Kierunki zagospodarowania osadów ściekowych

Osady ściekowe powstają w oczyszczalniach ścieków jako specyficzny odpad procesów oczyszczania ścieków i wymagają odpowiedniego zagospodarowania.

Wzrost liczby ludności, zastosowanie nowoczesnych, efektywniejszych technologii oczyszczania ścieków skutkują znaczącym wzrostem ilości wytwarzanych osadów ściekowych. Rosną również koszty związane z ich przeróbką oraz zagospodarowaniem. W katalogu odpadów osady ściekowe obecne są pod kodem 19 08 05. W ich skład wchodzą głównie polichlorowane bifenyle (PCB), wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), metale ciężkie, środki ochrony roślin, antybiotyki, hormony i wiele innych substancji chemicznych. Osady ściekowe zawierają w swoim składzie również substancje niebezpieczne. Skład fizyczno-chemiczny osadów zależy od rodzaju i ilości ścieków wprowadzanych do kanalizacji oraz metod ich oczyszczania, natomiast o wyborze sposobu przeróbki i ostatecznego unieszkodliwiania decydują własności technologiczne osadów, m.in. takie jak ciepło spalania i wartość opałowa.

Osady ściekowe poddawane są procesom przeróbki w celu ustabilizowania ich właściwości oraz zmniejszenia objętości. Szacuje się, że koszty związane z przeróbką osadów oraz ich późniejszym zagospodarowaniem stanowią od 20–60% całkowitych nakładów związanych z funkcjonowaniem oczyszczalni ścieków.

Na przestrzeni ostatnich kilku lat zagospodarowanie osadów w Polsce realizowane było poprzez:

− rolnicze wykorzystanie,

− rekultywację terenów przemysłowych oraz składowisk odpadów,

− kształtowanie terenów oczyszczalni ścieków oraz magazynowanie osadów na terenie oczyszczalni, w tym w lagunach i stawach,

− wytwarzanie kompostu,

− składowanie na składowiskach odpadów komunalnych,

− termiczną utylizację.

Na zagospodarowanie osadów ściekowych w Polsce znacząco wpłynęły wymogi prawne związane z członkostwem naszego kraju w Unii Europejskiej. Do najważniejszych z nich należą:

całkowity zakaz składowania osadów ściekowych,
zwiększenie ilości komunalnych osadów ściekowych przetwarzanych przed wprowadzeniem do środowiska oraz osadów przekształcanych metodami termicznymi,
maksymalizację stopnia wykorzystania substancji biogennych zawartych w osadach przy jednoczesnym spełnieniu wszystkich wymogów dotyczących bezpieczeństwa sanitarnego i chemicznego.

Skutkuje to zakazem składowania osadów ściekowych (od 1 stycznia 2016 roku) oraz corocznym wzrostem wytwarzania osadów w wyniku rozbudowy sieci kanalizacyjnych i oczyszczalni ścieków. Z tych względów, Polska staje przed dużym problemem natury ekonomicznej, technicznej oraz ekologicznej. Analiza wskazuje, że zakaz składowania odpadów o właściwościach energetycznych oznacza wzrost kosztów funkcjonowania oczyszczalni ścieków, a w konsekwencji zwiększenie opłat ponoszonych przez gospodarstwa domowe.

Biologiczne metody zagospodarowania osadów ściekowych

Osady ściekowe mogą być kompostowane lub przetwarzane beztlenowo. Aby osady ściekowe można było wykorzystać do celów rolniczych, konieczne jest przeprowadzenie procesu częściowego ich rozkładu biologicznego w warunkach tlenowych, czyli kompostowania. Proces ten polega na częściowym rozkładzie substancji organicznej w warunkach tlenowych pod wpływem bakterii i grzybów. W wyniku tych przekształceń otrzymuje się proste połączenia (CO₂ i H₂O) oraz stosunkowo stabilną pozostałość – określaną mianem próchnicy, czyli kompostu będącego bardzo wartościowym nawozem organicznym. Kompostowanie w systemie konwencjonalnym trwa ok. 6 miesięcy i odbywa się najczęściej przez uformowanie na świeżym powietrzu pryzm z rozdrobnionych odpadów. W systemach kierowanych, prowadzonych w specjalnych, zamkniętych bioreaktorach, przy zwiększonym napowietrzaniu i zachowaniu optymalnych warunków, proces ten przebiega znacznie intensywniej (trwa ok. 3 tygodni). Kierunki zagospodarowania osadów ściekowych Fermentacja metanowa

