Wstęp

1. 
   Rodzaje œcieków

1. Œcieki miejskie

2. Œcieki bytowo-gospodarcze

3. Œcieki z drobnego przemysłu

4. Œcieki opadowe

5. Wody infiltracyjne, drenażowe

2. Klasyfikacja zanieczyszczeń œcieków miejskich

1. Zanieczyszczenia fizyczne

2. Zanieczyszczenia chemiczne

3. Zanieczyszczenia organiczne

4. Zanieczyszczenia biogenne

5. Zanieczyszczenia refrakcyjne

6. Zanieczyszczenia biologiczne

3. Najwyższe dopuszczalne wartoœci wskaŸników zanieczyszczeń w œciekach wprowadzanych do wód i gleb

4. Oczyszczanie wstępne

5. Oczyszczanie biologiczne

6. Dezynfekcja

Rodzaje œcieków

Z terenów miast i osiedli w pełni skanalizowanych, do oczyszczalni mogš być doprowadzone wszystkie z wymienionych poniżej œcieków.
Skład i iloœć œcieków miejskich zalęzy od wielu czynników, między innymi od istnienia kanalizacji lub dowoęnia œcieków, rodzaju i stanu technicznego kanalizacji, stopnia uprzemysłowienia osiedla czy miasta, wyposażenia mieszkań w urzšdzenia sanitarne, iloœci zużytej wody, standardu życia mieszkańców, pory roku, klimatu.

Œcieki miejskie

Œcieki miejskie sš mieszaninš wód zużytych w gospodarstwach domowych, w drobnych zakładach przemysłowych, w zakładach usług komunalnych z wodami infiltrujšcymi do kanalizacji przez nieszczelnoœci sieci. W kanalizacji ogólnospławnej œcieki miejskie zawierajš też wody opadowe.

Ogółem do kanalizacji dostajš się następujšce rodzaje œcieków:

• œcieki bytowo-gospodarcze

• fekalia

• œcieki przemysłu miejskiego

• œcieki opadowe (deszczowe)

• wody infiltracyjne, drenażowe (przypadkowe)

• nielegalne zrzuty œcieków

Œcieki bytowo-gospodarcze

Œcieki bytowo-gospodarcze powstajš w gospodarstwach domowych i obiektach użytecznoœci publicznej. Sš to odpływy z ubikacji, umywalni, łaŸni, kuchni, pralni itp.

Œcieki z drobnego przemysłu

Œcieki z drobnego przemysłu powstajš w różnorodnych procesach produkcyjnych, jak np. z przetwórstwa rolno-spożywczego, utylizacji odpadów roœlinnych i zwierzęcych, z produkcji materiałów ceramicznych, włókienniczych, tworzyw sztucznych, celulozy i papieru, leków, z naprawy samochodów, maszyn rolniczych, jak również podczas awaryjnych przecieków głównie produktów ropopochodnych. Œcieki przemysłowe sš szczególnie ucišżliwe w przypadku, gdy zanieczyszczenia sš trudno rozkładane lub zrzucane porcjow, np. z przemysłu farmaceutycznego lub z browaru.

Œcieki opadowe

Œcieki opadowe pochodzš z opadów atmosferycznych, topniejšcego œniegu, lodu, z polewania ulic, placów, itd. Œcieki opadowe spływajšce z ulic w cišgu pierwszych 10 - 15 minut sš równie zanieczyszczone jak typowe œcieki z kanalizacji sanitarnej, natomiast po 30 - 60 minutach opadu sš podobne do œcieków z kanalizacji deszczowej.

Wody infiltracyjne, drenażowe

Wody infiltracyjne, drenażowe (przypadkowe) to wody pochodzšce z odwodnienia teranu odporwadzane do kanalizacji lub dostajšce się do niej przez nieszczelnoœci. Duży udział tych wód w œciekach miejskich powoduje proporcjonalne duże rozcieńczenie œcieków oraz zwiększa obcišżenie hydrualiczne oczyszczalni œcieków.

