Ocena pracy miejskiej oczyszczalni ścieków w Gostyniu

W artykule przedstawiono ocenę pracy oczyszczalni ścieków w Gostyniu. Na podstawie udostępnionych wyników badań fizyko-chemicznych ścieków surowych i oczyszczonych określono redukcje analizowanych zanieczyszczeń w ściekach. Analiza obejmowała następujące wskaźniki zanieczyszczeń: BZT₅, ChZT_-Cr, zawiesinę ogólną, azot ogólny oraz fosfor ogólny. Analizy prowadzono w okresie od stycznia 2017 do grudnia 2018 r. W artykule przedstawiono również próbki poszczególnych wskaźników, w których doszło do przekroczeń wartości w stosunku do wartości dopuszczalnych zawartych w obowiązującym Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. dotyczącym warunków jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Oprócz tego przedstawiono przepływy ścieków surowych docierających do oczyszczalni z okresu 2017–2018. W oparciu o wykonaną analizę odnotowano średnią redukcję poszczególnych zanieczyszczeń na poziomie: BZT₅ 97,38%, ChZT_-Cr 93,84%, zawiesina ogólna 95,11%, azot ogólny 81,70%, fosfor ogólny 94,54%. Stwierdzono, że oczyszczalnia działa w sposób prawidłowy i oczyszcza ścieki do wartości normatywnej w stosunku do dopuszczalnych wartości wskaźników określonych w obowiązującym dla niej pozwoleniu wodnoprawnym wydanym przez Starostę Gostyńskiego 2 października 2015 r.

Wstęp

Ścieki nieoczyszczone posiadają w swym składzie wiele niebezpiecznych mikroorganizmów i substancji, które mogą być zagrożeniem zarówno dla ludzi jak i dla środowiska [1-4, 9]. Wraz z wejściem w życie nowej ustawy Prawo wodne z dnia 20 lipca 2017 roku zmianie uległo definiowanie pojęcia ścieków [13]. Od tej pory wody opadowe i roztopowe nie są już sklasyfikowane do ścieków, w ten sposób wyróżnia się następujące rodzaje ścieków:

Ścieki bytowe – w myśl nowej ustawy są to ścieki, które pochodzą z budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego oraz użyteczności publicznej generowane wskutek ludzkiej przemiany materii oraz wyniku wykonywania codziennych czynności w gospodarstwach domowych [13].

Ścieki komunalne – definiowane są jako ścieki bytowe lub mieszanina ścieków bytowych ze ściekami przemysłowymi albo wodami opadowymi lub roztopowymi, które zostają odprowadzone urządzeniami w ramach kompetencji gminy w zakresie kanalizacji i oczyszczania ścieków komunalnych [13].

Ścieki przemysłowe – są to ścieki niezaliczane do ścieków bytowych albo wód opadowych lub roztopowych, powstające w wyniku prowadzonej przez zakłady działalności handlowej, przemysłowej itp., a także będące ich mieszaniną ze ściekami innego podmiotu, odprowadzanych urządzeniami kanalizacyjnymi tego zakładu [13].

Sukcesywny wzrost ludności osiedlającej się na obszarach wiejskich oraz poprawiający się standard życia na terenach wiejskich, powodują generowanie zwiększonej ilości ścieków, które należy odprowadzić systemami kanalizacyjnymi do zakładów oczyszczania ścieków [5-6, 10]. Na rys. 1 przedstawiono procentowy rozkład ludności korzystającej w Polsce z oczyszczalni ścieków w miastach i na wsiach z okresu 2013-2017 [11].

