Oczyszczalnia Ścieków w Szczecinku cz. 2 - drugi stopień oczyszczania

Drugi stopień oczyszczania ścieków - oczyszczanie biologiczne - ma na celu zmniejszenie stężenia rozpuszczonych i koloidalnych związków organicznych obecnych w ściekach oraz usunięcie pierwiastków biogennych czyli azotu i fosforu.

Bardzo dziękuję tym wszystkim, którzy znaleźli czas, ochotę i mimo niesprzyjającej pogody odwiedzili szczecinecką oczyszczalnię ścieków podczas Dni Otwartych 9 maja 2014r.

Drugi stopień oczyszczania ścieków – oczyszczanie biologiczne – ma na celu zmniejszenie stężenia rozpuszczonych i koloidalnych związków organicznych obecnych w ściekach oraz usunięcie pierwiastków biogennych czyli azotu i fosforu. Tę „ciężką pracę” wykonują mikroorganizmy wchodzące w skład biologicznego osadu czynnego. Główną rolę w procesie biologicznego oczyszczania ścieków odgrywają bakterie, którymi odżywiają się jednokomórkowce (orzęski, wiciowce, korzenionóżki), które następnie pożerane są przez organizmy wyżej zorganizowane (wrotki, nicienie, skąposzczety). Wszystkie organizmy zawarte w osadzie czynnym współżyją ze sobą tworząc tzw. kłaczki osadu czynnego.

Osad czynny w reaktorze biologicznym

Poniższe fotografie mikroskopowe przedstawiają wygląd kłaczka osadu czynnego oraz niektóre mikroorganizmy wchodzące w jego skład.

Kłaczek osadu czynnego

Orzęski osiadłe

Wrotek

Nicień

Bakterie nitkowate

Zaprezentowane fotografie przedstawiają jedynie niewielki odsetek wszystkich mikroorganizmów występujących w osadzie czynnym, bowiem ustalono, że w biologicznym osadzie czynnym występuje ponad 300 różnych szczepów bakterii.

Występowanie poszczególnych mikroorganizmów wskazuje nam na kondycję osadu czynnego i tym samym na jego efektywność w oczyszczaniu ścieków. I tak np. liczne występowanie wiciowców i orzęsków pływających jest przejawem słabej jeszcze wydajności układu oczyszczania, natomiast przy stabilnej i efektywnej pracy osadu czynnego występują w jego składzie orzęski osiadłe i wrotki. Zamieściłam również zdjęcia bakterii nitkowatych, które są normalnym składnikiem biocenozy osadu czynnego, jednak w przypadku ich licznego występowania mogą one powodować pęcznienie osadu czynnego, spadek jego zdolności sedymentacyjnych oraz pogorszenie efektywności oczyszczania ścieków.

Główne elementy ciągu technologicznego szczecineckiej oczyszczalni ścieków biorące udział w biologicznym oczyszczaniu ścieków to:

Reaktory biologiczne

Do oczyszczania biologicznego ścieków służą reaktory pracujące w układzie przepływowym, oparte na technologii wielofazowego osadu czynnego, do jednoczesnego usuwania związków węgla, azotu i fosforu.

Poprzez wykonanie dwóch komór denitryfikacji i nitryfikacji utworzono dwa ciągi technologiczne ze wspólna komorą defosfatacji i predenitryfikacji osadu recyrkulowanego.

Trzy pierwsze komory nie są napowietrzane (warunki beztlenowe w dwóch pierwszych komorach i niedotlenione w trzeciej). Dla zapewnienia utrzymania w stałym zawieszeniu osadów zamontowano w nich mieszadła.

W komorze nitryfikacji zastosowano napowietrzanie wgłębne drobnopęcherzykowe poprzez zamontowane na dnie dyfuzory membranowe zasilane sprężonym powietrzem wytwarzanym przez dmuchawy.

Reaktory biologiczne przed modernizacją i ... po

Osadniki wtórne

Do ostatecznego usuwania zawiesiny osadu czynnego służą osadniki wtórne, dlatego też w osadnikach wtórnych stworzone są warunki zwolnionego przepływu, dzięki czemu zachodzi zjawisko sedymentacji kłaczków osadu czynnego.

Pracujące zgarniacze osadu zapobiegają zaleganiu osadu na dnie zbiorników i jednocześnie przenoszą go do lejów osadowych, skąd poprzez rurociąg osad przepływa do przepompowni osadu recyrkulowanego i nadmiernego. Osad recyrkulowany jest kierowany do „dalszej pracy” w reaktorach biologicznych, natomiast osad nadmierny jest tym osadem, który już spełnił swoją rolę i jest odprowadzany z układu na zewnątrz, o tym co się z nim dzieje napiszę Państwu w kolejnej części tekstu.

