Przeciwdziałanie uciążliwości odorowej

Przeciwdziałanie uciążliwości odorowej w systemach kanalizacji grawitacyjno-tłocznej

STRESZCZENIE

W artykule przedstawiono problemy pojawiające się podczas eksploatacji sieci kanalizacyjnej grawitacyjno-tłocznej, ze szczególnym uwzględnieniem problemu uciążliwości zapachowej. Przeprowadzono badania fragmentu sieci kanalizacyjnej w rozproszonym obszarze wiejskim, w pobliżu której występowała uciążliwość zapachowa, zgłaszana przez okolicznych mieszkańców. Po zastosowaniu metod prewencyjnych (podłączanie kolejnych mieszkańców do sieci kanalizacyjnej oraz jej okresowe płukanie), wykonaniu obliczeń porównujących rzeczywiste wartości przepływu ścieków z projektowymi i przeanalizowaniu stężeń siarkowodoru w studni rozprężnej stwierdzono konieczność zastosowania metod zapobiegania zagniwaniu ścieków wewnątrz sieci. Przetestowano dwie metody – wtłaczanie do sieci kanalizacyjnej sprężonego powietrza oraz dawkowanie chemii technologicznej. Efektywność obu metod oceniono poprzez stałe monitorowanie stężenia siarkowodoru w studni rozprężnej. Przed zastosowaniem obu metod stężenie siarkowodoru wahało się najczęściej w granicach 100-400, a okresowo sięgało 1000 ppm. Wprowadzanie do przewodu tłocznego sprężonego powietrza spowodowało obniżenie stężenia H2S do wartości bliskiej 0 ppm, natomiast dawkowanie reagentu – do około 100 ppm. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono pod kątem skuteczności obniżania stężenia siarkowodoru efektywniejszą metodą zapobiegania zagniwaniu ścieków i formowaniu się H2S w badanym fragmencie sieci kanalizacyjnej okazało się wprowadzanie sprężonego powietrza do rurociągu tłocznego.

ABSTRACT

The article presents the problems occurring during the operation of the gravity-pressure sewage system with particular regard to the problem of odour. A part of a sewage network, near which there was an odour reported by local residents, was tested. After the adoption of the preventive methods (encouraging people to connect to the sewage system and periodic rinsing of the sewage system), the calculation comparing the actual values of sewage flow with the designed and the analysis of hydrogen sulphide concentrations in the expansion well, it was concluded that the methods to prevent decomposition of sewage inside the sewage system need to be applied. Two methods have been tested – air addition to the sewage network and dosing of chemicals. The effectiveness of both methods was evaluated by constant monitoring of the hydrogen sulphide concentration in the expansion well. Before the adoption of both methods, the concentration of hydrogen sulphide usually ranged from 100 to 400 and reached the maximum level of 1000 ppm. Introducing of compressed air to the pressure sewage system resulted in a reduction of the H2S concentration to a value close to 0 ppm, while the dosage of the reagent reduced the concentration to 100 ppm and less. The study demonstrated that the air addition to the sewage system was more effective in the analyzed part of the sewage network in terms of the reduction of hydrogen sulphide concentration.

1. Wprowadzenie

W ostatnich dwóch dekadach obserwowany jest odpływ ludności z centrów dużych miast do gmin ościennych, i związane z tym przekształcanie terenów rolniczych pod zabudowę mieszkaniową oraz intensyfikacja budowy domów i całych osiedli na terenach wiejskich. Obszary wiejskie były też od dziesięcioleci niedoinwestowane w zakresie ich kanalizowania. Przemiany ustrojowe i uzyskanie dostępu do funduszy europejskich oraz podjęte przez Polskę zobowiązania stały się szansą na poprawę sytuacji i nadrobienie zaległości. W związku z powyższym, w ostatnich latach widać dynamiczny rozwój systemów kanalizacyjnych na obszarach dotąd pomijanych. Jest to z jednej strony powód do satysfakcji, świadczy bezsprzecznie o rozwoju inwestycyjnym kraju, wzroście standardu życia mieszkańców i poprawie ochrony środowiska, z drugiej jednak strony wprost proporcjonalnie do tego rozwoju wzrastają też problemy eksploatacyjne sieci kanalizacyjnych. Wraz z nowymi technologiami pojawiają się, oprócz niezaprzeczalnych korzyści, problemy, które nie występowały przy zastosowaniu technologii tradycyjnych (Brudniak i inni, 2014; Krzaczkowski, 2014).

