v. w okresie 22-12-1994 do 16-05-2001)

Parametr	Jednostka	Ścieki dopływające	Ścieki oczyszczone
BZT5	mgO2/dm^3	179,15	7,42
Zawiesina ogólna	mg/dm^3	319,58	14,78
Azot ogólny	mgN/dm^3	56,0	17,70
Azot amonowy	mgNNH4/dm^3	25,63	5,86
Fosfor ogólny	mgP/dm^3	8,56	3,61

7. Rzeczywiste natężenie przepływu (w w/w okresie czasu)
   Q_dśr = 441,72 m³/d

4. Układ technologiczny:

Punkt zlewny ścieków dowożonych

⇓

kanalizacja ⇒ krata ręczna gęsta ⇒ piaskownik poziomy dwukomorowy ⇒ staw napowietrzany ⇒ komora koagulacji ⇒ staw Lemna ⇒ urządzenie do pomiaru natężenie przepływu ⇒ odbiornik (rów melioracyjny)

5. Wymiary charakterystyczne:

- powierzchnia stawu napowietrzanego - 0,60 ha,

- głębokość czynna stawu napowietrzanego - 2,95 m,

- objętość stawu napowietrzanego - 14455 m³,

- powierzchnia stawu Lemna - 0,51 ha,

- głębokość czynna stawu Lemna - 2,90 m,

- objętość stawu Lemna - 11781 m³.

1. Opis działania systemu

Ścieki dopływają na oczyszczalnię poprzez system kanalizacji ogólnospławnej z Wręczycy Wielkiej i Wręczycy Małej. Część ścieków, z części niezkanalizowanej jest dowożona do oczyszczalni taborem asenizacyjnym. Do oczyszczalni ścieki są pompowane z miejscowości. Ścieki wpływają do części mechanicznej, po czym płyną grawitacyjnie na staw napowietrzany, przez komorę koagulacji, staw Lemna i dalej do odbiornika.[15]

2. Charakterystyka realizacji inwestycji

Inwestorem bezpośrednim inwestycji jest Urząd Gminy we Wręczycy Wielkiej. Realizację obiektu rozpoczęto w końcu 1993r., a zakończono w październiku 1994r.

Generalnym Wykonawcą inwestycji było Przedsiębiorstwo „HYDRO” z Kielc, Rejonowe Przedsiębiorstwo Melioracyjne S.A.
z Lublińca. Montaż komponentów Lemna został wykonany pod nadzorem pracowników Lemna International Corporation. Koszt realizacji inwestycji w obrębie ogrodzenia wyniósł 1404900,00 PLN. [15]

1. Chmielnik Rzeszowski

1. Charakterystyczne parametry technologiczne

1. projektowe wskaźniki zanieczyszczeń

Parametr	Jednostka	Ścieki dopływające	Ścieki oczyszczone
BZT5	mgO2/dm^3	425,0	30,0
Zawiesina ogólna	mg/dm^3	416,0	50,0
Azot ogólny	mgN/dm^3	69,0	30,0
Azot amonowy	mgNNH4/dm^3	39,0	6,0
Fosfor ogólny	mgP/dm^3	13,0	5,0

2. Projektowe natężenie przepływu Q_dśr = 480,0 m³/d

3. Rzeczywiste natężenie przepływu (z 11 analiz zleconych przez Hydro-Lemna S.A. j.v. w okresie 30-06-1998 do 03-08-2000)

Parametr	Jednostka	Ścieki dopływające	Ścieki oczyszczone
BZT5	mgO2/dm^3	218,75	12,93
Zawiesina ogólna	mg/dm^3	409,88	15,91
Azot ogólny	mgN/dm^3	49,63	19,63
Azot amonowy	mgNNH4/dm^3	32,96	5,62
Fosfor ogólny	mgP/dm^3	9,8	4,99

8. Rzeczywiste natężenie przepływu (w w/w okresie czasu)
   Q_dśr = 462,53 m³/d

4. Układ technologiczny:

Punkt zlewny ścieków dowożonych

⇓

kanalizacja ⇒ przepompownia ⇒ komora rozprężna ⇒ krata ręczna gęsta ⇒ piaskownik poziomy dwukomorowy ⇒ staw napowietrzany ⇒ nitryfikator ⇒ komora koagulacji ⇒ staw Lemna ⇒ urządzenie do pomiaru natężenie przepływu ⇒ odbiornik (rów melioracyjny)

5. Wymiary charakterystyczne:

- powierzchnia całkowita w ogrodzeniu - 2,11 ha,

- powierzchnia stawu napowietrzanego - 0,474 ha,

- głębokość czynna stawu napowietrzanego - 3,10 m,

- objętość stawu napowietrzanego - 10075 m³,

- powierzchnia stawu Lemna - 0,565 ha,

- głębokość czynna stawu Lemna - 2,80 m,

- objętość stawu Lemna - 10742 m³.

1. Opis działania systemu

Ścieki dopływają na oczyszczalnię poprzez system kanalizacji sanitarnej z miejscowości Chmielnik, Zabratówka, Wola Rafałowska, Błędowa Tyczyńska. Część ścieków, z części niezkanalizowanej jest dowożona do oczyszczalni taborem asenizacyjnym. Ścieki są pompowane do części mechanicznej, po czym płyną grawitacyjnie na staw napowietrzany z wydzieloną komorą nitryfikacji, przez komorę koagulacji, staw Lemna i dalej do odbiornika.[16]

2. Charakterystyka realizacji inwestycji

Inwestorem bezpośrednim inwestycji jest Urząd Gminy
w Chmielniku Rzeszowskim. Realizację obiektu rozpoczęto w roku 1995, a zakończono w 1996r.

Generalnym Wykonawcą inwestycji było Przedsiębiorstwo „HYDRO-LEMNA” S.A. z Kielc, a Podwykonawcą robót ziemnych Przedsiębiorstwo „BUSKOPOL” z Buska Zdrój. Koszt realizacji inwestycji w obrębie ogrodzenia wyniósł 1494514,56 PLN. [16]

5. Zakres i metodyka badań osadów ściekowych.

1. Metodyka poboru osadów ściekowych.

Próby osadu zostały pobrane w 30 miejscach, według procedury określonej w Dz.U. nr. 72 poz. 813 z dnia 11.08.1999r.

