Zastosowanie wapna w technologii uzdatniania wody i oczyszczania ścieków

Transkrypt

1 Zastosowanie wapna w technologii uzdatniania wody i oczyszczania ścieków Jacek Antonkiewicz Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Rok akademicki 2013/2014

2 Odpady wyodrębnione w Katalogu odpadów Spośród 20 grup odpadów określonych w Katalogu odpadów [2001] wyodrębniona jest grupa 19, obejmująca odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej, wody do celów przemysłowych. Wyżej wymieniona grupa obejmuje podgrupę 09, do której zaliczono odpady z uzdatniania wody pitnej i wody do celów przemysłowych. Do podgrupy zaliczono następujące rodzaje odpadów: Odpady stałe ze wstępnej filtracji i skratki Odpady z klarowania wody Odpady z dekarbonizacji wody Zużyty węgiel aktywny Nasycone lub zużyte żywice jonowymienne Roztwory i szlamy z regeneracji wymienników jonitowych Inne niewymienione odpady.

3 Zmiana odczynu roztworu wodnego W wielu procesach uzdatniania wody i oczyszczania ścieków zachodzi konieczność zmiany odczynu roztworu wodnego. Celem tej operacji technologicznej jest uzyskanie optymalnego odczynu do prowadzenia reakcji chemicznych lub korekta odczynu przed dostarczeniem wody do odbiorcy lub odprowadzeniem ścieków do odbiornika. Środkiem stosowanym do alkalizacji wody i ścieków może być: Wapno (CaO, Ca(OH) 2 ) Ług sodowy (NaOH) Soda (Na 2 CO 3 ). Skala ph Kwaśny Obojętny Zasadowy

4 Zastosowanie wapna w uzdatnianiu wody Wapno może mieć zastosowanie w postaci: 1.Wody wapiennej, czyli nasyconego roztworu wodorotlenku wapna. Otrzymuje się w wyniku gaszenia wapna palonego: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 1.Mleka wapiennego, czyli zawiesiny wodorotlenku wapna o zawartości ok. 5%. Woda wapienna posiada jednak podstawowe dwie zalety tj. nieodkładanie się wapna w instalacji dawkującej i transportującej, ponadto istnieje możliwość dokładnego dawkowania tego roztworu poprzez regulację ilości wody podawanej do sytnika. Szerokie zastosowanie znajduje mleko wapienne, w stężeniach wynoszących od 2% (woda) do 12% (ścieki) średnio 5%. Zbiorniki roztwarzalników mleka wapiennego Układ pomp dozujących mleko wapienne

5 Przemiany zachodzące w trakcie stosowania wapna W przypadku dozowania mleka wapiennego do wody i ścieków mogą zajść następujące przemiany, związane z jego przejściem do roztworu: 1.Mechanizm I wytwarzająca się nowa faza oddziela się natychmiast od powierzchni rozpuszczonej. W tym przypadku szybkość procesu rozpuszczania jest stała. 2.Mechanizm II powstająca w trakcie rozpuszczania faza tworzy porowatą otoczkę ściśle przylegającą do substancji rozpuszczonej. W trakcie trwania procesu grubość powstającej otoczki rośnie, a szybkość rozpuszczania maleje. 3.Mechanizm III powstająca faza stale krystalizuje z roztworu, zaś wytworzone kryształy osadzają się lub tworzą się na powierzchni ciała rozpuszczonego zmniejszając tym samym czynną część powierzchni, co prowadzi do obniżenia szybkości rozpuszczania. We wszystkich przypadkach konieczne jest intensywne mieszanie. Porowata otoczka Tworzenie się kryształów