Zasiedlane nowe tereny na obrzeżach wielkich aglomeracji i na obszarach wiejskich, wymagające podłączenia do systemu kanalizacyjnego, charakteryzują się z reguły dużym rozproszeniem i znaczną odległością od oczyszczalni ścieków. W tych uwarunkowaniach budowa sieci kanalizacji grawitacyjnej jest bardzo kosztowna, a często również niemożliwa ze względów technicznych. Dlatego coraz częściej realizuje się to zadanie w postaci układów grawitacyjno-tłocznych. Część systemu kanalizacyjnego, zbierająca ścieki bezpośrednio od mieszkańców, stanowi układ kanałów grawitacyjnych, natomiast połączone są one bezpośrednio z oczyszczalnią ścieków lub z dalszym systemem kanalizacyjnym za pomocą ciśnieniowych rurociągów tranzytowych, nierzadko długich na kilka lub nawet kilkanaście kilometrów.

Zasada działania kanalizacji ciśnieniowej różni się od kanalizacji grawitacyjnej, między innymi poprzez zastosowanie dodatkowych urządzeń eksploatacyjnych. W skład systemu kanalizacji ciśnieniowej wchodzą komory przepompowni ścieków z wyposażeniem, rurociągi tłoczne, armatura (zasuwy, odpowietrzniki, czyszczaki) i studzienki rozprężne. Do pompowni ścieki doprowadzane są tradycyjnym przewodem grawitacyjnym, podobnie odprowadzane są ze studni rozprężnej. Wszystkie z powyższych urządzeń mogą być źródłem uciążliwości zapachowej (Wrona, 2012). Użytkowanie kanalizacji ciśnieniowej jest bardziej skomplikowane niż w przypadku sieci grawitacyjnej i wymaga większego zaangażowania ze strony eksploatatora. Pompownia pozwala na przetłoczenie ścieków dopływających kolektorem grawitacyjnym na wyższy poziom, a co za tym idzie – umożliwia transportowanie ścieków na dalsze odległości, zachowując stosunkowo niewielką, w stosunku do kanałów grawitacyjnych, głębokość ułożenia przewodów w gruncie. Ponadto nie ma konieczności zachowania spadków i rurociągi można układać zgodnie z ukształtowaniem terenu.
Poważnym problemem, z punktu widzenia zarówno użytkowników – mieszkańców, jak i eksploatatora sieci grawitacyjno-ciśnieniowej, jest powstawanie uciążliwych odorów oraz związana z tym przyspieszona korozja elementów układu kanalizacyjnego. Rozpatrując konkretny fragment sieci ciśnieniowej i jego poszczególne elementy, można zauważyć, że problemy odorowe pojawiają się w pobliżu studni rozprężnej lub zarówno w pobliżu tej studni jak i w przepompowni tłoczącej do niej ścieki. Czynniki sprzyjające powstawaniu odorów mogą być następujące:

  • Słaba kondycja ścieków dopływających do przepompowni. Mogą to być ścieki dowożone wozami asenizacyjnymi lub ścieki, które są długo przetrzymywane w sieci jeszcze zanim trafią do przepompowni. Powoduje to występowanie odorów zarówno w pobliżu przepompowni jak i studni rozprężnej.
  • Zrzuty niepodczyszczonych ścieków z zakładów przemysłowych. Podobnie jak w poprzednim przypadku, odory pojawiają się w takiej sytuacji zarówno w pobliżu przepompowni ścieków, do której trafiają ścieki przemysłowe jak i w okolicach studni rozprężnej na końcu przewodu tłocznego.
  • Zbyt długi czas przetrzymania ścieków w przewodzie tłocznym. Nawet, jeżeli ścieki trafiające do przepompowni są świeże, ich czas przebywania w rurociągu między przepompownią a studnią rozprężną jest tak długi, iż rozpoczyna się proces zagniwania. W odróżnieniu od kanałów grawitacyjnych, rurociągi tłoczne są wypełnione w całej objętości, nie występuje więc zjawisko reaeracji, czyli rozpuszczania się tlenu z powietrza znajdującego się nad lustrem ścieków w przestrzeni kanału. Może to być przyczyną występowania znacznych uciążliwości zapachowych w pobliżu studni rozprężnych, które często znajdują się w pobliżu miejsc zamieszkania ludzi.