Celem poboru osadu o parametrach odpowiadających osadowi zalegającemu na dnie stawów skonstruowano sondę do poboru prób
i do pomiaru wysokości słupa osadu w wybranych punktach na powierzchni stawów.

Konstrukcja, części składowe i sposób poboru prób pokazano na rysunkach poniżej.





SONDA DO POMIARU ILOŚCI OSADU I POBORU PRÓB - SCHEMAT BUDOWY










Około 1 godzinę przed poborem prób i pomiarem wysokości osadu na oczyszczalni wyłączono dmuchawy. W ten sposób zapewniono czas na sedymentację osadu zawieszonego w ściekach podczas pracy dmuchaw.

Próby pobierano z łódki płaskodennej, zanurzając powoli sondę
z otwartym zaworem w ściekach aż do wyczucia oporu folii uszczelniającej dno stawów. Następnie zamykano zawór i powoli wyciągano sondę na powierzchnię, gdzie odczytywano wysokość słupa osadu i wlewano osad do słoja. Po zakończeniu poboru próby osadu zlano do czterech słojów o pojemności 1 dm³, po dwa słoje dla każdego z laboratoriów, które miały badać osad. Do każdego słoja wlano 30 ml osadu z każdej pobranej i wymieszanej próby.

Wyjątkiem był pobór prób na oczyszczalni ścieków we Wręczycy Wielkiej, gdzie próby pobrano ze stawu po ówczesnym spompowaniu wód nadosadowych.

Poniżej pokazano graficznie sposób poboru prób do analizy.

SONDA DO POMIARU ILOŚCI OSADU I POBORU PRÓB

- ZMONTOWANA I PRZYGOTOWANA DO PRACY


SONDA DO POMIARU ILOŚCI OSADU I POBORU PRÓB



- SPOSÓB ZAMYKANIA ZAWORU SONDA DO POMIARU ILOŚCI OSADU I POBORU PRÓB


ZAWÓR ZAMKNIĘTYSONDA DO POMIARU ILOŚCI OSADU I POBORU PRÓB


- GOTOWA DO POMIARU I POBORU PRÓB




2. Zakres badań osadów.

Zakres badań fizyko-chemicznych wykonywanych na potrzeby tej pracy, obejmował następujący zakres:

- pH - Rtęć

- Fosfor ogólny - Sód

- P₂O₅ - Potas

- Nikiel - Magnez

- Miedź - Wapń

- Chrom ogólny - OWO

- Kadm - Siarczany

- Ołów - Chlorki

- Cynk - Azot ogólny

- Azot organiczny - Azot organiczny

- Azot azotanowy - Azot amonowy

- BZT₅ - CHZT

- Sucha masa - Uwodnienie

- Zawartość subst. organ. - Zawartość subst.miner.

Zakres badań biologiczno-sanitarnych obejmował wykonanych na potrzeby tej pracy, obejmował następujący zakres:

• obecność bakterii z grupy Salmonella,

• obecność żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt (Ascaris sp, Trichuris sp, Toxocara sp.)[2]

Ponadto w pracy wykorzystano wyniki analiz będące w posiadaniu firmy WIDUCH HYDROLEMNA S.A. wykonane przez Katedrę Technologii Ścieków i Biologii Sanitarnej Instytutu Ochrony Środowiska w Warszawie, obejmujące następujący zakres:

Badania fizykochemiczne osadu:

• barwa, - ołów,

• zapach, - kadm,

• pH, - cynk,

• suchą masę osadu, - chrom,

• uwodnienie, - nikiel,

• zawartość substancji mineralnych, - azot ogólny,

• zawartość substancji organicznych, - fosfor ogólny.

Badania bakteriologiczne osadu:

• miano coli typu kałowego,

• obecność bakterii z grupy Salmonella,

• obecność żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego ludzi
  i zwierząt ( Ascaris sp, Trichuris sp, Toxocara sp. )

1. Laboratoria badające osad.

Laboratoria, w których były wykonywane badania osadu na potrzeby tej pracy to:

• Laboratorium Wojewódzkiej Stacji Sanitarno-Epidemiologicznej
  w Kielcach, gdzie były wykonywane analizy bakteriologiczne osadów z oczyszczalni ścieków Lemna we Wręczycy Wielkiej
  i w Chmielniku Rzeszowskiego.

• Laboratorium Katedry Technologii Wody i Ścieków Wydziału Budownictwa Lądowego Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach, gdzie były wykonywane badania fizykochemiczne osadów
  z oczyszczalni ścieków Lemna we Wręczycy Wielkiej i w Chmielniku Rzeszowskim.

Ponadto w pracy wykorzystano wyniki analiz będące w posiadaniu firmy WIDUCH HYDROLEMNA S.A. wykonane przez Katedrę Technologii Ścieków i Biologii Sanitarnej Instytutu Ochrony Środowiska w Warszawie.

6. Wyniki badań osadów.

1. Kochcice.

1. Staw napowietrzany

Cel i zakres zadania.

Celem pracy były badania fizyko-chemiczne i biologiczno-sanitarne 25 próbek osadów ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków typu Lemna w Kochcicach.

Próbki zostały zlane w 3 próby (po jednej dla każdej z cel)
i przewiezione do Instytutu Ochrony Środowiska.

Próby osadu zostały pobrane w 25 miejscach wg. procedury określonej w DZ.U. nr. 72 poz. 813.

Metodyka badań.

Próby zostały pobrane ze stawu napowietrzanego za pomocą sondy pomiarowej. Poniżej pokazano miejsca poboru prób osadu ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków w Kochcicach. Oznaczenia fizyko-chemiczne wykonane zostały przez Laboratorium Instytutu Ochrony Środowiska w Warszawie wg. obowiązujących Polskich Norm.

Oznaczenie bakterii z grupy Salmonella wykonano wg. PN-64/A-04023. Oznaczenie żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego wykonano wg. zmodyfikowanej metody Meyera, Millera i Kaneshiro przez Laboratorium Instytutu Ochrony Środowiska.

Wyniki badań.