6 Reakcje zachodzące w roztworze wodnym 1. Przy stosowaniu wapna do dekarbonizacji i obniżeniu twardości wapniowej i magnezowej. Powstają osady o numerze katalogowym Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 + H 2 O Mg(HCO 3 ) 2 + 2Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 + Mg(OH) 2 + 2H 2 O MgSO 4 + Ca(OH) 2 = Mg(OH) 2 + CaSO 4 2. W przypadku neutralizacji ścieków zachodzą następujące reakcje: Ca(OH) 2 + H 2 SO 3 = CaSO 3 + 2H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O 3. W przypadku usuwania fosforu 3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O 4. W przypadku usuwania metali ciężkich CdCl 2 + Ca(OH) 2 = Cd(OH) 2 + CaCl 2 ZnCl 2 + Ca(OH) 2 = Zn(OH) 2 + CaCl 2

7 Zastosowanie wapna w celu usunięcia agresywnego CO 2 Woda uzdatniona dostarczona do odbiorców winna być stabilna tj. nie zawierać agresywnego dwutlenku węgla oraz nie wydzielać nadmiernych ilości osadów węglanu wapnia. Większość wód podziemnych i powierzchniowych po procesach uzdatniania koagulantami lub w ich trakcie wykazuje niestabilność spowodowaną agresywnym dwutlenkiem węgla. Dla wód podziemnych o niskiej zasadowości stosuje się wapno w celu usunięcia agresywnego dwutlenku węgla: 2CO 2 + Ca(OH) 2 = Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 + H 2 O

8 Uzdatnianie wody do celów przemysłowych Wśród metod chemicznych najbardziej rozpowszechniona jest dekarbonizacja wody wapnem. Procesowi dekarbonizacji towarzyszą też inne procesy, które zwiększają i poprawiają skuteczność uzdatniania, takie jak: Koagulacja; Sedymentacja; Filtracja. Filtracja membranowa Proces koagulacji Procesy sedymentacji

9 Uzdatnianie wody do celów przemysłowych Metoda dekarbonizacji polega na wprowadzeniu do wody wapna. Reaguje ono z rozpuszczonymi w wodzie solami tworząc rozpuszczalne związki wytrącające się w postaci osadu: Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 + H 2 O Mg(HCO 3 ) 2 + 2Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 + Mg(OH) 2 + 2H 2 O CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O W wyniku tych reakcji chemicznych wytrącany jest węglan wapnia w postaci krystalicznego osadu. Istnieje możliwość jego przyrodniczego wykorzystania.

10 Usuwanie krzemu z wody do celów energetycznych i chłodniczych Wapno ma również zastosowanie w przypadku konieczności usuwania krzemu z wody przeznaczonej do celów energetycznych i chłodniczych. W tym celu prowadzi się proces dekarbonizacji z dodatkiem odpowiednio przygotowanych tlenków magnezu lub dodatkiem siarczanu żelazawego. MgO + SiO 2 = MgSiO 3 Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O Metoda dekarbonizacji jest skuteczna w odniesieniu do usuwania części twardości jak i do koagulacji innych zanieczyszczeń. Zaletą tej metody jest powstawanie osadu łatwego do usuwania z osadników oraz do odwodnienia, ponadto istnieje możliwość jego przyrodniczego wykorzystania.

11 Zastosowanie wapna do oczyszczania ścieków W technologii oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych wapno znajduje zastosowanie jako środek wspomagający proces usuwania ortofosforanów na drodze wstępnego i chemicznego strącania. Wodorotlenek wapnia

12 Strącanie wstępne Projekt Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Strącanie przed osadnikami wstępnymi powoduje wytrącanie fosforu, a także zmniejszenie obciążenia stopnia biologicznego poprzez obniżenie ładunku BZT 5. Jako środki strącające stosuje się wapno do ph ok. 9,5. dodatkowo wytrącają się sole metali ciężkich likwidując ich hamujące oddziaływanie na biomasę (ryc. 1). 3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O ZnSO 4 + Ca(OH) 2 = Zn(OH) 2 + CaSO 4

