Oczyszczalnia ścieków w Łasku – sprawdzone rozwiązania

Oczyszczalnia ścieków w Łasku, dzięki dofinansowaniu ze środków Unii Europejskiej z Funduszu Spójności z Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014-2020, przeszła technologiczną metamorfozę. Dziś obiekt pracujący w oparciu o nowoczesne, a zarazem sprawdzone rozwiązania, stał się obiektem przyjaznym dla środowiska oraz mieszkańców. Dzięki realizacji projektu „Modernizacja oczyszczalni ścieków oraz rozbudowa i modernizacja kanalizacji na terenie Gminy Łask” Gmina Łask posiada zmodernizowany system kanalizacji sanitarnej, spełniający wymogi Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych (KPOŚK) oraz dyrektywy 91/271/EWG z 21 maja 1991 roku dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych.

W zakresie gospodarki ściekowej Spółka obecnie eksploatuje oczyszczalnię ścieków obsługującą sieć kanalizacyjną aglomeracji miejskiej Łask, okolicznych miejscowości oraz ścieki dowożone taborem asenizacyjnym z Gminy Łask. Oczyszczalnia ścieków, wybudowana na przełomie lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych ubiegłego wieku, uruchomiona i oddana do eksploatacji została w 1981 r. Gruntownie zmodernizowana i przebudowana w 2019 r. Obecna przepustowość projektowa oczyszczalni ścieków wynosi: Q_śrd = 8000 m³/d, Q_maxd = 10 000 m³/d, Q_maxh = 1000 m³/h. W wyniku realizacji wielu inwestycji wyłączono z eksploatacji dwie lokalne oczyszczalnie ścieków – w Kopyści oraz w dzielnicy Kolumna i przekierowano ścieki do zmodernizowanej oczyszczalni ścieków w Łasku. Oczyszczalnia obsługuje łącznie ponad 110 km sieci kanalizacji sanitarnej.

Na przestrzeni ostatnich lat przeprowadzono wiele inwestycji poprawiających funkcjonowanie systemu wodociągowo-kanalizacyjnego na terenie Gminy. W wyniku realizacji ostatniego projektu zmodernizowano i przebudowano oczyszczalnię ścieków w Łasku, która obecnie jest jedną z nowocześniejszych w Polsce. Kompleksowej modernizacji poddano część mechaniczną. Pierwszy stopień mechanicznego oczyszczania ścieków odbywa się w budynku krat i pompowni ścieków, wyposażonym w kratę mechaniczną zgrzebłową firmy Passavant oraz awaryjną kratę ręczną. Skratki na kracie mechanicznej trafiają bezpośrednio do kontenera. Ścieki dopływają do zbiornika czerpalnego, a następnie przepompowywane są zestawem czterech pomp Wilo do obiektu sitopiaskowników.

W budynku znajdują się dwa niezależne sitopiaskowniki firmy Pek-Mont, pracujące naprzemiennie. Pozostałe skratki osadzane na sitach poddawane są płukaniu i sprasowaniu w prasopłuczce skratek, skąd trafiają do kontenerów, a następnie do utylizacji. Ścieki podczyszczone na sicie trafiają do komory piaskownika, w której dochodzi do zatrzymywania piasku. Zgromadzony piasek wprowadzany jest bezpośrednio do płuczki piasku. Piaskowniki zostały wyposażone w systemy napowietrzania zasilane sprężonym powietrzem za pomocą dmuchaw, co przyczynia się do lepszego oddzielenia zawiesiny mineralnej (piasku) od zawiesiny organicznej. Z budynku sitopiaskowników ścieki kierowane są grawitacyjnie do nowego radialnego osadnika wstępnego. Zawarty w ściekach osad wstępny (surowy) sedymentuje na dno zbiornika, a następnie w sposób ciągły zgarniany jest za pomocą zgarniacza mechanicznego do leja osadowego, skąd okresowo (cyklicznie) odprowadzany jest do zagęszczacza grawitacyjnego osadu. Osadnik wstępny wyposażony jest również w powierzchniowy zgarniacz części pływających. Osadnik wstępny posiada tzw. obejście awaryjne, umożliwiające bezpośrednie skierowanie ścieków do reaktorów biologicznych w przypadku awarii osadnika.

