Ścieki i ich negatywna rola w środowisku

Ścieki i ich negatywna rola w środowisku

  1. Wprowadzenie

Oczyszczalnie ścieków oprócz pozytywnej roli służącej ochronie środowiska naturalnego mogą także negatywnie oddziaływać na otaczające środowisko, w tym głównie na ludzi, zwierzęta i rośliny. Zagrożenie zdrowia ludzi ma przy tym często istotne znaczenie. Zgodnie bowiem z obowiązującymi przepisami Prawa ochrony środowiska, mówiąc o oddziaływaniu na środowisko, należy rozumieć przez to również oddziaływanie na zdrowie ludzi [8, 10, 13]. Natomiast przez zanieczyszczenie rozumie się emisję, która może być szkodliwa dla zdrowia ludzi lub stanu środowiska, może powodować szkodę w dobrach materialnych, może pogarszać walory estetyczne środowiska lub może kolidować z innymi, uzasadnionymi sposobami korzystania ze środowiska.

Potwierdzeniem negatywnego oddziaływania obiektów komunalnych na środowisko jest m.in. zapis w Rozporządzeniu Rady Ministrów z 9 listopada 2010 r. [9], że oczyszczalnie ścieków przewidziane do obsługi nie mniej niż 100 tys. mieszkańców, zaliczane są do przedsięwzięć mogących zawsze znacząco oddziaływać na środowisko (§ 2.1. pkt. 40), natomiast do przedsięwzięć mogących potencjalnie znacząco oddziaływać na środowisko zalicza się m.in. (§ 3.1. pkt. 77) instalacje do oczyszczania ścieków przewidziane do obsługi nie mniej niż 400 równoważnych mieszkańców [9, 6, 24]. Mimo takich informacji zawartych w Dzienniku Ustaw, wiele oczyszczalni ścieków nie bada i nie ocenia potencjalnych źródeł uciążliwości oraz negatywnych skutków oddziaływania na środowisko zewnętrzne. Sporadycznie prowadzone są również na terenach oczyszczalni oceny ryzyka związane z biologicznymi czynnikami szkodliwymi dla zdrowia pracowników. Problematyka ochrony pracowników przed ryzykiem związanym z narażeniem na biologiczne czynniki szkodliwe dla zdrowia została określona w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/54/WE [7], według której konieczne jest monitorowanie tych czynników i prowadzenie oceny zagrożenia zawodowego.

Streszczenie
Ścieki oraz oczyszczalnie ścieków mogą negatywnie wpływać na otaczające środowisko. W zależności od pochodzenia, ścieki dzielimy na bytowe, komunalne i przemysłowe. Specyficznym rodzajem ścieków przemysłowych są ścieki produkowane przez branżę spożywczą. Zawierają one duże ilości wody, liczne substancje organiczne (głównie białka, węglowodany, tłuszcze), mineralne (m.in. związki azotu, fosforu, chlorki, siarczany), drobnoustroje (np. bakterie, wirusy, grzyby, pasożytnicze protisty) i zwierzęta pasożytnicze (np. płazińce, obleńce). Ze względu na skład niektórych ścieków odprowadzanych z przemysłu spożywczego bezpośrednio do systemu kanalizacji, oczyszczalnie mogą mieć problemy z usunięciem wszystkich zanieczyszczeń. Na różnych etapach oczyszczania ścieków emitowane są bioaerozole, które mogą zawierać patogenne drobnoustroje. Mogą one negatywnie wpływać zarówno na pracowników oczyszczalni, jak i mieszkańców okolicznych terenów. Aby ograniczyć negatywne oddziaływanie mikroorganizmów chorobotwórczych na środowisko należy rozważać możliwość prowadzenia dezynfekcji ścieków.Słowa kluczowe: ścieki, oczyszczalnie ścieków, bioaerozole, dezynfekcja ścieków

 

Wastewater and their negative role in the environment

Summary

Wastewater and wastewater treatment plants may negatively impact the surrounding environment. Depending on their origin, we can distinguish household, municipal and industrial wastewater. The wastewater generated by the food industry are specific type of wastewater. They contain high amounts of water, numerous organic substances (mainly proteins, carbohydrates and fats), mineral substances (e.g. nitrogen and phosphorous compounds, chlorides, sulphates), microorganisms (e.g. bacteria, viruses, fungi, parasitic protists) and parasitic animals (e.g. flatworms and roundworms). Due to the composition of some wastewater streams discharged from the food industry directly to the sewage system, wastewater treatment plants may encounter problems associated with the removal of all contaminants. Bioaerosols are emitted at different stages of wastewater treatment, which may include pathogenic microorganisms. They may negatively affect both the employees of the wastewater treatment plants as well as the residents of surrounding areas. In order to limit the negative impact of pathogenic microorganisms on the environment, the possibility to introduce wastewater disinfection should be considered.