Klasyfikacja zanieczyszczeń œcieków miejskich

Œcieki charakteryzujš następujšce grupy zanieczyszczeń:

• ciała stałe rozpuszczone, zawiesin opadajšce i nieopadajšce, organiczne i nieorganiczne

• substancje nieorganiczne, takie jak chlorki, azotany, fosforany, siarczany, węglany czy metale

• materia organiczna, okreœlana ogólnymi oznaczeniami typu BZT, ChZT, OWO lub specyficznymi metodami analitycznymi, np. typu chromatografia gazowa

• drobnoustroje, zwłaszcza chorobotwórcze bakterie, pierwotniaki i robaki

Inaczej można okreœlić zanieczyszczenia w œciekach jako fizyczne (mętnoœć, barwa, zawiesina), chemiczne (zwišzki organiczne i nieorganiczne rozpuszczone) i biologiczne (drobnoustroje).

Zanieczyszczenia fizyczne

Zanieczyszczenia fizyczne œcieków to cechy, które można obserwować bezpoœredni, czyli za poœrednictwem zmysłów (wzroku, węchu). Do właœciwoœci fizycznych œcieków zaliczamy: zawiesinę, mętnoœć, barwę, zapach, temperaturę.

Zanieczyszczenia chemiczne

Zanieczyszczenia chemiczne, oznaczajš rozpuszczone zwišzki organiczne i nieorganiczne. Zanieczyszczenia chemiczne można podzielić na:

• rozpuszczone substancje organiczne, głównie białko (około 40 do 60%), węglowodany (około 25 do 50 %) oraz oleje i tłuszcze (około 10%). Substancje te, jeœli sš pochodzenia bytowo-gospodarczego sš w większoœci biologicznie łatwo rozkładalne przez mikroorganizmy na substancje prostsze

• rozpuszczone substancje mineralne, głównie siarczany, chlorki, węglany, kwaœne węglany, wapń, magnez, sód, kwasy, zasady, azotany, fosforany, rozpuszczone gazy (tlen, siarkowodór, dwutlenek węgla, azot)

Zanieczyszczenia organiczne

Do zanieczyszczeń organicznych stosuje się trzy oznaczenia: biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT), chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT), oraz ogólny węgiel organiczny (OWO).

BZT okreœla iloœc tlenu potrzebnš bakteriom do utlenienia (biologiczne rozkładalnych) zwišzków organicznych w warunkach tlenowych w temperaturze 20 stopni C.

ChZT jest oznaczeniem iloœci wszystkich zwišzków organicznych (i niektórych nieorganicznych, np. amoniaku, siarczków) podatnych na utlenianie silnym zwišzkiem utleniajšcym, np. dwuchromianem potasu (ChZT) lub nadmanganianem potasu (tzw. utlenialnoœć)

Oznaczeniem prawie natychmiastowym jest oznaczenie węgla organicznego OWO, które wykonuje się poprzez spalenie (w strumieniu tlenu) próbki œcieków w aparacie, który następnie mierzy iloœć wytworzonego dwutlenku węgla. Jest to najdokładniejszy pomiar iloœci zwišzków organicznych węgla w œciekach - niestety tylko większe oczyszczalnie mogš pozwolić sobie na zakup aparatu do pomiaru OWO.

Zanieczyszczenia biogenne

Zanieczyszczenia biogenne to pierwiastki i sole mineralne potrzebne do rozwoju żywych organizmów. Do podstawowych biogenów zaliczamy zwišzki azotu i fosforu. W œciekach miejskich zarówno nieoczyszczonych jak i biologicznie oczyszczonych znajdujš się duże iloœci tych zanieczyszczeń.

Zanieczyszczenia refrakcyjne

Zanieczyszczenia refrakcyjne sš to zanieczyszczenia chemiczne, które nie podlegajš bšdŸ podlegajš jedynie w minimalnym stopniu rozkładowi biologicznego za poœrednictwem mikroorganizmów. Zanieczyszczenia te sš w niewielkim stopniu usuwane ze œcieków w klasycznych procesach oczyszczania w oczysczczalniach komunalnych. Do tego typu zanieczyszceń zaliczamy między innymi:

• substancje mineralne takie jak metale ciężkie

• niektóre substancje powierzchniowo czynne (np.: alkilobenzenosulfonian ABS)