Wzrost ilości ścieków surowych generowanych przez mieszkańców miasta oraz gminy determinuje do podjęcia decyzji związanej z rozbudową istniejących lub budową nowych odcinków sieci kanalizacyjnych oraz oczyszczalni ścieków [7-9]. Według danych z Głównego Urzędu Statystycznego dotyczących Ochrony Środowiska, do roku 2017 udział ludności na terenach wiejskich objętych siecią odprowadzania i unieszkodliwiania ścieków wzrósł do 42% [11]. Pozostali mieszkańcy na terenach wiejskich, ze względów na brak środków finansowych na budowę systemów kanalizacyjnych przez gminę lub niespełnienia kryterium dotyczącego wskaźnika długości sieci (nie mniej niż 120 mieszkańców na 1 km sieci), zmuszeni są do korzystania w dalszym ciągu ze zbiorników bezodpływowych (tzw. szamb) lub wybudowania na własny koszt przydomowej oczyszczalni ścieków. W tab. 1 przedstawiono liczbę oczyszczalni ścieków obsługujących miasta i wsie z okresu 2013-2017.

W roku 2017 na terenie naszego kraju działało, aż 3320 oczyszczalni ścieków [11]. W okresie 2013-2017 wyłączono z eksploatacji 24 oczyszczalnie ścieków ze względów na zły ich stan lub oczyszczanie ścieków w sąsiednich zmodernizowanych oczyszczalniach. Ostatnie lata pokazują, iż nastąpił dynamiczny postęp pod względem oczyszczania ścieków. Niniejszy artykuł ma na celu określenie prawidłowości pracy oczyszczalni ścieków zlokalizowanej w Gostyniu w województwie wielkopolskim.

Obiekt badań

Rozpatrywana oczyszczalnia ścieków należy do Zakładu Wodociągów i Kanalizacji w Gostyniu Sp. z o.o. Jest ona jedyną oczyszczalnią zlokalizowaną w mieście, w niej następują procesy oczyszczania dopływających ścieków z obszaru miasta Gostyń, okolicznych wsi oraz z terenu gminy Piaski. Odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest przepływająca nieopodal oczyszczalni rzeka Kania, do której ścieki oczyszczone dopływają kanałem odprowadzającym, a następnie poprzez rurociąg. Pod względem usytuowania terenu, zakład zlokalizowany jest w bliskim sąsiedztwie domostw oraz jest dobrze skomunikowany [14].

Gostyński obiekt jest oczyszczalnią ścieków specjalizującą się w procesach mechaniczno-biologicznych z usuwaniem związków biogennych. W obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym dla oczyszczalni w Gostyniu wprowadzono przepływy charakterystyczne na poziomie:

Q_hmax = 474 m³/h

Q_dśr = 7 000 m³/d

Q_max/rok = 2 555 000 m³/r

Zakład wykorzystuje do usuwania zanieczyszczeń zawartych w dopływających ściekach technologię osadu czynnego. Oczyszczalnia złożona jest z następujących elementów:

• stacja zlewna,
• pompownia ścieków surowych,
• stanowisko krat,
• piaskowniki poziome,
• osadniki wstępne,
• komory osadu czynnego,
• osadnik wtórny,
• stacja dmuchaw,
• pompownia osadu recyrkulowanego,
• pompownia osadu surowego,
• otwarte komory fermentacyjne,
• stacja zagęszczania i odwadniania osadów,
• wiata.

Zakres badań

Przeprowadzono analizę następujących wskaźników zanieczyszczeń: BZT₅, ChZT_-Cr, zawiesiny ogólnej, azotu ogólnego, fosforu ogólnego, zawartych w ściekach surowych i oczyszczonych. Okres analizy obejmował przedział czasowy od stycznia 2017 roku do grudnia 2018 roku. Dane zostały udostępnione przez Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Gostyniu Sp. z o.o. W oparciu o wartości wskaźników w ściekach surowych i oczyszczonych dokonano oceny skuteczności zmniejszenia ich w procesie oczyszczania. Prócz tego wykonano ocenę dobowych przepływów ścieków surowych, które dopływały do oczyszczalni ścieków w Gostyniu [14].

