Oczyszczalnia ścieków

Oczyszczalnia ścieków - układ powiązanych ze sobą instalacji i urządzeń technologicznych, których wykorzystanie prowadzi do usunięcia ze ścieków szkodliwych substancji chemicznych oraz mikroorganizmów chorobotwórczych przez co możliwe jest ich odprowadzenie do wód lub do gruntu . Dla poprawnego funkcjonowania oczyszczalni ścieków niezbędne są obiekty pomocnicze, dzięki którym możliwa jest dostawa energii oraz istnieją odpowiednie, bezpieczne warunki dla obsługi oczyszczalni ścieków, w tym kontroli przebiegu procesów technologicznych .

Rodzaje oczyszczalni ścieków

Biorąc pod uwagę ilość oczyszczanych ścieków, oczyszczalnie można podzielić na :

• lokalne - charakteryzują się bardzo małym zasięgiem, niską przepustowością, ilość odprowadzanych do nich ścieków jest niewielka,
• centralne - obsługują one duże aglomeracje miejskie, charakteryzują się wysoką przepustowością, przepływają przez nie duże ilości ścieków,
• grupowe - swym zasięgiem obejmują bardzo duże regiony, bardzo często obszary większe, aniżeli aglomeracja miejska (np. powiat lub kilka powiatów),

W zależności od sposobu oczyszczania, oczyszczalnie dzielą się na :

• mechaniczne - jest to pierwszy stopień oczyszczania. Jest obowiązkowym etapem w każdej oczyszczalni. Ma na celu oddzielenie od ścieków zanieczyszczeń o większych gabarytach oraz zawiesiny. Zastosowanie znajdują tutaj sita i kraty, dzięki którym zatrzymywane są większe zanieczyszczenia natomiast zawiesina wyodrębniania jest przy wykorzystaniu piaskowników i osadników. Oddzielone od ścieków zanieczyszczenia poddaje się kompostowaniu, spalaniu lub dołącza się je do osadów ściekowych. Podczas tego etapu usuwane są również tłuszcze. W wyniku procesu flotacji, tłuszcze przybierają postać kożucha, który usuwany jest mechanicznie.
• biologiczne - w etapie tym następuje mineralizacja substancji organicznych, usuwanie substancji biogennych oraz usunięcie mikroorganizmów chorobotwórczych. Najpowszechniej stosowaną metodą okazuje się być metoda osadu czynnego. Najczęściej stosowanymi po metodzie osadu czynnego są złoża biologiczne. W przypadku obydwu tych metod wykorzystuje się specjalnie wybrane grupy mikroorganizmów, które rozkładają zanieczyszczenia zawarte w ściekach. Metoda osadu czynnego polega na zapewnieniu odpowiedniej ilości tlenu i rozwoju mikroorganizmów. Osad czynny jest kłaczkowatą zawiesiną, którą tworzą głównie bakterie heterotroficzne. Rozmiary kłaczków mieszczą się w granicach 50-100 μm, ich różnorodność zależna jest od stopnia obciążenia ścieków ładunkiem zanieczyszczeń. Kłaczki absorbują na swojej powierzchni związki organiczne, które mogą zostać utlenione lub być wykorzystane do biosyntezy nowych komórek. Istotnymi parametrami, które wpływają na proces oczyszczania osadem czynnym należą: czas, ilość zawiesiny, obciążenie ładunkiem BZT5, obciążenie osadu, wiek osadu, stopień recyrkulacji, stężenie oraz zapotrzebowania na tlen (zależnie od stopnia rozwoju).
• chemiczne - swoje działanie opierają o proces neutralizacji szkodliwych zanieczyszczeń bądź ich wytrącanie. Stosuje się tutaj takie procesy jak: koagulacja, sorpcja, ekstrakcja, odgazowanie, wymrażanie, dezynfekcja, redukcja chromu. Metodą chemiczną oczyszczane są w większości ścieki przemysłowe, zawierające wysokie stężenia metali ciężkich oraz duże ilości związków organicznych.

Rodzaje oczyszczalni ścieków ze względu na proces oczyszczania

Oczyszczalnie mechaniczne

Oczyszczalnie mechaniczne to rodzaj oczyszczalni, w których proces oczyszczania opiera się głównie na metodach mechanicznych. Głównym celem tych oczyszczalni jest usunięcie substancji stałych, takich jak piasek i odpady organiczne, z przepływających ścieków. Metody mechanicznego oczyszczania obejmują takie procesy jak sita, kratki, separator piasku i osadniki.

