Technologie i metody oczyszczania ścieków

Technologia oczyszczania ścieków powinna być ściśle dostosowana do ich charakteru, ilości i obciążenia zanieczyszczeniami. Innego podejścia wymagają ścieki komunalne, nieco innego przemysłowe czy rolnicze. W związku z tym występują różne rodzaje oczyszczalni ścieków i urządzeń w nich stosowanych. Oprócz ich budowy i funkcji, ważne jest wykonanie materiałowe, trwałość i odporność na trudne warunki pracy. Zazwyczaj nieodzownymi elementami oczyszczalni, które usprawniają ich pracę, są natleniacze, mieszadła, dekantery czy zbieracze flotatów, oferowane między innymi przez firmę BIOX.

 

 

Podstawowe rodzaje ścieków

Bytowo-gospodarcze, tzw. komunalne – pochodzące z gospodarstw domowych, zakładów pracy, budynków użyteczności publicznej. Zawierają odchody, resztki środków higienicznych, jedzenia, środki myjące i piorące, leki, wirusy chorobotwórcze oraz inne patogeny. 

Przemysłowe – skutek procesów technologicznych w zakładach produkcyjnych, m.in. spożywczych, chemicznych, metalurgicznych, garbarskich, włókienniczych czy papierniczych. Są silnie zanieczyszczone i często agresywne, tworzą pianę lub kożuch na powierzchni i mogą powodować korozję urządzeń w oczyszczalni. 

Rolnicze – ścieki z produkcji rolnej o wysokiej zawartości fosforanów i azotanów obecnych w nawozach i pestycydach używanych do wzrostu i ochrony roślin, a także związki organiczne i nieorganiczne.

Deszczowe – wody opadowe, zawierające zawiesiny – np. piasek, a także związki chemiczne obecne w atmosferze i na powierzchni dachów, gleby oraz innych nawierzchni, pochodzące m.in. ze spalin, rozpuszczone w wodzie.

 

Metody oczyszczania ścieków

Mechaniczne – są zwykle pierwszym etapem wielu rodzajów oczyszczalni ścieków. Oddzielają ze ścieków zawiesiny i grubsze frakcje zanieczyszczeń. Procesy w nich wykorzystywane to: cedzenie, rozdrabnianie, filtracja, sedymentacja i flotacja. Ułatwiają one dalsze postępowanie ze ściekami oraz chronią urządzenia przed uszkodzeniem ewentualnymi częściami stałymi lub przed zatarciem silników pomp.

Zanieczyszczenia i osady w zależności od frakcji są kompostowane lub poddawane fermentacji, w wyniku której powstaje nawóz oraz biogaz wykorzystywany do produkcji prądu i ciepła.

Urządzeniami wykorzystywanymi w tej metodzie są najczęściej kraty, sita, piaskowniki, tłuszczowniki, zbieracze flotatów i osadniki wstępne.

Biologiczne – tzw. oczyszczanie drugiego stopnia, które przebiega w warunkach tlenowych, niedotlenionych i beztlenowych. Biologiczna oczyszczalnia ścieków działa zwykle w oparciu o osad czynny (mikroorganizmy zawieszone w formie kłaczków w całej objętości ścieków, rozkładające związki organiczne) lub/i złoża biologiczne, w których mikroorganizmy rozwijają się na warstwie kruszywa, żużla, koksu, kształtek ze spienionych tworzyw sztucznych itp. Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego wymaga ściśle kontrolowanych warunków (odpowiedniej temperatury, pH, stężenia tlenu, równomiernego mieszania). W zależności od technologii może przebiegać w jednym lub kilku reaktorach podzielonych na komory, w których następują: 

• defosfatacja ścieków (proces redukcji związków fosforu w warunkach beztlenowych przy pomocy mikroorganizmów, wykorzystujących fosfor do tworzenia swojej masy komórkowej); 
• nitryfikacja (utlenianie amoniaku i soli amonowych do azotynów, a następnie azotanów);
• denitryfikacja ścieków (redukcja azotanów – w warunkach niedotlenionych – do azotu gazowego). 

Kolejnym etapem jest oddzielenie osadu czynnego od oczyszczonych ścieków w osadnikach wtórnych, a następnie odwadnianie i suszenie nadmiarowego osadu (czasem bywa on też poddany fermentacji razem z osadem pierwotnym). Oczyszczone ścieki odprowadzane są do odbiorników: stawów rybnych i naturalnych wód powierzchniowych.

W złożach biologicznych ścieki przepływają przez kolejne warstwy złoża, na którym rozwijają się odpowiednie mikroorganizmy biorące udział w kolejnych przemianach biochemicznych ścieków. Oczyszczone ścieki odprowadzane są do odbiorników.

