KOMUNALNE OSADY ŚCIEKOWE. - podział, kierunki zastosowań oraz technologie przetwarzania, odzysku i unieszkodliwiania

Transkrypt

1 KOMUNALNE OSADY ŚCIEKOWE - podział, kierunki zastosowań oraz technologie przetwarzania, odzysku i unieszkodliwiania (wyciąg z pracy zrealizowanej w Instytucie Inżynierii Środowiska pod kierunkiem prof.dr hab.inż. Marty Janosz-Rajczyk, a sfinansowanej ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na zamówienie Ministra Środowiska) Częstochowa, kwiecień 2004

2 Spis treści: 1. Wprowadzenie 2.Pojęcie komunalnych osadów ściekowych 3.Gospodarka osadami ściekowymi powstającymi w komunalnych oczyszczalniach ścieków 3.1. Dane statystyczne dotyczące gospodarki osadowej 3.2. Informacje dotyczące gospodarki osadowej zawarte w wojewódzkich planach gospodarki odpadami 3.3. Stan gospodarki osadowej w województwach zachodniopomorskim i podkarpackim 3.4. Analiza gospodarki osadowej zawarta w KPOŚK 3.5. Gospodarka komunalnymi osadami ściekowymi w KPGO 4.Analiza techniczno-ekonomiczno-ekologiczna metod zagospodarowania odpadów z oczyszczalni ścieków możliwych do zastosowania w Polsce 4.1.Przyrodnicze wykorzystanie osadów ściekowych 4.2.Kompostowanie osadów ściekowych 4.3.Suszenie osadów ściekowych 4.4.Spalanie osadów 4.5.Procesy alternatywne 5. Proponowane metody ostatecznego zagospodarowania osadów ściekowych 6.Podsumowanie i wnioski końcowe 7.Materiały wykorzystane do opracowania

3 Spis skrótów: KPGO KPOŚK BZT 5 ChZT IOŚ WKF o WKF z GUS SIGOP WIOŚ WPGO NFOŚiGW WFOŚiGW RLM IUNG krajowy plan gospodarki odpadami krajowy program oczyszczania ścieków komunalnych biologiczne zapotrzebowanie tlenu chemiczne zapotrzebowanie tlenu Instytut Ochrony Środowiska wydzielone otwarte komory fermentacyjne wydzielone zamknięte komory fermentacyjne Główny Urząd Statystyczny System Informatyczny Gospodarki Odpadami w Polsce Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska wojewódzki plan gospodarki odpadami Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej równoważna liczba mieszkańców Instytut Uprawy Nawożenia Gleboznawstwa

4 1. WPROWADZENIE Powstające w procesie oczyszczania ścieków osady pod względem ilościowym stanowią niewielki procent odpadów wytwarzanych w gospodarce komunalnej. Jednak zagrożenia jakie ze sobą niosą nie pozwalają na ich pominięcie przy planowaniu procesu oczyszczania ścieków. W projektowanych i budowanych przed 1990 r. oczyszczalniach ścieków, działania dotyczące gospodarki osadowej ograniczały się do magazynowania osadów na terenie oczyszczalni (w lagunach i poletkach osadowych). Sytuacja ta zmieniła się na początku lat 90 tych. Realizowane projekty oczyszczalni ścieków zawierały również koncepcje gospodarki osadowej, zaś istniejące oczyszczalnie modernizowano. Jak podano w Krajowym Programie Oczyszczania Ścieków Komunalnych [1] od 1995 r. wybudowano 302 oczyszczalnie, najwięcej w woj. wielkopolskim 44, najmniej w woj. lubelskim 6. W latach oraz w początkach 2003 r. zmodernizowano 181 oczyszczalni. W tej grupie nie uwzględniono oczyszczalni wybudowanych po 1995 r., które następnie były modernizowane w roku 2000 lub później. Duża grupa oczyszczalni została zmodernizowana w latach Większość analizowanych oczyszczalni jest stosunkowo nowa, a pozostałe podlegają modernizacji i rozbudowie lub przewidziane są do likwidacji. W przeważającej liczbie oczyszczalni ilość dopływających ścieków jest znacznie mniejsza od projektowanej przepustowości, a w wielu z nich nie przekracza 50% przepustowości hydraulicznej. Analiza przedstawiona w Krajowym Programie Oczyszczania Ścieków Komunalnych wykazała, że w aglomeracjach istnieją 683 oczyszczalnie ścieków, z których odpływy spełniają wymagania rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 29 listopada 2002r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, a tym samym dyrektywy 91/271/EWG pod względem jakości ścieków. 377 oczyszczalni stanowi rozwiązanie docelowe zapewniające pełną lub częściową obsługę aglomeracji do 2015 r. Natomiast 306 oczyszczalni zapewnia obsługę istniejących w tych aglomeracjach systemów kanalizacyjnych, lecz dla zapewnienia obsługi w okresie do 2015r. będą wymagały rozbudowy. O nowoczesności analizowanych obiektów świadczy fakt, że 500 oczyszczalni to obiekty z podwyższonym usuwaniem substancji biogennych, pracujące w układach trójfazowych, dwufazowych, hybrydowych, cyklicznych, semicyklicznych oraz w układach jednofazowych ze strącaniem chemicznym fosforu. Część z nich to oczyszczalnie małe, w których podstawą oceny efektów ekologicznych są tylko takie wskaźniki jak BZT 5, ChZT i zawiesiny.