Na podstawie pomiarów osadów ściekowych w trakcie bieżącej eksploatacji stawu szacunkowo określono grubość warstwy zalegania osadu na stawie napowietrzanym:

I cela - 0,20 - 0,25 m

II cela - 0,18 - 0,20 m

III cela - 0,15 - 0,18 m

Szacunkowa objętość osadu wynosiła :

I cela = 246 - 307 m³

II cela = 215 - 239 m³

III cela = 101 - 121 m³

Ogółem: = 526 - 667 m³

Pobrane próby osadów z poszczególnych cel różnią się znacznie pod względem uwodnienia:

I cela = 65,7 %

II cela = 89,0 %

III cela = 94,1 %

Na podstawie szacunkowych wyników można określić następujące parametry pracy oczyszczalni.

Oczyszczalnia ścieków pracując - odbierając ścieki świeżowodne, jak i dowożone taborem asenizacyjnym, a także przemysłowe gorzelniane w ilości Qd_śr = 436,68 m³/d przez okres 5 lat eksploatacji zgromadziła na stawie napowietrzanym 526,0 - 667,0 m³ osadu, co daje 105,2 - 133,4 m³/rok eksploatacji obiektu.

Osad ściekowy wystąpił w największej ilości w I celi stawu napowietrzanego. Najmniejsza jego ilość wystąpiła w III celi.

Sucha masa osadu zgromadzonego na dnie stawu podczas 5 - letniej eksploatacji wyniosła:

I cela = 84,38 - 105,30 ton

II cela = 23,65 - 26,29 ton

III cela = 5,96 - 7,14 ton

Razem = 113,99 - 138,73 ton

Sucha masa osadu wyniosła

I cela - 34,3 %, tj. 343,0 g/kg

II cela - 11,0 %, tj. 110,0 g/kg

III cela - 5,9 %, tj. 59,0 g/kg

Charakterystyka fizyko-chemiczna i biologiczno-sanitarna osadów.

W załączniku podano charakterystykę osadów pochodzących z dna stawu napowietrzania. Osad pobrany w postaci 25 próbek charakteryzował się barwą ciemno-brunatno-szarą o zapachu specyficznie gnilnym.

Odczyn pH (6,90) może wskazywać, iż w osadzie panują warunki beztlenowe.[3]





KOCHCICE

Miejsce poboru prób osadu z dna stawu Lemna








Osad nie zawiera dużej ilości związków biogennych (formy azotu, fosfor og.). Ze względu na dużą zawartość cynku i kadmu osad może być wykorzystany jedynie do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu oraz do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów.

Porównywanie ilości metali ciężkich w osadach z oczyszczalni ścieków w Kochcicach z parametrami dopuszczalnymi dla osadów ściekowych wykorzystywanych na cele nieprzemysłowe (Dz.U. Nr. 72. poz.813 zał.nr.1).

Metale	ilość metali ciężkich w mg/kg suchej masy osadu nie większe niż:
		przy stosowaniu osadów
		w rolnictwie, do rekultywacji gruntów na potrzeby rolnicze oraz do kompostowania	do rekultywacji gruntów na potrzeby nierolnicze	do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu oraz do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów	analiza osadów ściekowych w Kochcicach
								Cela I	Cela II	Cela III
1. Ołów(Pb)	500	1000	1500	37,8	87,2	337,1
2. Kadm (Cd)	10	25	50	4,2	9,1	32,2
3. Chrom (Cr)	500	1000	2500	13,9	30,9	84,7
4. Miedź (Cu)	800	1200	2000	34,2	88,1	225,7
5. Nikiel (Ni)	100	200	500	11,0	29,0	77,9
6. Cynk (Zn)	2500	3500	5000	558,5	1568,0	3525,3

Obecność żywych jaj przedstawicieli fauny pasożytniczej sprawia, że osady mogą być zagospodarowane na cele nierolnicze oraz do rekultywacji gruntów na cele rolnicze.

Wyniki analiz bakteriologicznych i helmintologicznych osadów
z oczyszczalni ścieków w Kochcicach

			Wynik
l.p.	Wskaźnik	J.M.	Próba 1	Próba 2	Próba 3
1.	Salmonella	obecność	brak	brak	brak
2.	Miano coli	-	10^-6	10^-5	10^-5
Jaja pasożytów przewodu pokarmowego
3.	Ascaris sp.	szt./kg s.m.	0	0	85
4.	Trichuris sp.	szt./kg s.m.	0	0	17
5.	Toxocara sp.	szt./kg s.m.	0	0	0
6.	Wskaźnik ATT	-	0	0	102

Wniosek:

Stężenia cynku i kadmu dla osadów znajdujących się w III celi zostały przekroczone, w związku z tym osad nie nadaje się
w niezmienionej formie do rolniczego wykorzystania, a tylko do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu i do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów.

2. Staw Lemna

Cel i zakres zadania.

Celem pracy były badania fizyko-chemiczne i biologiczno-sanitarne 6 próbek osadów ze stawu Lemna oczyszczalni ścieków typu Lemna
w Kochcicach.

Próbki zostały pobrane w dniu 02.06.1997 i dostarczone do Instytutu Ochrony Środowiska w Warszawie przez Hydro-Lemna S.A. j.v.

Metodyka badań.

Próby zostały pobrane ze stawu LEMNA za pomocą sondy pomiarowej. Poniżej pokazano rozmieszczenie osadu na stawie LEMNA wraz wysokością zalegania osadu w cm. Oznaczenia fizyko-chemiczne wykonane zostały przez Laboratorium Instytutu Ochrony Środowiska w Kielcach wg. obowiązujących Polskich Norm.

Oznaczenie bakterii z grupy Salmonella wykonano wg. wytycznych PN-64/A-04023. Oznaczenie żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego wykonano wg. zmodyfikowanej metody Meyera, Millera i Kaneshiro przez Laboratorium Instytutu Ochrony Środowiska.







Rozmieszczenie punktów poboru osadów w stawie Lemna na oczyszczalni ścieków

systemu „Lemna” w Kochcicach




Charakterystyka fizyko-chemiczna i biologiczno-sanitarna osadów.

Poniżej podano charakterystykę osadów pochodzących z dna stawu napowietrzania. Osad pobrany w postaci 6 próbek charakteryzował się barwą ciemno-brunatno-szarą.