Opracowanie i dyskusja wyników badań

Wartości średnich dobowych przepływów ścieków, które dopływały do oczyszczalni ścieków w Gostyniu z okresu od 2017 do 2018 r., pokazano na rys. 6.

Dane przedstawione na rys. 6 zostały przeanalizowane pod kątem wystąpienia wartości minimalnej, maksymalnej, a także średniej przepływów ścieków surowych dopływających do zakładu. Z danych można zaobserwować, że dopływ minimalny wyniósł niespełna 4210 m³/d w czasie obserwacji, podczas gdy przepływ maksymalny ukształtował się na poziomie 7200 m³/d. Średnia wartość przepływu ścieków surowych, jakie dopływały do oczyszczalni w latach 2017-2018 wyniosła 5110 m³/d.

Kolejnym krokiem było przeanalizowanie 5 podstawowych wskaźników zanieczyszczeń występujących w ściekach, takich jak: BZT₅, ChZT_-Cr, zawiesina ogólna, azot ogólny i fosfor ogólny z okresu od stycznia 2017 do grudnia 2018 r. Na sporządzonych rysunkach (rys. 7-16) zaprezentowano wartości wspomnianych wskaźników w ściekach surowych i oczyszczonych, jak również skuteczność ich oczyszczania.

Wartości BZT₅ (rys. 7) w ściekach surowych oscylowały w przedziale od 395,00 mg O₂/dm³ do 840,00 mg O₂/dm³, zaś średnia wartość badanych próbek wskaźnika wyniosła 622,13 mg O₂/dm³. Po procesach oczyszczania (rys. 8) zaobserwowano niskie wartości BZT5 w ściekach oczyszczonych, które mieściły się w przedziale od 3,90 mg O₂/dm³ do 47,00 mg O₂/dm³. Średnia wartość analizowanego wskaźnika w oczyszczonych ściekach mieściła się na poziomie 11,66 mg O₂/dm³.

Dopuszczalna wartość BZT₅ według obowiązującego pozwolenia wodnoprawnego wynosi 15,00 mg O₂/dm³. W trakcie analizowania wyników (rys. 7) stwierdzono 4 przekroczenia wartości dopuszczalnej w 41 próbkach ścieków. Redukcja zanieczyszczeń BZT₅ wahała się od 84,07 do 99,50%. Średnia redukcja BZT₅ wyniosła 97,38%.

Minimalna wartość ChZT_-Cr (rys. 9) w ściekach dopływających do oczyszczalni wyniosła 779,00 mg O₂/dm³, z kolei wartość maksymalna osiągnęła poziom 2289,00 mg O₂/dm³.

Średnia wartość analizowanego wskaźnika w ściekach nieoczyszczonych ukształtowała się na poziomie 1220,59 mg O₂/dm³. Natomiast jeśli chodzi o analizowany wskaźnik w ściekach oczyszczonych (Rys. 10), to wartości mieściły się w granicach od 35,10 mg O₂/dm³ do 208,00 mg O₂/dm³. Średnia wartość ChZT_-Cr w ściekach odprowadzanych do odbiornika wynosiła 59,71 mg O₂/dm³.

Wartość dopuszczalna ChZT_-Cr zawarta w obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym wynosi 125,00 mg O₂/dm³. W 41 przeanalizowanych próbkach ścieków oczyszczonych (rys. 9) zaobserwowano jedno przekroczenie wartości dopuszczalnej. Skuteczność zmniejszenia analizowanego wskaźnika wahała się w przedziale od 73,20% do 97,90%. Średnia skuteczność zmniejszenia ChZT_-Cr wynosiła 93,84%.

Minimalne stężenie zawiesiny ogólnej (rys. 11) w ściekach dopływających do oczyszczalni wyniosło 350,00 mg/ dm³, natomiast maksymalna wartość osiągnęła 1000 mg/ dm³.