Urządzenia wykorzystywane w biologicznym oczyszczaniu ścieków metodą osadu czynnego to najczęściej mieszadła zatapialne, aeratory, dysze napowietrzające, natleniacze strumienicowe, mieszadła z funkcją napowietrzania (na zasadzie strumienicy) i pompy. Nowoczesne konstrukcje mieszadeł i aeratorów poprzez odpowiednie dobranie kształtów łopat i dysz zapewniają napowietrzanie tzw. drobnopęcherzykowe, co poprawia skuteczność ich działania przy optymalnym zużyciu energii elektrycznej.

Do współpracy ze złożami biologicznymi stosuje się zwykle systemy przelewów, zraszacze rotacyjne i sprężarki powietrza.

Chemiczne – wykorzystujące konkretne związki i reakcje chemiczne oraz procesy fizyko-chemiczne. Dla przykładu w procesie koagulacji zanieczyszczenia łączą się w większe aglomeraty, a następnie są wytrącane w postaci osadu. W celu zobojętnienia ścieków stosowana jest neutralizacja przy użyciu środków dobranych do pH ścieków. 

Mieszane – wykorzystują wszystkie z powyższych metod (lub część) w różnych konfiguracjach, zależnie od tego, co zakłada przyjęty schemat oczyszczalni ścieków.

 

Technologie oczyszczania ścieków komunalnych z wykorzystaniem urządzeń BIOX

Komunalne oczyszczalnie ścieków działają kilkuetapowo. 

W fazie wstępnej, podczas oczyszczania mechanicznego ścieki trafiają na kraty, a następnie do piaskownika i osadnika wstępnego w celu odseparowania części zgrubnych i zawiesin. Niektóre rodzaje zanieczyszczeń mogą gromadzić się na powierzchni ścieków w postaci kożucha, do którego usuwania służą m.in. zbieracze flotatów. 

W następnej kolejności wykorzystywane są biologiczne metody oczyszczania ścieków, najczęściej w reaktorach osadu czynnego. Najpierw w komorze beztlenowej zachodzi proces defosfatacji. W następnej komorze przy pełnym wymieszaniu ścieków i napowietrzaniu ich zachodzi proces nitryfikacji. Kolejnym etapem w warunkach niedotlenionych jest denitryfikacja. W każdym z tych etapów istotną rolę odgrywa równomierne mieszanie ścieków, w którym świetnie sprawdzą się mieszadła HYDRA i TURBO firmy BIOX. Specjalny kształt śmigieł umożliwia samooczyszczanie i wydłuża bezawaryjną eksploatację urządzeń. W głębszych zbiornikach mieszadła można zamontować pod kątem, co usprawni mieszanie warstw przydennych oraz zapobiegnie powstawaniu zastoin i zagniwaniu ścieków. Mieszadła z funkcją napowietrzania mogą też wspomagać proces natleniania ścieków lub zastępować urządzenia napowietrzające. W tej roli świetnie sprawdzają się też natleniacze strumienicowe BIOX, które nie tylko napowietrzają, ale również intensywnie mieszają ścieki. Specjalna konstrukcja dyszy doprowadzającej powietrze zapobiega ewentualnemu zatkaniu nawet przez większe cząstki zanieczyszczeń. Dużą zaletą tych urządzeń jest również to, że strumienica zasilana jest przez pompę śmigłową położoną ponad powierzchnią ścieków. Jest to rozwiązanie znacznie tańsze i łatwiejsze w eksploatacji od strumienic z pompami zatapialnymi. 

Ścieki pomiędzy poszczególnymi zbiornikami lub komorami o wyrównanym poziomie mogą być transportowane za pomocą mieszadeł pompujących TURBO, które zapewniają ciągłość i równomierność przepływu.

W komorach osadu czynnego małych i średnich oczyszczalni ścieków zastosowanie znajdują dekantery pływakowe BIOX, które umożliwiają odprowadzanie sklarowanej cieczy z górnej warstwy ścieków bez zasysania osadu. Dekantery mogą zastępować osadniki wtórne, zwłaszcza w oczyszczalniach pracujących w trybie sekwencyjnym.

W dużych oczyszczalniach z reaktora osadu czynnego ścieki przepływają do osadników wtórnych, a następnie do odbiornika. 

 

Dobór urządzeń do oczyszczalni – na co zwracać uwagę?

Podczas doboru urządzeń trzeba uwzględniać ich: 

• funkcjonalność; 
• moc i parametry hydrauliczne;
• sposoby i łatwość montażu;
• wydajność i sprawność;
• łatwość obsługi i eksploatacji; 
• trwałość i niezawodność – zwłaszcza w trudnych warunkach, przy zwiększonych obciążeniach, naprężeniach czy agresywnym rodzaju ścieków. 

Bardzo ważna jest też dostępność części zamiennych oraz dobra i szybka obsługa serwisowa.