Ocena pracy wiejskiej oczyszczalni ścieków w miejscowości Hażlach

Streszczenie

W artykule przedstawiono ocenę pracy wiejskiej oczyszczalni ścieków w Hażlachu pod kątem efektywności oczyszczania ścieków. Na podstawie udostępnionych wyników badań fizykochemicznych ścieków surowych i oczyszczonych została określona skuteczność zmniejszania wybranych zanieczyszczeń zawartych w ściekach. Analiza obejmowała zarówno przepływy ścieków surowych docierających do zakładu oczyszczania ścieków, jak i poszczególne wskaźniki zanieczyszczeń: BZT₅, ChZT_-Cr i zawiesinę ogólną. Badania prowadzono od 2016 do 2017 roku. W artykule przedstawiono ilość przekroczeń poszczególnych wskaźników w stosunku do dopuszczalnych określonych w obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym. W trakcie wykonanej analizy badań określono skuteczność usuwania poszczególnych zanieczyszczeń na poziomie: BZT₅ 98,6%, ChZT_-Cr 96,3% i zawiesina ogólna – 98,1%. Stwierdzono, że analizowany zakład, w którym odbywają się procesy oczyszczania ścieków działa w sposób prawidłowy i oczyszcza ścieki do wartości normatywnej. (The assessment of working rural sewage treatment plant in place Hażlach).

1. Wstęp

Na przełomie ostatnich lat w Polsce nastąpił gwałtowny rozwój wiejskich jednostek osadniczych wokół dużych miast [8]. Z danych opublikowanych przez Główny Urząd Statystyczny wynika, że tylko w 2016 roku polskie miasta opuściło, aż 25 tysięcy mieszkańców na rzecz wsi [4]. Prężny rozwój tych obszarów związany był z kontynuowaną polityką migracyjną ludności z miast na wieś, która wynikała z atrakcyjności obszarów wiejskich pod względem czystego powietrza i cichej okolicy [17]. Te cechy przyczyniły się, że w wyniku zwiększania się liczby ludności w gminach wiejskich konieczna była rozbudowa istniejących i budowa nowych kilometrów sieci wodociągowych, a także systemów służących do odprowadzania ścieków z gospodarstw domowych [7-10]. Z wykorzystywanej przez mieszkańców wody na cele bytowe w gospodarstwie domowym powstają ścieki sanitarne, które należy w odpowiedni sposób odprowadzić. Nieoczyszczone ścieki odprowadzone bezpośrednio do odbiornika wpływają negatywnie na środowisko naturalne, a także stanowią poważne zagrożenie biologiczne dla ludzi i zwierząt [1-3]. Bezpośrednie odprowadzanie ścieków jest zabronione oraz jest uregulowane prawnie w polskim ustawodawstwie [13]. W celu wyeliminowania tych zagrożeń ścieki poddawane są oczyszczaniu w oczyszczalniach zbiorczych lub przydomowych z wykorzystaniem między innymi technik mechaniczo-biologicznych [6, 11-12]. Przy czym przydomowe oczyszczalnie wykorzystywane są na obszarach, gdzie uwarunkowania nie sprzyjają do odprowadzaniu ścieków systemami kanalizacyjnymi. Poddawane procesom oczyszczania w oczyszczalniach ścieki surowe wymagają odpowiedniego stopnia oczyszczania i uzyskania wskaźników zanieczyszczeń poniżej wartości dopuszczalnej w zależności od wielkości RLM, obsługiwanych przez daną oczyszczalnię, przed wprowadzeniem do odbiornika [13].

Z chwilą wejścia naszego kraju do struktur unijnych, zaobserwowano wzrost ilości wybudowanych oczyszczalni, w tym wiele z nich zostało wybudowanych na terenach wiejskich jednostek osadniczych, gdzie ścieki poddawane są procesom oczyszczenia realizowanym różnymi technologiami [13-16]. Przykładem takiej oczyszczalni, zlokalizowanej w wiejskiej jednostce osadniczej jest oczyszczalnia ścieków w miejscowości Hażlach w powiecie cieszyńskim (województwo śląskie). Celem badań opisanych w niniejszym artykule było określenie działania mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków w miejscowości Hażlach.

2. Obiekt badań

Oczyszczalnia ścieków w Hażlachu podlega Wydziałowi Gospodarki Komunalnej w Urzędzie Gminy, której siedziba znajduję się Hażlachu przy ulicy Głównej 57, natomiast sama oczyszczalnia znajduje się w północnej części tejże jednostki osadniczej, przy ulicy Karnowiec 103. Oczyszczalnia jest jedną z dwóch oczyszczalni, które zlokalizowane są w gminie Hażlach. W niej następują procesy oczyszczania dopływających ścieków z dwóch miejscowości, które wchodzą w skład gminy, jest to: Hażlach i Kończyce Wielkie. Odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest rzeka Piotrówka poprzez potok Lutnia, do którego ścieki dopływają rowem odprowadzającym w km 0÷22. Pod względem usytuowania terenu, zakład oczyszczania ścieków zlokalizowany jest w bliskim sąsiedztwie pól uprawnych, gęstego lasu oraz otoczony jest budynkami o charakterze mieszkalnym.

Zakład w Hażlachu jest obiektem, w którym zachodzą procesy mechaniczno-biologicznego oczyszczania w dopływających ściekach surowych. Gmina wprowadziła przepływy charakterystyczne na poziomie:

• Q_hmax =46,4 m³/h;
• Q_dśr = 340 m³/d;
• Q_max/rok = 167 000 m³/rok.

Zakład w Hażlachu oparty jest o austriacką technologię firmy Dauser Indrustrienlangen und Aberwassertechnik GmbH [5]. Oczyszczalnia składa się z następujących elementów:

• pompownia ścieków surowych;
• punkt zlewczy;
• krata mechaniczna schodkowa;
• piaskownik – flotownik napowietrzany;
• biofiltr do dezodoryzacji powietrza z budynku flotownika;
• dwa zbiorniki zespolone z osadnikami wtórnymi;
• zbiornik osadu nadmiernego;
• budynek obsługi – nastawnia, stacja dmuchaw, stacja odwadniania osadu, umywalnia.

Rys. 1: Schemat technologiczny oczyszczalni w Hażlachu [źródło: materiał udostępniony przez Urząd Gminy w Hażlachu]

3. Zakres badań

Przeprowadzono zarówno analizę przepływów ścieków surowych docierających do oczyszczalni, jak również analizę następujących wskaźników zanieczyszczeń: BZT₅, ChZT_-Cr­, zawiesinę ogólną. Okres analizy danych obejmował lata 2016÷2017, w trakcie których wykonano 8 analiz. Dane odnośnie wskaźników zanieczyszczeń zawartych zarówno w ściekach surowych, jak i oczyszczonych zostały udostępnione przez Gminę w Hażlachu. W oparciu o wartości wskaźników zawartych w ściekach surowych i oczyszczonych dokonano oceny skuteczności zmniejszenia ich wartości w procesie oczyszczania. Ponadto ustalono ilość wartości dopuszczalnych wskaźników, które zostały przekroczone w stosunku do wartości opisanych w obowiązującym Rozporządzeniu [13].

4. Opracowanie i dyskusja wyników badań

Wartości średnich dobowych przepływów ścieków, które dopływały do oczyszczalni ścieków w Hażlachu z okresu od 2016 do 2017 roku, przedstawiono na rys. 2.

Rys. 2. Zestawienie przepływów przez oczyszczalnię w Hażlachu w badanym okresie

Dane widoczne na rys. 2 zostały poddane analizie w celu określenia wystąpienia wartości minimalnej, maksymalnej i średniej przepływów w trakcie pracy oczyszczalni. Z danych można stwierdzić, że przepływ minimalny wyniósł 158 m³/d w okresie jej analizy, podczas gdy przepływ maksymalny ukształtował się na poziomie 301 m³/d. Średnia wartość przepływu ścieków przez oczyszczalnię uplasowała się na poziomie 229 m³/d.

Dodatkowo analizie poddano 3 podstawowe wskaźniki zanieczyszczeń zawartych w ściekach, takich jak: BZT₅, ChZT i zawiesina ogólna z okresu od 2016 do 2017. Na rysunkach 3-5 przedstawiono wartości konkretnych wskaźników w ściekach surowych, ściekach oczyszczonych i skuteczność ich oczyszczania.

Wartości BZT₅ (rys. 3) ścieków surowych wahały się w przedziale od 360 do 1100 mgO₂/dm³, wartość średnią odnotowano na poziomie 549 mgO₂/dm³. Zaobserwowano bardzo niskie wartości BZT₅ ścieków oczyszczonych, które mieściły się w przedziale od 4,0 do 13,0 mgO₂/dm³. Wartość średniawskaźnika w oczyszczonych ściekach wynosiła 6,6 mgO₂/dm³. Dopuszczalna wartość wskaźnika według pozwolenia wodno-prawnego wynosi 25 mgO₂/dm³. Nie stwierdzono przekroczenia wartości dopuszczalnej w 8 zbadanych próbkach ścieków. Skuteczność zmniejszenia BZT₅ wahała się od 97,2 do 99,6%. Średnia skuteczność zmniejszenia BZT₅ wyniosła 98,6%.

Rys. 3. Efektywność obniżenia wartości BZT₅ w badanych ściekach

Wartość minimalna ChZT_-Cr (rys. 4) w ściekach dopływających do oczyszczalni wynosiła 910 mg O₂/dm³, podczas gdy wartość maksymalna wynosiła 3270 mg O₂/dm³. Średnia wartość analizowanego wskaźnika w ściekach surowych kształtowała się na poziomie 1358 mg O₂/dm³. W przypadku ChZT_-Cr w ściekach oczyszczonych, wartości mieściły się w granicach od 32,0 do 52,0 mgO₂/dm³_. Wartość średniawskaźnika w oczyszczonych ściekach wynosiła 42,1 mg O₂/dm³. Wartość dopuszczalna przedstawiona w obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym wynosi 125 mgO₂/dm³. W 8 zbadanych próbkach ścieków nie stwierdzono przekroczeń wartości dopuszczalnej. Redukcja wskaźnika wahała się w zakresie od 95,0 do 99,0%. Średnia skuteczność zmniejszenia ChZT_-Cr wynosiła 96,3%.

Rys. 4. Efektywność obniżenia wartości ChZT_-Cr w badanych ściekach

Minimalne stężenie zawiesiny ogólnej (rys. 5) w ściekach dopływających do oczyszczalni wynosiło 330 mg/dm³, natomiast wartość maksymalna ukształtowała się na poziomie 1600 mg/dm³. Średnia wartość analizowanego wskaźnika w ściekach surowych wynosiła 664 mg/dm³. W przypadku zawiesiny ogólnej w ściekach oczyszczonych, wartości kształtowały się w zakresie od 5,0 do 16,0 mg/dm³_. Wartość średniawskaźnika w oczyszczonych ściekach uplasowała się na poziomie 10,5 mg/dm³. Wartość dopuszczalna przedstawiona w obowiązującym pozwoleniu wodnoprawnym wynosi 35 mg/dm³. Nie stwierdzono przekroczenia wartości dopuszczalnej w 8 zbadanych próbkach ścieków. Redukcja zawiesiny ogólnej wahała się w zakresie od 97,3 do 99,6%. Średnia skuteczność zmniejszenia wskaźnika wyniosła 98,1%.

Rys. 5. Efektywność obniżenia wartości zawiesiny ogólnej w badanych ściekach

5. Wnioski

Na podstawie wykonanej analizy wyników badań, sformułowano następujące wnioski:

• średnia wartość ścieków przepływających przez oczyszczalnię kształtowała się na poziomie 229 m³/d, stanowiąc tym samym 67,4% wartości zakładanej przepustowości oczyszczalni;
• średnia skuteczność zmniejszenia BZT₅ po procesie oczyszczenia kształtowała się na wysokim poziomie – 98,6%. Nie stwierdzono żadnych przekroczeń wartości dopuszczalnej BZT₅, co dowodzi prawidłowej pracy oczyszczalni;
• średnia skuteczność zmniejszenia ChZT_-Cr również uplasowała się na wysokim poziomie – 96,3%. Podobnie jak w przypadku BZT₅ nie stwierdzono żadnych przekroczeń wartości dopuszczalnej;
• średnia skuteczność zmniejszenia zawiesiny ogólnej wynosiła 98,1%. Stanowi to świetny wynik i jest dowodem na to, że proces sedymentacji zachodzi z dużą efektywnością. Nie stwierdzono żadnych przekroczeń wartości dopuszczalnej, co dowodzi prawidłowej pracy oczyszczalni.

Literatura:

[1] Adamus-Białek W., Waszczak M., Świercz A., Impact of sewage treatment plant on local environment, Uniwersytet Opolski, Opole 2015.

[2] Baroszewski K., Dymaczewski Z., Krynicki A., Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków. Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Wielkopolski, Poznań 2011.

[3] Boruszko D., Miłaszewski R., Piotrowski P., Ocena ekonomicznej efektywności komunalnej oczyszczalni ścieków w gminie Sokoły. Politechnika Białostocka, Białystok 2013.

[4] GUS. Migracje wewnętrzne ludności na pobyt stały według województw w latach 1974-2016. Główny Urząd Statystyczny 2017.

[5] Hażlach – Ochrona Środowiska. Kanalizacja w Gminie Hażlach.

[6] Klaczyński E., Komunalne oczyszczalnie ścieków: podstawy projektowania i eksploatacji. Wydawnictwo Envirotech sp. z o.o., Poznań 2016.

[7] Łomotowski J., Szpindor A., Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2002, s. 43-51.

[8] Mikołajczyk M., Krajewski P., Rozwój sieci kanalizacyjnej na terenie gmin wiejskich powiatu jeleniogórskiego. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, Jelenia Góra 2014.

[9] Młyński D., Chmielowski K., Młyńska A., Analysis of hydraulic load of a wastewater treatment plant in Jasło. Polish Academy of Sciences, Committee for Land Reclamation and Environmental Enginerring in Agriculture, 2016.

[10] Nowak R., Stan gospodarki ściekowej na terenach wiejskich na przykładzie powiatu koszalińskiego. XV Konferencja Ochrona Środowiska, Chemik 2014.

[11] Pawełek J., Kaczor G., Bergel T., Zagadnienia ilościowo-jakościowe ścieków bytowych odprowadzanych wiejskimi systemami kanalizacyjnymi. Ogólnopolska konferencja Naukowo-Techniczna, Poznań 2004, s. 1-24.

[12] Prokopov T., Mihaylova D., Mihalkov N., Biological treatment of wastewater by sequencing batch reactors. Departament of Environmental Engineering, University of Food Technologies, Bulgaria, Plovdiv 2014.

[13] 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).

[14] Sikorski M., Oczyszczanie i oczyszczalnie w Polsce. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie.

[15] Wałęga A., Chmielowski K., Satora S., Stan gospodarki wodno-ściekowej w Polsce w aspekcie wdrażania ramowej dyrektywy wodnej. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich.

[16] Zdebik D., Korczak K., Optymalizacja technologii oczyszczania ścieków w aspekcie rozbudowy systemu kanalizacyjnego. Prace naukowe GIG Górnictwo i Środowisko, Katowice 2010.

[17] Źróbek-Różańska A., Zysk E., Czy rozlewające się miasto odmładza podmiejską wieś? Studium podolsztyńskich gmin wiejskich. Wieś i rolnictwo, nr 4, Warszawa 2015.

mgr inż. Szymon Piekar, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska

 

Artykuł pochodzi z dwumiesięcznika „Forum Eksploatatora”; (1/2019 styczeń/luty 2018). Tekst opublikowany w ramach współpracy z Wydawnictwem Seidel-Przywecki Sp. z o.o.

fot. na otwarcie sozosfera.pl (zdjęcie ilustracyjne)