13 Ryc. 1. Schemat usuwania fosforu przy strącaniu wstępnym Stacja dozowania Al, Fe, Ca Osad powrotny Osad nadmierny Dopływ Odpływ Krata Pompa Piaskownik Mieszacz Osadnik wstępny Reaktor biologiczny z osadnikiem czynnym Osadnik wtórny Osad mieszany wstępny i chemiczny

14 Metoda strącania wapna wg Schmida i Mc Kinney'a Metoda ta polega na wstępnym strącaniem fosforu wodorotlenkiem wapniowym i dalszej jego redukcji na drodze biologicznej (ryc. 2). 3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O W początkowym okresie dodawania wodorotlenku wapniowego następuje wyraźne obniżenie fosforanów w ściekach. Mikroorganizmy osadu czynnego na drodze biosyntezy mogą usunąć resztę fosforu. Strącanie byłoby zatem prowadzone w dwóch etapach: 1. Pierwszy etap obejmowałby usuwanie fosforu metodą chemiczną. 2. W drugim etapie mikroorganizmy osadu czynnego zużywałby pozostałą część fosforu do swego rozwoju.

15 Ryc. 2. Schemat usuwania fosforu przez traktowanie wapnem Stacja dozowania Al, Fe, Ca Dopływ Odpływ Krata Pompa Piaskownik Mieszacz Osadnik wstępny Osadnik wtórny Reaktor biologiczny z osadem czynnym Osad powrotny Osad nadmierny Filtracja

16 Strącanie symultaniczne i wtórne Jest bardziej rozpowszechnioną metodą strącania fosforanów; pozwala na wyższy stopień ich usunięcia niż w wypadku wstępnego strącania (rys. 3). Dodanie środka strącającego następuje do dopływu z komór osadu czynnego (sole Fe) lub do dopływu z osadnika wtórnego (sole Fe lub wapno). 3FeSO 4 + 2H 3 PO 4 = Fe 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 Metoda ta podwyższa ilość osadu oraz nieorganiczną frakcję suchej masy w komorze z osadem czynnym.

17 Ryc. 3. Schemat usuwania fosforu przy strącaniu Stacja dozowania Al, Fe, Ca Osad mieszany Dopływ Odpływ Krata Pompa Piaskownik Osadnik wstępny Osadnik wtórny Reaktor biologiczny z osadem czynnym Osad powrotny Osad nadmierny

18 Usuwanie fosforu ze ścieków Projekt Wiedza i umiejętności kluczem do sukcesu inżynierów Ochrony Podczas usuwania fosforu ze ścieków, zwłaszcza w oczyszczalniach, w których oczyszczanie przeprowadza się metodą biologiczno-chemiczną, stosuje się jego strącanie, np. symultaniczne. Substancje strącające fosfor to sole glinu (III) i żelaza (III), czyli czynniki strącające występujące w popularnych koagulantach, tzw. PIX-ach. Przy dodawaniu do ścieków koagulantów mineralnych zawierających jony wspomnianych soli, równolegle z procesem koagulacji wytrącają się nierozpuszczalne ortofosforany żelaza i glinu. FeCl 3 + H 3 PO 4 = Fe 3 PO 4 + 3HCl Al 2 (SO 4 ) 3 + 2H 3 PO 4 = 2AlPO 4 + 3H 2 SO 4

19 Metoda Phostrip eliminacji fosforu Polega na wydzieleniu poprzez chemiczne strącanie wapnem Ca(OH) 2 w bocznym strumieniu ścieków tej części ładunku fosforanów, której nie można usunąć w procesie biosyntezy (ryc. 4). Osad powrotny skierowany jest do zagęszczenia, gdzie następuje uwalnianie fosforanów z biomasy. Wydzielona woda nadosadowa zawiera fosforany, które zostają następnie wydzielone metodą chemiczną.