Z osadnika wstępnego ścieki dopływają do reaktorów, gdzie rozpoczyna się etap biologicznego oczyszczania ścieków. Mechanicznie oczyszczone ścieki kierowane są do studni rozdzielczej reaktorów biologicznych, w której następuje rozdział ścieków na dwa reaktory biologiczne. Każdy z reaktorów biologicznych składa się ze zblokowanych i powiązanych ze sobą funkcyjnych komór technologicznych:

Komora predenitryfikacyjna (KPDN) —> komora defosfatacyjna (KDF) —> komora denitryfikacyjna (KDN) —> komora nitryfikacyjna (KN) —> komora odtleniona (KO).

W komorach predenitryfikacyjnych (KPDN) w warunkach niedotlenionych (anoksycznych) zachodzi proces redukcji azotu azotanowego N-NO₃ w osadzie recyrkulowanym (funkcja bardzo ważna głównie w okresach niskich temperatur ścieków – t < 12°C) oraz części ścieków surowych dopływających z kanału zbiorczego poprzez przelew. Z KPDN ścieki kierowane są do komory defosfatacyjnej (KDF), w której w warunkach beztlenowych zachodzi proces defosfatacji (pierwsza faza). W tych warunkach osad czynny uwalnia fosforany P-PO₄, przy jednoczesnym poborze łatwo przyswajalnego (łatwo rozkładalnego) węgla organicznego. W następnych etapach procesu (tj. w warunkach tlenowych w komorach nitryfikacji) ma miejsce nadmiarowy pobór fosforu (dochodzi do wbudowania go w osad). Z KDF, ścieki kierowane są do komory niedotlenionej (anoksycznej) – komory denitryfikacji (KDN). W warunkach anoksycznych zachodzi proces redukcji N-NO₃ do azotu gazowego.

Oprócz ścieków skierowanych z komory beztlenowej, do komory denitryfikacyjnej doprowadzana jest również recyrkulacja wewnętrzna z komory odtlenionej (KO). Z komory denitryfikacji (KDN) ścieki doprowadzane są do komory tlenowej – nitryfikacji (KN), gdzie zachodzi proces nitryfikacji, tj. utleniania azotu amonowego N-NH4 do azotu azotanowego N-NO₃ i redukcji ładunku BZT₅. Komora nitryfikacji (KN) zaprojektowana została jako komora o przepływie tłokowym (duże obciążenie ładunkiem związków węgla oraz azotu na początku reaktora, które maleje wzdłuż komory). Komora wyposażona jest w drobnopęcherzykowy system napowietrzania złożony z dyfuzorów płytowych firmy Aquaconsult. Niezbędne do napowietrzania sprężone powietrze dostarczane jest do rusztu napowietrzającego za pomocą dmuchaw Delta Hybrid firmy Aerzen, zabudowanych w budynku technologicznym nr 9, obsługującym między innymi reaktory biologiczne oraz osadniki wtórne. W komorze nitryfikacji zostały wydzielone trzy strefy napowietrzania, ze zróżnicowaną ilością dyfuzorów. Z komory nitryfikacji ścieki kierowane są do komory odtleniania (KO). W każdej komorze odtleniania zainstalowane są dwa mieszadła pompujące firmy Wilo, które odpowiadają za recyrkulację wewnętrzną do komory denitryfikacji. Ścieki z komory odtlenionej wpływają do koryta przelewowego, skąd dalej kierowane są do osadników wtórnych. W strefie odtleniania i w korycie odpływowym z reaktorów biologicznych zainstalowano instalację umożliwiającą strącanie fosforu przy użyciu koagulantu podawanego ze stacji koagulantu. Stacja uruchamiana jest w sytuacji nagłej zmiany składu ścieków, bądź gdy zachodzi zakłócenie procesu defosfatacji biologicznej.

