Gospodarka odpadami w oczyszczalni ścieków. Cz. I – Zagadnienia ogólne

Oczyszczalnia ścieków to swoisty zakład produkcyjny. Stąd nieuniknione jest powstawanie w tym obiekcie odpadów. Do nich – oprócz najpopularniejszych osadów ściekowych – można zaliczyć również skratki, piasek i tłuszcze.

Pierwszym etapem oczyszczania ścieków jest oczyszczanie mechaniczne. Polega ono na wydzieleniu ze ścieków części stałych, w tym łatwo opadających zawiesin mineralnych (piasek) i organicznych (osad wstępny). W wielu oczyszczalniach, na tym etapie, ze ścieków usuwane są także tłuszcze i oleje. W pierwszym etapie oczyszczania wykorzystywane są przede wszystkim procesy fizyczne, takie jak cedzenie, sedymentacja i flotacja¹. W 2013 r. w polskich oczyszczalniach wydzielono ze ścieków 31,6 tys. Mg skratek, 44 tys. Mg piasku oraz 540 tys. ton s.m. osadów ściekowych². Brakuje natomiast danych odnośnie ilości usuniętych tłuszczów.

Do końca XX w. większość powstających w oczyszczalniach skratek, piasku oraz osadów ściekowych było składowanych – bądź na terenie oczyszczalni, bądź na składowiskach odpadów komunalnych³. Według danych Krajowego Planu Gospodarki Odpadami (KPGO)⁴, w 2004 r. ilość składowanych osadów ściekowych zmniejszyła się do 34,1% wytwarzanych osadów, a w 2013 r. deponowano już niecałe 1,1% osadów2. Równocześnie w 2013 r. na terenie oczyszczalni w Polsce nagromadzonych było ok. 220 tys. ton s.m. osadów ściekowych. Składowanie było także jednym z częstszych sposobów zagospodarowywania skratek oraz piasku².

Zakaz składowania – i co dalej?

Od 1 stycznia 2016 r. obowiązuje zakaz deponowania na składowiskach odpadów innych niż niebezpieczne takich substancji, które zawierają powyżej 8% s.m. substancji organicznych, oznaczanych jako straty przy prażeniu powyżej 5% s.m. ogólnego węgla organicznego, oraz o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg s.m.⁵. Wyklucza to możliwość deponowania na składowiskach wszystkich odpadów powstających podczas mechanicznego oczyszczania ścieków, nawet jeżeli podlegają one w oczyszczalni przeróbce w postaci przemywania czy biochemicznej stabilizacji.

Obecnie obowiązujące przepisy dopuszczają trzy podstawowe metody zagospodarowania odpadów powstających w oczyszczalniach ścieków: odzysk z wykorzystaniem na powierzchni ziemi (po uprzednim ustabilizowaniu), termiczne przekształcenie w spalarniach lub współspalarniach, a także poddanie odzyskowi w kompostowniach i biogazowniach.

Spośród odpadów wydzielanych podczas mechanicznego oczyszczania ścieków odzyskowi na powierzchni ziemi (wykorzystanie rolnicze lub do rekultywacji gruntów) podlegać mogą wyłącznie ustabilizowane osady ściekowe. Według danych KPGO, w 2013 r. w rolnictwie zastosowanie znalazło ok. 19,5% wytworzonych osadów ściekowych, zaś do rekultywacji przeznaczono ok. 5%². Osady ściekowe, które są wykorzystywane rolniczo lub do rekultywacji gruntów (tzw. proces odzysku R10), muszą spełnić kryteria Rozporządzenia Ministra Środowiska z 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (DzU z 2015 r. poz. 257). Zgodnie z tym aktem prawnym, w osadach ściekowych normowana jest zawartość siedmiu metali ciężkich. Ich dopuszczalne limity zależne są od sposobu zagospodarowania osadów – najmniejszymi stężeniami muszą charakteryzować się osady stosowane w rolnictwie oraz do rekultywacji gruntów na cele rolne (tab. 1). Ustanowione w Polsce limity stężeń metali ciężkich mieszczą się w dolnych granicach stężeń dopuszczalnych, wynikających z dyrektywy 86/278/WWE⁶.