Key words: sewage, wastewater treatment plants, bioaerosols, wastewater disinfection

  1. Ścieki i ich rodzaje

Różne rodzaje ścieków są głównie mieszaniną zużytej wody (około 99%), licznych substancji płynnych, stałych, gazowych, radioaktywnych, koloidów i zawiesin, a także drobnoustrojów. Powstają one na terenach miejskich, rolniczych oraz w zakładach przemysłowych i cechują się różnym stopniem zanieczyszczenia. Według Prawa ochrony środowiska oraz Prawa wodnego, mówiąc o ściekach, należy rozumieć przez to: wody zużyte na cele bytowe lub gospodarcze, ciekłe odchody zwierzęce, z wyjątkiem gnojówki i gnojowicy przeznaczonych do rolniczego wykorzystania, wody odciekowe, wody pochodzące z obiegów chłodniczych elektrowni lub elektrociepłowni, wody pochodzące z odwadniania zakładów górniczych, wody wykorzystane, odprowadzane z obiektów chowu lub hodowli ryb albo innych organizmów wodnych. W zależności od pochodzenia wyróżnia się:

ścieki bytowe – ścieki z budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego oraz użyteczności publicznej, powstające w wyniku ludzkiego metabolizmu lub funkcjonowania gospodarstw domowych oraz ścieki o zbliżonym składzie pochodzące z tych budynków;

ścieki komunalne – to ścieki bytowe lub mieszanina ścieków bytowych ze ściekami przemysłowymi albo wodami opadowymi lub roztopowymi będącymi skutkiem opadów atmosferycznych, odprowadzane urządzeniami służącymi do realizacji zadań własnych gminy w zakresie kanalizacji i oczyszczania ścieków komunalnych;

ścieki przemysłowe – ścieki niebędące ściekami bytowymi albo wodami opadowymi lub roztopowymi będącymi skutkiem opadów atmosferycznych, powstałe w związku z prowadzoną przez zakład działalnością handlową, przemysłową, składową, transportową lub usługową, a także będące ich mieszaniną ze ściekami innego podmiotu, odprowadzane urządzeniami kanalizacyjnymi tego zakładu [13, 12].

Wśród ścieków przemysłowych ważną rolę odgrywają ścieki pochodzące z przemysłu spożywczego. Zakłady branży spożywczej zużywają duże ilości wody na cele produkcyjne, głównie do mycia i przeróbki surowców, a jednocześnie produkują duże ilości ścieków o zróżnicowanym składzie fizyczno-chemicznym i mikrobiologicznym.

Podstawowymi składnikami ścieków spożywczych są substancje organiczne (głównie białka, węglowodany, tłuszcze), mineralne (m.in. związki azotu, fosforu, chlorki, siarczany), drobnoustroje (np. bakterie, wirusy, grzyby, pasożytnicze protisty) i zwierzęta pasożytnicze (np. płazińce, obleńce). Zdecydowana większość tych organizmów bytuje w przewodach pokarmowych i wydalniczych zwierząt (treść jelitowa, odchody, mocz), na powłokach ciała (sierść, pióra), w krwi, a także związana jest z fragmentami tkanek zwierzęcych (m.in. tkanka mięśniowa, szkieletowa) i roślinnych (tkanka miękiszowa, okrywająca). Istotnym składnikiem ścieków z przemysłu spożywczego są także popłuczyny z warzyw i owoców zawierające m.in. glebę wraz z nawozami organicznymi i mineralnymi, środki ochrony roślin, leki, produkty fermentacji i przyprawy, a także detergenty i środki dezynfekcyjne. Rodzaj i ładunek zanieczyszczeń zawartych w tych ściekach zależy m.in. od ilości zużytej wody i branży przemysłu spożywczego, gdyż inny jest np. skład ścieków z przemysłu mięsnego i drobiarskiego, rybnego, tłuszczowego i mleczarskiego, a zdecydowanie inny z owocowo-warzywnego, ziemniaczanego, cukrowniczego, spirytusowego, z browarów, czy przemysłu produkującego napoje. Odzwierciedleniem stopnia zanieczyszczenia ścieków są określone parametry fizyczno-chemiczne, m.in. BZT5 (g O2/m3), ChZT (g O2/m3), zawiesina ogólna (g/m3), fosfor ogólny (g/m3), azot ogólny (g/m3) i odczyn pH. Liczne branże przemysłu spożywczego wykorzystują w swoich zakładach wodę podziemną pochodzącą z własnych ujęć i wówczas ogólny bilans produkowanych ścieków jest niekiedy trudny do określenia ze względu na brak pełnego opomiarowania zużytej wody i wyprodukowanych ścieków. Problemem może być także odprowadzanie niektórych ścieków z przemysłu spożywczego bezpośrednio do systemu kanalizacji dopływającej do oczyszczalni komunalnych, które mogą mieć trudności eksploatacyjne wpływające na decyzje pozwolenia wodnoprawnego związanego z odprowadzaniem oczyszczonych ścieków do wód powierzchniowych [18, 27].