Całym procesem biologicznego oczyszczania ścieków w reaktorach biologicznych steruje system „sterowania nadrzędnego” firmy Hach Lange, oparty o bieżącą analizę parametrów ścieków w reaktorze. Następnie ścieki przepływają do osadników wtórnych. Zawarty w ściekach osad czynny sedymentuje na dno osadników wtórnych, a następnie w sposób ciągły zgarniany jest za pomocą zgarniacza mechanicznego do leja osadowego, skąd odprowadzany jest do przepompowni osadu nadmiernego i recyrkulowanego zlokalizowanego w budynku technologicznym.

Oczyszczone biologicznie ścieki odbierane są układem przelewów trapezowych do koryta żelbetowego, a stamtąd do otwartego kanału zbiorczego, na którym zainstalowane są urządzenia do pomiaru ilości i jakości ścieków oczyszczonych oraz ujęcie wody technologicznej. Następnie oczyszczone ścieki odprowadzane są kanałem odpływowym do odbiornika – rzeki Grabi. Na kanale odpływowym zlokalizowane jest również ujęcie wody technologicznej, która wykorzystywana jest do celów technologicznych oczyszczalni, a ma na celu zminimalizowanie wykorzystywania wody uzdatnionej z sieci miejskiej.

Część osadowa, to kolejny skomplikowany układ urządzeń technologicznych. Osad czynny, zagęszczony w lejach z osadników wtórnych, jest transportowany do przepompowni osadu nadmiernego i recyrkulowanego w budynku technologicznym. W budynku technologicznym recyrkulacja osadu prowadzona jest przez pompy Wilo. Część osadu z powrotem zawracana jest do komór predenitryfikacji reaktorów biologicznych jako osad recyrkulowany (recyrkulacja zewnętrzna), natomiast pozostała ilość osadu, jako osad nadmierny, tłoczona jest do instalacji wstępnego zagęszczania mechanicznego na zagęszczarkę osadu. Instalacja zagęszczania osadu wyposażona jest w zagęszczarkę mechaniczną typu taśmowego firmy Alfa Laval, z której zagęszczony osad tłoczny jest do zbiornika osadów zmieszanych. W ramach rozbudowy oczyszczalni ścieków zrealizowano zagęszczacz grawitacyjny osadu wstępnego. Zagęszczacz grawitacyjny wyposażony jest w segmentowy denny zgarniacz osadu, zgarniacz powierzchniowy flotatu oraz lej flotatu. Zagęszczony osad odprowadzany jest do pompowni osadu, która tłoczy go cyklicznie do zbiornika osadów zmieszanych. Pompownia osadu wyposażona została w pompy wyporowe oraz maceratory firmy Vogelsang.

Zbiornik osadów zmieszanych pełni rolę magazynującą i uśredniającą dla osadów zagęszczonych (wstępnego i nadmiernego) i flotatów przed poddaniem ich procesowi fermentacji. Osad zmieszany, pobierany ze zbiornika osadów zmieszanych, poprzez pompownię osadów transportowany jest do maszynowni WKF w budynku technologicznym nr 2, tj. do układu cyrkulacji WKF przez wymienniki ciepła Alfa Laval. Fermentacja osadów zmieszanych i flotatów kierowanych ze zbiornika osadów zmieszanych realizowana jest w Wydzielonej Komorze Fermentacyjnej o konstrukcji stalowej.

W komorze fermentacji zachodzi beztlenowa stabilizacja osadu, tj. fermentacja metanowa w warunkach mezofilowych w temperaturze z przedziału 35÷38°C (maks. 42°C). W trakcie fermentacji metanowej osadów dochodzi do biochemicznego rozkładu materii organicznej, w wyniku którego powstają znaczne ilości biogazu. Komora fermentacyjna wyposażona jest w ujęcie biogazu. Proces fermentacji w WKF i układzie cyrkulacji osadu komory jest stale kontrolowany i monitorowany. Osad w komorze jest mieszany w trybie ciągłym przez mieszadło firmy H2O. W maszynowni WKF znajdują się dwa układy, związane z cyrkulacją grzewczą osadu fermentującego. Osad przefermentowany odprowadzany jest z górnej części komory fermentacyjnej przez specjalną komorę przelewową. Z komory przelewowej osad kierowany jest grawitacyjnie do zbiorników osadów przefermentowanych, które w starej oczyszczalni pełniły funkcję otwartych komór fermentacyjnych, a dziś, ze względu na małą pojemność buforową, zaadaptowano na magazyny osadu przefermentowanego. W przypadku wystąpienia niedrożności rurociągu odprowadzającego osad przefermentowany do zbiorników osadu przefermentowanego, następuje odprowadzenie osadu przeferementowanego przelewem awaryjnym bezpośrednio do kanalizacji.