• œrodki owadobójcze (insektycydy) głownie z grupy zwišzków chloroorganicznych (np.: DDT)

Szczególnš grupę zanieczyszczeń chemicznych refrakcyjnych stanowiš zwišzki toksyczne to jest pierwiastki, zwišzki chemiczne, substancje, a także czynniki fizyczne wywołujšce w organizmach roœlinnych, zwierzęcych i u człowieka zaburzenia fizjologiczne, uszkodzenia, a przy odpowiednio wysokich dawkach œmierć. Do groŸnych trucizn zaliczamy między innymi:

• metale ciężkie (np.: ołów, kadm, rtęŸ, cynk, chrom)

• pestycydy

• wielopierœcieniowe węglowodory aromatyczne (np.: benzopiren)

• aminy aromatyczne (np.: aminonaftalen, aminostilben)

• nitrozoaminy (np.:nitrozodimetyloamina - NDMA)

• polichlorowane dwufenyle (PCB)

• dioksyny

• trójchlorometany (np.: chloroform)

• substancje promieniotwórcze

Zanieczyszczenia biologiczne

Zanieczyszczenia biologiczne to ogromna liczba drobnoustrojów głownie wirusów, bakterii, grzybów, a także jaja helmintów (robaków pasożytniczych). Większoœć tych drobnoustrojów należy do typowej flory heterotroficznej żyjšcej w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierzšt. Wœród tych gatunków sš gatunki chorobotwórcze wywołujšce: dur brzuszny, czerwonkę, cholerę, zakażenie żołšdkowo-jelitowe, żółtaczkę, gruŸlicę, chorobę Heinego-Medina, schorzenia skóry i inne.

Najwyższe dopuszczalne wartoœci wskaŸników zanieczyszczeń w œciekach wprowadzanych do wód i gleb

Lp	Symbol i nazwa grupy - nazwa wskaŸnika	Jednostka	Wartoœć
	A - Podstawowe
1	Temperatura	st. C	35
2	Odczyn	pH	6,5 ÷ 9,0
3	Zawiesiny ogólne	mg/L	50,0
4	Pięciodobowe biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT5)	mg O2/L	30,0
5	Chemiczne zapotrzebowanie tlenu metodš dwuchromianowš (ChZTCr)	mg O2/L	150,0
6	Ogólny węgiel organiczny (OWO)	mg C/L	40,0
	B - Eutroficzne
7	Azot amonowy	mg NNH4/L	6,0
8	Azot azotanowy	mg NNO3/L	30,0
9	Azot ogólny	mg N/L	30,0
10	Fosfor ogólny	mg P/L	5,0
	C - Nieorganiczne
11	Twardoœć ogólna	mg CACO3/L	3500,0
12	Chlorki	mg Cl/L	1000,0
13	Siarczany	mg SO4/L	500,0
14	Sód	mg Na/L	800,0
15	Potas	mg K/L	80,0
16	Substancje rozpuszczone	mg /L	2000,0
17	Żelazo ogólne	mg Fe/L	10,0
	D - Nieorganiczne niebezpieczne
18	Arsen	mg As/L	0,2
19	Bar	mg Ba/L	10,0
20	Bor	mg B/L	1,0
21	Cynk	mg Zn/L	2,0
22	Chrom +3	mg Cr/L	0,5
23	Chrom +6	mg Cr/L	0,2
24	Kadm	mg Cd/L	0,1
25	MiedŸ	mg Cu/L	0,5
26	Nikiel	mg Ni/L	2,0
27	Ołów	mg Pb/L	0,5
28	Rtęć	mg Hg/L	0,02
29	Srebro	mg Ag/L	0,2
30	Wanad	mg V/L	2,0
31	Chlor wolny	mg Cl2/L	1,0
32	Cyjanki wolne	mg CN/L	0,1
33	Cyjanki zwišzane	mg CN/L	5,0
34	Fluorki	mg F/L	15,0
35	Rodanki	mg CNS/L	10,0
36	Siarczki	mg S/L	0,2
	E - Organiczne niebezpieczne
37	Aldehyd mrówkowy	mg /L	2,0
38	Akrylonitryl	mg /L	20,0
39	Fenole lotne	mg /L	0,5
40	Insektycydy z grupy węglowodorów chlorowanych	ľg /L	0,5
41	Insektycydy fosfoorganiczne i karbaminianowe	ľg /L	10,0
42	Kaprolaktam	mg /L	10,0
43	Substancje powierzchniowo czynne - anionowe	mg /L	5,0
44	Substancje powierzchniowo czynne - niejonowe	mg /L	10,0
45	Substancje ekstrahujšce się eterem naftowym	mg /L	50,0
46	Substancje ropopochodne	mg /L	15,0
47	Benzo(a)prien	ľg /L	2,0