2. Siarkowodór

W przypadku sieci kanalizacyjnej często problem uciążliwości zapachowej jest wynikiem przedostawania się do otoczenia związków siarki, przede wszystkim H2S. Siarkowodór powstaje w sieci kanalizacyjnej w wyniku zachodzących w ściekach procesów beztlenowych. Ze względu na niewielką ilość tlenu w rurociągach ciśnieniowych, to właśnie tam najczęściej dochodzi do zagniwania ścieków. W rurociągu tworzą się warunki anaerobowe, co stwarza idealną sytuację dla bakterii beztlenowych produkujących związki siarki (Krzaczkowski, 2014). Najczęściej siarkowodór przedostaje się do atmosfery w pobliżu studni rozprężnych, podczas wentylacji. Opisaną sytuację prezentuje rysunek 1.

odory i korozja kanalizacji

Rys. 1. Zagniwanie ścieków w rurociągu tłocznym

Należy pamiętać, że wysokie stężenie siarkowodoru stanowi bezpośrednie zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi i zwierząt znajdujących się w pobliżu emisji tej substancji. Jednocześnie H2S w wysokich stężeniach stanowi realne niebezpieczeństwo dla materiałów, z których zbudowana jest sieć kanalizacyjna, a w szczególności dla betonu. Związki siarki prowadzą do tzw. siarczanowej korozji betonu, która powoduje jego kruszenie się i znaczne obniżenie żywotności. W skrajnych przypadkach, po kilku latach eksploatacji studzienki nadają się do gruntownego remontu. Odnotowano także zapadanie się rurociągów pod drogami lub w pobliżu budynków. Stanowi to realne zagrożenie katastrofą budowlaną bądź drogową (Klaczyński, 2012). W przypadku wystąpienia korozji siarczanowej koniecznym staje się wykonanie renowacji sieci kanalizacyjnej, co generuje dodatkowe koszty eksploatacyjne.

Siarkowodór ma odrażający zapach zgniłych jaj, który jest silny i odczuwalny nawet przy ogromnym rozcieńczeniu np. 1 cm3 H2S na 100 dm3 powietrza. Jest wyczuwalny od 0,18 mg/m3 (Stetkiewicz, 2011). Jego wpływ na organizm człowieka przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Wpływ podwyższonego stężenia siarkowodoru na człowieka (Krzaczkowski, 2014)

Stężenie H2S w powietrzu [ppm] Reakcje człowieka
0,2 Wyczuwalność zapachu
3-5 Silny zapach
10-50 Podrażnienie oczu
100-200 Kaszel, ból głowy
300-500 Zagrożenie życia
500-700 Podrażnienie systemu nerwowego
> 700 Śmierć

Siarkowodór nie jest jedynym źródłem mogącym tworzyć uciążliwość zapachową. Mogą to być również takie związki jak: amoniak, merkaptany, sulfidy (tioetery), aminy alifatyczne, indol, aldehydy, ketony oraz kwasy tłuszczowe (Brudniak i inni, 2014). Substancje te mogą się mieszać, co potrafi wzmocnić lub osłabić intensywność zapachową ścieków. Właśnie dlatego w celu określania źródła zapachu zaleca się oznaczanie stężenia zapachowego mieszaniny gazów. Dotychczasowe badania wykazały, że największy wpływ na występowanie uciążliwości zapachowej mają amoniak, siarkowodór, merkaptany, a niekiedy toluen i propanol. Stwierdzono, że spośród wyżej wymienionych to związki siarki mają najniższy próg wyczuwalności węchowej (Sobczyński i inni, 2014).

3. Zapobieganie uciążliwości zapachowej

Poprawne zaprojektowanie, budowa i eksploatacja sieci kanalizacyjnej niejednokrotnie może ograniczyć lub nawet wyeliminować problem uciążliwości zapachowych.