5 Rosnące potrzeby w zakresie unormowania gospodarki odpadami w tym osadami ściekowymi wymagają opracowania uwzględniającego ich specyfikę i charakter w oparciu o skład doprowadzanych na oczyszczalnię ścieków. Obecnie w kraju najważniejszym aktem prawnym dotyczącym gospodarki odpadami jest ustawa z dnia 21 kwietnia 2001 r. o odpadach (Dz.U. Nr 62, poz. 628 z późn. zm.). Obowiązują również rozporządzenia regulujące w sposób szczegółowy proces postępowania z odpadami: - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz.U. Nr 112, poz.1206), - rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 29 stycznia 2002 r. w sprawie rodzajów odpadów innych niż niebezpieczne oraz rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich termiczne przekształcanie (Dz.U. Nr 18,poz.176, z późn.zm.) - rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów (Dz.U. Nr 37, poz.339, z późn.zm.) - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz.U. Nr 134, poz.1140 i Nr 155, poz.1299), - rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 30 października 2002 r. w sprawie rodzaju odpadów, które mogą być składowane w sposób nie selektywny (Dz.U. Nr 191, poz. 1595), - rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 18 marca 2003 r. w sprawie opłat za korzystanie ze środowiska (Dz.U.Nr 55, poz.477), - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamknięcia, jakim powinny odpowiadać poszczególne typy składowisk odpadów (Dz.U. Nr 61, poz.549), - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 kwietnia 2003 r. w sprawie sporządzania planów gospodarki odpadami (Dz.U. Nr 66, poz.620), - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz.U. Nr 163, poz. 1584), - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 grudnia 2001 r. w sprawie wzorów dokumentów stosowanych na potrzeby ewidencji odpadów (Dz.U. Nr 152, poz. 1736), - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 grudnia 2001 r. w sprawie zakresu informacji oraz wzorów formularzy służących do sporządzania i przekazywania zbiorczych zestawień danych (Dz.U. Nr 152, poz. 1737), - rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 grudnia 2001 r. w sprawie niezbędnego zakresu informacji objętych obowiązkiem zbierania i przetwarzania oraz sposobu

6 prowadzenia centralnej i wojewódzkiej bazy danych dotyczącej wytwarzania i gospodarowania odpadami (Dz.U. Nr 152, poz.1740). 2. POJĘCIE KOMUNALNYCH OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z uwagi na rodzaj oczyszczanych ścieków wyodrębnia się osady z oczyszczalni ścieków komunalnych, a także przemysłowych. Osady z oczyszczalni ścieków komunalnych charakteryzują się znaczną zdolnością do zagniwania, w związku z zawartością łatwo rozkładalnych substancji organicznych; niską zdolnością do oddawania wody przy jej dużej zawartości, często również obecnością bakterii chorobotwórczych i pasożytów. Natomiast osady pochodzące z oczyszczalni komunalno-przemysłowych trudniej zagniwają, ze względu na swój skład, lecz na ogół lepiej się odwadniają. Ponadto zawierają zwykle więcej domieszek specyficznych: metali ciężkich i innych substancji niebezpiecznych. Osady powstają na różnych etapach oczyszczania ścieków. W procesie sedymentacji w osadnikach wstępnych otrzymuje się osad wstępny. Osad wtórny wydzielany jest w osadnikach wtórnych. Z reguły są to osady wytworzone w procesach biologicznego oczyszczania ścieków. Osady te zawraca się do obiegu oczyszczania ścieków jako osady recyrkulowane lub usuwa z obiegu do dalszej przeróbki jako osady nadmierne. Przy stosowaniu koagulacji lub neutralizacji ścieków z użyciem związków chemicznych powstają osady chemiczne. W wyniku zmieszania osadów wstępnego i wtórnego otrzymuje się mieszaninę tych osadów. W przypadku ścieków komunalnych w zależności od wielkości aglomeracji można rozróżnić następujące schematy postępowania (rys.1):

7 a) Qść Osadnik wstępny Bioreaktor Osadnik wtórny Qść Odbiornik Stabilizacja tlenowa wody filtracyjne Odwadnianie osadów do 25% s.m. Higienizacja (wapnowanie) składowanie Kompostowanie wykorzysta nie przyrodnicze Suszenie max 85% s.m. wykorzystanie przyrodnicze b) Qść Osadnik wstępny Bioreaktor Osadnik wtórny Qść Odbiornik osad recyrkulowany Zagęszczacz grawitacyjny Zagęszczacz mechaniczny osad nadmierny WKF wody filtracyjne Odwadnianie osadów do 25% s.m. Higienizacja (wapnowanie) składowanie Kompostowanie wykorzystanie przyrodnicze Suszenie do 85% s.m. wykorzystanie przyrodnicze ewentualnie energetyczne