Oczyszczanie wstępne

Oczyszczanie wstępne stanowi pierwszy stopień oczyszczania w oczyszczalni œcieków. Ma na celu przygotowanie œcieków do dalszych procesów technologicznych i obejmuje eliminację wszelkich zanieczyszczeń obecnych w œciekach, które można usunšć w wyniku procesów mechanicznych, takich jak cedzenie, grawitacyjne opadanie (sedymentacja) czy flotacja.

Substancje o stosunkowo dużych rozmiarach oddzielane sš od œcieków w pierwszym urzšdzeniu oczyszczalni - na kratach. Skratki sš okresowo zgarniane, prasowane i poddawane dalszej przeróbe takiej jak kompostowanie, spalani, fermentacja czy po prostu składowanie na wysypiskach œmieci.

Czšstki mineralne - piasek, żwir, drobny tłuczeń itp. usuwane sš w procesie sedymentacji w piaskownikach. W piaskownikach dzięki odpowiedniej konstrukcji i zachowaniu warunków hydraulicznych, piasek oddzielany jest od zawiesin organicznych. Wydobywany okresowo z dna piaskowników podlega kolejnym procesom przeróbki, takim jak płukanie, odwadnianie, składowanie.

Pozostałe w œciekach łatwoodpadajšce zawiesiny organiczne oddzielane sš w trzecim obiekcie mechanicznej oczyszczalni œcieków - osadniku wstepnym. Stosunkowo długi czas przetrzymania œcieków w zbiorniku w spokojny przepływ zapewniajš maksymalne opadanie zawiesin. Zatrzymane w osadniku zawiesiny, zwane osadem wstępnym, sš odprowadzane i poddawane dalszej obróbce.

Ze œciekami miejskimi dopływa do oczyszczalni mieszanina tłuszczów i olejów. W wyniku procesu flotacji sš one usuwane w oddzielnych urzšdzeniach zwanych odtłuszczaczami lub w piaskownikach napowietrzanych. Częœciowo usuwane sš też w osadnikach wstępnych.
Przeciętna redukcja zanieczyszczeń w częœci mechanicznej waha się dla BZT5 w granicach 30%, a dla zawiesiny ogólnej w granicach 70%.

Oczyszczanie biologiczne

Oczyszczanie biologiczne stanowi zazwyczaj drugi stopień oczyszczania pozostałych w œciekach po mechanicznym oczyszczeniu rozpuszczonych zwišzków organicznych i zawiesin nieopadajšcych (koloidów).

Procesy biologicznego samooczyszczania, które zachodzš w wodach naturalnych, mogš zostać zintensyfikowane przez stworzenie odpowiednich warunków dla mikroorganizmów prowadzšcych procesy rozkładu materii organicznej. Występujšce procesy można podzielić na tlenowe i beztlenowe, w zależnoœci od tego w jakich warunkach zachodzš. Mikroorganizmy mogš być przytwierdzone do podłoża jako tzw. błona biologiczna lub bytować w przestrzeni zbiornika w postaci kłaczków.

