plik

Referat z przedmiotu

Ochrona środowiska

na temat:

„Oczyszczanie ścieków”

Oleksandra Samarska

Wydział Odlewnictwa, AGH

Metalurgia, II rok

Grupa 4

1. Oczyszczanie ścieków. Etapy oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie ścieków - proces technologiczny polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń i

osadów oraz substancji chemicznych w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin. Do najważniejszych
procesów stosowanych do oczyszczania ścieków zalicza się:

- sedymentacja zawiesin,
- procesy adsorpcji,
- procesy utleniania chemicznego i biochemicznego,
- mineralizacja substancji organicznej.
Przy niewielkim obciążeniu zanieczyszczeniami ścieków oczyszczanie dokonuje się samoistnie w

wodach naturalnych, zwłaszcza w rzekach (samooczyszczanie wód).

Oczyszczanie ścieków realizowane jest w oczyszczalni ścieków za pomocą następujących metod:
- mechaniczne,
- fizykochemiczne,
- chemiczne,
- biologiczne.
Pierwszy  etap  to  oczyszczanie  wstępne  -  mechaniczne,  w  którym  usuwane  są  jedynie

zanieczyszczenia stałe nierozpuszczalne (ciała stałe i tłuszcze ulegające osadzaniu lub flotacji) za pomocą
krat i sit, zawiesiny ziarniste usuwane są w piaskownikach, a tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, małe
zawiesiny i koloidy usuwane są w osadnikach. Używane są procesy technologiczne: rozdrabianie, cedzenie,
filtrowanie, sedymentacja, flotacja, koalescencja, odwirowywanie.

W kolejnych etapach realizuje się oczyszczanie wykorzystując procesy fizykochemiczne, takie jak

np.: odparowywanie, odgazowanie, wymrażanie, koagulacja, sorpcja, wymiana jonowa i ekstrakcja.

Oczyszczanie chemiczne obejmuje wytrącanie niektórych związków rozpuszczalnych, ich

neutralizację opartą na procesach utleniania, redukcji, wytrącenia, zobojętnienia.

Oczyszczanie biologiczne wykorzystuje proces mineralizacji przez drobnoustroje w środowisku

wodnym, i polega na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń organicznych lub związków biogennych i
refrakcyjnych. W obszarze metod biologicznych można dokonać podziału na:

- naturalne – prowadzone w warunkach wytworzonych przez samą przyrodę lub nieznacznie

korygowaną przez człowieka,

- sztuczne – w urządzeniach zaprojektowanych i wybudowanych specjalnie do tego celu.
Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej obróbce w celu

wykorzystania lub utylizacji.

Ścieki i ich klasyfikacja

Ścieki są to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe

odprowadzane  za  pomocą  rurociągów  do  odbiorników  naturalnych  jakimi  mogą  być  zbiorniki  lub  cieki
wodne, doły gnilne itp. W postaci ścieków odprowadza się odpadowe substancje przemysłowe oraz odpady
żywnościowe  i  nieczystości  z  miejskich  i  osiedlowych  gospodarstw  domowych.  Ze  względu  na  dużą
szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych  jak  i przemysłowych, przed odprowadzeniem do
odbiornika powinno się poddawać je oczyszczeniu w oczyszczalniach. W Polsce, mimo dużego postępu w
tej  dziedzinie,  nie  wszystkie  ścieki  poddawane  są  procesowi  oczyszczania,  co  doprowadziło  do  zatrucia
większości  naturalnych  cieków  wodnych,  czyniąc  z  nich  na  niektórych  odcinkach  martwe,  pozaklasowe
kanały ściekowe.