  1. Skład ścieków

We wszystkich ściekach występuje mieszanina licznych związków chemicznych. Do najczęściej wykrywanych organicznych składników ścieków zalicza się: białka (40-60%), węglowodany (25-50%), tłuszcze i oleje (ok. 10%), żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty, pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zwykle zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź, rtęć, cynk, kadm, chrom), a także jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe oraz rozpuszczone gazy (tlen, siarkowodór, dwutlenek węgla, azot, metan, chlor). Różnorodne związki organiczne i nieorganiczne nadają ściekom określone cechy fizyczne, takie jak mętność, barwa, zapach, obecność zawiesiny. Ścieki zawierają dużą ilość zawiesin, związków organicznych i nieorganicznych, a także mogą zawierać mikroorganizmy. Ścieki zawierają kał i mocz wytwarzany przez ludzi i zwierzęta, resztki żywności, zużytą brudną wodę służącą do przygotowania posiłków, utrzymania czystości ciała, zmywania naczyń, prania, sprzątania pomieszczeń, a także liczne drobnoustroje pochodzące od ludzi, zwierząt, roślin, z placówek medycznych, laboratoriów badawczych, weterynarii, różnych gałęzi przemysłu spożywczego itp. [6].

  1. Negatywne oddziaływanie oczyszczalni

W publikacjach poruszane są kwestie negatywnego oddziaływania oczyszczalni ścieków na środowisko, pracowników oczyszczalni oraz mieszkańców okolicznych terenów [1, 5, 16, 28]. Oczyszczalnie ścieków stwarzają liczne uciążliwości dla człowieka i środowiska, a ich charakter zależy m.in. od typu oczyszczalni, ilości oczyszczanych ścieków, lokalizacji w terenie oraz rodzaju i ilości mikroorganizmów występujących w ściekach [1, 4, 5, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26]. Na terenach oczyszczalni emitowane są bioaerozole zawierające mikroorganizmy występujące w ściekach oraz odory, które stwarzają dyskomfort w odbiorze środowiska.

Źródłem uciążliwości są także: hałas związany z pracą np. pomp, wirówek, transportem ścieków dowożonych, wywozem kontenerów z piaskiem i skratkami, produkty uboczne powstające w trakcie oczyszczania ścieków np. skratki, osady ściekowe, piasek, niedostatecznie oczyszczone ścieki wpływające na zanieczyszczenie wód powierzchniowych, a także niewłaściwa lokalizacja oczyszczalni i zbyt bliskie jej sąsiedztwo z zabudową mieszkalną [14, 17].

Ścieki, skratki, piasek oraz osady ściekowe są miejscem bytowania licznych mikroorganizmów, w tym patogennych, pochodzących od ludzi, zwierząt i roślin. Za najbardziej niebezpieczny uważa się bezpośredni kontakt człowieka ze ściekami, jednak należy pamiętać także o tym, że w czasie oczyszczania ścieków wiele drobnoustrojów, toksyn oraz metabolitów unosi się do powietrza tworząc w ten sposób często bardzo szkodliwe bioaerozole. Bioaerozole uwalniane w trakcie oczyszczania ścieków stwarzają bezpośrednie zagrożenie dla pracowników oczyszczalni, gromadzą się na powierzchni gleby, przenoszone są wraz z wiatrem na okoliczne tereny i mogą powodować skażenie roślin, zwierząt i wód powierzchniowych, a także mogą docierać do ludzi żyjących w bezpośrednim lub dalszym sąsiedztwie z oczyszczalnią ścieków. Aerozole biologiczne emitowane przez oczyszczalnie ścieków mogą wywoływać zarówno niegroźne podrażnienia czy dolegliwości, a także mogą powodować reakcje alergiczne, toksyczne, infekcje, a nawet choroby zakaźne. Składniki aerozoli przekazywane są najczęściej drogą powietrzno-kropelkową lub powietrzno-pyłową i wnikają do organizmu człowieka przez drogi oddechowe, błony śluzowe lub przez skórę. Mogą być również przenoszone przez zwierzęta (np. owady, gryzonie), a rzadziej drogą pokarmową [2, 4, 21, 29].

  1. Podsumowanie

Prawidłowo funkcjonujące oczyszczalnie ścieków mają na celu zarówno usunięcie zanieczyszczeń chemicznych i fizycznych zawartych w ściekach, wyeliminowanie drobnoustrojów, w tym form patogennych, jak i ograniczenie potencjalnej emisji drobnoustrojów do otaczającego środowiska zewnętrznego. Z tego względu, że liczebność drobnoustrojów w oczyszczonych ściekach może być niekiedy dość wysoka, dlatego należy rozważać możliwość wprowadzenia dodatkowego procesu – dezynfekcji ścieków odpływających z oczyszczalni, która przyczyni się do skutecznego zabicia większości patogenów i poprawy stanu sanitarnego odbiornika, którym jest najczęściej rzeka lub ciek dopływający do rzeki [3, 6].

Obecnie w Polsce nie ma aktów prawnych nakazujących dezynfekcję wszystkich ścieków, mimo, że takie przepisy obowiązują w innych państwach. Natomiast zgodnie z Obwieszczeniem Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 10 lutego 2017 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków w artykule 9 pkt 2 jest informacja, że „zabrania się wprowadzania do urządzeń kanalizacyjnych ścieków zawierających chorobotwórcze drobnoustroje pochodzące z: obiektów, w których są leczeni chorzy na choroby zakaźne, stacji krwiodawstwa, zakładów leczniczych dla zwierząt, w których zwierzęta są leczone stacjonarnie na choroby zakaźne oraz laboratoriów prowadzących badania z materiałem zakaźnym pochodzącym od zwierząt” [11]. Natomiast ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne w artykule 78 podaje, że: „ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi w ramach zwykłego korzystania z wód albo usług wodnych powinny być oczyszczone w stopniu wymaganym przepisami ustawy i nie mogą zawierać chorobotwórczych drobnoustrojów pochodzących z obiektów, w których leczeni są chorzy na choroby zakaźne” [12]. W związku z powyższym w tych przypadkach należy prowadzić dezynfekcję ścieków, ale okazuje się, że przepisy te nie są w pełni przestrzegane przez te placówki.

Literatura

[1] Barabasz W., D. Albińska, K. Frączek, J. Grzyb, J. Barabasz, B. Kosińska. 2003. „Mikrobiologiczne i zdrowotne zagrożenia ludzi wokół składowisk odpadów i oczyszczalni ścieków”. Materiały IX Konferencji Naukowo-Technicznej „Gospodarka odpadami komunalnymi”, Kołobrzeg-Kopenhaga-Oslo: 155-168.

[2] Brandi G., M. Sisti, G. Amagliani. 2000. „Evaluation oft he environmental impact of microbial aerosols generated by wastewater treatment plants utilizing different aeration systems“. Journal of Applied Microbiology 88: 845-852.

[3] Brown N.J. 1997. Health Hazard Manual: Wastewater Treatment Plant and Sewer Workers – Exposure to chemical hazards and biohazards. Cornell University Chemical Hazard Information Program, Ithaca, NY.

[4] Carducci A., E. Tozzi, E. Rubulotta, B. Casini, L. Cantiani, E. Rovini, M. Muscillo, R. Pacini. 2000. „Assessing airborne biological hazard from urban wastewater treatment”. Water Research 34 (4): 1173-1178.

[5] Cyprowski M., J.A. Krajewski. 2003. „Czynniki szkodliwe dla zdrowia występujące w oczyszczalniach ścieków komunalnych”. Medycyna Pracy 54 (1): 73-80.

[6] Dymaczewski Z. i in. (praca zbiorowa). 2011. Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków. PZITS Poznań.

[7] Dyrektywa Unijna 2000/54/WE Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/54/WE z dnia 18.09.2000 r. w sprawie ochrony pracowników przed ryzykiem związanym z narażeniem na działanie czynników biologicznych w miejscu pracy.

[8] Dz.U. 2001. Nr 62, poz. 627. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo Ochrony Środowiska.

[9] Dz.U. 2010. Nr 213, poz. 1397. Rozporządzeniu Rady Ministrów z 9 listopada 2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko.

[10] Dz.U. 2016. poz. 1427. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 31 sierpnia 2016 roku o sprostowaniu błędów.