8 c) Qść Osadnik wstępny Bioreaktor Osadnik wtórny Qść Odbiornik osad recyrkulowany Zagęszczacz grawitacyjny Zagęszczacz mechaniczny osad nadmierny Wysokosprawne metody stabilizacji beztlenowej wody filtracyjne Odwadnianie osadów do 25% s.m. Higienizacja (wapnowanie) składowanie Kompostowanie wykorzystanie przyrodnicze Suszenie do 85% s.m. spalanie (wykorzystanie do celów energetycznych) Suszenie od 85% - 90% s.m. wykorzystanie do celów przyrodniczych Rys.1. Schemat blokowy ciągu technologicznego przeróbki osadów ściekowych w zależności od wielkości aglomeracji: a) dla aglomeracji od 2000 do LRM, b) dla aglomeracji od do LRM c) dla aglomeracji powyżej LRM Związki organiczne zawarte w osadach, ulegają łatwemu rozkładowi i wydzielają przykre zapachy. Stąd też podstawowym celem przeróbki osadów jest mineralizacja związków organicznych, prowadząca do stabilizacji osadów oraz zmniejszenia ich objętości, co osiąga się w procesach odwadniania oraz suszenia. Wymienione osady wstępne, wtórne, chemiczne czy mieszane są osadami surowymi. Natomiast osady po kolejnych stopniach przeróbki zalicza się do następujących grup: osady zagęszczone po procesie zagęszczania, osady stabilizowane w procesach beztlenowych (przefermentowane), osady ustabilizowane w procesach tlenowych, osady odwodnione - po operacjach odwadniania, osady zhigienizowane po pasteryzacji, wapnowaniu lub suszeniu. Jednocześnie ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach wprowadza pojęcie komunalnych osadów ściekowych jako pochodzących z oczyszczalni ścieków osadów z

9 komór fermentacyjnych oraz innych instalacji służących do oczyszczania ścieków komunalnych oraz innych ścieków o składzie zbliżonym do składu ścieków komunalnych, do których można zaliczyć ścieki pochodzące z: przetwórstwa mleka, przetwórstwa owoców i warzyw, produkcji i butelkowania napojów bezalkoholowych, przetwórstwa ziemniaków, przemysłu mięsnego, browarów, produkcji alkoholu i napojów alkoholowych, produkcji pasz zwierzęcych z surowców roślinnych, produkcji żelatyny i klejów ze skór i kości zwierzęcych, słodowni, przetwórstwa ryb, produkcji tłuszczów roślinnych i zwierzęcych, cukrowni [2].

10 3. GOSPODARKA OSADAMI ŚCIEKOWYMI POWSTAJĄCYMI W KOMUNALNYCH OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW Odpady powstające w oczyszczalniach ścieków klasyfikowane są w strumieniu odpadów z grupy 19 - zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów. Do odpadów powstających w komunalnych oczyszczalniach ścieków należą: skratki (kod ), odpady z piaskowników (kod ), odpady z procesów stabilizacji i odwadniania osadów w tym ustabilizowane komunalne osady ściekowe (kod ). Gospodarka osadami ściekowymi nie jest w chwili obecnej w pełni monitorowana. Udostępniane informacje dotyczą ilości wytwarzanych osadów w przeliczeniu na suchą masę oraz procesów z jakich osady pochodzą. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska w sprawie zakresu informacji oraz wzorów formularzy służących do sporządzania i przekazywania zbiorczych zestawień danych, zbiorcze zestawienie danych o komunalnych osadach ściekowych powinno zawierać informacje dotyczące składu i właściwości komunalnych osadów ściekowych: - odczyn ph, - procentową zawartość suchej masy, - procentową zawartość substancji organicznych, - procentową zawartość azotu ogólnego, w tym azotu amonowego, w suchej masie, - procentową zawartość fosforu ogólnego w suchej masie, - procentową zawartość wapnia i magnezu w suchej masie, - liczbę żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp., Toxocera sp. w suchej masie, - zawartość metali ciężkich: ołowiu, kadmu, chromu, miedzi, niklu, rtęci i cynku w mg/kg suchej masy, - postać komunalnych osadów ściekowych. Istotna jest również informacja dotycząca sposobu wykorzystania osadów Dane statystyczne dotyczące gospodarki osadami ściekowymi W informacjach i opracowaniach statystycznych dotyczących ochrony środowiska podawanych przez GUS [3, 4, 5] zawarte są informacje dotyczące ilości osadów wytwarzanych w komunalnych oczyszczalniach ścieków w latach oraz o sposobach ich wykorzystania (tab.1 i 2) w poszczególnych województwach.