Należy zwrócić uwagę na duże różnice w uwodnieniu próbek - 27,1% - 95,2%, przy czym próbka o najmniejszym uwodnieniu była najbardziej zmineralizowaną próbką. Można przypuszczać, że próbka ta zawierała dużą ilość zawiesiny mineralnej (piasku). Osad nie zawiera dużej ilości związków biogennych ( formy azotu, fosfor og.).[4]

W stosunku do parametrów podanych w załączniku nr 1 Dz.U. 72 poz. 813 z 31.08.1999 dla rolniczego wykorzystania osadu, dwie z prób osadu wykazują minimalne przekroczenia stężenia kadmu, co wyklucza możliwość rolniczego wykorzystania osadów.

W osadzie nie wykryto bakterii z grupy Salmonella oraz żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego.

Ilość metali ciężkich w osadach z oczyszczalni ścieków w Kochcicach

Metale	Staw Lemna
		Próba 1	Próba 2	Próba 3	Próba 4	Próba 5	Próba 6
1. Ołów(Pb)	99,6	103,0	109,5	16,2	30,0	24,1
2. Kadm (Cd)	10,0	10,8	11,4	0,6	0,6	0,6
3. Chrom (Cr)	22,9	24,6	26,0	6,8	10,8	7,2
4. Nikiel (Ni)	28,1	30,1	31,9	4,0	14,2	9,0
5. Cynk (Zn)	885,2	915,7	1004,0	28,8	184,0	120,0

Wniosek:

Stężenie kadmu zostało przekroczone, co daje podstawę jedynie do nierolniczego wykorzystania osadów ściekowych.

Podsumowanie i wnioski:

Osady ściekowe w różnych częściach stawu różniły się od siebie stopniem uwodnienia.

Próbka średnia, składająca się z 6 próbek, posiadała średnie uwodnienie osadu ściekowego: 74,87 %.

Poziom zanieczyszczenia osadu substancjami biogennymi jest znikomy.

Na podstawie Rozporządzenia MOŚZNiL z dnia 31/08/99 ( Dz.U. Nr.72, poz.813) osad z oczyszczalni ścieków typu Lemna
w Kochcicach nadaje się do wykorzystania na cele nieprzemysłowe,
z uwzględnieniem zasad wykorzystania określonych w paragrafie 2 niniejszego Rozporządzenia.

2. Wręczyca Wielka.

Cel i zakres zadania.

Celem pracy były badania fizyko-chemiczne i biologiczno-sanitarne 30 próbek osadów ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków typu Lemna we Wręczycy Wielkiej, który został usunięty
i składowany na poletku odciekowym w odległości 50 m od stawu napowietrzanego. Usunięcie osadów odbyło się za pomocą specjalnie przygotowanego systemu pompowego, który zagwarantował wybranie osadów w 90 % całej powierzchni dna bez uszkodzenia folii zabezpieczającej.

Osady ściekowe zostały poddane wstępnemu odwodnieniu na poletku, dzięki systemowi drenażowemu tam zainstalowanemu.

Próby osadu zostały pobrane w 30 miejscach wg. procedury określonej w DZ.U. nr. 72 poz. 813.

Metodyka badań.

Próby zostały pobrane ze stawu napowietrzanego po wstępnym usunięciu ścieków nadosadowych ze stawu. W załączniku nr. 3 pokazano rozmieszczenie osadu na stawie napowietrzanym wraz wysokością zalegania osadu w cm. w załączniku nr. 4 znajdują się punkty pobrania próbek ze stawu napowietrzanego w ilości 30 szt. Osad składowany na poletku osadowym jest osadem pochodzącym
z całej powierzchni dna stawu napowietrzanego, uwzględniając osad ze wszystkich cel stawu. Oznaczenia fizyko-chemiczne wykonane zostały przez Laboratorium Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach wg. obowiązujących Polskich Norm.

Oznaczenie bakterii z grupy Salmonella wykonano wg. wytycznych IMW w Lublinie. Oznaczenie żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego wykonano wg. wytycznych IMW w Lublinie przez Laboratorium SANEPID Kielce.

Wyniki badań.

Na podstawie pomiarów osadów ściekowych w trakcie bieżącej eksploatacji stawu, jak również po usunięciu ścieków nadosadowych szacunkowo określono grubość warstwy zalegania osadu na stawie napowietrzanym:

1. I cela - 0,38 m

2. II cela - 0,16 m

3. III cela - 0,05 m

1. IV cela - 0,01 m

średnia : 0,30 m.

Szacunkowa objętość osadu wynosiła :

1. I cela = 517,28 m³

2. II cela = 280,24 m³

3. III cela = 31,93m³

4. IV cela = 6,31m³

Na podstawie szacunkowych wyników można określić następujące parametry pracy oczyszczalni.

Oczyszczalnia ścieków pracując - odbierając ścieki świeżowodne jak i dowożone taborem asenizacyjnym w ilości Qd_śr = 441,72 m³/d przez okres 7 lat eksploatacji zgromadziła na stawie napowietrzanym 835,76 m³ osadu, co daje 119,39 m³/ rok eksploatacji obiektu.

Osad ściekowy wystąpił w największej ilości w I celi stawu napowietrzanego w pobliżu rury wylotowej ścieków z części mechanicznej oczyszczalni.

Ze względu na zastosowane przekrycie folii na dnie stawu, za pomocą piasku, ilość osadu może się nieznacznie zwiększyć
w stosunku do obliczeń szacunkowych w wyniku połączenia się osadu z piaskiem na dnie.

Ilość ta nie ma znaczenia z punktu widzenia oceny ilości osadu pozostałej w ciągu całej eksploatacji obiektu.

Po usunięciu uwodnionego osadu ze stawu napowietrzanego oraz po wstępnym jego odwodnieniu na poletku osadowym można przyjąć, iż ilość osadu zgromadzonego w stawie podczas 7 - letniej eksploatacji wyniosła:

I cela - 64,76 ton

II cela - 35,09 ton

III cela - 4,0 ton

IV cela - 0,79 ton

Razem 104,64 ton

Sucha masa osadu wyniosła - 12,52 % tj. 125,2 g / kg

Uwodnienie osadu - 87,48 % tj. 874,8 g / kg

Charakterystyka fizyko-chemiczna i biologiczno-sanitarna osadów.

W załącznikach nr 1 i nr 2 podano charakterystykę osadów pochodzących z dna stawu napowietrzania, po ich usunięciu
i składowaniu na poletku osadowym. Osad pobrany w postaci 30 próbek charakteryzował się barwą ciemno-brunatno-szarą o zapachu intensywnie gnilnym.