Osad przefermentowany ze zbiorników osadu przefermentowanego jest kierowany do stacji odwaniania osadu w budynku technologicznym nr 2. Proces mechanicznego odwadniania osadu przefermentowanego jest realizowany przez dwie wirówki dekantacyjne firmy Alfa Laval. Zasadniczo, osad przefermentowany odwadniany jest na wirówkach do maks. 22% s.m., a następnie za pomocą przenośników ślimakowych podawany jest na przyczepę i wywożony do suszarni słonecznych.

Suszenie odwodnionych osadów odbywa się przy wykorzystaniu energii słonecznej, a energia elektryczna wykorzystywana jest jedynie do utrzymania pracy wyposażenia suszarni. W suszarni zachodzi biochemiczne utlenianie związków organicznych, a ciepło wyzwalane w trakcie utlenienia związków organicznych przyspiesza proces odparowania wody. Dodatkowo, wyzwalane ciepło powoduje również higienizację suszonego osadu. Suszarnia słoneczna składa się z trzech hal. Każda z hal wyposażona jest w przewracarki osadu firmy IST-Anlagenbau, które odpowiadają między innymi za równomierne rozgarnianie dostarczanych do suszarni pryzm odwodnionych osadów w warstwę o zadanej grubości, równomierne napowietrzanie i przemieszczanie suszonego osadu wewnątrz suszarni z możliwością transportu w obu kierunkach i zwalniania powierzchni od przodu suszarni celem regularnego przyjmowania nowych partii osadu.

Przewracarki umożliwiają również pryzmowanie suszu na końcu hal, ułatwiając w ten sposób załadunek materiału przy pomocy ładowarki kołowej i usypywanie pryzm w każdym wybranym miejscu przez operatora. Osad wysuszony do ok. 70% s.m. jest pryzmowany na końcu każdej z hal, a następnie wywożony do ostatecznego zagospodarowania. Przewidziano również alternatywną metodę higienizacji osadu (z pominięciem suszarni słonecznej). Osad po wirówkach odwadniających jest transportowany bezwałowym przenośnikiem do mieszacza osadu z wapnem palonym, do którego jest dozowane wapno z silosu. Zhigienizowany wapnem osad jest wywożony do ostatecznego zagospodarowania. Z częścią osadową oczyszczalni ścieków połączona jest część biogazowa, stanowiąca kolejną część technologiczną oczyszczalni.

W wyniku procesu fermentacji osadów zmieszanych i flotatów w komorze fermentacyjnej powstaje biogaz. Biogaz ujmowany jest na WKF i, następnie, poprzez filtr PP oraz odsiarczalnię trafia do zbiornika biogazu. Zbiornik wraz urządzeniami towarzyszącymi spełnia dwie funkcje: magazynowanie nadmiaru biogazu w okresach wzrostu jego produkcji w komorze fermentacyjnej oraz stabilizacja ciśnienia w sieci biogazu. Nadmiar biogazu, w stosunku do zapotrzebowania przez agregat kogeneracyjny bądź kocioł, który nie będzie mógł zostać zmagazynowany, skierowany zostanie na pochodnie biogazu w celu spalenia. Na sieci biogazu została zrealizowana studnia kondensatu oraz węzeł rozdzielczo-tłoczny, który ma za zadanie podnoszenie ciśnienia biogazu dla potrzeb odbiorników, tj. agregatu kogeneracyjnego oraz kotła centralnego ogrzewania. Biogaz następnie spalany jest w kogeneratorze firmy Tedom o mocy elektrycznej maks. 124 kW oraz mocy cieplnej 182 kW, produkując „zieloną” energię zużywaną na potrzeby oczyszczalni ścieków.