11 Tab.1. Zestawienie ilości osadów wytwarzanych w latach Osady nagromadzone na terenie Województwa Osady wytworzone w ciągu roku W Mg s.m. oczyszczalni (stan w końcu roku) w Mg s.m Polska dolnośląskie kujawskopomorskie lubelskie lubuskie łódzkie małopolskie mazowieckie opolskie podkarpackie podlaskie pomorskie śląskie świętokrzyskie warmińskomazurskie wielkopolskie zachodniopomorskie Tab.2. Zestawienie sposobów i ilości osadów wykorzystanych w latach Osady wytworzone w ciągu roku Osady Wykorzystane Kompos Przekształ Składowane Inne wykorzystane na cele -towane -cone z Województwa Przemysłowe Rolnicze termicznie Razem Na terenie oczyszcz nagromadzonych w Mg s.m. Polska dolnośląskie

12 kujawsko pomorskie lubelskie lubuskie łódzkie małopolskie mazowieckie opolskie podkarpackie podlaskie pomorskie śląskie święto krzyskie Warmińsko mazurskie wielkopol skie zachodnio pomorskie

13 Z analizy przedstawionych tabel wynika, iż wzrasta ilość osadów wytwarzanych w komunalnych oczyszczalniach ścieków. Ilość osadów nagromadzonych na terenie oczyszczalni wzrosła w 8 województwach i zmalała również w 8 województwach. W 10 województwach odnotowano spadek wykorzystania osadów na cele przemysłowe, natomiast w 12 województwach nastąpił wzrost ilości osadów wykorzystywanych na cele rolnicze. Przyczyną takich zmian może być polepszenie jakości wytwarzanych osadów, a co za tym idzie zwiększenie możliwości ich rolniczego wykorzystania. Termiczne przekształcanie osadów generalnie nie jest realizowane, wyjątek stanowią województwa: małopolskie i pomorskie.

14 3.2. Informacje dotyczące gospodarki osadowej zawarte w wojewódzkich planach gospodarki odpadami W latach uchwalono wojewódzkie plany gospodarki odpadami. Plany te zawierają m. in. analizę aktualnej gospodarki osadowej w poszczególnych województwach. Analiza ta jest opracowana głównie na podstawie danych GUS. Poza tym wykorzystuje raporty WIOŚ, dane uzyskane z powiatów, ankiet. Kompilację tych informacji zaczerpniętych z wojewódzkich planów gospodarki odpadami przedstawiono poniżej. Przedstawione informacje dotyczą komunalnych oczyszczalni ścieków. Plan gospodarki odpadami dla woj. dolnośląskiego [6] Bilans ilościowy osadów ściekowych wytwarzanych w woj. dolnośląskim opracowano na podstawie danych pochodzących z KPGO, danych GUS, bazy SIGOP, bazy wojewódzkiej, opracowań branżowych, dokumentacji technicznych i innych materiałów. Dostarczone do Urzędu Marszałkowskiego zestawienia ilości wytworzonych w 2002 roku ustabilizowanych osadów ściekowych w 55 oczyszczalniach wykazują całkowitą masę wytworzonych osadów na poziomie Mg. Wg bazy SIGOP na podstawie danych z 20 powiatów, wytworzona ilość osadów w 2002 roku wynosiła Mg. Z czego ok. 52% osadów unieszkodliwiano przez składowanie na składowiskach, a 31,3 % poddano odzyskowi. W bazie SIGOP brak jest danych o postępowaniu z Mg osadów. Dane dotyczące ilości składowanych osadów ściekowych potwierdzają się także w informacjach uzyskanych z bazy wojewódzkiej. Szczegółową analizę postępowania z osadami ściekowymi przeprowadzono dla 71 oczyszczalni, które wytworzyły w 2002 roku łącznie Mg osadów ściekowych. Jej podstawą były dane z bazy wojewódzkiej, uzupełnione dodatkowymi informacjami uzyskanymi bezpośrednio z oczyszczalni lub opracowań dotyczących oczyszczalni. Wg danych sposoby postępowania były następujące: - rekultywacja terenów nierolnych Mg/rok, - rekultywacja i zagospodarowanie terenów oczyszczalni Mg/rok, - rolnictwo, uprawa roślin, szkółkarstwo Mg/rok, - produkcja kompostu metodą agrotechniczną Mg/rok, - magazynowanie na terenie oczyszczalni 504 Mg/rok, - składowanie na własnym składowisku Mg/rok, - składowanie na składowisku komunalnym Mg/rok, - nieokreślone Mg/rok. Prognozę ilości osadów ściekowych przedstawiono następująco (Mg s.m./rok): ,

15 , Dla roku 2005 przyjęto do obliczeń jednostkową ilość osadu 53 g s.m./md, co daje 19,4 kg s.m./mrok, natomiast dla lat przyjęto 65 g s.m./md oraz 23,725 kg s.m./mrok. Plan gospodarki odpadami dla województwa kujawsko-pomorskiego [7] Wojewódzka baza danych SIGOP zawiera informacje dotyczące ilości odpadów powstających w województwie w grupie 19 obejmującej również osady ściekowe. Ilość osadów ściekowych wytwarzana w województwie kujawsko-pomorskim szacowana jest na Mg. Sposoby postępowania z osadami na terenie województwa obejmowały: - kompostowanie ,5 Mg/rok 7%, - rolnicze wykorzystanie ,1 Mg/rok 14%, - przemysłowe wykorzystanie ,6 Mg/rok 8%, - składowanie ,4 Mg/rok 42%, - inne ,0 Mg/rok. Prognozuje się wzrost ilości osadów do Mg w roku 2006, oraz do Mg w roku Plan gospodarki odpadami dla województwa lubelskiego [8] Wg danych GUS w roku 2000 w oczyszczalniach ścieków komunalnych woj. lubelskiego powstało Mg s.m. osadów, a w roku Mg s.m. Sposoby postępowania z osadami w roku 2001 były następujące: - cele przemysłowe Mg s.m., - cele rolnicze Mg s.m., - kompostowanie Mg s.m., - przekształcanie termiczne składowanie Mg s.m., - inne Mg s.m. Na podstawie wskaźników podanych w krajowym planie gospodarki odpadami obliczono prognozowaną masę osadów ściekowych do roku Rok Tereny miejskie Tereny wiejskie Razem