Odczyn pH (7,51) może wskazywać, iż w osadzie panują warunki beztlenowe.

Uwodnienie osadu, po wstępnym okresie leżakowania na poletku osadowym wyniósł średnio 87,48 %. Osad nie zawiera dużej ilości związków biogennych (formy azotu, fosfor og.)

Podobnie przedstawia się sytuacja z obecnością bakterii z grupy Salmonella oraz żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego. Ich brak potwierdza możliwość wykorzystania w/w osadów ściekowych na cele nieprzemysłowe, zgodnie z wymogami Rozporządzenia Min. Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 11/08/99r.

Próbki w sumie 30 szt. pobrane do analiz spełniały wymogi w/w Rozporządzenia i stanowiły podstawę do przygotowania reprezentatywnej próby, zgodnie z paragrafem 3.5 ( Dz.U. NR. 72.poz. 813 )

Porównywanie ilości metali ciężkich w osadach z oczyszczalni ścieków we Wręczycy Wielkiej z parametrami dopuszczalnymi dla osadów ściekowych wykorzystywanych na cele nieprzemysłowe (Dz.U. Nr. 72. poz.813 zał.nr.1).

Metale	ilość metali ciężkich w mg/kg suchej masy osadu nie większe niż:
		przy stosowaniu osadów
		w rolnictwie, do rekultywacji gruntów na potrzeby rolnicze oraz do kompostowania	do rekultywacji gruntów na potrzeby nierolnicze	do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu oraz do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów	analiza osadów ściekowych we Wręczycy Wielkiej
1. Ołów(Pb)	500	1000	1500	4,37
2. Kadm (Cd)	10	25	50	1,52
3. Chrom (Cr)	500	1000	2500	4,86
4. Miedź (Cu)	800	1200	2000	1,99
5. Nikiel (Ni)	100	200	500	4,48
6. Rtęć (Hg)	5	10	25	0,01
7. Cynk (Zn)	2500	3500	5000	2,78

Wniosek:

Żaden z parametrów nie został przekroczony, co daje podstawę do rolniczego wykorzystania osadów ściekowych.

W ciągu 7 - letniej eksploatacji oczyszczalni ścieków we Wręczycy Wielkiej ilość osadu uwodnionego w stawie napowietrzanym szacunkowo wynosiła: 835,76 m³.

Osady ściekowe w różnych częściach stawu różniły się od siebie stopniem uwodnienia.

Próbka średnia, składająca się z minimalnej ilości próbek wynosząca 30, posiadała średnie uwodnienie osadu ściekowego: 87,48 %.

Poziom zanieczyszczenia osadu substancjami biogennymi jest znikomy.

Ilość zgromadzonych osadów w stawie napowietrzanym po 7 letniej eksploatacji wyniosła około 104,64 ton w przeliczeniu na suchą masę osadu, co daje ok. 15 ton / rok.

Na podstawie Rozporządzenia MOŚZNiL z dnia 31/08/99 (Dz.U. Nr.72, poz.813) osad z oczyszczalni ścieków typu Lemna we Wręczycy Wielkiej nadaje się do wykorzystania na cele nieprzemysłowe, z uwzględnieniem zasad wykorzystania określonych w paragrafie 2 niniejszego Rozporządzenia.

3. Chmielnik Rzeszowski

Cel i zakres zadania.

Celem pracy były badania fizyko-chemiczne i biologiczno-sanitarne 30 próbek osadów ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków typu Lemna w Chmielniku Rzeszowskim.

Oczyszczalnia ścieków w Chmielniku będzie modernizowana w 2002. Podczas modernizacji osad zalegający na dnie stawów zostanie usunięty.

Próby osadu zostały pobrane w 30 miejscach wg. procedury określonej w DZ.U. nr. 72 poz. 813.

Metodyka badań.

Próby zostały pobrane ze stawu napowietrzanego za pomocą sondy pomiarowej. Poniżej pokazano rozmieszczenie osadu na stawie napowietrzanym wraz wysokością zalegania osadu w cm. Oznaczenia fizyko-chemiczne wykonane zostały przez Laboratorium Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach wg. obowiązujących Polskich Norm.

Oznaczenie bakterii z grupy Salmonella wykonano wg. wytycznych IMW w Lublinie. Oznaczenie żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego wykonano wg. wytycznych IMW w Lublinie przez Laboratorium SANEPID Kielce.

Wyniki badań.

Na podstawie pomiarów osadów ściekowych w trakcie bieżącej eksploatacji stawu, jak również po usunięciu ścieków nadosadowych szacunkowo określono grubość warstwy zalegania osadu na stawie napowietrzanym :

I cela - 0,56 m

II cela - 0,31 m

III cela - 0,05 m

średnia : - 0,31 m.

Szacunkowa objętość osadu wynosiła :

I cela = 914,54 m³

II cela = 440,79 m³

III cela = 43,88 m³

Razem: = 1399,22 m³

Na podstawie szacunkowych wyników można określić następujące parametry pracy oczyszczalni.

Oczyszczalnia ścieków pracując - odbierając ścieki świeżowodne jak i dowożone taborem asenizacyjnym w ilości Qd_śr = 462,53 m³/d przez okres 5 lat eksploatacji zgromadziła na stawie napowietrzanym 1399,22 m³ osadu, co daje 279,84 m³/ rok eksploatacji obiektu.

Osad ściekowy wystąpił w największej ilości w I celi stawu napowietrzanego w pobliżu rury wylotowej ścieków z części mechanicznej oczyszczalni.

Ze względu na zastosowane przekrycie folii na dnie stawu,
z zastosowaniem piasku, ilość osadu może się nieznacznie zwiększyć w stosunku do obliczeń szacunkowych w wyniku połączenia się osadu z piaskiem na dnie.

Ilość ta nie ma znaczenia z punktu widzenia oceny ilości osadu pozostałej w ciągu całej eksploatacji obiektu.

Można przyjąć, iż ilość osadu zgromadzonego w stawie podczas 5 - letniej eksploatacji wyniosła:

I cela - 146,14 ton

II cela - 70,44 ton

III cela - 7,01 ton

Razem - 223,59 ton

Sucha masa osadu wyniosła - 15,98 %, tj. 159,8 g / kg

Uwodnienie osadu - 84,02 %, tj. 840,2 g / kg

Charakterystyka fizyko-chemiczna i biologiczno-sanitarna osadów.