Ścieki oczyszczone przepływają korytami z przelewami pilastymi umieszczonymi na obwodzie osadników i odprowadzane są do odbiornika.

Osadniki wtórne przed modernizacją i… po

Efektem pracy części biologicznej oczyszczania ścieków jest m.in. jakość odprowadzanych do środowiska ścieków oczyszczonych. Parametry technologiczne szczecineckiej oczyszczalni ścieków są następujące:

Przepustowość oczyszczalni

Przepustowość czyszczalni została określona w projekcie na Qśrd 12 000 m3, (max 20 000 m3/d), przed modernizacją przepustowość oczyszczalni wynosiła 20 000m3/d (!!!).

Poniższy wykres przedstawia ilość ścieków dopływających do oczyszczalni w ostatnim pełnym roku przed modernizacją i w latach kolejnych.

Jak wynika z powyższego wykresu, ilość ścieków dopływających do oczyszczalni w roku 2011 (pierwszy rok po modernizacji) była o 51 368m3 mniejsza niż w roku 2007 (ostatni rok przed modernizacją). Natomiast ilość ścieków dopływających do oczyszczalni w roku 2013 (2 581 794m3) była mniejsza od ilości ścieków w roku 2007 o 56 1972m3. Sytuacja ta jest głównie wynikiem spadkowego trendu zużycia wody oraz działań jakie przeprowadziła spółka w celu wyeliminowania nielegalnych włączeń wód deszczowych do kanalizacji sanitarnej. Widoczny na wykresie wzrost ilości ścieków dopływających do oczyszczalni w roku 2010 jest spowodowany ponadprzeciętnymi, ulewnymi opadami deszczu, które miały miejsce w sierpniu 2010r.

Warunki pozwolenia wodno prawnego

Oczyszczalnia ścieków posiada pozwolenie wodno prawne, które jest decyzją administracyjną określającą najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń, maksymalną przepustowość średniodobową i roczną, RLM (równoważną liczbę mieszkańców) oraz odbiornik ścieków oczyszczonych.

Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeńw ściekach oczyszczonych odprowadzanych do odbiornika w warunkach normalnej pracy oczyszczalni przedstawione są w poniższej tabeli.

Qśrd = 12 000 m3

Qroczne = 4 380 000 m3

RLM = 80 000

Bezpośrednim odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest ciek wodny Wilczy Kanał.

Efekty oczyszczania ścieków

Głównym celem przeprowadzonej inwestycji było zwiększenie efektywności oczyszczania ścieków w zakresie eliminacji związków biogennych, w szczególności azotu. Poniższy wykres prezentuje jakość ścieków odprowadzanych do odbiornika w ostatnim pełnym roku przed modernizacją i w kolejnych latach po modernizacji. Lata 2008-2010 to lata, w których trwała modernizacja, dlatego też nie uwzględniłam ich w zestawieniu.

Z powyższego wykresu wynika, iż główny cel modernizacji oczyszczalni, którym było wyeliminowanie ze ścieków związków biogennych przy wykorzystaniu procesów biologicznych został osiągnięty. Średnioroczne stężenie azotu w ściekach oczyszczonych w roku 2007 wynosiło 24,5 mgN/l, natomiast w roku 2011 wynosiło już tylko 10,8 mgN/l, i w latach kolejnych utrzymuje się na równie niskim poziomie. W przypadku fosforu wartość ta spadła z 0,57mgP/l w roku 2007 do 0,54mgP/l w roku 2011 i nadal jest niska, przy czym należy tu zaznaczyć, iż przed modernizacją fosfor był strącany głównie za pomocą kosztownegośrodka chemicznego o nazwie PIX, natomiast po zakończeniu inwestycji PIX jest stosowany sporadycznie, a fosfor jest eliminowany ze ścieków w drodze procesów biologicznych.

Przeprowadzone działania inwestycyjne przyniosły oczekiwany efekt. Oprócz redukcji biogenów (azotu i fosforu) w drodze procesów biologicznych uzyskano również znaczne obniżenie kosztów eksploatacji oczyszczalni.

W następnej, trzeciej i ostatniej już części przedstawię Państwu rozwiązania w zakresie gospodarki osadowej stosowane na Oczyszczalni Ścieków w Szczecinku.