Ścieki przemysłowe powstają w trakcie procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu. Aby

ocenić ich szkodliwość trzeba znać nie tylko skład ich ogólnego odpływu z całego zakładu przemysłowego,
lecz także skład strumieni wypływających z poszczególnych działów produkcji. Istotnym parametrem jest
także ilość ścieków przypadająca na jednostkę produktu wytwarzanego w danym dziale lub zakładzie.
Znajomość parametrów ilościowych i jakościowych ścieków pozwala na oszacowanie koniecznego stopnia

oczyszczenia, przy którym ich odprowadzenie do naturalnego odbiornika nie spowoduje pogorszenia klasy
czystości  wody.  Sytuacją  pożądaną  jest  uzyskanie  lepszej  czystości  ścieków  niż  czystość  wody  w
odbiorniku.  Z  drugiej  strony  rachunek  ekonomiczny  określa  optimum,  które  należy  przyjąć,  aby  nie
powiększać  nadmiernie kosztów własnych zakładu  i cenę produktu uczynić konkurencyjną w  stosunku do
cen światowych.

Problem ścieków występuje szczególnie ostro w koksowniach, zakładach petrochemicznych,

garbarniach,  celulozowniach,  mleczarniach  i  cukrowniach.  Ich  nieoczyszczone  ścieki  stanowią  duże
zagrożenie  dla  odbiorników  naturalnych.  Do  najczęściej  występujących  organicznych  składników ścieków
zalicza  się:  białka,  węglowodany,  tłuszcze,  oleje,  żywice,  barwniki,  fenole,  produkty  naftowe,  detergenty,
pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź,
rtęć,  cynk,  kadm,  chrom),a  także  arsen,  chlor,  siarkowodór,  jony  siarczanowe,  chlorkowe,  azotanowe,
fosforanowe,  węglanowe,  amonowe  itd.  Różnorodne  związki  organiczne  i  nieorganiczne  nadają  ściekom
określone  cechy  fizyczne  takie  jak  mętność,  barwa,  zapach,  zawiesiny.  Pienienie  się  ścieków  jest
spowodowane  występowaniem  w  nich  substancji  powierzchniowo  czynnych,  powodujących  zmniejszenie
napięcia  powierzchniowego  wody.  Należą  do  nich  detergenty,  mydła  i  saponiny.  Ścieki  przemysłowe  na
ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych.
Wyjątkiem  są  ścieki  z  zakładów  przemysłu  spożywczego,  garbarni  i  zakładów  utylizacji  odpadów.  Mogą
one  zawierać  chorobotwórcze  drobnoustroje  w  różnych  postaciach  (wegetatywnej  i  zarodnikowej)  i  jako
takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji.

Oczyszczalnie ścieków

Oczyszczalnia ścieków – jest to zespół urządzeń i obiektów technologicznych służących do

oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych czyli do usuwania ze ścieków substancji w nich
rozpuszczonych, koloidów i zawiesin przed odprowadzeniem ich do rzeki, jeziora, morza, gruntu.

Oczyszczalnie dzieli się na:
- lokalne (służą do oczyszczanie niewielkich ilości ścieków),
- centralne (służą do oczyszczania dużych ilości ścieków),
- grupowe (służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu).
Oczyszczalnie dzielimy na:
- biologiczne – oczyszczanie odbywa się na drodze procesów biochemicznych;
- hydrobotaniczne – oczyszczalnia ścieków wykorzystująca rośliny pływające (np. rzęsę wodną) lub

zakorzenione (np. trzcinę lub pałkę wodną) do oczyszczania ścieków; układów tych nie stosuje się do
dużych ilości ścieków ze względu na duże jednostkowe zapotrzebowanie powierzchni,

- chemiczne – oczyszczanie ścieków zachodzi w wyniku procesów chemicznych,
mechaniczne – oczyszczalnia, w której oczyszczanie ścieków zachodzi jedynie w wyniku procesów

fizycznych, takich jak rozdrabnianie, cedzenie, filtrowanie czy sedymentacja; często nazywana
oczyszczalnią wstępną.