20 Ryc. 4. Schemat biologicznej eliminacji fosforu metodą Phostrip Osad wstępny Dopływ Krata Pompa Piaskownik Osadnik wstępny Reaktor biologiczny z osadem czynnym Osadnik wtórny Odpływ Osad powrotny Osad nadmierny Osad Osadnik końcow y Mieszacz Uwalnianie fosforu Recyrkulacja osadu Osad chemiczny Stacja dozowania wapna

21 Zastosowanie wapna do oczyszczania ścieków przemysłowych W wielu gałęziach przemysłu powstają ścieki kwaśne, które przed odprowadzeniem do kanalizacji winny być neutralizowane przy użyciu wapna. Wapno ma również zastosowanie do korekty odczynu ścieków przemysłowych przed ich zmieszaniem ze ściekami bytowo-gospodarczymi. W przemyśle garbarskim prowadzona jest neutralizacji ścieków ogólnych przy użyciu wapna z dodatkiem soli żelazowych. W procesie tym oprócz neutralizacji, jony wapnia z wodorotlenku wapnia reagują z zanieczyszczeniami organicznymi, tworząc trudno rozpuszczalne osady, oraz wytrącają wodorotlenki chromu po uprzednim ich zredukowania reduktorem z Cr +6 do Cr +3. Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(OH) 2 = 2Cr(OH) 3 + 3CaSO 4 Zawiesiny zawierają wydzielone osady węglanów posiadające dobre właściwości sedymentacyjne. W przemyśle metalowym kwaśne roztwory potrawienne zawierają mocne kwasy oraz kwaśne roztwory wód popłucznych z galwanizerii jak również wydzielone ścieki chromowe. W celu ich zneutralizowania oraz współstrącenia metali ciężkich stosuje się wapno lub ług sodowy. W większości przypadków zastosowanie wapna daje lepsze efekty usuwania metali ciężkich niż w przypadku stosowania ługu sodowego.

22 Zastosowanie wapna w procesach odnowy wody Jednym z procesów stosowanym w technologii odnowy wody jest koagulacja przy zastosowaniu wapna. Stosowanie wapna pozwala na usuwanie: 1. koloidów, 2. trudno opadających zawiesin, 3. fosforanów, 4. amoniaku, 5. metali ciężkich, 6. części rozpuszczonych związków organicznych, 7. bakterii i wirusów. Dodatkową zaletą wapna jest fakt, że nie zwiększa zasolenia ścieków.

23 Literatura Katalog odpadów Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów. Dz. U. RP, Nr 112, poz Kurbiel J., Balcerzak W., Zymon W Zastosowanie wapna w technologii uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Mat. Konf. Przemysł wapienniczy a ochrona środowiska. Kamień Śląski, czerwca 2000, Rozporządzenie Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006 r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych. Dz. U. RP, Nr 136, poz. 964.

24 Mikrozanieczyszczenia organiczne występujące w komunalnych osadach ściekowych Jacek Antonkiewicz Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

25 Działania związane z gospodarką osadową zasady: 1. ograniczenie zawartości substancji szkodliwych i toksycznych w ściekach dopływających do oczyszczalni, co determinuje skład powstających osadów, 2. efektywna przeróbka osadów metodami odpowiednimi z technologicznego, chemicznego, ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia w celu zmniejszenia ich ilości oraz poprawy właściwości technologicznych i użytkowych, 3. odzysk energii i wybranych produktów realizowany w zaawansowanych procesach przeróbki i unieszkodliwiania, 4. racjonalne i bezpieczne zagospodarowanie osadów, z preferencją ich przyrodniczego wykorzystania.

26 Skład fizykochemiczny osadów ściekowych Rodzaj ścieków dopływających do oczyszczalni decyduje o składzie fizykochemicznym osadów. Część bowiem tych zanieczyszczeń nie ulega rozkładowi w procesach oczyszczania i następuje ich kumulacja w osadach. Poziom tych zanieczyszczeń na ogół nie ulega zmniejszeniu również w procesach przeróbki osadów.