Niezależnie od wszelkich podziałów i odmian, proces biologicznego oczyszczania można najproœciej okreœlić następujšco:

Oczyszczanie biologiczne polega na wykorzystaniu przez wprowadzone do œcieków bakterie zanieczyszczeń organicznych jako pożywienia i zamianie go na końcowe produkty gazowe, wodę i nowš masę komórkowš. Istnieje szereg rozwišzań prowadzeni procesu biologicznego oczyszcania. Œcieki stosunkowo mało stężone (BZT5 < 1000 mg O2/L) oczyszczane sš za pomocš mikroorganizmów zwanych osadem czynnym w komorach tlenowych - napowietrzanych. wyniku procesu tlenowe otrzymuje się ustabilizowane produkty końcowe i przyrost mikroorganizmów, który stanowi około 10 - 80% dopływajšcego ładunku BZT5. Œcieki bardziej stężone i osady œciekowe oczyszczane sš w procesach biologicznych beztlenowych. Produktami biologicznego oczyszczania œcieków jest gaz metan, który jest wykorzystywany energetycznie, gazy wymagajšce dalszej stabilizacji - siarkowodór i dwutlenek węgla oraz nowa biomasa. Przyrost biomasy w procesach beztlenowych jest znacznie mniejszy i stanowi 5 - 15% dopływajšcego ładunku BZT5.

Biomasa bioršca udział w oczyszczaniu biologicznym może znajdować się w stanie zawieszenia w œciekach dzięki mieszaniu (komory napowietrzania, laguny napowietrzane, reaktory beztlenowe) lub być przytwierdzona do materiału noœnego jako błona biologiczna (złoża zraszane, tarczowe).

We wszystkich biologicznych procesach o sukcesie decyduje utrzymanie właœciwego wieku osadu - WO (œredni okres przebywania kłaczków osadu czynnego w układzie oczyszczalni zanim zostanš usunięte jako osad nadmierny). Eksploatacja procesów biologicznych polega na zapewnieniu optymalnych i stałych warunków przebywania biomasy w układzie.

Najważniejsze dla operatora jest, niezależnie od tego jaki układ oczyszczania zastosowano w jego oczyszczalni, poznanie ogólnych procesów i mechanizmów zachodzšcych podczas biologicznego oczyszczania œcieków, oraz zapewnienie w swojej oczyszczalni optymalnych warunków mikroorganizmom. Należy pamiętać, że najlepiej zaprojektowana oczyszczalnia nie przyniesie spodziewanych efektów, jeœli procesy będš Ÿle prowadzone lub jeœli operator nie będzie umiał w porę przeciwdziałać niekorzystnym zjawiskom.

Dezynfekcja

Dezynfekcja, czyli odkażanie jest procesem niszczenia drobnoustrojów, w szczególnoœci chorobotwórczych, metodami fizycznymi i chemicznymi. Dezynfekcja uniemożliwia przenoszenie chorób zakaŸnych drogš wodnš. Zaniechanie dezynfekcji œcieków pochodzšcych ze szpitali chorób zakaŸnych mogłoby spowodować niekontrolowane rozprzestrzenianie się groŸnych chorób. Nie ustabilizowane biologicznie osady nie nadajš się do wykorzystania jako nawóz, a niekiedy nie wolno ich nawet składować na wysypiskach odpadów komunalnych.

Poniższy rysunek przedstawia drogi rozprzestrzeniania się chorób pochodzenia wodnego:

Kolejny podaje klasyfikację procesów dezynfekcji stosowanych w oczyszczalniach œcieków:

W praktyce eksploatacyjnej stosuje się dezynfekcję:

• œcieków i osadów œciekowych przed ich wykorzystaniem rolniczym

• œcieków zakaŸnych z zakładów lecznictwa zamkniętego

• œcieków przemysłowych z garbarni, rzeŸni i zakładów utylizacyjnych

• œcieków miejskich wskutek zarzšdzenia władz sanitarnych m.in. w zwišzku z wybuchem epidemii

• œcieków miejskich w okresie awarii podstawowych obiektów oczyszczalni œcieków

• œcieków miejskich w okresie zbyt niskich stanów wody w odbiorniku

• skratek zatrzymanych na kratach i piasku usuwanego z piaskowników

Cišgła dezynfekcja oczyszczonych œcieków w prawidłowo eksploatowanych oczyszczalniach œcieków komunalnych (mechaniczno-biologicznych) nie jest z zasady w Polsce stostowana. W œwietle praktyki zagranicznej (szczególnie USA) wydaje się jednak w wielu przypadkach celowe stosowanie dezynfekcji cišgłej, przynajmniej w pewnych porach roku.

---