[11] Dz.U. 2017. poz. 328. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 10 lutego 2017 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków.

[12] Dz.U. 2017. poz.1566. Ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne.

[13] Dz.U. 2018, poz. 799. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 13 kwietnia 2018 roku w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Prawo ochrony środowiska.

[14] Filipkowska Z., W. Janczukowicz, M. Krzemieniewski, J. Pesta. 2000. „Microbiological air pollution of the surrounding of Waste Water Treatment Plant with activated-sludge aerated by horizontal rotors”. Polish Journal of Environmental Studies 9 (4): 273-280.

[15] Forestier D., É. Lecornet, L. Mosqueron, L. Lambolez. 2012. „Exposure to bioaerosols for wastewater treatment plant workers: Prioritization of the areas and tasks involving the greatest exposure, and prevention”. Environnement, Risques & Santé 11 (2): 137-148.

[16] Górny R.L. 2010. „Aerozole biologiczne – rola normatywów higienicznych w ochronie środowiska i zdrowia”.  Medycyna Środowiskowa 13 (1): 41-51.

[17] Kołwzan B., P. Jadczyk, G. Pasternak, J. Głuszczak, M. Pawlik, M. Krawczyńska, J. Klein, J. Rybak. 2012. „Ocena stanu sanitarnego powietrza w otoczeniu wybranej oczyszczalni ścieków”. Ochrona Środowiska 34 (2): 9-14.

[18] Konieczny P., M. Szymański. 2005. „Ścieki przemysłu spożywczego – charakterystyka, zagrożenia, korzyści”. Eko-net.pl 10 (3): 16-23.

[19] Korzeniewska E., Z. Filipkowska, A. Gotkowska-Płachta. 2007. „Miejska oczyszczalnia ścieków z komorami osadu czynnego, napowietrzanymi aeratorami typu Celpox jako emitor bakterii z rodziny Enterobacteriaceae do powietrza”. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 32: 184-189.

[20] Kośmider J., B. Wyszyński. 2001. „Zapachowa uciążliwość oczyszczalni ścieków komunalnych”. Archiwum Ochrony Środowiska 27 (3): 69-83.

[21] Krzysztofik B. 1992. Mikrobiologia powietrza. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej.

[22] Kulig A. 2005. „Aktualne zagadnienia w ocenach oddziaływania na otoczenie obiektów gospodarki ściekowej. Cz. II. Oceny wpływu bioaerozoli na jakość powietrza”. Forum eksploatatora 3 (20): 10-13.

[23] Michalak A., K. Pawlas. 2012. „Wpływ aerozolu biologicznego z oczyszczalni ścieków na zdrowie pracowników i okolicznych mieszkańców – analiza literaturowa”. Medycyna Środowiskowa – Environmental Medicine 15 (4): 116-122.

[24] Michałkiewicz M. 2008. „Zagrożenia dla środowiska a obiekty komunalne”. Wodociągi – Kanalizacja 2 (48): 28-31.

[25] Orsini M., P. Laurenti, F. Boninti, D. Arzani, A. Lanni, V. Romano-Spica. 2002. „A molecular typing approach for evaluating bioaerosol exposure in wastewater treatment plant workers”. Water Research 36 (5): 1375-1378.

[26] Piekarska K., T.M. Traczewska. 2002. „Wpływ oczyszczalni ścieków na jakość mikrobiologiczną powietrza”. Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów 36 (1): 19-25.

[27] Puchlik M., J. Struk-Sokołowska, E. Wołejko, U. Wydro. 2016. „Problem oczyszczalnia ścieków z przemysłu spożywczego w małych i średnich przedsiębiorstwach”. Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska 7: 165-173.

[28] Thorn J., L. Beijer, T. Jonsson, R. Rylander. 2002. „Measurement strategies for the determination of airborne bacterial endotoxin in sewage treatment plants”. The Annales of Occupational Hygiene 46 (6): 549-554.

[29] Wlazło A., J.S. Pastuszka, B. Łudzeń-Izbińska. 2002. “Ocena narażenia na aerozol bakteryjny pracowników niedużej oczyszczalni ścieków”. Medycyna Pracy 53: 109-114.

 

dr Michał Michałkiewicz, Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Środowiska

 

technologia wody Artykuł pochodzi z dwumiesięcznika „Technologia Wody”; 5/2018. Tekst opublikowany za zgodą autora i wydawcy – Wydawnictwa Seidel-Przywecki Sp. z o.o., w formie opublikowanej w czasopiśmie.

fot. na otwarcie sozosfera.pl

reklama

reklama

 

reklama

reklama

reklama