27 Grupy zanieczyszczeń występujących w osadach ściekowych: I. Związki nieorganiczne np.: cyjanki, tlenki, kwasy, zasady i wodorotlenki; metale ciężkie i jego związki; II. Związki organiczne.

28 Związki organiczne występujące w osadach ściekowych ujęte w aktach prawnych UE WWA, (PAHs) Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne PCB, (PCBs) Polichlorowane Bifenyle Ftalany Alkilobenzosulfoniany sodu Nonylofenole i etoksylany nonylofenolu Halogenowe związki organiczne PCDD, (PCDDs) Polichlorowane dibenzodioksyny, tzw. Dioksyny PCDF, (PCDFs) Polichlorowane dibenzofurany, tzw. Furany

29 Pozostałe grupy zanieczyszczeń organicznych występujących w osadach ściekowych Adsorbowalne organiczne związane chlorowce wyrażone wskaźnikiem AOX; Pozostałości pestycydów i inne biocydy syntetyczne i naturalne; Pozostałości fitofarmaceutyczne - lekarstwa itp.; Kofeina i inne używki; Środki hormonalne, itp.

30 Akty prawne dotyczące zanieczyszczeń organicznych w Polsce W Polsce wprowadzono akty prawne dotyczące warunków jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub ziemi zawierające substancje szkodliwe dla środowiska wodnego [Rozporządzenie 2006c]. Natomiast w rozporządzeniu dotyczącym przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych nie określono ilości zanieczyszczeń organicznych, które można wprowadzić do środowiska, w tym do gleby, a jedynie ilość metali ciężkich [Rozporządzenie 2010].

31 Dopuszczalne zawartości związków organicznych w osadach ściekowych W większości krajów europejskich do niedawna nie limitowano zawartości wyżej wymienionych związków organicznych w osadach przeznaczonych do rolniczego wykorzystania, zakładając, że nie powinny one występować w stężeniach, które mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi i środowiska.

32 Akty prawne w Niemczech, Austrii i Szwajcarii W latach dziewięćdziesiątych w Niemczech, Austrii i Szwajcarii ustalono dopuszczalne zawartości takich związków jak: PCBs, Dioksyny, Furany, AOX.

33 Dopuszczalne zawartości związków organicznych w osadach ściekowych przeznaczonych do rolniczego wykorzystania Kraj Dopuszczalna zawartość w osadach Dioksan i furanów ng TCDD/kg s.m. 1 PCB 2 mg. kg -1 s.m. AOX Niemcy 100 0,2 500 Austria 100 0,2 500 Szwajcaria ekwiwalent toksyczności - 2,37,8, TCDD 2 wartość dopuszczalna dla każdego z kongenerów Nr 28, 52, 101, 138, 153, 180 z dozwolonym przekroczeniem o około 25%.

34 Regulacje prawne we Francji We Francji już w 1998 roku określono zawartość tzw. śladowych związków organicznych w osadzie, a także dopuszczalną ich kumulację w glebie w ciągu 10 lat. Podkreślono, że osad nie może być wykorzystywany rolniczo jeśli zawartość jednego z tych związków przekracza dopuszczalną wartość.

35 Dopuszczalna zawartość śladowych związków organicznych w osadach z komunalnych oczyszczalni ścieków we Francji Związki śladowe Wartości dopuszczalne Maksymalna kumulacja w ciągu 10 lat Suma siedmiu kongenerów PCB 2 mg. kg -1 s.m. 1 mg/m 2 1 0,8 / 0,8 1,2 / 1,2 Fluoranten 5,0 / 4,0 7,5 / 6,0 Benzo(b)fluoranten 2,5 / 2,5 4,0 / 4,0 Benzo(a)piren 2,0 / 1,5 3,0 / 2,0 1 pierwsza wartość dotyczy stosowania osadów na terenach rolnych, druga na pastwiskach 2 suma kongenerów Nr 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180

36 Regulacje prawne w Szwecji W Szwecji obowiązuje dopuszczalna zawartość takich związków jak: suma WWA; suma PCBs; Nonylofenol; Toluen.

