Zakładowa oczyszczalnia ścieków – koszt czy inwestycja?
W naszym kraju wiele zakładów mleczarskich posiada własne oczyszczalnie ścieków. Wiele z tych oczyszczalni powstało w latach 70. ubiegłego stulecia. Na ówczesne czasy, wybudowane oczyszczalnie ścieków stanowiły nowoczesne rozwiązania. Jednakże ciągły rozwój przemysłu mleczarskiego, zmiany profilów produkcji, rozbudowa i modernizacja linii technologicznych wpłynęły na generowanie znacznie większych ilości ścieków o wyższych stężeniach zanieczyszczeń. Zmiany te sprawiły, że pracujące oczyszczalnie, zbudowane według technologii obecnie uznanych za stare, przestały spełniać współczesne wymagania z zakresu ochrony środowiska. Nie tylko są za małe w stosunku do przerabianej ilości mleka, lecz także koszty ich utrzymania i funkcjonowania zaczynają mieć znaczny udział w ogólnych kosztach przetworzenia mleka, zatem stają się dość dużym obciążeniem dla naszych zakładów.
Budowane poprzednio oczyszczalnie w mleczarstwie oparte były głównie na technologii biologicznego tlenowego oczyszczania ścieków. Wspomniana technologia jest technologią zużywającą znaczne ilości coraz droższej energii elektrycznej, koszty te generowane są głównie przez przestarzałe systemy napowietrzania ścieków, ich mieszanie, przepompowywanie itp. w dużych kubaturowo zbiornikach lub rozległych rowach cyrkulacyjnych. W późniejszych latach, celem zredukowania wysokich ładunków BZT5, ChZT oraz zdjęcia części zawiesiny i tłuszczu zaczęto wykorzystywać metodę flotacji. Odciążyło to w pewnym stopniu działającą oczyszczalnie, pozwoliło usunąć tłuszcze bardzo niekorzystne dla oczyszczania tlenowego (powodujące pienienie). Jednak niosło za sobą zbyt duże koszty eksploatacyjne wynikające z dużego zużycia chemikaliów.
Drogą pozwalającą na obniżenie kosztów działania oczyszczalni ścieków, a także możliwość zwiększenia przepustowości oczyszczalni bez konieczności jej powierzchniowej rozbudowy jest wdrożenie procesu biologicznego beztlenowego oczyszczania ścieków, realizowanego przy użyciu wysokoobciążonego reaktora beztlenowego. Zastosowanie takiego rozwiązania niesie za sobą wiele korzyści. Reaktor pracuje najefektywniej przy obciążeniu ładunkiem zanieczyszczeń średnio 20-25 kgChZT/m3, a osiągany stopień redukcji tychże zanieczyszczeń sięga rzędu 80%. Należy tutaj dodać, że pomimo tak wysokiej sprawności reaktora beztlenowego wyeliminowanie całkowicie komór biologicznych tlenowych jest niemożliwe. Wynika to z konieczności usuwania ze ścieków związków azotu, których redukcji w inny sposób nie da się osiągnąć. Jednakże zastosowanie w ciągu oczyszczania reaktora beztlenowego daje możliwość znacznego odciążenia komór oczyszczania tlenowego oraz flotatora. Pozwala na zmniejszenie do minimum kubatur zbiorników tlenowych (nawet 3-4 krotnie), co pozwala na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej na napowietrzanie i mieszanie oraz na czterokrotną redukcję ilości powstającego osadu nadmiernego w części tlenowej. Stosowany w reaktorze osad beztlenowy przyrasta w niewielkich ilościach w porównaniu z osadem nadmiernym po komorach tlenowych i co bardzo ważne, stanowi on produkt handlowy, a nie odpad. Może przynosić oczyszczalni dodatkowe korzyści finansowe.
Dla przykładu, jeśli wprowadzamy do oczyszczalni 1000 m3 ścieków na dobę o stężeniu 2000 mg/dm3 BZT5 (BZT5 biologiczne zapotrzebowanie tlenu – pięciodobowe), to przyrost osadu nadmiernego wyniesie ok. 1800 kg s.m. W przypadku wdrożenia technologii beztlenowej poprzedzonej procesem flotacji ilość powstającego osadu nadmiernego po wszystkich procesach spadnie o ok. 80%!