4. Oczyszczalnia ścieków Płaszów w Krakowie

W Krakowie działają dwie oczyszczalnie ścieków : „Płaszów” oraz „Kujawy”.
Maksymalna przepustowość oczyszczalni ścieków w 2005 roku wynosiła 251,5 tyś m

/ dobę, w tym:

Oczyszczalnia „Płaszów” obsługuje 500 tys. mieszkańców z rejonu Krakowa, natomiast „Kujawy” to

system nowohudzki przyjmujący ścieki od około 250 tys. mieszkańców Nowej Huty. Obydwa systemy
pracują grawitacyjnie. Odbierają one ścieki od 7 oczyszczalni w tym od 2 centralnych i 5 osiedlowych.

Zakład Oczyszczania Ścieków „Płaszów” - jest to jedna z 2 dużych oczyszczalni na terenie Krakowa.

Historia oczyszczalni sięga lat 70. Wstępnie planowano oczyszczalnię mechaniczno-biologiczną, lecz z
powodu braku środków finansowych zdołano zrealizować jedynie część mechaniczną. Dopiero w roku 1976
r. oczyszczalnia osiągnęła założoną w projekcie przepustowość 132 tys. m

/d. Infrastruktura z tamtych lat

niestety  nie  spełniała  jednak  międzynarodowych  norm.  W  1994  roku  uruchomiono  proces  chemicznego
strącania  osadu  z  zastosowaniem  specjalnych  koagulantów.  Obecnie  oczyszczalnia  przejmuje  ponad  20%
ścieków więcej niż wynika to z projektowej przepustowości. Oczyszczaniu mechanicznemu podlega średnio
164  tys.  m

ścieków na dobę, co stanowi około 87% całkowitej ilości ścieków odprowadzanych przez

kolektor płaszowski. Nowa oczyszczalnia jest w stanie zlikwidować 97% zanieczyszczeń trafiających do
Wisły.

W 2010 roku dzięki znacznym nakładom Unijnych środków została oddana do użytku

zmodernizowana i rozbudowana oczyszczalnia. Modernizacja zwiększyła przepustowość oczyszczalni i
została uzupełniona o oczyszczanie biologiczne. Wybudowano nowe osadniki i kanały. Kraków może się
teraz szczycić niemal 100% oczyszczaniem ścieków komunalnych.

Przepustowość oczyszczalni biologicznej: 328 tyś m

/dobę.

Przepustowość całej oczyszczalni: 656 tys. m

/dobę.

W oczyszczalni są również odbierane nieczystości płynne z pojazdów asenizacyjnych.
Proces oczyszczania rozpoczyna się od kolektora głównego. Następnie nieczystości rurami i

kanałami kierowane są do osadników wstępnych.

Rozpoczyna się obróbka mechaniczna, celem której jest usunięcie ze ścieków ciał stałych

pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Ogólnie opiera się to na następujących
procesach:

- rozdrabnianiu,
- cedzeniu,
- sedymentacji,
- flotacji,
- wypienianiu,
- odwirowaniu.

Metody mechaniczne zapewniają redukcję zawiesin w granicach 60-70%. W tym procesie są

używane następujące urządzenia:

- kraty,
- sita,
- piaskowniki,
- osadniki.
Po  oczyszczeniu  mechanicznym  ścieki  są  wprowadzane  do  uzupełniającego  procesu  oczyszczania

biologicznego.  Podstawowym  celem  biologicznego  oczyszczania  ścieków  jest  usunięcie  ze  ścieków
biologicznie  rozkładalnych  zanieczyszczeń.  Przy  tym  wykorzystywane  są  populacje  mikroorganizmów
zawieszone w toni ścieków. Mikroorganizmy usuwają związki węgla, azotu i fosforu.  Potem ścieki trafiają
do  osadników  wtórnych,  poddawane  są  fermentacji,  w  wyniku  której  wytwarza  się  biogaz  (potem
wykorzystywany).  Zanieczyszczenia  organiczne  podczas  przemian  biochemicznych  są  wykorzystywane
przez mikroorganizmy  jako pokarm, co się  przyczynia do przyrostu biomasy  bakteryjnej. Pozostała część
rozłożonych  zanieczyszczeń  uwalniania  jest  w  warunkach  tlenowych  jako  dwutlenek  węgla  i  woda.  (w
przypadku procesów beztlenowych  wydziela się  dwutlenek węgla oraz  metan). Nadmiar  masy organicznej
wytworzonej  podczas  rozkładu  biologicznego  zanieczyszczeń  zawartych  w  ściekach  oddzielany  jest  od
strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