37 Dopuszczalna zawartość związków organicznych w osadach ściekowych w Szwecji Rodzaj zanieczyszczenia organicznego Maksymalna zawartość w osadach mg. kg -1 s.m. Nonylofenol 50 Toluen 5 Suma WWA 3 Suma PCB 0,42

38 Regulacje prawne w Unii Europejskiej Obecnie w Krajach Unii Europejskiej wprowadzono propozycje dopuszczalnych ilości zanieczyszczeń organicznych w osadach ściekowych, które mogą być stosowane do nawożenia roślin, rekultywacji gruntów na cele rolnicze.

39 Dopuszczalna zawartości związków organicznych w osadach ściekowych dopuszczonych w Unii Europejskiej Rodzaj zanieczyszczenia organicznego Maksymalna zawartość w osadach mg. kg -1 s.m. Suma WWA 6 Suma PCB 0,8 Ftalany 100 Alkilobenzosulfoniany sodu 2600 Nonylofenole i etoksylany nonylofenolu 50 Halogenowe związki organiczne 500 Dioksyny i furany 0,0001 ng-teq

40 Jak w Polsce? Obecnie w Polsce nie normuje się wyżej wymienionych zanieczyszczeń w komunalnych osadach ściekowych przeznaczonych na cele przyrodnicze w tym do: 1. nawożenia roślin, 2. rekultywacji gruntów na cele rolnicze, nierolnicze.

41 Źródła pochodzenia związków organicznych w osadach ściekowych Zanieczyszczenia organiczne ze względu na trwałość i koncentrację w glebie, nawet w bardzo małych stężeniach, mogą oddziaływać na środowisko, a także zdrowie ludzi. Substancje te pochodzące z osadów mogą wchodzić w łańcuch pokarmowy trzema drogami: 1. Przez bezpośrednie pobieranie z gleby lub z wyłożonego osadu, np. przez wypasane zwierzęta; 2. Przez przylepianie się osadu do powierzchni roślin lub pylenia gleby nawożonej osadem; 3. W mniejszym stopniu drogą pobierania zanieczyszczeń z osadu przez korzenie.

42 Ocena związków organicznych w osadach ściekowych w UE Przy ocenie osadów z punktu widzenia możliwości ich rolniczego wykorzystania określa się na ogół zawartość: 1. WWA; 2. PCB; 3. Ftalany; 4. Alkilobenzosulfoniany sodu; 5. Nonylofenole i etoksylany nonulofenolu; 6. AOX Halogenowane związki organiczne; 7. Dioksyny i furany; Ocena ta dotyczy tych krajów, w których wprowadzono już dopuszczalne normy dla tych substancji lub przeprowadzono badania nad zasadnością objęcia ich przepisami.

43 1. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne są związkami zawierającymi w cząsteczce od dwóch do trzynastu pierścieni benzenowych z dowolną liczbą podstawników alkilowych. Na ogół wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej WWA są bardziej lipofilowe, mniej rozpuszczalne w wodzie i mniej lotne.

44 1. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) naftalen acenaftylen fluoren fenantren antracen fluoranten piren chryzen

45 1. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) benzo(b)fluoranten benzo(a)piren benzo(k)fluoranten benzo(a)antracen dibenz(a,h) antracen benzo(g,h,i)perylen

46 1. WWA w osadach ściekowych WWA mogą przedostawać się do gleb z depozytu atmosferycznego, ze spływów powierzchniowych z dróg asfaltowych, nawozów organicznych, osadów ściekowych i kompostów. Zawartość WWA w osadach ściekowych może być zróżnicowana i zależy od: rodzaju ścieków; udziału ścieków przemysłowych; rodzaju kanalizacji; procesów oczyszczania ścieków; przeróbki osadów.