W załącznikach nr 1 i nr 2 podano charakterystykę osadów pochodzących z dna stawu napowietrzania. Osad pobrany w postaci 30 próbek charakteryzował się barwą ciemno-brunatno-szarą.

Odczyn pH (7,7) może wskazywać, iż w osadzie panują warunki beztlenowe.

CHMIELNIK RZESZOWSKI

Ilość osadu zalegająca na dnie stawu napowietrzanego





Uwodnienie osadu, wyniosło średnio 84,02 %. Osad zawiera duże ilości związków biogennych (formy azotu, fosfor og., OWO), stąd jego właściwości nawozowe są dobre.

Podobnie przedstawia się sytuacja z obecnością bakterii z grupy Salmonella oraz żywych jaj pasożytów przewodu pokarmowego. Ich brak potwierdza możliwość wykorzystania w/w osadów ściekowych na cele nieprzemysłowe, zgodnie z wymogami Rozporządzenia Min. Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 11/08/99r.

Zgodnie z tym Rozporządzeniem ( Dz.U. Nr. 72, poz.813), osady ściekowe z oczyszczalni ścieków w Chmielniku mogą być wykorzystywane:

• na potrzeby rolnicze i nierolnicze,

• do wprowadzenia wraz z nasionami roślin na powierzchnię narażona, na erozję, w szczególności na skarpy składowisk odpadów, wykopów, nasypów ziemnych, do roślinnego utwardzania powierzchni gruntów,

• przy stosowaniu do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu,

• do kompostowania osadów ściekowych.

Próbki w sumie 30 szt. pobrane do analiz spełniały wymogi w/w Rozporządzenia i stanowiły podstawę do przygotowania reprezentatywnej próby, zgodnie z paragrafem 3.5 ( Dz.U. NR. 72.poz. 813 )

Porównywanie ilości metali ciężkich w osadach z oczyszczalni ścieków we Wręczycy Wielkiej z parametrami dopuszczalnymi dla osadów ściekowych wykorzystywanych na cele nieprzemysłowe (Dz.U. Nr. 72. poz.813 zał.nr.1).

Metale	ilość metali ciężkich w mg/kg suchej masy osadu nie większe niż:
		przy stosowaniu osadów
		w rolnictwie, do rekultywacji gruntów na potrzeby rolnicze oraz do kompostowania	do rekultywacji gruntów na potrzeby nierolnicze	do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu oraz do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów	analiza osadów ściekowych w Chmielniku Rzeszow.
1. Ołów(Pb)	500	1000	1500	25,70
2. Kadm (Cd)	10	25	50	0,36
3. Chrom (Cr)	500	1000	2500	4,12
4. Miedź (Cu)	800	1200	2000	1,80
5. Nikiel (Ni)	100	200	500	2,50
6. Rtęć (Hg)	5	10	25	0,01
7. Cynk (Zn)	2500	3500	5000	1321,00

Wniosek:

Żaden z parametrów nie został przekroczony, co daje podstawę do rolniczego wykorzystania osadów ściekowych.

W ciągu 5 - letniej eksploatacji oczyszczalni ścieków w Chmielniku Rzeszowskim ilość osadu uwodnionego w stawie napowietrzanym szacunkowo wynosiła: 1399,22 m³.

Osady ściekowe w różnych częściach stawu różniły się od siebie stopniem uwodnienia.

Próbka średnia, składająca się z minimalnej ilości próbek wynosząca 30, posiadała średnie uwodnienie osadu ściekowego: 84,02 %

Zawartość substancji biogennych jest wysoka, co sprawia, że osad jest idealnym nawozem.

Ilość zgromadzonych osadów w stawie napowietrzanym po 5 letniej eksploatacji wyniosła około 223,59 ton w przeliczeniu na suchą masę osadu, co daje ok. 44,72 ton/rok.

Na podstawie Rozporządzenia MOŚZNiL z dnia 31/08/99 (Dz.U. Nr.72, poz.813) osad z oczyszczalni ścieków typu Lemna w Chmielniku Rzeszowskim nadaje się do wykorzystania na cele nieprzemysłowe, z uwzględnieniem zasad wykorzystania określonych w paragrafie 2 niniejszego Rozporządzenia.

7. Możliwości zagospodarowania badanych osadów.

1. Kochcice

1. Staw napowietrzany

Na podstawie analiz fizykochemicznych, bakteriologicznych
i helmintologicznych można stwierdzić, że denne osady ściekowe ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków typu Lemna
w Kochcicach można zagospodarować na jeden z poniższych sposobów:

• do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu,

• do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów.

Istnieje jeszcze jedna możliwość zagospodarowania osadów. Ze względu na to, że osady w I i II celi spełniają parametry dla osadów stosowanych w rolnictwie i na to, że jest ich dużo więcej, niż osadów skażonych z III celi, można spełnić rygorystyczne wymogi dla osadów wykorzystywanych w rolnictwie poprzez ich dokładne wymieszanie. Wtedy, co ukazują poniższe tabele, osady te będą posiadać parametry zgodne z Dz.U. 72 poz. 813 dla wykorzystania:

• w rolnictwie,

• do rekultywacji gruntów na potrzeby rolnicze,

• do kompostowania,

• do rekultywacji gruntów na potrzeby nierolnicze,

• do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów,

• do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu.

								Norma dla wykorzystania
			Wyniki					w rolnictwie i do
l.p.	Rodzaj oznaczenia	J.M.	Próba 1		Próba 2		Próba 3	kompostowania
1.	Nikiel	mg Ni/kg s.m.	11,00		29,00		77,90	100
2.	Ołów	mg Pb/kg s.m.	37,80		87,20		227,10	500
3.	Miedź	mg Cu/kg s.m.	34,20		88,10		225,70	800
4.	Kadm	mg Cd/kg s.m.	4,20		9,10		32,20	10
5.	Cynk	mg Zn/kg s.m.	558,50		1 568,00		3 525,30	2500
6.	Chrom	mg Cr/kg s.m.	13,90		30,90		84,70	500

						Średnio w Kochcicach
			Wynik			[szt./kg s.m.]
l.p.	Wskaźnik	J.M.	Próba 1	Próba 2	Próba 3	minimum	maksimum
1.	Salmonella	obecność	brak	brak	brak	brak	brak
2.	Miano coli	-	10^-6	10^-5	10^-5	10^-6	10^-6
Jaja pasożytów przewodu pokarmowego
3.	Ascaris sp.	szt./kg s.m.	0	0	85	4,37	4,43
4.	Trichuris sp.	szt./kg s.m.	0	0	17	0,87	0,89
5.	Toxocara sp.	szt./kg s.m.	0	0	0	0,00	0,00
6.	Wskaźnik ATT	-	0	0	102	5,25	5,31

Jednak należy pamiętać, że po zmieszaniu osadów ze stawu napowietrzanego należy powtórzyć analizę osadu, aby upewnić się, że osad jest jednorodny i spełnia wymogi Dz.U. 72 poz. 813.