W myśl polskich przepisów, limitowane są także zawartości metali w wierzchniej warstwie gruntu, na którym mają być wprowadzane osady ściekowe, a pH gleby nie może być mniejsze niż 5,6. Ponadto osady stosowane rolniczo nie mogą zawierać organizmów patogennych, takich jak bakterie z rodzaju Salmonella, oraz żywych jaj pasożytów z rodzajów Toxocara, Trichuris oraz Ascaris. Dopuszczalna dawka osadów ściekowych w rolnictwie i do rekultywacji gruntów na cele rolne, pod warunkiem przestrzegania dopuszczalnej zawartości metali ciężkich, wynosi 3 Mg s.m./ha/rok oraz 15 Mg s.m./ha/rok do rekultywacji terenów na cele nierolne oraz dostosowaniu gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów przewidzianych odrębnymi przepisami (np. planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego). Gdy osady ściekowe stosowane są jednokrotnie w ciągu dwóch lub trzech lat, dopuszczalna ich dawka może być skumulowana , ale nie może przekraczać:

• 6 Mg s.m./ha/2 lata oraz 9 Mg s.m./ha/3 lata – w przypadku stosowania w rolnictwie i do rekultywacji gruntów na cele rolne,
• 30 Mg s.m./ha/2 lata oraz 45 Mg s.m./ha/3 lata – w przypadku rekultywacji terenów na cele nierolne oraz dostosowania gruntów do określonych potrzeb wskazanych powyżej.

Dodatkowe wymagania, związane z rolniczym wykorzystywaniem osadów ściekowych, wynikają z Ustawy z 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu (DzU nr 147, poz. 1033), która określa, że roczna dawka azotu, wprowadzona z nawozem naturalnym, nie może być większa niż 170 kg/ha. Stosowanie osadów ściekowych nie może także spowodować pogorszenia jakości gleby, ziemi oraz wód powierzchniowych i podziemnych, a także powodować szkody w środowisku w rozumieniu Ustawy z 13 kwietnia 2007 r. o zapobieganiu szkodom w środowisku i ich naprawie (t.j. DzU z 2014 r. poz. 1789).

Tab. 1. Dopuszczalne wartości stężeń metali ciężkich w osadach ściekowych, wykorzystywanych w procesach odzysku na powierzchni ziemi wg przepisów polskich i unijnych [mg/kg s. m. osadów].

¹⁾ w rolnictwie oraz do rekultywacji gruntów na cele rolne, ²⁾ do rekultywacji terenów na cele rolne, ³⁾ przy dostosowywaniu gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu, do uprawy roślin przeznaczonych do produkcji kompostu, do uprawy roślin nieprzeznaczonych do spożycia i produkcji pasz.

Ze względu na zróżnicowany skład oraz obecność substancji balastowych w skratkach, rolnicze ich wykorzystanie jest niemożliwe.

Termiczne przekształcanie odpadów

Biorąc pod uwagę ograniczenia w składowaniu, obecnie coraz częściej stosowaną metodą unieszkodliwiania odpadów z oczyszczalni ścieków jest ich spalanie. W 2008 r. termicznemu przekształcaniu poddano ok. 1% osadów ściekowych, a pięć lat później było to już ponad 15%2. Według szacunków KPGO, w 2018 r. do spalarni trafi ok. 60% ilości powstających osadów ściekowych². Mniej optymistyczne są założenia Unii Europejskiej, zgodnie z którymi unieszkodliwianie metodami termicznymi ma wynosić ok. 10%, co ma wynikać z przyrostu masy osadów, przy równoczesnym braku dostatecznej liczby instalacji do spalania osadów. W 2013 r. w Polsce funkcjonowało 11 monospalarni osadów ściekowych (w oczyszczalniach ścieków „Czajka” w Warszawie, „Płaszów” w Krakowie, w Łodzi, „Wschód” w Gdańsku, „Dębogórze” w Gdyni, „Fordon” w Bydgoszczy, „Pomorzany” w Szczecinie, „Łącza” w Zielonej Górze, „Sitkówka” w Kielcach, „Łyna” w Olsztynie” oraz w Łomży), które w ciągu roku łącznie mogły unieszkodliwić 160,3 Mg s.m. osadów. Rzeczywista ilość spalanych osadów wyniosła ok. 72,9 Mg s.m.².