47 2. Polichlorowane bifenyle (PCB) Ogólna nazwa związków organicznych pochodnych bifenylu, są produktami chlorowania bifenylu do której można wprowadzić od 1 do 10 atomów chloru. Możliwych jest 209 różnych kongenerów o różnym stopniu podstawienia.

48 2. Zawartość PCB w osadach ściekowych W osadach ściekowych zawartość polichlorowanych bifenyli (PCB) pochodzi przede wszystkim ze ścieków przemysłowych. Natomiast do środowiska PCB mogą dostawać się w wyniku wylewania przepracowanych olejów bezpośrednio do gleby oraz wód. PCB przenikają do środowiska także w wyniku spopielania i usuwania ścieków przemysłowych oraz składowania odpadów. Obecność PCB w osadach ściekowych wykorzystywanych rolniczo wpłynie na rozprzestrzenianie się tych związków w środowisku glebowym.

49 3. Ftalany Ftalany sole i estry kwasu ftalowego. Ftalany są m.in. stosowane do produkcji żywic ftalanowo-glicerynowych (tzw. gliftali), które stanowią bazę dla lakierów i farb ftalowych, klejów (syntetyczna guma arabska) oraz niektórych laminatów. Ftalany używane są również jako plastyfikatory w tworzywach sztucznych.

50 4. Alkilobenzosulfoniany sodu Alkilobenzosulfoniany sodu (R-C 6 H 4 - SO 3 Na) mieszanina organicznych związków chemicznych sól sodowa kwasów alkilobenzenosulfonowych. Mieszanina ta jest detergentem stosowanym masowo jako główny składnik płynnych środków myjąco-czyszczących, szamponach oraz niektórych proszków do prania. Alkilobenzosulfonian sodu razem ze ściekami dostaje się do osadów ściekowych. Jest półpłynną pastą ulegającą rozwarstwieniu, barwy białej do kremowej R Na

51 5. Nonylofenol Nonylofenol jest stosowany głównie do produkcji niejonowych środków powierzchniowo-czynnych. Stosowany jest także do żywic epoksydowych i fenolowych, jako dodatek do smarów oraz w produkcji chemikaliów rolniczych i w przemyśle oponiarskim. Chemiczna struktura wybranych izomerów para-nonylofenolu (A) 4-(1,2-dimetylo-heptylo) fenol; (B) (B) 4-(1-etylo-2,4-dimetylopentylo) fenol; (C) 4-n-nonylofenol (n non-brenched

52 5. Etoksylaty nonylofenolu (C15) Emulgatory wosków, środki dyspergujące dla systemów wodnych. Uwaga: stosowanie etoksylanów nonylofenolu w wodnych instalacjach czyszczących, wyposażonych w odprowadzenie do ścieków, jest w Unii Europejskiej od stycznia 2005 niedopuszczalne. W Polsce zakazuje się wprowadzenia do obrotu i stosowania produktów zawierających te związki [Rozporządzenie 2006a].

53 6. Halogenowane związki organiczne (Chlorowcopochodne związki organiczne wyrażone wskaźnikiem AOX) AOX są produktami reakcji halogenów z węglowodorami. Najczęściej występują chlorowane węglowodory. Związki te są mało lotne i wykazują dużą toksyczność. Związki chloroorganiczne powstają między innymi w procesach bielenia chlorem, a także ich źródłem są środki stosowane w papierniach do poprawy (zwiększenia) wytrzymałości papieru. Powstają także w procesach chlorowania wody i ścieków, stąd zwane są ubocznymi produktami dezynfekcji. Chloroeten, chlorek winylu Chloronaftalen

54 6. Polskie regulacje prawne dotyczące AOX W polskim prawodawstwie parametr AOX wymieniony jest w dwóch aktach prawnych: 1. Rozporządzenie Ministra Budownictwa [Rozporządzenie 2006b] w sprawie warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych i określa maksymalne dopuszczalne stężenie AOX w ściekach odprowadzonych do oczyszczalni i wynosi ono 1 mg Cl/dm 3 2. Rozporządzenie Ministra Środowiska [Rozporządzenie 2006c] w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi. Rozporządzenie to limituje m.in. stężenie AOX w ściekach odprowadzanych do rzek od lipca 2006 wynosi ono 5 mg Cl. dm -3.