16 Plan gospodarki odpadami dla województwa lubuskiego [9] W oczyszczalniach ścieków komunalnych obsługujących 59,8% mieszkańców województwa lubuskiego w roku 2001, wytworzonych zostało Mg s.m. osadów ściekowych. Sposoby postępowania z osadami na terenie województwa obejmowały: - kompostowanie Mg s.m., - rolnicze wykorzystanie Mg s.m., - przemysłowe wykorzystanie 359 Mg s.m., - składowanie Mg s.m. Na podstawie KPGO przedstawiono prognozowaną ilość osadów ściekowych do roku 2015: - rok Mg s.m./rok, - rok Mg s.m./rok. Plan gospodarki odpadami dla województwa łódzkiego [10] W planie gospodarki odpadami dla województwa łódzkiego podano ilość osadów ściekowych wytworzonych w roku Przedstawione wartości obliczono na podstawie raportu WIOŚ, a następnie porównano je z danymi z rocznika GUS i przedstawiono w poniższym zestawieniu. Osady ściekowe Obliczenia na podstawie raportu WIOŚ Dane z rocznika GUS 2001r. Mg sm/d Mg sm/rok Mg/d (osadu odwodnionego) Mg/rok (osadu odwodnionego) m 3 /d (osadu odwodnionego) m 3 /rok (osadu odwodnionego) Wyniki obliczeń różnią się w niewielkim stopniu, spowodowane jest to prawdopodobnie różnicą w ilości oczyszczanych ścieków podawaną przez te źródła, a także tym, iż część małych oczyszczalni wykorzystująca jako stopień oczyszczania biologicznego - stawy trzcinowe w praktyce nie produkuje osadów, dlatego rzeczywista ilość jest mniejsza. Większość oczyszczalni na terenie województwa nie podaje informacji na temat zagospodarowania osadów. Przewiduje się, iż głównym sposobem postępowania z

17 osadami jest ich składowanie, wylewanie na poletka osadów nieodwodnionych bądź składowanie osadów po fermentacji i odwodnionych mechanicznie. Niewielka liczba oczyszczalni podaje, że wytworzone osady bezpośrednio wykorzystywane są rolniczo, bądź wykorzystywane są po poddaniu procesowi kompostowania. Plan gospodarki odpadami dla województwa małopolskiego [11] Wg danych GUS w oczyszczalniach ścieków komunalnych województwa małopolskiego w roku 2001 powstało Mg s.m. osadów, natomiast w roku 2000 ok Mg. Sposoby postępowania z osadami były następujące: - wykorzystanie rolnicze 445 Mg s.m., - wykorzystanie przemysłowe 630 Mg s.m., - kompostowanie 121 Mg s.m., - przekształcanie termiczne Mg s.m., - składowanie Mg s.m., - inne Mg s.m. Prognoza ilości osadów wytwarzanych do roku 2014 w Mg s.m./rok dla woj. małopolskiego jest następująca: , , , , , , , , , , , Plan gospodarki odpadami dla woj. mazowieckiego [12] W wojewódzkim planie gospodarki odpadami przedstawiono ilość osadów ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków opartą na danych GUS-u wynoszącą Mg s.m. (rok 2002). W oparciu o dane GUS-u przedstawiono również sposób postępowania z osadami ściekowymi w roku 2002 (w Mg s.m.): - wykorzystanie na cele przemysłowe 2 335, - wykorzystanie na cele rolnicze 8 865, - kompostowanie 2 530, - przekształcanie termiczne 50, - składowanie poza oczyszczalnią 2 903,