W związku z powyższym, czynniki na jakie należy zwrócić szczególną uwagę podczas wykonywania projektu, budowy i eksploatacji to (Krzaczkowski, 2014):

  • prawidłowa lokalizacja przepompowni i studni rozprężnej na sieci kanalizacyjnej, zachowanie odpowiednich odległości od zabudowy publicznej i mieszkalnej, uwzględnienie przeważającego kierunku wiatrów itp.,
  • zminimalizowanie czasu przetrzymania ścieków zarówno w komorze przepompowni jak i w przewodzie tłocznym,
  • prewencyjna budowa instalacji umożliwiającej dozowanie substancji zapobiegającej powstawaniu siarkowodoru,
  • okresowe czyszczenie obiektów wchodzących w skład sieci kanalizacyjnej: przewody, przepompownie, studnie,
  • zastosowanie urządzenia do dezodoryzacji na studni rozprężnej.

W sytuacji, gdy problem uciążliwości zapachowej już powstał, zanim rozpocznie się wdrażanie metod mających ograniczyć emisję odorów w pobliżu sieci kanalizacyjnej, należy zastosować proste metody doraźne, takie jak:

  • zwiększenie przepływu ścieków w sieci; można to osiągnąć poprzez podłączanie do kanalizacji nowych użytkowników,
  • płukanie sieci kanalizacyjnej; może się okazać, że okresowe płukanie fragmentu sieci kanalizacyjnej, w którym pojawia się problem, będzie wystarczające z punktu widzenia użytkowników oraz biorąc pod uwagę aspekt ekonomiczny.

Niekiedy okresowe płukanie sieci kanalizacyjnej jest wystarczające, aby zapobiec powstawaniu uciążliwości zapachowych i finansowo bardziej opłacalne niż budowa stacji zapobiegającej zagniwaniu ścieków. Jeśli jednak profilaktyka ta nie przyniesie pożądanych rezultatów, należy zwrócić uwagę na konkretne metody eliminujące uciążliwości zapachowej. Dobór odpowiedniej metody jest trudny i zależny od czynników takich jak:

  • wielkość obiektu,
  • ilość generowanego H2S.

Potrzebne jest także określenie średniego dobowego przepływu ścieków i ich rodzaju (np. ścieki bytowo-gospodarcze, ścieki przemysłowe, ścieki dowożone). Należy również zwrócić uwagę na skutki stosowania danej, wybranej metody na dalsze oczyszczanie ścieków.

4. Unieszkodliwianie odorów

4.1. Dawkowanie chemii technologicznej

Reagent utleniający dodawany do ścieków ma na celu niedopuszczanie do utworzenia się w przewodach warunków beztlenowych. Zapewnienie warunków aerobowych zapobiega rozwojowi bakterii beztlenowych, które mają bezpośredni wpływ na tworzenie się siarkowodoru w sieci kanalizacyjnej. Coraz częściej jednak przewody tłoczne mają tak znaczne długości, iż dawkowanie reagentu nie jest w stanie zapewnić warunków tlenowych w całym odcinku sieci. W takiej sytuacji do ścieków w rurociągu tłocznym za przepompownią dawkuje się sole żelaza (Krzaczkowski, 2014).
Wprowadzenie do sieci związków żelaza nie wyklucza procesu zagniwania ścieków, jednak jony siarki występujące w ściekach zostają związane do nierozpuszczalnego FeS2 (piryt). Proces ten obniża ilość tworzącego się w przewodach siarkowodoru. Powstały piryt jest naturalnie występującym w przyrodzie minerałem. Nie zmienia to jednak faktu, iż preparat na bazie żelaza dozowany do ścieków ma właściwości silnie kwaśne (pH z zakresu 1-2) i może przyczyniać się do niszczenia armatury wchodzącej w skład sieci kanalizacyjnej, do której jest dawkowany (Wrona, 2012).

Do sieci kanalizacyjnej dawkowane mogą być następujące substancje (Firer i inni, 2008):

  • sole azotanowe (KNO3, Ca(NO3)2),
  • ozon (O3),
  • nadtlenek wodoru (H2O2),
  • związki chloru, nadmanganian potasu itp. (np. Cl2, Cr2O72-),
  • sole żelaza (FeCl3, FeCl2, Fe(NO3)3, Fe2(SO4)3).

Wady i zalety stosowania chemii technologicznej podano w tabeli 2.