Ale, co wyróżnia Łaską oczyszczalnię ścieków? Jako jedna z pierwszych tej wielkości oczyszczalni w Polsce, a chyba także w Europie, posiada system optymalizujący proces biologicznego oczyszczania ścieków w oparciu o tzw. „system nadrzędny” firmy Hach Lange. System, który działa w oparciu o pomiary on-line podstawowych procesów i parametrów ścieków w reaktorach, dobiera według odpowiednich algorytmów sterujących pracę układu napowietrzania ścieków, recyrkulację wewnętrzną i zewnętrzną osadu oraz ogranicza do minimum proces wspomagania oczyszczania ścieków środkami chemicznymi (PIX 113) do minimum. Główne zadanie systemu to optymalizacja zużycia energii elektrycznej oraz ograniczenie zużycia środków chemicznych wspomagających oczyszczanie ścieków zgodnie z warunkami pozwolenia wodnoprawnego. System nadrzędny opiera swoje wyliczenia na podstawie sond pomiarowych oraz analizatorów rozmieszczonych w optymalnych miejscach na reaktorze biologicznym, osadniku wstępnym, osadnikach wtórnych oraz komorze odpływowej. Posiadamy następujące punkty pomiaru:

• Amtax sc – analizator azotu amonowego,
• Analizator Phosphax sc – analizator fosforanów ,
• Filtrax – system przygotowania próby do analizatorów Amtax i Phosphax,
• Sonda AISE sc – jonoselektywna sonda do pomiaru azotu amonowego i potasu,
• Sonda Nitratax plus sc – pomiar azotanów,
• Sonda Solitax sc – pomiar gęstości.

Wszystkie pomiary wyświetlane są na wyświetlaczach umieszczonych na reaktorze oraz on-line na komputerze w sterowni głównej.

Ponadto w reaktorach umiejscowione jest sześć sond tlenowych (po trzy w każdym), na bieżąco monitorujących tlen w mg/l on-line oraz cztery sondy potencjału Redox – sondy utleniająco-redukujące również on-line. System nadrzędny, posiadając dane chwilowe, jest w stanie reagować na bieżąco oraz zmieniać nastawy w taki sposób, aby utrzymać optymalne parametry na stałym poziomie. Tak szybka analiza ścieków w laboratorium oraz zmiana nastaw przez obsługę oczyszczalni byłaby niemożliwa, co wiązałoby się z ryzykiem przekroczeń parametrów ścieków oczyszczonych na wylocie.

Po blisko roku pracy oczyszczalni ścieków od momentu zakończenia jej budowy, czas na pierwsze analizy i podsumowania – co dał system nadrzędny? W porównaniu do obiektu sprzed modernizacji oczyszczalnia „urosła” ponad dwukrotnie – przybyło wiele nowych obiektów oraz urządzeń technologicznych. Pierwsze analizy dotyczą enorgochłonności obiektu w zakresie energii elektrycznej pobieranej z sieci energetycznej. I tu ciekawostka, że mimo znacznej rozbudowy oczyszczalni, zapotrzebowanie na energię elektryczną globalnie niewiele wzrosło, a wykorzystanie odnawialnych źródeł energii spowodowało, iż energochłonność w odniesieniu do energii zakupionej oczyszczalni w odniesieniu do oczyszczenia jednego m3 ścieków zmniejszyła się i wynosi 0,57 kWh/m³, co przedstawia tab. 1.

Kolejna ważna analiza w zakresie osiągniecia zakładanego efektu ekologicznego, a przekładająca się bezpośrednio na opłaty z tytułu usług wodnych, to efekt oczyszczania ścieków zgodnie z pozwoleniem wodnoprawnym. Dziś, po modernizacji, spółka w skali całego przedsiębiorstwa ponosi mniejsze koszty usług wodnych związanych z odprowadzeniem ścieków do odbiornika, niż z wydobyciem wody na cele zbiorowego zaopatrzenia mieszkańców. Efekty pracy oczyszczalni w zakresie oczyszczania ścieków przedstawia tab. 2.