18 - składowanie na terenie oczyszczalni 9 282, - inne sposoby Według wskaźników podanych w KPGO, jeden mieszkaniec obsługiwany przez oczyszczalnię odpowiada produkcji rocznej osadów na poziomie od 11,4 kg s.m. do 34,8 kg s.m. (w zależności od technologii oczyszczania ścieków) przy średniej 19,4 kg s.m. W związku z tym, prognozowane ilości osadów ściekowych w poszczególnych okresach prognostycznych będą następujące: - w roku Mg s.m., - w roku Mg s.m., - w roku Mg s.m. Plan gospodarki odpadami dla województwa opolskiego [13] W województwie opolskim jak podaje WPGO w roku 2001 powstało Mg s.m. osadów ściekowych, co stanowi niecałe 2,5 % osadów powstających w Polsce. Ilość osadów wykorzystywanych stanowi 17,9% ogólnej ilości wytwarzanych osadów. Sposoby postępowania z osadami są następujące: - kompostowanie 509 Mg s.m., - wykorzystanie rolnicze 790 Mg s.m., - wykorzystanie przemysłowe 437 Mg s.m., - składowanie Mg s.m., - inne Mg s.m. Zakłada się, że do 2014 roku w województwie opolskim oczyszczaniem ścieków będzie objęte około 85% mieszkańców. Spowoduje to zwiększenie ilości powstających osadów ściekowych w 2006 roku do około Mg i Mg w roku Plan gospodarki odpadami dla województwa podkarpackiego [14] Zgodnie z informacjami podanymi w wojewódzkim planie gospodarki odpadami w roku 2001 w woj. podkarpackim wytworzono ,7 Mg osadów ściekowych (zdecydowanie najwięcej wytworzono w Rzeszowie ok.26%). Wg WIOŚ podstawowym sposobem postępowania z wytworzonymi osadami ściekowymi było w roku 2001 ich wykorzystanie na cele nieprzemysłowe (61% ,9 Mg), głównie do rekultywacji terenów pogórniczych w powiecie tarnobrzeskim. Około 34% osadów 7 448,1 Mg składowano na składowiskach. Niewielką ilość osadów wykorzystano na cele przemysłowe. Minimalne ilości osadów są kompostowane bądź przekształcane termicznie. Wykorzystując wskaźniki omówione w KPGO w woj. planie gospodarki odpadami oszacowano masę osadów ściekowych na lata :

19 Lata Ilość osadów przy wskaźniku 27,725 kg/mieszkańca/rok (Mg s.m.) 2001 (wg WIOŚ) , , , , , , , , , ,00 Plan gospodarki odpadami dla województwa podlaskiego [15] Zgodnie z danymi GUS w 2001 roku w komunalnych oczyszczalniach ścieków województwa podlaskiego powstało Mg osadów ściekowych, natomiast wg informacji uzyskanych z powiatów, w oczyszczalniach tych wytworzono Mg s.m. osadów ściekowych. Sposoby wykorzystania wytworzonych osadów są następujące: - wykorzystanie rolnicze Mg s.m., - wykorzystanie przemysłowe 517 Mg s.m., - kompostowanie 216 Mg s.m., - przekształcanie termiczne 27 Mg s.m., - inne 919 Mg s.m. W planie nie przedstawiono prognozy ilości osadów powstających w województwie do roku Zacytowano jedynie KPGO, w którym przewiduje się dwukrotny przyrost masy osadów. Plan gospodarki odpadami dla województwa pomorskiego [16] W planie gospodarki odpadami przytoczono dane GUS-u, wg których w roku 2001 w oczyszczalniach ścieków komunalnych woj.pomorskiego powstało Mg s.m. osadów. Natomiast wg danych Pomorskiego Urzędu Wojewódzkiego, w roku 2002 powstało już Mg s.m. osadów. Sposoby postępowania z osadami ściekowymi w roku 2001 (wg GUS-u) były następujące (w Mg s.m.): - wykorzystanie przemysłowe 524, - wykorzystanie rolnicze 927, - kompostowanie 5 369,

20 - przekształcanie termiczne 3 799, - składowanie 7 780, - inne , - osady nagromadzone na terenie oczyszczalni W województwie pomorskim przy pięciu oczyszczalniach ścieków (w Słupsku, Tczewie, Swarzewie, Chojnicach i Brusach) istnieją kompostownie osadów i odpadów komunalnych. W Grupowej Oczyszczalni Ścieków Dębogórze w Gdyni istnieje spalarnia o mocy przerobowej zapewniającej unieszkodliwianie całej masy osadów, w oczyszczalni w Swarzewie spalaniu wspólnie z węglem i drewnem poddaje się niewielką część powstających osadów. Zakłada się, iż tendencje wzrostowe ilości osadów w woj.pomorskim będą podobne jak sugeruje to KPGO, w którym przewiduje się dwukrotny wzrost ilości osadów do roku Plan gospodarki odpadami dla województwa śląskiego [17] Wg danych GUS w roku 2001 na terenie województwa śląskiego wytworzono Mg s.m. osadów ściekowych. Ilości i sposoby zagospodarowania osadów były następujące: - wykorzystanie rolnicze Mg s.m., - wykorzystanie przemysłowe Mg s.m., - kompostowanie 790 Mg s.m., - przekształcanie termiczne 2 Mg s.m., - składowanie Mg s.m., - inne Mg s.m. Przewidywana ilość komunalnych osadów ściekowych powstających w ciągu roku kształtuje się następująco: - rok Mg s.m., - rok Mg s.m., - rok Mg s.m. Plan gospodarki odpadami dla województwa świętokrzyskiego [18] W roku 2001 wytworzono w województwie świętokrzyskim Mg s.m. osadów ściekowych. Sposoby wykorzystania wytworzonych osadów ściekowych są następujące: - wykorzystanie przemysłowe 896 Mg s.m., - wykorzystanie rolnicze Mg sm., - kompostowanie 28 Mg s.m., - przekształcanie termiczne 12 Mg s.m., - składowanie Mg s.m.,