Tabela 2. Wady i zalety dawkowania chemii technologicznej jako metody eliminacji uciążliwości zapachowej w sieci kanalizacyjnej

Wady Zalety
1.    Niebezpieczeństwo wystąpienia korozji betonu i stali w wyniku dawkowania do sieci kanalizacyjnej związków żelaza o niskim pH.

2.    Niekorzystny wpływ osadu powstającego w rurociągu na działanie sieci kanalizacyjnej i procesów oczyszczania ścieków w oczyszczalni.

3.    Konieczność dodawania do ścieków dodatkowej substancji.

4.    Pozbywanie się ze ścieków wyłącznie siarczków, pozostałe związki, mogące generować uciążliwości zapachowe, pozostają w przewodach.

5.    Wysokie koszty eksploatacyjne, związane z koniecznością zakupu i dowozu chemikaliów.

6.    Niebezpieczeństwo dostania się substancji do środowiska podczas transportu, co może doprowadzić do katastrofy ekologicznej.

7.    Konieczność wygospodarowania miejsca na zbiornik magazynujący koagulant.

1.    Zapobieżenie korozji siarczanowej i występowaniu uciążliwości zapachowych.

2.    Powszechność stosowania.

3.    Powstały siarczek żelaza to minerał nietoksyczny i naturalny.

4.2. Napowietrzanie ścieków

Metoda ta opiera się na wtłaczaniu do przewodu kanalizacyjnego, w którym znajdują się ścieki mogące potencjalnie ulegać zagniwaniu, strumienia sprężonego powietrza. Celem tego procesu jest napowietrzanie ścieków, co obniża możliwość utworzenia się w kanale warunków beztlenowych i zwiększa wartość potencjału redoks (Głowacka i Bogusławski, 2017).

Jednocześnie, przy takiej inwestycji, należy pamiętać o kosztach eksploatacyjnych wynikających z pobierania energii przez sprężarkę. Zużycie energii na przetłoczenie ścieków zależy od stężenia zanieczyszczeń w ściekach, wielkości przewodów oraz ewentualnego stopnia przewymiarowania sieci. Przed zastosowaniem sprężarki powietrza należy dokładnie przeanalizować szczelność rurociągu i wyeliminować lub zautomatyzować pracę zaworów napowietrzająco-odpowietrzających. Wszystkie te zabiegi są jednak korzystne w dalszej perspektywie finansowej (Wrona, 2012).

Podobnie jak przy dawkowaniu chemii technologicznej, tak i w przypadku wtłaczania powietrza do sieci kanalizacyjnej, ilość sprężonego powietrza powinna zostać ustalona indywidualnie dla danego odcinka sieci na podstawie wykonanych na nim badań.

Wady i zalety tej metody podano w tabeli 3.

Tabela 3. Wady i zalety napowietrzania ścieków jako metody eliminacji uciążliwości zapachowej w sieci kanalizacyjnej

Wady Zalety
1.    Wymóg wybudowania dodatkowego obiektu do zainstalowania sprężarki powietrza.

2.    Ewentualne generowanie hałasu przez sprężarkę.

3.    Wymóg zabezpieczenia instalacji przed wpływem atmosfery i ewentualnie niepożądanych osób.

 

1.    Zapobieżenie korozji siarczanowej i występowaniu uciążliwości zapachowych.

2.    Ekologiczny sposób na eliminację problemu odorantów, brak dawkowania do ścieków żadnych dodatkowych substancji.

3.    Brak wpływu metody na proces oczyszczania ścieków w oczyszczalni.

4.    Niskie koszty eksploatacyjne, obejmujące wyłącznie koszty energii elektrycznej pobieranej przez sprężarkę i okresowy serwis urządzenia.

5.    Zapobieganie wytworzenia się w sieci kanalizacyjnej H2S, stałe warunki tlenowe.

5. BADANY UKŁAD

5.1. Opis układu

Schematyczna mapa przedstawiona na rysunku 2 prezentuje wzajemne położenie miejscowości, przez które przechodzi analizowany fragment sieci kanalizacyjnej grawitacyjno-tłocznej.

kanalizacja i korozja

Rys. 2. Schematyczna mapka analizowanego fragmentu sieci kanalizacyjnej grawitacyjno-tłocznej

Miejscowość A – znajduje się tutaj przepompownia ścieków.