Fermentacja metanowa jest procesem, który umożliwia połączenie oczyszczania osadów ściekowych z zawartych w nich zanieczyszczeń organicznych z równoczesnym odzyskiem zgromadzonej w nich energii. Fermentacja metanowa wywoływana jest przez dwie różne grupy drobnoustrojów, dlatego też przebiega dwufazowo.

Rolnicze wykorzystanie

W przypadku rolniczego wykorzystania, osady mogą stanowić cenne źródło azotu, fosforu, węgla, materii organicznej oraz makroskładników niezbędnych do prawidłowego rozwoju roślin. Niewątpliwą zaletą takiego zagospodarowania są stosunkowo niskie koszty. Jednakże istnieją poważne ograniczenia związane z wykorzystaniem osadów ściekowych, wynikające z konieczności spełnienia wymagań rozporządzenia ministra środowiska co do ilości metali ciężkich. Ponadto rolnicze wykorzystanie osadów uzależnione jest od pory roku oraz okresu wegetacyjnego roślin.

Termiczne metody zagospodarowania osadów ściekowych

Najczęstszą metodą, pozwalającą na energetyczne wykorzystanie osadów ściekowych, jest spalanie w spalarniach zawodowych lub współspalanie w urządzeniach przemysłowych, np. kotłach lub piecach obrotowych. Proces ten wymaga odpowiedniego przetworzenia osadów ściekowych (usunięcie wilgoci do poziomu niższego niż 20%).

Innym sposobem energetycznego wykorzystania osadów ściekowych może być spalenie w cementowym piecu obrotowym. Wysokie temperatury strumienia gazów (większe niż 2000°C) i wypalanego materiału (ok. 1450°C), turbulencja i stosunkowo długi czas (7–10 s) przepływu gazów i materiału w strefie wysokich temperatur (powyżej 1200°C) powodują, że proces spalania osadów ściekowych w cementowym piecu obrotowym spełnia wszystkie wymagania rozporządzenia ministra gospodarki w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcenia odpadów. Warunki panujące w piecu powodują prawie całkowity rozkład oraz spalenie organicznych substancji palnych wprowadzonych do pieca. Ważną zaletą cementowego pieca obrotowego w stosunku do spalarni osadów lub innego urządzenia jest bezodpadowa utylizacja. Powstający produkt spalania − popiół – jest całkowicie zaabsorbowany i trwale związany w klinkierze, nie stwarzając zagrożenia dla środowiska.

Termiczne przekształcanie stanowi jedno z lepszych rozwiązań, głównie ze względu na to, że powoduje maksymalne zmniejszenie objętości odpadu oraz jego pełną higienizację. Oczywiście osad przed spaleniem musi zostać wysuszony, co niestety generuje dodatkowe koszty.

Nie można wskazać jednego modelowego rozwiązania zagospodarowania osadów dla wszystkich oczyszczalni. Wybrany sposób powinien być ściśle związany nie tylko z jakością i ilością powstających osadów oraz z możliwościami technologicznymi oczyszczalni, ale także ze specyfiką podmiotów odbierających, wykorzystujących, przekształcających czy też unieszkodliwiających te odpady. Gospodarka osadowa, tak jak jest to w przypadku odpadów komunalnych, wymaga działań systemowych o skali regionalnej. Najlepszym rozwiązaniem byłoby stworzenie regionalnych instalacji do przeróbki osadów, z których korzystałyby lokalne oczyszczalnie ścieków. Dlatego należy dążyć do tworzenia profesjonalnych instalacji regionalnych, do których kierowane by były osady z gminnych oczyszczalni. Racjonalne rozwiązanie gospodarki osadowej spowoduje zdecydowane zmniejszenie kosztów eksploatacji części osadowej w komunalnych oczyszczalniach ścieków. Warto osad traktować jako surowiec, a nie odpad.

Źródła: