Piasek z piaskowników

Piasek z piaskowników – od odpadu do surowca

Piasek pochodzący z piaskowników kategoryzowany jest jako odpad o kodzie 19 08 02 i stanowi dla oczyszczalni ścieków obciążenie ekonomiczne. Należy jednak pamiętać, że jest to surowiec o dużym potencjale, a jego odzysk i ponowne zagospodarowanie daje nie tylko realne korzyści finansowe, ale także wpisuje się w koncepcję gospodarki obiegu zamkniętego oraz rozwój zrównoważony w poszanowaniu zasobów. Oczyszczalnia ścieków Tychy-Urbanowice, której właścicielem i eksploatatorem jest Regionalne Centrum Gospodarki Wodno-Ściekowej S.A. w Tychach, w listopadzie 2015 r. zainstalowała nowe urządzenie – separator-płuczkę do przeróbki pulpy piaskowej, pochodzącej z konwencjonalnych, poziomych piaskowników. Efektywność pracy urządzenia oraz uzyskiwane parametry fizyko-chemiczne odzyskiwanego piasku pozwoliły na urzędowe zniesienie z niego kodu odpadu, a także na wykorzystanie surowca na potrzeby prac remontowych i budowlanych miejskiej sieci kanalizacyjnej.

  1. Wprowadzenie

Oczyszczalnie ścieków komunalnych generują strumienie odpadów, będące produktami procesów technologicznych tam zachodzących – związanych zarówno z oczyszczaniem ścieków, jak i obróbką osadów ściekowych. Są to przede wszystkim trzy grupy odpadów – odpad 19 08 01 (skratki), odpad 19 08 02 (zawartość piaskowników) oraz odpad 19 08 05 (ustabilizowany osad ściekowy). Każdy z tych odpadów przekazywany jest zewnętrznemu odbiorcy i, w miarę możliwości, zagospodarowywany, dzięki czemu możliwy jest odzysk substancji i energii w nich magazynowanej.

Strumienie te są jednak dla oczyszczalni problematyczne – ich przekazywanie do dalszej obróbki wiąże się z ponoszeniem kosztów. Należy jednak mieć na uwadze fakt, że odpad może – po odpowiedniej obróbce – stać się surowcem, a oczyszczalnia ścieków komunalnych – źródłem takich surowców wtórnych.

Wśród wymienionych wyżej odpadów szczególnie interesującym i jednocześnie niedocenionym surowcem jest piasek z piaskowników. Jego odzysk i zagospodarowanie wpisuje się w model gospodarki obiegu zamkniętego i rozwój zrównoważony w poszanowaniu zasobów naturalnych, a ponadto przyczynia się do uzyskiwania przez oczyszczalnię ścieków wymiernych efektów ekonomicznych.

  1. Piaskowniki – źródło cennego surowca

Mechaniczne oczyszczanie ścieków to proces składający się z kilku etapów – filtracji w systemie krat, sedymentacji grawitacyjnej (bądź pod wpływem działania siły odśrodkowej) w piaskownikach oraz sedymentacji w osadnikach wstępnych. Sedymentacja grawitacyjna w piaskownikach jest niezbędna dla zachowania właściwych parametrów ścieków dopływających do części biologicznej oczyszczalni, a także – dla zachowania sprawności i efektywności pracy urządzeń ciągu technologicznego.

W tradycyjnych piaskownikach piaski, żwiry i inne mineralne cząstki stałe oraz zawiesina innego pochodzenia, która nie została zatrzymana na kratach, opadają na dno zbiorników, skąd jest następnie zgarniane przy użyciu urządzeń mechanicznych i finalnie trafia do zbiornika magazynującego. Rolą piaskowników jest przede wszystkim zabezpieczenie kolejnych elementów ciągu technologicznego oczyszczalni, w tym ochrona rurociągów przed zapychaniem, ochrona urządzeń w komorach napowietrzania ścieków i komorach fermentacji beztlenowej, a także zabezpieczanie przed zmniejszaniem ich pojemności czynnej poprzez akumulację zawiesiny mineralnej, oraz zabezpieczanie elementów mechanicznych pomp przed ścieraniem, a co jest z tym związane – przedłużanie żywotności urządzeń. Piaskowniki są więc obiektami pełniącymi bardzo ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu całej oczyszczalni.

Wyróżnia się kilka rodzajów i klasyfikacji piaskowników – piaskowniki o przepływie poziomym konwencjonalnym, poziomo-wirowym, poziomo-śrubowym, o przepływie pionowym konwencjonalnym, pionowo-wirowym, piaskowniki napowietrzane, czyszczone mechanicznie lub ręcznie. Wśród nich najbardziej popularne rozwiązanie to piaskowniki poziome o przepływie konwencjonalnym, w którym prędkość przepływu wynosi 0,3 m/s, co gwarantuje opadanie zawiesiny mineralnej na dno zbiornika. Prędkości przepływu o wartościach wyższych powodują wynoszenie zawiesiny, a więc skutkują niższą efektywnością procesu, natomiast przepływ niższy niż 0,3 m/s powoduje sedymentację zawiesiny organicznej, co z kolei jest zjawiskiem niekorzystnym dla procesu biologicznego, zachodzącego w komorach osadu czynnego.

Piasek, czyli luźna skała osadowa, zbudowana głównie z minerałów kwarcu jest surowcem powszechnie wykorzystywanym w wielu obszarach gospodarki, przede wszystkim w budownictwie, gdzie stosuje się go jako składnik zapraw murarskich, tynków i betonu. Piasek odzyskiwany ze strumienia ścieków komunalnych charakteryzuje się następującym składem granulometrycznym [1]:

– ziarna o średnicy powyżej 1 mm – 5,4%;

– ziarna o średnicy 0,5-1 mm – 11,8%;

– ziarna o średnicy 0,25-0,5 mm – 34,4%;

– ziarna o średnicy poniżej 0,25 mm – 48,4%.

Ogranicza to pewne jego zastosowania, natomiast nie zamyka zupełnie drogi umożliwiającej wykorzystanie go (po odpowiedniej przeróbce) jako surowca wtórnego. Zwłaszcza, że jego zawartość w strumieniu ścieków dopływających wynosi średnio 35 dm3 na 1000 m3 ścieków dla kanalizacji rozdzielczej, co odpowiada wartości 0,02 dm3/(M∙d). W przypadku kanalizacji ogólnospławnej wartość ta jest dwa razy większa [1].

Podstawowym problemem w przypadku zawiesiny pochodzącej z piaskowników jest obecność materii organicznej, której udział może wynosić nawet 50-60%, a także obecność metali ciężkich oraz bezpieczeństwo sanitarne.

  1. Od odpadu do surowca – na przykładzie RCGW S.A. w Tychach

Regionalne Centrum Gospodarki Wodno-Ściekowej S.A. w Tychach, które jest właścicielem i eksploatatorem Oczyszczalni Ścieków Tychy-Urbanowice, a także ponad 400 kilometrów sieci kanalizacyjnej na terenie gminy Tychy, od wielu lat optymalizuje swoje procesy technologiczne, mając na uwadze ich efektywność ekonomiczną i energetyczną. Modernizacje dotyczą każdego etapu technologicznego oczyszczania ścieków.

Do listopada 2015 roku w części mechanicznej oczyszczalni działały dwa osobne urządzenia – separator piasku oraz płuczka piasku. Pulpa z czterech poziomych piaskowników kierowana była w pierwszej kolejności do separatora, a następnie do płuczki, gdzie była płukana przy użyciu wody technologicznej – ścieków oczyszczonych (fot.1). Układ ten charakteryzował się niską efektywnością pracy, a uzyskiwana zawiesina – niezadowalającą charakterystyką fizyko-chemiczną, w związku z czym, jako odpad pod numerem 19 08 02, przekazywana była zewnętrznemu podmiotowi, posiadającemu stosowne zezwolenia w zakresie gospodarowania nim.

od odpadu do surowca

piaskowniki na oczyszczalni ścieków

Fot. 1. 3 x RCGW S.A. Poziome piaskowniki (a) wraz z instalacją do separacji i płukania piasku (b), pracującą do listopada 2015 roku. Urządzenia są sprawne, zachowano je jako linię zapasową, na wypadek awarii separatora-płuczki

W listopadzie 2015 roku na linii technologicznej służącej do obróbki pulpy piaskowej przeprowadzono modernizację i uruchomiono nowe, zintegrowane urządzenie firmy Huber Technology, służące do separacji, płukania oraz odwadniania piasku (fot. 2). W separatorze-płuczce, dzięki procesowi fluidyzacji, następuje wypłukiwanie części organicznych, które rurociągiem odprowadzane są do ciągu oczyszczania ścieków. Płukanie piasku odbywa się na wzruszanym złożu przy użyciu wody technologicznej i przy pomocy mieszadła wolnoobrotowego. Piasek pozbawiony części organicznych gromadzi się w dolnych partiach urządzenia, skąd przenośnikiem ślimakowym odprowadzany jest do kontenera. Podczas transportu w przenośniku ślimakowym piasek jest odwadniany grawitacyjnie.

Fot. 2.  Separator-płuczka piasku firmy Huber Technology, pracujący na Oczyszczalni Ścieków Tychy-Urbanowice (zdjęcie na otwarcie)

Zastosowana technologia pozwoliła na znaczne poprawienie jakości tego odpadu, co potwierdzono wynikami badań laboratoryjnych. Przeprowadzono analizę parametrów fizykochemicznych, które obejmowały: oznaczenia suchej masy i substancji organicznej, zawartości pierwiastków metali, zanieczyszczeń nieorganicznych i węglowodorowych. Analizy mikrobiologiczne polegały na oznaczeniu obecności bakterii z rodzaju Salmonella oraz liczby żywych jaj pasożytów jelitowych (Ascaris sp., Toxocara sp. oraz Trichuris sp.). Dodatkowo wyznaczono także krzywą uziarnienia piasku.

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że piasek wydzielany w nowej instalacji do separacji i płukania spełnia kryteria przewidziane przepisami prawa do utraty statusu odpadu. Porównanie otrzymanych wyników z wartościami określonymi w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi Dz.U. Nr 165 Poz. 1359 [2] jednoznacznie wskazuje na uzyskanie wartości niższych niż wartości dopuszczalne dla gleby grupy B (grunty grupy B – grunty zaliczane do użytków rolnych z wyłączeniem gruntów pod stawami i gruntów pod rowami, grunty leśne oraz zadrzewione i zakrzewione, nieużytki, a także grunty zabudowane i zurbanizowane z wyłączeniem terenów przemysłowych, użytków kopalnych oraz terenów komunikacyjnych) oraz C (grunty grupy C – tereny przemysłowe, użytki kopalne, tereny komunikacyjne).

Zgodnie z wytycznymi tego Rozporządzenia, piasek otrzymywany w oczyszczalni ścieków Tychy-Urbanowice wykazuje parametry takie jak grunty klasyfikowane w grupie B (03-15,0 m ppt i wodoprzepuszczalność do 1*10-7 m/s) i grupie C (0-2 m ppt), przy czym stężenie 25 z oznaczanych zanieczyszczeń mieści się w zakresie wymaganym dla gleby klasyfikowanej w grupie A [grunty grupy A – a) nieruchomości gruntowe wchodzące w skład obszaru poddanego ochronie na podstawie przepisów ustawy – Prawo wodne, b) obszary poddane ochronie na podstawie przepisów o ochronie przyrody; jeżeli utrzymanie aktualnego poziomu zanieczyszczenia gruntów nie stwarza zagrożenia dla zdrowia ludzi lub środowiska (…)].

Wyniki dowodzą, że otrzymywany surowiec jest dobrze wypłukany i pozbawiony części organicznych (zawartość poniżej 1,0%) oraz występują w nim śladowe ilości metali. Dodatkowo, nie zawiera chorobotwórczych bakterii z rodzaju Salmonella, a także żywych jaj pasożytów jelitowych. Przeprowadzone badania jednoznacznie wskazały, że wprowadzenie do gruntu piasku pochodzącego z separatora-płuczki nie spowoduje pogorszenia jego jakości. Powołując się na zapisy Ustawy z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach, art. 14. p. 1. [3], piasek z oczyszczalni Tychy-Urbanowice spełnił warunki utraty statusu odpadu, w związku z czym Spółka RCGW S.A. zwróciła się do Urzędu Marszałkowskiego Województwa Śląskiego z odpowiednim wnioskiem. Efektem podjętych działań było zniesienie statusu odpadu z dotychczasowego odpadu o kodzie 19 08 02, produkowanego na oczyszczalni w Urbanowicach.