Średnia wartość analizowanego wskaźnika w ściekach surowych wyniosła 540,03 mg/ dm³. W przypadku ścieków oczyszczonych (rys. 12), zawiesina ogólna znajdowała się w zakresie od 1,99 mg/ dm³ do 160 mg/ dm³. Wartość średnia wskaźnika w oczyszczonych ściekach osiągnęła wartość 17,69 mg/ dm³.

Stwierdzono dwa przekroczenia wartości dopuszczalnej zawiesiny ogólnej (rys. 11) w stosunku do 41 analizowanych próbek ścieków. Redukcja zanieczyszczeń mieściła się na poziomie od 55,56% do 99,27%. Średnia redukcja zawiesiny ogólnej osiągnęła poziom 95,11%.

Wartości azotu ogólnego (rys. 13) w ściekach nieoczyszczonych wahały się w przedziale od 48,80 mg/dm3 do 190,00 mg/ dm³, natomiast wartość średnia wyniosła 112,49 mg/ dm³.

W ściekach oczyszczonych (rys. 14) wartość minimalna wyniosła 5,15 mg/dm3, zaś wartość maksymalna 65,00 mg/dm3. Średnia wartość próbek azotu w ściekach oczyszczonych wyniosła 16,16 mg/ dm³.

Wartość dopuszczalna azotu ogólnego w obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym wynosi 15,00 mg N/ dm³. W 41 przeanalizowanych próbkach ścieków oczyszczonych (rys. 13) odnotowano 12 przekroczeń wartości dopuszczalnej. Skuteczność zmniejszenia analizowanego wskaźnika wahała się w przedziale od 33,67% do 93,48%. Średnia skuteczność zmniejszenia poziomu azotu ogólnego wyniosła 81,70%.

Zawartość minimalna fosforu ogólnego (rys. 15) w ściekach surowych jaka została odnotowana wyniosła 7,86 mg/ dm³, podczas gdy maksymalna wartość w ściekach surowych osiągnęła poziom 20,40 mg/ dm³.

Średnia wartość próbek analizowanego wskaźnika wyniosła 12,70 mg/ dm³. W przypadku wskaźnika w ściekach oczyszczonych (rys. 16) wartości mieściły się w granicach od 0,23 mg/ dm³ do 3,76 mg/ dm³. Średnia zawartość fosforu ogólnego uplasowała się na poziomie 0,64 mg/ dm³.

Dopuszczalna zawartość fosforu wskazana w obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym wynosi 1,00 mg/dm3. Podobnie jak w przypadku ChZT_-Cr odnotowano jedno przekroczenie zawartości dopuszczalnej fosforu ogólnego w 41 próbkach ścieków (rys. 15). Redukcja wskaźnika wahała się w granicach od 72,95% do 98,27%. Średnia skuteczność zmniejszenia zawartości fosforu ogólnego wyniosła 94,54%.

Wnioski

Na podstawie wykonanej analizy wyników badań odnoszących się do ocenienia prawidłowości działania oczyszczalni ścieków w Gostyniu z okresu 2017-2018, sformułowano następujące wnioski:

Średni przepływ ścieków surowych dopływających do oczyszczalni kształtował się na poziomie 5110 m³/d, stanowiąc tym samym 73% wartości zakładanej przepustowości oczyszczalni.

Średni skład badanych ścieków surowych nie odbiega składem do typowych wartości literaturowych.

Średnie wartości badanych wskaźników zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych znajdowały się poniżej wartości dopuszczalnych, za wyjątkiem azotu ogólnego.

Zaobserwowane przekroczenie wartości średniej azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych mogło być spowodowane problemami eksploatacyjnymi oczyszczalni, które odnotowano w 2017 r.

Średnia skuteczność zmniejszenia BZT₅ po procesach mechaniczno-biologicznych kształtowała się na wysokim poziomie 97,38%. Na 41 możliwych przekroczeń wartości dopuszczalnej stwierdzono 4 przekroczenia BZT₅.