Do czasu modernizacji oczyszczalni osady stałe były składowane w postaci lagun. Jednym z działań

mających  na  celu  modernizacje  było  zagospodarowanie  tego  wielkiego  terenu.    W  ramach  rekultywacji
lagun  osadowych  (ok.  18,5  ha  terenu),  na  którym  przez  30  lat  składowane  były  osady  z  oczyszczalni
Płaszów  i  Kujawy,  poddano  zabiegom  technicznym  i  agrotechnicznym.  Odtworzono  gleby,  odbudowano
zbocza, wyregulowano warunki hydrologiczne. Dzięki temu gleby odzyskały wartość użytkową; pozwoliło
to  na  oddzielenie  pasem  zieleni  osiedli  mieszkaniowych  od  przyległych  terenów  przemysłowych  i
oczyszczalni.

Ostatnio wybudowana została Stacja Termicznej Utylizacji Osadów, która pozwala wykorzystywać

technologię  termicznej  utylizacji  osadów  (spopielania)  -  spalanie  fluidalne.  Spalanie  odbywa  się  w  złożu
fluidalnym. Paliwo, po rozdrobnieniu  i wysuszeniu trafiają do pieca. Strumień wdmuchiwanego powietrza
unosi  je,  zawieszając  cząsteczki  złoża,  mieszając  je  i  rozdzielając.  Dzięki  temu  całość  ulega  spaleniu  w
jednakowej temperaturze. Powstające spaliny wędrują do wymienników ciepła, gdzie ulegają schłodzeniu.
Następnie  są  oczyszczane  z  zanieczyszczeń  w  rozdzielaczu  elektrostatycznym  do  wydzielenia  popiołu  i
metali ciężkich w formie pyłów oraz filtrze workowym do usuwania kwaśnych gazów i pozostałości metali.
Pozwala  to  na  wychwycenie  popiołów  pozbawionych  substancji  szkodliwych,  które  można  ponownie
wykorzystać  (np.  w  budownictwie  przemysłowym).  Ponownie  wykorzystywane  jest  też  ciepło  -  służy  w
postaci energii elektrycznej do ogrzania obiektów oczyszczalni.

Wpływ zrzutu ścieków na jakość wody w Wiśle. Przed modernizacją oczyszczalni ścieków „Płaszów”

oraz „Kujawy” Kraków bardzo przyczyniał się do degradacji Wisły i Bałtyku: około 80% ścieków zrzucane
było bezpośrednio (bez jakiegokolwiek oczyszczania) do rzeki. Zanieczyszczenie było tak wielkie, że miasto
oraz  źródła  zanieczyszczenia  znalazły  się  na  liście  tzw.  „Gorących  punktów”  ujętych  w  Konwencji
Helsińskiej. Oczyszczalnie krakowskie otrzymały kategorię priorytetowych do modernizacji. Uruchomienie
oczyszczalni „Płaszów II” pozwoliło na sześciokrotne zmniejszenie opłat za odprowadzanie zanieczyszczeń
do środowiska  i umorzenie 200mln zł kary  z tego tytułu. Woda, która dostaje się obecnie do Wisły  ma II
klasę  czystości  –  co  jest  dużym  osiągnięciem  w  porównaniu,  z tym,  że  przed  budową  oczyszczalni  wody
Wisły nie spełniały norm. Jakość wód Wisły w ostatnich latach uległa niewielkiej poprawie, jednak ten stan
ciągle nie jest zadowalający.

Poniższy wykres pokazuje ścieki odprowadzane do wód powierzchniowych [hm