  1. Efekty ekonomiczne podjętych działań

Praca starej linii technologicznej do obróbki pulpy z piaskowników, oparta o osobny separator i płuczkę powodowała, że oczyszczalnia generowała corocznie strumień odpadu o kodzie 19 08 02 na poziomie około 400 Mg. Zainstalowanie separatora-płuczki piasku spowodowało spadek tej wartości do około 150 Mg rocznie, przy czym produkowany surowiec nie stanowi zagrożenia dla środowiska i może zostać zagospodarowany.

Oczyszczalnia w Urbanowicach pozyskała zezwolenie umożliwiające wykorzystanie go do prac kanalizacyjnych, prowadzonych na terenie gminy Tychy oraz jako podsypki przy pracach budowlanych prowadzonych na terenie obiektu. Szacunkowe obliczenia zapotrzebowania na piasek do tego typu prac wskazują, że pozyskiwanie tego surowca z własnego źródła pozwoli pokryć roczne zapotrzebowanie na piasek w około 25%, co przekłada się na realne oszczędności finansowe dla Spółki.

  1. Podsumowanie

Nowy model gospodarki – gospodarka obiegu zamkniętego, nazywana też gospodarką okrężną lub cyrkulacyjną – wymusza zmianę podejścia społeczeństwa do zasobów i sposobów zarządzania nimi. Dotyczy to także obiektów sektora wodociągowo-kanalizacyjnego, w tym oczyszczalni ścieków komunalnych, która stanowi istotny element biogospodarki, a ponadto jest prawdziwym rezerwuarem cennych zasobów i surowców wtórnych.

Energetyczne wykorzystanie osadów jest tematem powszechnie znanym w środowisku, kwestia odzysku cennych nutrientów takich jak fosfor oraz azot z powstających na oczyszczalni strumieni procesowych także jest coraz szerzej dyskutowana i świadomość w tym temacie rośnie. Jak przedstawiono w artykule, cenne surowce można także odzyskiwać już na etapie oczyszczania mechanicznego, a ich obróbka nie wymaga skomplikowanych procesów przetwórczych. Inwestycja w wysokosprawny separator-płuczkę piasku pozwoliła uzyskać surowiec o bardzo dobrych parametrach fizyko-chemicznych, dzięki czemu możliwe było wnioskowanie o zniesienie statusu odpadu z dotychczasowego odpadu o kodzie 19 08 02. Przyniosło to spółce RCGW S.A. realne oszczędności finansowe – zarówno związane z brakiem konieczności przekazywania tego odpadu do dalszego zagospodarowania, jak i związane z obniżeniem kosztów materiałów budowlanych, ponoszonych przy prowadzeniu prac remontowych i budowlanych sieci kanalizacyjnej należącej do Spółki.

Działanie ma także wymiar ekologiczny, związany z ochroną zasobów surowców naturalnych oraz ich recyklingiem. Wpisuje się więc w definicję rozwoju zrównoważonego. Jest kolejnym przykładem na to, że wprowadzanie założeń GOZ do modelu biznesowego przedsiębiorstwa branży wodociągowo-kanalizacyjnej może przynieść wymierne efekty ekonomiczne i ekologiczne, a co za tym idzie – także społeczne.

  1. Lteratura

[1] http://www.instsani.pl/711/piaskowniki

[2] Ustawa z 14 grudnia 2012r. o odpadach (Dz.U. 2013, poz. 21, art. 14. pkt.1)

[3] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi (Dz.U. 2002 nr 165 poz. 1359)

dr inż. Agata Karło, Regionalne Centrum Gospodarki Wodno-Ściekowej S.A. w Tychach, Oczyszczalnia Ścieków Tychy-Urbanowice, Centrum Innowacji i Wdrożeń BIO-INWEST, Tychy

mgr inż. Bogusława Gembołyś, mgr inż. Marek Pieczykolan, mgr inż. Tomasz Bacza,  Regionalne Centrum Gospodarki Wodno-Ściekowej S.A. w Tychach, Oczyszczalnia Ścieków Tychy-Urbanowice

Forum Eksploatatora Artykuł pochodzi z dwumiesięcznika „Forum Eksploatatora”; (5/2018 wrzesień/październik 2018). Tekst opublikowany w ramach współpracy z Wydawnictwem Seidel-Przywecki Sp. z o.o.

partner portalu

reklama

partner portalu

reklama

reklama

reklama

reklama

reklama

 

partner medialny

reklama

reklama

reklama