Ale chyba jednym z najbardziej uciążliwych eksploatacyjnie tematów w każdej oczyszczalni ścieków jest gospodarka osadowa, która w naszym przypadku zmieniła się diametralnie, z niezwykle uciążliwej (odory oraz nadmierne uwodnienie na poletkach) na optymalną w zakresie bieżącego funkcjonowania. Wprowadzenie do układu fermentacji osadu, odwodnienia na wirówkach i następnie suszenia w słonecznych suszarniach osadu wyeliminowało wiele istotnych problemów eksploatacyjnych, jakimi był nieznośny odór czy wtórne nawadnianie osadu, a co się z tym wiązało potężne problemy i koszty związane z jego zagospodarowaniem (liczne protesty i skargi do służb nadzorczych). Dziś to już historia.

Po całym procesie technologicznym roczna ilość osadu do zagospodarowania zmniejszyła się z ok. 5 000 Mg/rok (średnia z lat 2014-2018) do ok. 700 Mg/rok przyjaznego dla środowiska bezwonnego granulatu o średniej zawartości suchej masy na poziomie ok. 70%. Koszty utylizacji osadu najlepiej, jeśli przeliczą Państwo indywidualnie wg Waszych kosztów związanych z utylizacją odpadu. Dziś prowadzimy prace mające na celu przekształcenie osadu w nawóz rolniczy lub środek poprawiający właściwości gleby – badania trwają. Miejmy nadzieję, że przebrniemy procedurę, dzięki której osad stanie się produktem nawozowym, który będzie można bezpiecznie stosować w rolnictwie z pominięciem obecnych kosztownych obowiązków, jakie należy spełniać przy utylizacji osadu jako odpadu.

Modernizacja oczyszczalni ścieków w Łasku kompleksowo rozwiązała proces mechanicznego i biologicznego oczyszczania ścieków przy zastosowaniu najlepszych i najmniej energochłonnych rozwiązań technologicznych. Dziś, po niemalże roku pracy wyciągamy pierwsze oczywiste wnioski, które utwierdzają nas w przekonaniu o słuszności podjętych działań w zakresie modernizacji naszej oczyszczalni. Ale na podsumowania w wielu aspektach musimy jeszcze trochę poczekać, aż skończy się okres gwarancyjny na urządzenia i kiedy tak naprawdę poniesiemy pełne koszty ich obsługi oraz postaramy się zmierzyć z pełną samodzielną obsługą obiektu w zakresie przeglądów i kosztów z tym związanych. Na obiektywne oceny i analizy musimy jeszcze poczekać. A na razie, po ustąpieniu pandemii zapraszamy wszystkich zainteresowanych na nasz obiekt, celem oceny jego pracy, a także wymiany doświadczeń personelu bezpośrednio zajmującego się z obsługą zmodernizowanej oczyszczalni. Tak naprawdę, to pracownicy oczyszczalni powiedzą Państwu najwięcej o pracy tego obiektu. O tym, że jest on przyjazny środowisku świadczy obecność bocianów stacjonujących na oczyszczalni ścieków, które można śledzić on-line od wielu lat. Dzięki inwestycji dostosowano warunki funkcjonowania aglomeracji miejskiej Łask do warunków stawianych przez przepisy Unii Europejskiej, głównie dyrektywy 91/271/EWG oraz krajowych przepisów.

Wszystkie działania prowadzone przez Przedsiębiorstwo, to dbałość o satysfakcję i bezpieczeństwo mieszkańców z jednoczesnym poszanowaniem otaczającego środowiska naturalnego, z troską o los przyszłych pokoleń, zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju.        

Mariusz Sowiński Prezes Zarządu MPWiK Sp. z o.o. w Łasku

Tomasz Banachowski Kierownik Oczyszczalni Ścieków MPWiK Sp. z o.o. w Łasku

Źródło: Forum Eksploatatora 6/2020