• Sita: służą do wyłapywania większych cząstek stałych, takich jak liście czy plastikowe odpadki, które mogą być obecne w ściekach.
• Kratki: chronią oczyszczalnię przed większymi zanieczyszczeniami, takimi jak gałęzie czy gruz, które mogą uszkodzić urządzenia.
• Separatory piasku: usuwają drobne cząstki piasku i innych substancji mineralnych, które mogą osiadać na dnie oczyszczalni.
• Osadniki: pozwalają na oddzielenie osadów organicznych od przepływających ścieków, co ułatwia dalsze procesy oczyszczania.

Oczyszczalnie biologiczne

Oczyszczalnie biologiczne wykorzystują procesy biologiczne do oczyszczania ścieków. Głównym celem tych oczyszczalni jest rozkładanie zanieczyszczeń organicznych przez mikroorganizmy, takie jak bakterie i grzyby. Procesy biologicznego oczyszczania są bardziej skomplikowane niż procesy mechaniczne, ale są bardziej efektywne w usuwaniu zanieczyszczeń organicznych.

• Osad czynny: mikroorganizmy są hodowane w specjalnych reaktorach, gdzie rozkładają zanieczyszczenia organiczne w ściekach.
• Filtr biologiczny: ścieki przepływają przez specjalne filtry, na których powierzchni rozwijają się mikroorganizmy, które oczyszczają ścieki poprzez przeprowadzanie procesów biologicznych.
• Reaktor biologiczny: ścieki są mieszane z mikroorganizmami w reaktorze, gdzie zachodzą procesy biochemiczne, które prowadzą do oczyszczania ścieków.

Oczyszczalnie chemiczne

Oczyszczalnie chemiczne wykorzystują procesy chemiczne do usuwania zanieczyszczeń z przepływających ścieków. Te oczyszczalnie są zwykle stosowane w przypadku, gdy inne metody oczyszczania nie są wystarczająco skuteczne. Procesy chemicznego oczyszczania mogą być kosztowne i wymagają dużej ilości substancji chemicznych, dlatego są stosowane tylko w specjalnych przypadkach.

• Koagulacja-flokulacja: substancje chemiczne są dodawane do ścieków w celu związania i skupienia zanieczyszczeń w większe cząstki, które mogą być łatwiej usunięte.
• Oksydacja chemiczna: substancje chemiczne, takie jak utleniacze, są dodawane do ścieków w celu rozkładu zanieczyszczeń organicznych.
• Adsorpcja: substancje chemiczne, takie jak węgle aktywne, są stosowane do adsorpcji zanieczyszczeń organicznych na swojej powierzchni.

Technologie i narzędzia stosowane w oczyszczalniach ścieków

Sita mechaniczne

Sita mechaniczne są jednym z pierwszych etapów procesu oczyszczania ścieków. Służą do wyłapywania dużych zanieczyszczeń, takich jak gałęzie, liście, plastikowe przedmioty czy inne duże cząstki. Sita mechaniczne usuwają te zanieczyszczenia, zapobiegając ich dalszemu przenikaniu przez kolejne etapy oczyszczania.

Komory osadu

Komory osadu są instalacjami, w których następuje rozdzielenie ścieków na osady i ciecz. W komorach osadu cięższe cząstki opadają na dno, tworząc osady, natomiast lżejsza ciecz wypływa na zewnątrz. Osady są następnie usuwane i poddawane dalszej obróbce.

Reaktory biologiczne

Reaktory biologiczne są jednym z kluczowych elementów oczyszczalni ścieków. Wykorzystują mikroorganizmy, które rozkładają zanieczyszczenia organiczne w ściekach. Dzięki temu procesowi, substancje organiczne są przekształcane w stabilne związki, co znacznie poprawia jakość oczyszczanej wody.

Filtry

Filtry są wykorzystywane w celu usunięcia drobniejszych cząstek i zanieczyszczeń z oczyszczanej wody. Mogą to być różnego rodzaju filtry, takie jak filtry piaskowe, węglowe czy membranowe. Filtry są istotnym elementem oczyszczalni, ponieważ pozwalają na usunięcie drobnych zanieczyszczeń, które mogłyby dalej wpływać na jakość oczyszczonej wody.