1. Staw Lemna

Na podstawie analiz fizykochemicznych, bakteriologicznych
i helmintologicznych można stwierdzić, że denne osady ściekowe ze stawu Lemna oczyszczalni ścieków typu Lemna w Kochcicach można zagospodarować na jeden z poniższych sposobów:

• do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu,

• do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów,

• do rekultywacji gruntów na cele nierolnicze.

Ze względu na to, że sprawozdanie Instytutu Ochrony Środowiska nie zawiera analizy ilościowej osadów dennych ze stawu Lemna, nie może być brana pod uwagę poprawa właściwości osadu po jego dokładnym zmieszaniu. Choć oczywiście jest możliwe, że podobnie jak w przypadku osadów dennych ze stawu napowietrzanego, działanie takie umożliwiłoby spełnienie parametrów zakładanych
w Dz.U. 72 poz. 813 dla wykorzystania osadów do celów rolniczych oraz do kompostowania.

1. Wręczyca Wielka

Na podstawie analiz fizykochemicznych, bakteriologicznych
i helmintologicznych można stwierdzić, że denne osady ściekowe ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków typu Lemna we Wręczycy Wielkiej można zagospodarować na jeden z poniższych sposobów:

• do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu,

• do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów,

• do rekultywacji gruntów na cele nierolnicze,

• w rolnictwie,

• do rekultywacji gruntów na cele rolnicze,

• do kompostowania.

1. Chmielnik Rzeszowski

Na podstawie analiz fizykochemicznych, bakteriologicznych
i helmintologicznych można stwierdzić, że denne osady ściekowe ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków typu Lemna we Wręczycy Wielkiej można zagospodarować na jeden z poniższych sposobów:

• do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu,

• do roślinnego utrwalania powierzchni gruntów,

• do rekultywacji gruntów na cele nierolnicze,

• w rolnictwie,

• do rekultywacji gruntów na cele rolnicze,

• do kompostowania.

8. Podsumowanie.

Na podstawie analiz fizykochemicznych, bakteriologicznych i helmintologicznych można stwierdzić, że kilkuletnie osady ściekowe z wybranych do pracy oczyszczalni ścieków typu Lemna można uznać za mało skażone.

Analizy helmintologiczne osadów dennych z oczyszczalni ścieków w Chmielniku, Wręczycy Wielkiej oraz ze stawu Lemna i z I, II celi stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków w Kochcicach wykazały, że osady te są wolne od żywych jaj pasożytów jelitowych. Jedynie osady denne z III celi stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków w Kochcicach wykazały żywe jaja pasożytów z grupy Ascaris sp.
i Trichuris sp. Jednak obliczenia wykazały, że osad denny
z poszczególnych cel oczyszczalni ścieków w Kochcicach po zmieszaniu spełni wymogi zawarte w Dz.U. 72 poz. 813 dotyczące rolniczego zagospodarowania osadów ściekowych.

Także analizy bakteriologiczne z wszystkich w/w obiektów nie przekraczają parametrów zawartych w tym rozporządzeniu.

Analizy fizykochemiczne pozwalają stwierdzić, że osady ściekowe, bogate w związki biogenne (węgiel organiczny, związki azotu
i fosforu) oraz mikroelementy (magnez, sód, potas) są idealnym nawozem. W ten sposób powinny być wykorzystane osady
z oczyszczalni ścieków w Chmielniku i Wręczycy Wielkiej. Niestety, przekroczenia metali ciężkich (cynk, kadm) nie pozwalają na wykorzystanie osadów dennych z oczyszczalni ścieków w Kochcicach. Jedynie dobre wymieszanie osadów ze stawu napowietrzanego
i ponowna analiza może umożliwić wykorzystanie tego osadu do celów rolniczych. Jest wysoce prawdopodobne, że zmieszanie osadów z obu stawów spowoduje, że całość osadów z oczyszczalni Lemna w Kochcicach będzie można wykorzystać na cele rolnicze. Niestety, wobec braku analizy ilościowej osadu ze stawu Lemna, nie można tego stwierdzić jednoznacznie.

Podsumowując, osady z oczyszczalni ścieków typu Lemna są bardzo czystymi osadami, o bardzo wysokiej zawartości związków biogennych i mikroelementów. Pamiętajmy jednak, że jakość osadów jest powodowana głównie przez jakość ścieków. A ścieki trafiające na małe, gminne oczyszczalnie ścieków są, na ogół obciążane minimalnymi ilościami metali ciężkich..

Także zanieczyszczenia helmintologiczne i bakteriologiczne trafiające na takie oczyszczalnie są niewielkie. Zanieczyszczenia te są podczas wieloletniego procesu symultanicznej stabilizacji tlenowej
(w stawie napowietrzanym) oraz fermentacji metanowej (w stawie Lemna) rozkładane do prostych związków mineralnych.

W przyszłości osady z małych wiejskich oczyszczalni ścieków, których osady spełniają warunki podane w Dz.U. 72 poz. 813, a których reprezentantem są oczyszczalnie typu Lemna, powinny być wykorzystywane do zagospodarowania w rolnictwie. Niestety,
w Polsce jest kładziony zbyt mały nacisk na takie wykorzystanie osadów. Niestety w Polsce najczęściej są wywożone na wysypisko,
a takie postępowanie z osadami powinno być ostatecznością.

9. Literatura.

[1] Cywiński B., Gdula S., Kempa E., Kurbiel J., Płoszański H. Oczyszczanie ścieków miejskich - podstawy technologiczne i zasady projektowania oczyszczalni” Arkady, Warszawa 1972

[2] Dziennik Ustaw Nr 72 poz. 813 z dnia 11.08.1999r. „W sprawie warunków, jakie muszą być spełnione przy wykorzystaniu osadów ściekowych na cele nieprzemysłowe”.

