Oczyszczalnie ścieków - definicja i podział

Zgodnie z definicją podaną na stronie internetowej Głównego Urzędu Statystycznego, oczyszczalnią ścieków można nazwać każdy "zespół podstawowych obiektów technologicznych, służących bezpośrednio do oczyszczania ścieków oraz znajdujących się na wspólnym terenie obiektów pomocniczych niezbędnych dla dostawy energii elektrycznej, wody, stworzenia odpowiednich warunków do pracy i obsługi oczyszczalni."

Ze względu sposób oczyszczania ścieków i związane z nim procesy, oczyszczalnie dzieli się na cztery kategorie:

• mechaniczne
• chemiczne
• biologiczne
• z podwyższonym usuwaniem biogenów

W tym tekście zostaną zaprezentowane informacje dotyczące oczyszczalni biologicznych. Ich zadaniem jest usuwanie ze ścieków ciał stałych, zawiesin łatwo i trudno opadających, koloidów i substancji organicznych rozpuszczonych w ściekach. W procesie oczyszczania biologicznego biorą udział mikroorganizmy w warunkach tlenowych, beztlenowych oraz przemiennych (tlenowo-beztlenowych). Do głównych urządzeń technicznych oczyszczalni biologicznych należą: złoża biologiczne, urządzenia osadu czynnego oraz komory fermentacyjne.

Oczyszczalnia ścieków z podwyższonym usuwaniem biogenów również może być zaliczona do oczyszczalni biologicznych. Tego rodzaju placówki umożliwiają zwiększoną redukcję azotu i fosforu.

Tlenowe i beztlenowe procesy oczyszczania

Tlenowy proces oczyszczania ścieków, jak sama nazwa wskazuje, zachodzi w obecności powietrza (tlenu), podczas gdy procesy beztlenowe charakteryzuje braku dostępu do niego. Dostęp do tlenu jest warunkiem bezpośrednio wpływającym na typy bakterii i innych mikroorganizmów zaangażowanych w proces oczyszczania ścieków.

Z tego powodu w tlenowym oczyszczaniu biorą udział aeroby, czyli mikroorganizmy wykorzystujące tlen w postaci cząsteczkowej do przyswajania organicznych zanieczyszczeń, tj. przekształcenia ich do dwutlenku węgla, wody i biomasy.

Proces beztlenowy zachodzi w środowisku pozbawionym dostępu do powietrza, a co za tym idzie do tlenu w formie cząsteczkowej. Biorą w nim udział anaeroby, które nie wymagają go do asymilacji zanieczyszczeń organicznych. Produktem końcowym tego procesu jest metan, dwutlenek węgla oraz biomasa. W odróżnieniu od procesów tlenowych, procesy beztlenowe nie zachodzą samodzielnie - zawsze potem stosuje się tlenowy proces oczyszczania zanieczyszczonej wody.

Szczegółowe zestawienie parametrów obu tych procesów znajduje się w tabeli poniżej.

Etapy biologicznego oczyszczania ścieków - typowy proces

• Przesiewanie

Duże cząsteczki usuwa się mechanicznie, za pomocą specjalnych urządzeń przesiewowych. Obecnie najczęściej stosowane filtry mają otwory o wielkości 6 mm. Odseparowane na tym etapie materiały są przemywane w celu usunięcia odchodów, a następnie prasowane i wywożone na wysypisko śmieci lub do spalarni odpadów.

• Usuwanie materiałów mineralnych

W kolejnym etapie wstępnego oczyszczania odzyskuje się materiał mineralny, np. żwir i piasek. Materiał ten osadza się samoczynnie w specjalnie zaprojektowanych długich kanałach lub okrągłych pułapkach, a zanieczyszczona woda może być następnie poddana dalszej obróbce.

• Sedymentacja

Ścieki wpływają do dużych zbiorników sedymentacyjnych, gdzie stabilizują się przez kolejne osiem godzin. Większość ciał stałych osadza się w tym czasie na dnie zbiornika, tworząc pierwotny szlam, który jest usuwany do oddzielnej obróbki.

• Obróbka biologiczna

Ścieki trafiają do specjalnego zbiornika, gdzie mają styczność z mikroorganizmami, które usuwają i utleniają większość pozostałych zanieczyszczeń organicznych. W większości oczyszczalni ścieki są mieszane przez kilkanaście godzin z natlenioną zawiesiną zflokulowanych mikroorganizmów. W ten sposób usuwana jest większość zanieczyszczeń organicznych, a często także znaczna część azotu i fosforu.

• Osadzanie ostateczne

Po zakończeniu procesu biologicznego oczyszczania, ścieki wpływają do osadników końcowych, gdzie większość biologicznych substancji zostaje zdeponowanych w formie wtórnego osadu, podczas gdy oczyszczone ścieki opuszczają oczyszczalnię. Osad wtórny może zostać zawrócony do wcześniejszego etapu, bądź połączony ze szlamem pierwotnym w celu oddzielnej obróbki.

• Trzeci (dodatkowy) etap oczyszczania

W sytuacji, gdy wymagana jest najwyższa jakość oczyszczenia ścieków przed uwolnieniem ich do środowiska, wykorzystuje się dodatkowy etap oczyszczania. Odbywa się on z wykorzystaniem filtrów paskowych, filtrację mechaniczną lub przepuszczanie ścieków przez oczyszczalnię korzeniową. Usuwa to pozostałą zawiesinę organiczną.