W polskim prawodawstwie nie ma odrębnych przepisów odnoszących się do spalania odpadów powstających w oczyszczalniach ścieków, stąd zastosowanie znajdują te regulacje, które dotyczą termicznego przekształcania odpadów, zawarte w rozdziale 2 Ustawy z 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dzu z 2013 r. poz. 21). Termiczne przekształcanie odpadów to ich spalanie przez utlenienie lub inne procesy przetwarzania termicznego, w tym piroliza, zgazowanie i proces plazmowy, o ile substancje powstające podczas tych procesów są następnie spalane (art. 3 pkt 29 ustawy o odpadach). Jak wynika z tej regulacji, termiczne przekształcanie odpadów może być prowadzone w spalarniach odpadów (art. 3 pkt 26, art. 155) lub współspalarniach (art. 3 pkt 31, art. 155). Instalacje do termicznego przekształcania odpadów muszą być projektowane, budowane, wyposażane i użytkowane tak, aby produkty przeróbki nie stanowiły zagrożenia dla życia oraz zdrowia ludzi lub dla środowiska, a emisja była jak najmniejsza (art. 157 pkt 1). Muszą one spełniać wymagania wynikające z najlepszych dostępnych technik (BAT)⁷. Techniką uznawaną za BAT w przypadku osadów ściekowych jest technologia złóż fluidalnych. Co istotne, część energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów zawierających frakcje biodegradowalne można traktować jako energię ze źródła odnawialnego (art. 159 pkt 1 ustawy o odpadach). Należy przypuszczać, że spalanie odpadów będzie stosowane coraz częściej. Metoda ta może znaleźć zastosowanie w unieszkodliwianiu osadów oraz skratek powstających w oczyszczalniach ścieków. Powstające popioły mogą być np. deponowane na składowiskach.

Odzysk w kompostowniach lub biogazowniach

Odpady powstające podczas oczyszczania ścieków, zawierające duże stężenia związków organicznych ulegających biodegradacji, mogą być także poddawane odzyskowi w kompostowniach lub biogazowniach. Ta metoda odzysku jest powiązana z możliwością dalszego zagospodarowania powstającego produktu i może być stosowana tylko wówczas, gdy uzyskiwany produkt będzie wykorzystany jako np. substancja nawozowa. Produkty stabilizacji biochemicznej charakteryzują się bowiem zawartością związków organicznych, przekraczającą dopuszczalną normę dla odpadów, które mogą być deponowane na składowiskach. Polskie przepisy regulują zawartość metali ciężkich w nawozach organicznych⁸. Limity zawartości metali są na znacznie niższym poziomie niż w przypadku rolniczego stosowania osadów ściekowych (tab. 2). Ogranicza to wspólne kompostowanie osadów z innymi odpadami, np. tzw. biotoną. W celu wprowadzenia do obrotu powstającego nawozu organicznego konieczne jest uzyskanie zezwolenia.

Tab. 2. Dopuszczalne wartości stężeń metali ciężkich w nawozach organicznych wg rozporządzenia8, w porównaniu do rozporządzenia w sprawie komunalnych osadów ściekowych

W przypadku skratek odzysk w kompostowniach lub biogazowniach jest ograniczony nie tylko ze względu na dużą różnorodność ich składu, ale także dlatego, że zawierają one duże ilości substancji balastowych (np. tworzyw sztucznych). Zgodnie z propozycją zmian w prawie UE, zawartość balastu w bioodpadach wykorzystywanych rolniczo nie będzie mogła przekraczać 0,5% s.m.⁹.

Omówione przepisy wpływają na sposoby przeróbki oraz unieszkodliwiania odpadów powstających w procesach oczyszczania ścieków. W kolejnych częściach tego cyklu zaprezentowane zostaną metody unieszkodliwiania skratek, piasku i tłuszczów oraz osadów ściekowych.

Źródła

1. Heidrich Z., Witkowski A.: Urządzenia do oczyszczania ścieków. Warszawa 2005.
2. Założenia do aktualizacji Krajowego Planu Gospodarki Odpadami, Projekt z lipca 2015. http://pigo.org.pl/wp-content/uploads/2015/08/1-Zalozenia-aKPGO2014_28.07.2015.pdf.
3. Bączalska D.: Ocena możliwości składowania skratek pochodzących z grupowej oczyszczalni we Włocławku na miejskim wysypisku komunalnym. Osady ściekowe w praktyce. Częstochowa 1998.
4. Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014 (MP z 2010 r. nr 101, poz. 1183).
5. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach (DzU z 2015 r. poz. 1277).
6. Dyrektywa Rady nr 86/278/WWE z 12 czerwca 1986 r. w sprawie ochrony środowiska, w szczególności gleby, w przypadku wykorzystywania osadów ściekowych w rolnictwie (Dz. Urz. UE L 181/6 4.7.1986).
7. Ustawa z 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska (DzU nr 62, poz. 627, z późn. zm.).
8. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu (DzU nr 119, poz. 765).
9. Working Document on Sludge and Bio-waste. DGENV C2/B2/tb. Bruksela 21. 09. 2010.

fot. na otwarcie sozosfera.pl