[3] Instytut Ochrony Środowiska "Charakterystyka fizyczno-chemiczna i sanitarno-biologiczna osadów ze stawu napowietrzanego oczyszczalni ścieków systemu „Lemna” w Kochcicach"

[4] Instytut Ochrony Środowiska "Analiza fizyko-chemiczna i helmintologiczna osadów ze stawu doczyszczającego Lemna.

[5] Oleszkiewicz J. A. „Gospodarka osadami ściekowymi - poradnik decydenta”, LEM, Kraków 1998

[6] Osmulska-Mróz B. „Lokalne systemy unieszkodliwiania ścieków” Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa 1995

[7] Praca zbiorowa „Osady ściekowe - Poradnik gospodarowania odpadami - część 15”, Warszawa 2001

[8] Praca zbiorowa „Podstawy oraz praktyka przeróbki i zagospodarowania osadów ściekowych” LEM, Kraków 1998

[9] Praca zbiorowa Instytutu Kształtowania Środowiska „Przyrodnicze zagospodarowanie osadów ściekowych”, PWN, Warszawa 1988

[10] Praca zbiorowa pod redakcją Hupki J. „Charakterystyka i zagospodarowanie osadów ściekowych” - materiały z konferencji 10 - 13 wrzesień 2000r.

[11] Praca zbiorowa pod kierownictwem Siuty J. „Przyrodniczo-techniczne przetwarzanie osadów ściekowych na kompost”, Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa 1996

[12] Polit M., Terebiński D. „Charakterystyka osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków Lemna we Wręczycy Wielkiej. Możliwości jego zagospodarowania”, praca niepublikowana

[13] WIDUCH HYDROLEMNA S.A. „Materiały referencyjne”

[14] WIDUCH HYDROLEMNA S.A. „Raporty z eksploatacji oczyszczalni ścieków w Kochcicach”

[15] WIDUCH HYDROLEMNA S.A. „Raporty z eksploatacji oczyszczalni ścieków we Wręczycy Wielkiej”

[16] WIDUCH HYDROLEMNA S.A. „Raporty z eksploatacji oczyszczalni ścieków w Chmielniku Rzeszowskim”

[17] Wasiak K., Siuta J. „Agrotechniczne przetwarzanie osadów ściekowych na kompost”, Ekologia i Technika nr 3, 1993

„Analiza ilościowa i jakościowa osadów z wybranych oczyszczalni ścieków typu „Lemna”

oraz możliwości ich wykorzystania”

1

Denitryfikacja

Sedymentacja

Osady

Strącanie

Nitryfikacja

Pobór przez rośliny

NO₃^-

NH₄⁺

PO₄^3-

N₂ N₂O NO

Strefa tlenowa

Strefa beztlenowa

Strefa anoksyczna

Kwasy organiczne,

alkohole

Związki organiczne

CO₂+NH₃+H₂S+CH₄

Stabilizacja

beztlenowa

CO₂ CH₄ H₂

H₂S

H₂SO₄

Rozkład tlenowy

CO₂

CO₂

NH₄⁺

PO₄^3-

BZT

Lemna

Procesy zachodzące w trakcie oczyszczania ścieków w stawie Lemna

Zawór kulowy

Złączka PCV

Linka stalowa
w kołnierzu gumowym

Cylinder z pleksiglasu

Otwór do odprowadzania wód nadosadowych

Rękojeść aluminiowa

Złączka PCV z oczkiem prowadzącym linkę stalową

Główka rękojeści PCV
z oczkiem prowadzącym linkę

Zabezpieczenie linki stalowej

Podziałka

co 1 cm

Autor pracy pragnie podziękować

Panu prof. PŚK dr hab. inż. Franciszkowi Czyżykowi

oraz

Panu prof. PŚK dr hab. inż. Mikołajowi Sikorskiemu

za pomoc w usystematyzowaniu myśli i wiedzy

a także

Panu mgr inż. Aleksandrowi Widuchowi, Prezesowi Zarządu Przedsiębiorstwa „WIDUCH HYDROLEMNA” S.A.

za wsparcie finansowe w realizacji analiz osadu, które były niezbędne do napisania tej pracy oraz umożliwienie zdobywania doświadczenia w eksploatacji obiektów, o których traktuje ta praca.

0,05

0,15

0,00

0,01

0,03

0,01

0,56

0,49

0,55

0,61

0,61

0,69

0,65

0,48

0,37

0,27

0,25

0,38

0,05

0,35

0,24

0,16

0,48

0,01

0,01

0,13

0,33

0,22

0,39

0,57

Długość sondy pomiarowej - 4,00 m

Sondę należy zanurzać powoli do momentu wyczucia dna

Kiedy sonda stoi na dnie należy zamknąć zawór kulowy silnym pociągnięciem linki

Sondę należy wyjmować ze ścieków powoli, aby nie wzburzyć wód nadosadowych

Teraz należy odczytać wysokość warstwy osadu (można rozróżnić strefę osadu zagęszczonego i strefę zagęszczania). Można także pobrać próbę osadu do analizy, należy jednak zwrócić uwagę na to, aby do naczynia na próbę wpuścić tylko część, w której znajduje się osad. Umożliwi to dokładne odczytanie zawartości suchej masy w osadzie.




Zdjęcie 1. Krata mechaniczna koszowa (Świerklaniec)




Zdjęcie 2. Piaskownik dwukomorowy poziomy (Dobrodzień)




Zdjęcie 3. Punkt zlewny z kratą koszową (Boronów)




Zdjęcie 5. Staw napowietrzany (Miedźna)




Zdjęcie 6. Komora nitryfikatora (Dobrodzień)




Zdjęcie 7. Dozownik koagulanta (Przyrów)




Zdjęcie 8. Staw doczyszczający Lemna podczas wegetacji rzęsy wodnej (Pawonków)




Zdjęcie 9. Staw doczyszczający Lemna w okresie zimowym (Miedźna)

2

1

3

dopływ ścieków

odpływ ścieków

Długość sondy pomiarowej - 4,00 m

6

4

3

odpływ ścieków

5

2

1

dopływ ścieków

---