55 7. Polichlorowane dibenzodioksyny (dioksyny) i polichlorowane dibenzofurany (furany) 2 1 O Cl 4 O 6 7 Cl 3 Cl 4 O 6 7 Cl Dioksyny zawierają dwa pierścienie benzenu, które połączone są dwoma atomami tlenu. Furany również zawierają dwa pierścienie benzenu, ale połączone są jednym atomem tlenu.

56 7. Dioksyny i furany w osadach ściekowych Badania wykazały, że dioksyny i furany wprowadzone do środowiska i przedostające się do osadów ściekowych pochodzą głównie z: atmosfery jako mokry i suchy depozyt, transportu, przemysłu celulozowo-papierniczego, tekstylnego skórzanego, olejów z obróbki metali, prania na sucho, gospodarstw domowych, procesów oczyszczania ścieków.

57 Podsumowanie Wymienione powyżej grupy zanieczyszczeń należą do najpopularniejszych ksenobiotyków organicznych, na które należy zwrócić uwagę z racji ich dużej toksyczności i trwałości w środowisku. W Polsce najczęstszym sposobem utylizacji osadów ściekowych jest ich składowanie w porównaniu do innych krajów Unii Europejskiej, w których ponad 40% wykorzystuje się do nawożenia roślin i rekultywacji. Ponieważ osady ściekowe w coraz większym stopniu będą wykorzystywane do celów nawozowych, stąd istnieje duże niebezpieczeństwo wprowadzania wyżej wymienionych grup związków organicznych do środowiska, w tym do gleby.

58 Literatura Antonkiewicz J., Jasiewicz C Zanieczyszczenia organiczne w osadach ściekowych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 537, Bernacka J Mikrozanieczyszczenia organiczne w osadach z komunalnych oczyszczalni ścieków. Materiały z seminarium nt. Analiza osadów ściekowych: fizyczno-chemiczna, biologiczna mikrozanieczyszczeń pod red. J. Kurbiela. Wyd. Politechnika Krakowska, Kraków, wrzesień 2000, European Union European Union Draft Directive on Sewage Sludge. Brussels, 27/04/2000. McMurry J Chemia organiczna. Wyd. PWN, ss Morrison R.T., Boyd R.N Chemia organiczna. Wyd. Nauk. PWN, ss Namieśnik J., Jaśkowski J /Red./. Zarys ekotoksykologii. Wyd. Eko-Pharma, Gdańsk, 1995, ss Oleszczuk P Zanieczyszczenia organiczne w glebach użyźnianych osadami ściekowymi. Część I. Przegląd badań. Ecolog. Chem. And Engin. 14, S1, Rozporządzenie Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych. Dz. U. RP, Nr 134, poz Rozporządzenie 2006a. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 lipca 2006 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie ograniczeń, zakazów lub warunków produkcji, obrotu lub stosowania substancji niebezpiecznych oraz zawierających je produktów. Dz. U. RP, Nr 127, poz Rozporządzenie 2006b. Rozporządzenie Ministra Budownictwa z dnia 14 lipca 2006 r. w sprawie sposobu realizacji obowiązków dostawców ścieków przemysłowych oraz warunków wprowadzania ścieków do urządzeń kanalizacyjnych. Dz. U. RP, Nr 136, poz Rozporządzenie 2006c. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. 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. RP, Nr, 137, poz Ustawa o odpadach Dz. U. Nr 0, Poz. 21. z dnia 14 grudnia 2012 r. Zakrzewski S. F Podstawy toksykologii środowiska. Wyd. PWN, Warszawa 1997, ss. 281.