21 - inne Mg s.m. Prognoza sporządzona na podstawie danych dla województwa świętokrzyskiego zakłada wolniejszy przyrost masy powstających osadów w skali roku. Zgodnie z tendencją krajową w roku 2014 nastąpi dwukrotne zwiększenie ilości powstających komunalnych osadów ściekowych. Uwzględniając specyfikę województwa prognozuje się wolniejszy przyrost masy osadów. W roku 2014 masa powstających osadów ściekowych wyniesie od do Mg. Plan gospodarki odpadami dla województwa warmińsko-mazurskiego [19] W województwie warmińsko-mazurskim w roku 2001 wytworzonych zostało Mg s.m. osadów ściekowych. Sposoby zagospodarowania wytworzonych osadów były następujące: - wykorzystanie przemysłowe 11 Mg s.m., - wykorzystanie rolnicze Mg s.m., - kompostowanie 550 Mg s.m., - składowanie Mg s.m., - inne Mg s.m. Przewiduje się, że w województwie warmińsko-mazurskim przybywać będzie ok. 2% osadów ściekowych w skali roku, co odpowiada: 2006 r. 22,4 tys. Mg/rok, 2010 r. 22,9 tys. Mg/rok, 2014 r. 23,3 tys. Mg/rok. Plan gospodarki odpadami dla województwa wielkopolskiego [20] W roku 2000 w oczyszczalniach ścieków województwa wielkopolskiego wytworzono Mg s.m. osadów ściekowych. Sposoby postępowania z osadami były następujące: - wykorzystanie przemysłowe Mg s.m., - wykorzystanie rolnicze Mg s.m., - kompostowanie Mg s.m., - przekształcanie termiczne 6 Mg s.m., - składowanie Mg s.m., - inne Mg s.m. Prognoza ilości osadów ściekowych do roku 2014 w Mg s.m./rok dla województwa wielkopolskiego: Mg, Mg, Mg.

22 Plan gospodarki odpadami dla województwa zachodniopomorskiego [21] W roku 2002 w oczyszczalniach ścieków komunalnych woj.zachodniopomorskiego wytworzono Mg osadów ściekowych. Wszystkie wytworzone osady zostały wykorzystane do celów nieprzemysłowych w tym: - wykorzystanie rolnicze Mg, - kompostowanie Mg, - składowanie Mg, - inne Mg. W okresie roku nastąpią znaczące zmiany w wytwarzaniu osadów ściekowych. Przewiduje się, że do roku 2015 blisko 100% ścieków, kierowanych będzie do oczyszczalni ścieków komunalnych, stosujących biologiczne oczyszczanie z podwyższonym usuwaniem biogenów. Doprowadzi to do powstania dodatkowych osadów ściekowych w ilości Mg s.m./rok.

23 3.3. Stan gospodarki osadami w województwie zachodniopomorskim i podkarpackim Szeroka analiza aktualnej gospodarki osadowej została opracowana w dwóch województwach: zachodniopomorskim oraz podkarpackim. W województwie zachodniopomorskim w wyniku realizacji projektu Wsparcie Techniczne dla Województwa Zachodniopomorskiego w Zakresie Gospodarki Osadowej (projekt ten jest częścią DANCEE duńskiej pomocy na rzecz ochrony środowiska w Europie wschodniej) opracowano raport dotyczący osadów ściekowych wytwarzanych na terenie województwa zachodniopomorskiego oraz metod ich przekształcania [22]. Zgodnie z tym raportem całkowita ilość osadów ze ścieków komunalnych wytwarzanych w województwie w 2002r. wyniosła Mg s.m./rok, co odpowiada m 3 /d. Czternaście największych oczyszczalni wytworzyło 60% osadów ogółem. Prawie wszystkie oczyszczalnie ścieków stosują oczyszczanie biologiczne. Beztlenową stabilizację stosuje się w 21 oczyszczalniach, wytwarzających 40% osadów ze ścieków komunalnych. Pod względem ilości przerabianych osadów, najczęściej stosowaną metodą odwadniania jest odwirowywanie. Wirówki stosowane są w 18 oczyszczalniach wytwarzających 60% osadów ściekowych ogółem. Prasy taśmowe stosowane są natomiast w 23 oczyszczalniach, wytwarzających 20% osadów ściekowych. Poletka do suszenia osadu stosowane są w licznych mniejszych oczyszczalniach ścieków (44), ale zapewniają przetwarzanie niewielkiej ilości osadów (11%). Poza trzema najczęściej stosowanymi metodami, inne technologie, takie jak filtry workowe, prasy komorowe, etc. stosowane są w mniejszym zakresie. Szacuje się, że około 70% osadów ściekowych w województwie poddawanych jest dodatkowej obróbce przed ostatecznym zagospodarowaniem. Najczęściej stosowaną metodą jest kompostowanie, które stosowane jest w 27 oczyszczalniach ścieków, wytwarzających 34% ogólnej ilości osadów ściekowych. Kompostowanie prowadzone jest na kilka sposobów, od prostego składowania na pryzmach i długich okresach między kolejnym przerzucaniem, do najnowocześniejszych metod intensywnego kompostowania. Stabilizacja z użyciem wapna jest drugą najczęściej stosowaną metodą wykorzystywaną w 28 oczyszczalniach, wytwarzających 33% osadów ściekowych. Do innych metod stosowanych w mniejszym zakresie należy mineralizacja roślinna (wierzba wiciowa) i długotrwałe składowanie (poletka osadowe). Pod względem zawartości metali ciężkich i patogenów, zgodnie z normami zawartymi w rozporządzeniu dotyczącym osadów ściekowych, jakość osadów ze ścieków komunalnych w województwie jest generalnie bardzo dobra. Spośród 57 oczyszczalni ścieków, gdzie wykonano stosowne analizy, 56 spełniała normy określone dla osadu