Miejscowość B – znajduje się tutaj tłocznia ścieków, która nie powinna stanowić źródła odorów ze względu na brak kontaktu przepompowywanych ścieków z powietrzem atmosferycznym.

Miejscowość C – znajduje się tutaj studnia rozprężna, do której napływają ścieki pompowane z miejscowości A i B.

Rurociąg tłoczny między miejscowościami A i C ma długość 5030 metrów i średnicę 160mm. W odległości trzech kilometrów od przepompowni ścieków, do sieci kanalizacyjnej dołączony jest drugi przewód tłoczny – z miejscowości B, długości 215 metrów, również o średnicy 160mm. Oba przewody wykonane są z PE-HD.

Odległość pomiędzy obiektami znajdującymi się w miejscowościach B i C, a budynkami jest niewielka i może być powodem skarg ludności w przypadku powstawania odorów.

W celu zapobiegania uciążliwościom zapachowym wykonywano regularne płukanie analizowanego fragmentu sieci kanalizacyjnej ciśnieniowej, nie przyniosło to jednak pożądanego rezultatu. Kolejną metodą naprawczą było wyegzekwowanie podłączeń nowych odbiorców z pobliskich miejscowości do sieci kanalizacyjnej. Podejrzewano bowiem, że rzeczywiste przepływy ścieków w przewodzie tłocznym są zbyt niskie w porównaniu z projektowanym, i że właśnie to stanowi źródło problemów odorowych. Sprawdzono efektywność tych prób analizując przepływ ścieków przez fragment sieci od miejscowości A, do miejscowości B w ciągu ostatniego roku. Stwierdzono brak radykalnych zmian w natężeniu przepływu ścieków w analizowanym przewodzie tłocznym. W ciągu całego roku nastąpił niewielki wzrost przepływów w analizowanym fragmencie sieci kanalizacyjnej. Stwierdzono również, że nie można oczekiwać, iż sytuacja ta ulegnie radykalnej poprawie i należy zastosować inne środki naprawcze.

5.2. Czas przetrzymania ścieków

Porównano średni przepływ dobowy, otrzymany z powyższej analizy, z przepływem założonym przez projektanta. Celem tego działania było poznanie skali przewymiarowania rurociągu tłocznego. Dla pewności obliczono czas przetrzymania ścieków w przewodzie i porównano otrzymaną wartość z wartością zalecaną przez normę, oraz z wartością przyjętą w wytycznych przedsiębiorstwa dla projektantów. Maksymalny czas retencji ścieków w całym systemie (od użytkownika do oczyszczalni ścieków) powinien wynosić wg PN-EN 1671:2001 nie więcej niż osiem godzin a wg wytycznych przedsiębiorstwa eksploatującego sieć – trzy godziny. Rzeczywisty czas przetrzymania ścieków na badanym odcinku wynosił 95,7h, czyli blisko 4 doby. Przekroczenie czasu przetrzymania ścieków prowadzi do wystąpienia warunków beztlenowych wewnątrz sieci. Może to powodować zagniwanie ścieków, a następnie korozję siarczanową i występowanie uciążliwości zapachowych wywołanych podwyższonym stężeniem siarkowodoru w pobliżu studni rozprężnych. Stwierdzono, że wartości projektowe przepływów są blisko 60-krotnie wyższe od rzeczywistych. Wywnioskowano, że wywołuje to zbyt długie przetrzymanie ścieków w rurociągu tłocznym. Powodem był wymagany poziom odprowadzanych ścieków w studni, potrzebny do załączenia się pompy. Poziom ten jednak, ze względu na tak niskie przepływy, był osiągany rzadko i na bardzo krótki czas.

Podczas analizowania przebiegu sieci zauważono wystąpienie procesu korozji siarczanowej w studni rozprężnej, co prezentuje rysunek 3.

korozja kanalizacji

Rys. 3. Korozja siarczanowa w studni rozprężnej w miejscowości C (fot. M. Stachowiak)

Opierając się na wystąpieniu korozji siarczanowej, obliczonym czasie przetrzymania ścieków i doświadczeniu, z którego wynika, że głównym źródłem emisji odorów może być nadmierne stężenie siarkowodoru w sieci kanalizacyjnej, zdecydowano się na pomiar stężenia tego związku przy pomocy sond pomiarowych.