Stosując reaktor beztlenowy o specjalnej wieżowej konstrukcji (przykładowe wymiary H = ok. 24 m, D = ok. 4 m), zajmujący niewielką powierzchnię zabudowy, zyskuje się teren wokół zakładu do zagospodarowania w inny sposób. Ma to szczególne znaczenie w przypadku zakładów znajdujących się w środku aglomeracji miejskiej, niemających możliwości wykupu terenów sąsiadujących, a planujących dalsze rozszerzanie profilu produkcji. Proces fermentacji beztlenowej również nie opiera się na dużym wydatku energetycznym jak w przypadku procesu tlenowego (polegającym na dostarczeniu tlenu), gdyż zachodzi on w sposób samoistny przy udziale bakterii w zapewnionych warunkach beztlenowych, energia potrzebna jest jedynie na utrzymanie odpowiedniej cyrkulacji mieszaniny ścieków i osadu beztlenowego w reaktorze. Niewątpliwie ogromną korzyścią stosowania procesów beztlenowych w kontekście oszczędzania energii jest również możliwość wykorzystania, powstającego w procesie fermentacji biogazu, na cele energetyczne oczyszczalni. Poprzez przekształcenie biogazu w energię cieplną, można ją wykorzystywać np. do podgrzewania ścieków do celów technologicznych, bądź ogrzewania budynków oczyszczalni. Dodatkową zaletą zastosowania reaktora beztlenowego jest, jak wspomniano wcześniej, odciążenie pracy flotatora. W takiej konfiguracji możliwe jest prowadzenie procesu flotacji bez dozowania środków chemicznych lub przy ich minimalnym zużyciu jedynie w celu usunięcia tłuszczu i części zawiesiny ze ścieków, co dodatkowo wpływa na znaczne obniżenie kosztów eksploatacji całego obiektu.
Przy analizowaniu procesów oczyszczania ścieków powinno się z taką samą uwagą skupić również na gospodarce osadowej, gdyż większość substancji stałych usuwanych ze ścieków podczas ich oczyszczania zostaje przekształcona w osad. Należy pamiętać, że jest on produktem nieuniknionym i konieczne jest jego zagospodarowanie zgodnie z obowiązującym prawem, chroniąc środowisko naturalne.
Według prawa najważniejszym etapem przeróbki osadów ściekowych jest ich ustabilizowanie mające na celu zmniejszenie ilości substancji organicznych podatnych na rozkład biologiczny. Ponadto osad ustabilizowany charakteryzuje się niższą intensywnością oddychania, jest mniej uciążliwy zapachowo i lepiej się odwadnia. Stabilizacja osadów umożliwia także dalsze ich zagospodarowanie, inne niż składowanie na składowiskach odpadów, np. poprzez ich rolnicze wykorzystanie. Zgodnie z art. 96, § 4 ustawy o odpadach: „Stosowanie komunalnych osadów ściekowych jest możliwe, jeżeli są one ustabilizowane oraz przygotowane odpowiednio do celu i sposobu ich stosowania, w szczególności przez poddanie ich obróbce biologicznej, chemicznej, termicznej lub innemu procesowi, który obniża podatność komunalnych osadów ściekowych na zagniwanie i eliminuje zagrożenie dla środowiska lub życia i zdrowia ludzi.”
W wielu przypadkach w starszych obiektach osady stabilizowane były biologicznie tlenowo jednocześnie z procesem oczyszczania ścieków w komorach tlenowych. Jednakże proces ten wymaga długiego okresu jego przetrzymywania, czyli większych pojemności reaktorów biologicznych, a także dużej ilości energii elektrycznej do wymieszania i napowietrzania ich objętości. Z punktu widzenia eksploatacji, względów energetycznych oraz zajmowanych powierzchni zdecydowanie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie beztlenowej stabilizacji osadów bądź ich piroliza.
Podsumowując unowocześnienie oczyszczalni o stopnie beztlenowe rozwiązuje się całkowicie problem oczyszczania ścieków i gospodarowania osadami w zakładzie mleczarskim uzyskując wymagane efekty ekologiczne przy optymalizacji zarówno kosztów inwestycyjnych, jak i eksploatacyjnych. Tak wyposażona i zmodernizowana oczyszczalnia ścieków pozwala na zdecydowane obniżenie kosztów eksploatacyjnych przeliczanych na 1 m3 ścieków, nawet do 60% w porównaniu z „klasycznymi” oczyszczalniami ścieków, opartymi na technologii biologicznego – tlenowego oczyszczania.
dr Władysław Janikowski
Fundacja „Pro Puritate Regio”