Stacje pomiarowe

Stacje pomiarowe są niezbędnym elementem, który umożliwia monitorowanie i kontrolę procesu oczyszczania ścieków. W stacjach pomiarowych dokonuje się pomiarów różnych parametrów, takich jak pH, stężenie tlenu rozpuszczonego czy stężenie zanieczyszczeń. Dzięki tym pomiarom można skutecznie monitorować proces oczyszczania i w razie potrzeby wprowadzić odpowiednie korekty.

Systemy monitoringu i sterowania

Systemy monitoringu i sterowania są nieodłącznym elementem oczyszczalni ścieków. Służą one do monitorowania pracy poszczególnych urządzeń i instalacji oraz kontrolowania procesu oczyszczania. Dzięki tym systemom można skutecznie zarządzać oczyszczalnią, monitorować jej wydajność i reagować na ewentualne awarie czy problemy.

Systemy odzysku energii i ciepła

Odzysk energii i ciepła jest ważnym aspektem w oczyszczalniach ścieków. Wiele instalacji wykorzystuje różne technologie, takie jak turbiny wodne czy panele słoneczne, w celu odzyskania energii z oczyszczanej wody. Ponadto, ciepło generowane podczas procesu oczyszczania może być wykorzystywane do podgrzewania innych mediów, co przyczynia się do efektywnego wykorzystania energii.

Systemy odzysku wody i składników odżywczych

Systemy odzysku wody i składników odżywczych mają na celu odzyskanie wartościowych zasobów z oczyszczanych ścieków. Woda może zostać poddana dalszej obróbce i wykorzystana do celów nawadniania czy innych procesów przemysłowych. Z kolei składniki odżywcze, takie jak azot, fosfor czy potas, mogą być wykorzystane jako nawozy w rolnictwie.

Systemy monitoringu i alarmowe

Systemy monitoringu i alarmowe są niezwykle ważne w oczyszczalniach ścieków. Służą one do ciągłego monitorowania różnych parametrów, takich jak poziom zanieczyszczeń, ciśnienie czy temperatura. W przypadku przekroczenia określonych wartości, systemy te generują alarmy, które informują personel o ewentualnych awariach lub problemach.

Systemy wentylacyjne i redukcji zapachów

W oczyszczalniach ścieków często występuje nieprzyjemny zapach. Dlatego też stosuje się systemy wentylacyjne i redukcji zapachów, które mają na celu ograniczenie lub całkowite wyeliminowanie tego problemu. Systemy wentylacyjne zapewniają odpowiednią cyrkulację powietrza, natomiast systemy redukcji zapachów wykorzystują różne technologie, takie jak filtry węglowe czy ozonatory, w celu neutralizacji nieprzyjemnych zapachów.

Technologie cyfrowe

Technologie cyfrowe, takie jak systemy SCADA czy systemy informacyjne, są coraz częściej stosowane w oczyszczalniach ścieków. Pozwalają one na zdalne monitorowanie i kontrolę urządzeń, gromadzenie danych oraz analizę parametrów. Technologie cyfrowe przyczyniają się do automatyzacji procesu oczyszczania i poprawy efektywności działania oczyszczalni.

Systemy odzysku osadów

Systemy odzysku osadów są stosowane w celu odzyskania wartościowych substancji z osadów powstających podczas procesu oczyszczania. Osady mogą być poddane dalszej obróbce i wykorzystane jako nawozy, materiały budowlane czy surowce do produkcji biogazu. Odzysk osadów przyczynia się do efektywnego wykorzystania zasobów i minimalizacji odpadów.

Oczyszczalnia ścieków — artykuły polecane

Kogeneracja — Fracking — Paliwa kopalne — Odnawialne źródła energii — Polietylen — Zanieczyszczenie wody — Flotacja — Emisja gazów cieplarnianych — Składowanie odpadów

Bibliografia

• Chmielowski K., Kurek K., Bąk P. (2012), Efektywność oczyszczania ścieków na przykładzie oczyszczalni w Lipnicy Wielkiej, Polska Akademia Nauk, Oddział w Krakowie, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi
• Kotapski R., (2016), Ośrodki odpowiedzialności i miejsca powstawania kosztów w przedsiębiorstwach wodociągowo-kanalizacyjnych, Prace naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu
• Lenart A., Kowalska A. (2012), Wykorzystanie osadu czynnego w oczyszczaniu ścieków, Kosmos, Polskie Towarzystwo Przyrodników im. Kopernika
• Lipińska D. (2016), Podstawy inżynierii środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź
• Traczewska T. (1997), Biotyczne i abiotyczne uwarunkowania pęcznienia osadu, Ochrona Środowiska

Autor: Patryk Wykręt