5.3. Analiza i porównanie danych

Przez okres dwóch miesięcy – od 20.07.2016r. do 26.09.2016r. – wykonywano pomiar stężenia siarkowodoru w studni rozprężnej w miejscowości C. Wyniki pomiarów przedstawiono na rys. 4.

Sonda umożliwiała stały pomiar stężeń H2S co 3 minuty i przesył wyników online, co pozwoliło na bardzo realną ocenę poziomu stężeń oraz na obserwację zmian poziomu siarkowodoru w zależności od zastosowanych środków zaradczych. Zakres pomiarowy urządzenia wynosi 0-1000 ppm.
Stwierdzono, że stężenia siarkowodoru w studni rozprężnej w miejscowości C znacznie przekraczają dopuszczalną wartość, sięgając aż 900 ppm. Niejednokrotnie przy tak wysokich stężeniach sonda przestawała mierzyć stężenia H2S, można więc przypuszczać, że wartości rzeczywiste były jeszcze wyższe.

stężenia siarkowodoru

Rys. 4. Stężenia siarkowodoru w studni rozprężnej w miejscowości C w okresie lipiec 2016 – wrzesień 2016.

W związku z tak wysokimi przekroczeniami stężeń siarkowodoru w studni rozprężnej w miejscowości C, postanowiono zastosować dwie metody, które nie dopuszczą do tworzenia się H2S w rurociągu tłocznym.
Pierwszą z nich było dawkowanie chemii technologicznej do przepompowni ścieków w miejscowości A.
Drugą metodą było napowietrzanie ścieków, poprzez zainstalowanie sprężarki na terenie przepompowni ścieków w miejscowości B oraz podłączanie przewodu z powietrzem bezpośrednio do tłoczni ścieków.
Przez kolejne 3 miesiące (od października 2016 do stycznia 2017) najpierw stosowano napowietrzanie, następnie chemię technologiczną, aby w końcowym etapie ponownie napowietrzać ścieki. Zmiany stężeń siarkowodoru w studni rozprężnej w miejscowości C w trakcie 3 miesięcy stosowania metod zaradczych zaprezentowano na rysunku 5.

studnia rozprężna - stężenia siarkowodoru

Rys. 5. Stężenia siarkowodoru w studni rozprężnej w miejscowości C w okresie 14.09.2016 – 01.01.2017 r.

Na rysunku 5 widać, że w analizowanym fragmencie sieci kanalizacyjnej grawitacyjno-tłocznej najbardziej efektywnym – w kontekście ograniczania tworzenia się siarkowodoru – okazało się napowietrzanie ścieków. Zastosowanie reagentu również poprawiało sytuację, powodując spadek stężenia do około 200 ppm. Nie był to jednak wynik tak dobry, jak podczas wtłaczania do sieci sprężonego powietrza, gdyż wtedy poziom stężenia H2S był bliski zeru.

6. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych studiów literaturowych oraz wykonanych prac badawczych sformułowano następujące wnioski o charakterze ogólnym i praktycznym:

  1. Przy doborze metody pomagającej zwalczyć występujące w sieci kanalizacyjnej problemy odorowe należy pamiętać, że eliminacja samych skutków problemu, jakim jest uciążliwy zapach, nie powinna stanowić docelowego rozwiązania problemu. Trzeba pamiętać, że odoranty występujące w pobliżu przepompowni ścieków i studni rozprężnych są jedynie końcowym efektem problemu, który swoje źródło ma wewnątrz sieci.
  2. Maskowanie odorów, będących skutkiem zagniwania ścieków, nie stanowi rozwiązania problemu. Uciążliwy zapach nie będzie wydobywał się z sieci kanalizacyjnej, jednak procesy zachodzące w jej wnętrzu nie zmienią się, niszcząc jej elementy np. poprzez korozję siarczanową.
  3. Na etapie podejmowania decyzji dotyczącej wyboru metody zapobiegającej zagniwaniu ścieków w przewodach należy się kierować nie tylko pracą danego fragmentu sieci, ale także wpływem dobranej metody na dalsze etapy oczyszczania ścieków.
  4. Podczas doboru metody zapobiegania zagniwaniu ścieków należy wziąć pod uwagę wymaganą powierzchnię działki potrzebną np. na instalację sprężarki powietrza lub zbiornika koagulantu.
  5. Przekroczenie maksymalnego czasu przetrzymania ścieków w rurociągu tłocznym prowadzi do licznych problemów eksploatacyjnych m.in. występowania odorów w pobliżu studni rozprężnych, czy korozji siarczanowej.
  6. Ostatecznie efektami przekroczenia maksymalnego czasu przetrzymania ścieków w rurociągu tłocznym jest: niszczenie się urządzeń wchodzących w skład sieci kanalizacyjnej, generowanie dodatkowych kosztów eksploatacyjnych i występowanie konfliktów społecznych.
  7. Przyczynami przekraczania dopuszczalnego czasu przetrzymania ścieków w rurociągu tłocznym jest przyjmowanie zbyt wysokich wartości jednostkowego zużycia wody (koszty wody i ścieków, zwiększona świadomość ekologiczna i nowoczesne urządzenia wodooszczędne sprzyjają mniejszemu zużyciu wody) i projektowanie urządzeń na wartości przepływów przewidywane w przyszłości, wraz z rozwojem zlewni.
  8. Przeprowadzone badania wykazały, że w analizowanym fragmencie sieci kanalizacyjnej osiągnięto największą skuteczność zapobiegania powstawaniu siarkowodoru poprzez napowietrzanie ścieków. Przed zastosowaniem obu metod stężenie siarkowodoru okresowo osiągało wartość 1000ppm. Wprowadzanie do przewodu tłocznego sprężonego powietrza spowodowało obniżenie wartości stężenia H2S do wartości bliskiej 0 ppm, natomiast dawkowanie reagentu – do około 200 ppm.

7. Literatura

  1. Brudniak A., Dębowski M., Zieliński M., Brudniak A., Niedźwiedzka K.: Identyfikacja i analiza przyczyn uciążliwości odorowej obiektów gospodarki ściekowej (OGŚ) Miasta Olsztyn. Katedra Inżynierii Środowiska w Olsztynie, nr 11/2014.
  2. Dan Firer, Eran Friedler, Ori Lahav: Control of sulfide in sewer systems by dosage of iron salts: Comparison between theoretical and experimental results, and practical implications. Science of the Total environment 392 (2008) 145 – 156.
  3. Głowacka A., Bogusławski B.: Badanie skuteczności napowietrzania wody przy zastosowaniu aplikatura powietrza typu ATOL-OXY. Praca zbiorowa pod redakcją dr hab. inż. Izabeli Ziomoch prof. nzw. PŚI „Aktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji wody”. Gliwice 2017.
  4. Klaczyński E.: Technologie usuwania odorów z sieci kanalizacyjnej na przykładzie gminy Śrem oraz z indywidualnych systemów odprowadzania ścieków. Forum eksploatatora, marzec/kwiecień 2012.
  5. Krzaczkowski K.: Usuwanie odorów z sieci kanalizacyjnej. Wodociągi Słupsk Sp. z o.o, marzec 2014.
  6. PN-EN 1671:2001. Zewnętrzne systemy kanalizacji ciśnieniowej.
  7. Sobczyński P., Sówka I., Nych A.: Emisja siarkowodoru jako wskaźnik uciążliwości zapachowej oczyszczalni ścieków. Politechnika Wrocławska, Zakład Ekologistyki, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska 2014.
  8. Stetkiewicz J.: Siarkowodór. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 2011, nr 4(70), s. 97-117.
  9. Wrona J.: Śmierdzi w kanale. Zagniwanie ścieków w kanalizacji tłocznej. „Ochrona środowiska” nr 5/2012.

mgr inż. Marta Stachowiak, Aquanet S.A., Politechnika Poznańska, Studium doktoranckie „Budownictwo a środowisko”, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska

inż. Monika Troszczyńska, Aquanet S.A.

dr hab. inż. Zbysław Dymaczewski, Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska

fot. na otwarcie sozosfera.pl

uciążliwość odorowa Artykuł pochodzi z dwumiesięcznika „Technologia Wody”; 6/2017 (56). Tekst opublikowany w oryginalnej formie dostarczonej przez wydawcę – Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o.

reklama

 

reklama

reklama

 

 

 

reklama

partner medialny

reklama

reklama