Średnia skuteczność zmniejszenia ChZT_-Cr również uplasowała się na wysokim poziomie 93,84%. Na 41 możliwych przekroczeń wartości dopuszczalnej odnotowano jedno przekroczenie ChZT_-Cr.

Średnia skuteczność zmniejszenia zawiesiny ogólnej wyniosła 95,11%. Stanowi to świetny wynik i jest dowodem, że procesy sedymentacji zachodzą na oczyszczalni z dużą efektywnością. W przypadku zawiesiny odnotowano dwa przekroczenia wartości dopuszczalnej w 41 analizowanych próbkach ścieków oczyszczonych.

Średnia skuteczność zmniejszenia zawartości azotu ogólnego uplasowała się na poziomie 81,70%. Na 41 możliwych przekroczeń wartości dopuszczalnej stwierdzono 12 przekroczeń N_og.

Średnia skuteczność zmniejszenia zawartości fosforu ogólnego uplasowała się na poziomie 94,54%, co stanowi bardzo dobry wynik. Podobnie jak w przypadku ChZT_-Cr, stwierdzono tylko jedno przekroczenie wartości dopuszczalnej P_og.

W oparciu o sporządzoną analizę, można stwierdzić, że oczyszczalnia ścieków poprawiła proces oczyszczania ścieków w roku 2018 w stosunku do roku poprzedniego, gdzie występowało wiele przekroczeń wartości dopuszczalnych badanych wskaźników zanieczyszczeń, a zwłaszcza w przypadku azotu ogólnego. Opierając się analizowanym materiale można podsumować, że działalność oczyszczalni przyczynia się do skuteczniejszej ochrony wód odbiornika ścieków oczyszczonych.

Literatura 

[1] Błaszczyk W., Roman M., Stamatello H., Kanalizacja Tom 2. Wydawnictwo Arkady, s. 11-12, Warszawa 1974.
[2] Błażejewski R., Kanalizacja wsi. PZITS Oddział Wielkopolski, Poznań 2003.
[3] Cywiński B., Gdula S., Kempa E., Kurbiel J., Płoszański H., Oczyszczanie ścieków 1. Wydawnictwo Arkady, s. 24-24, Warszawa 1983.
[4] Heidrich Z., Kozak T., Jednostkowe ładunki zanieczyszczeń charakteryzujące ścieki surowe. Gaz, Woda i Technika Sanitarna nr 12, s. 20-22, 2009.
[5] Imhoff K., Imhoff K., Kanalizacja miast i oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo Arkady, s. 97-112, Warszawa 1982.
[6] Kaczor G., Bugajski P., Wpływ wybranych czynników na efekt oczyszczania ścieków w przydomowej oczyszczalni typu Turbojet EP-Z. Gaz, Woda i Technika Sanitarna nr 11, 2005.
[7] Kaczor G., Stężenie zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych z wiejskich systemów kanalizacyjnych województwa małopolskiego. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich nr 9, s. 97-104, 2009.
[8] Kalinowska E., Bonar G., Duma J., Zasady i praktyka oczyszczania ścieków. LemTech Konsulting, Kraków 2008.
[9] Opyrchał L., Lach S., Łągiewka M., Ocena pracy oczyszczalni ścieków w Żywcu po wykonanej rozbudowie i modernizacji. AGH Kraków 2012.
[10] Piaskowski K., Kołacz K., Zmienność ilościowo-jakościowa ścieków surowych w oczyszczalni ścieków komunalnych. Forum Eksploatatora nr 3/2011, s. 54; 62-69.
[11] Rocznik Ochrony Środowiska 2013-2017. GUS.
[12] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 roku w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. 2014 poz. 1800).
[13] Ustawa Prawo wodne z 20 lipca 2017 roku (Dz. U. 2017 poz. 1566).
[14] Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Gostyniu, www.zwikgost.cc.pl

Szymon Piekar, Politechnika Śląska – Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Źródło: Forum Eksploatatora 5/2019