24 ściekowego przeznaczonego do wykorzystania w rolnictwie. Wspomniane wyżej 56 komunalnych oczyszczalni ścieków wytwarza ponad 80% całkowitej ilości osadów ze ścieków komunalnych w województwie. Pozostałe oczyszczalnie ścieków nie zostały objęte analizami, ponieważ brak było stosownych informacji. Z drugiej strony oczyszczalnie te należą do bardzo małych i wytwarzają mniej niż 14% osadu ogółem. Około połowa wszystkich osadów powstających w województwie jest wykorzystywana w rolnictwie. Do głównych metod unieszkodliwiania należą składowanie (28%) i rekultywacja składowisk odpadów (10,2%). Do innych metod należy długotrwałe składowanie przy oczyszczalniach ścieków oraz wykorzystanie do różnego rodzaju prac rekultywacyjnych, jednak metody te wykorzystywane są w niewielkim stopniu. W przypadku 21 małych oczyszczalni ścieków, wytwarzających 3,2% osadu ogółem, nie udało się uzyskać informacji na temat unieszkodliwiania [22]. Dla województwa opracowano prognozy ilości osadów ściekowych na lata 2002 do Opracowano trzy scenariusze dotyczące osadów ściekowych w przyszłości: scenariusz 1 - niski wzrost, scenariusz 2 - średni wzrost, scenariusz 3 - wysoki wzrost. Parametry użyte do scharakteryzowania każdego ze scenariuszy obejmowały: wzrost liczby ludności, zasięg sieci kanalizacyjnej (odsetek mieszkańców podłączonych systemem kanalizacyjnym do oczyszczalni ścieków), skuteczność oczyszczania ścieków. Poza tym wszystkie oczyszczalnie objęte prognozą zostały podzielone na trzy grupy, w zależności od stopnia urbanizacji terenu, na którym się znajdują: M: Obszary miejskie, MW: Obszary miejsko-wiejskie, W: Obszary wiejskie. Klasyfikacja lokalizacji oczyszczalni jako lokalizacji miejskiej była taka sama dla wszystkich trzech scenariuszy i klasyfikacja ta umożliwiła przydzielenie określonych wartości poszczególnym parametrom charakteryzującym scenariusze dla poszczególnych kategorii urbanizacji. Przy zastosowaniu powyższej metodologii otrzymano następujące prognozy dotyczące ilości osadu ze ścieków komunalnych:

25 Opis Ilość osadu (Mg s.m./rok) Obj. osadu (m 3 /rok) 2002 stan obecny Stan opisany scenariusz 1 Wzrost liczby ludności zgodny z prognozami GUS. Umiarkowany procentowy wzrost pokrycia siecią kanalizacyjną. Status quo jeżeli chodzi o technologię oczyszczania ścieków scenariusz 2 Wzrost liczby ludności jak w scenariuszu 1. Większy procentowy wzrost pokrycia siecią kanalizacyjną. Umiarkowana poprawa technologii oczyszczania ścieków scenariusz 3 Wzrost liczby ludności jak w scenariuszu 1. Pełna zgodność w wymaganiami UE dotyczącymi pokrycia siecią kanalizacyjną i technologii oczyszczania ścieków. Jak wynika z obliczeń w ramach scenariusza 3, najwyższy spodziewany wzrost produkcji osadu do roku 2015 wyniesie Mg s.m./rok co odpowiada wzrostowi nieco ponad 58% w stosunku do rocznej produkcji osadu w 2002r. Informacje zebrane w toku badań ankietowych wskazują, że większość małych oczyszczalni ścieków nie planuje w przyszłości zmiany technologii przetwarzania i unieszkodliwiania osadów ściekowych. W przeciwieństwie do małych oczyszczalni, oczyszczalnie w dużych miastach dokonały bardziej wnikliwej analizy procesu przetwarzania osadów ściekowych, co przyczyniło się do sporządzenia bardziej lub mniej sprecyzowanych planów. Plany te przewidują wprowadzenie radykalnych zmian w trzech oczyszczalniach obsługujących duże miasta. W Szczecinie i Stargardzie Szcz. planuje się, że osad będzie spalany. Ponieważ zakłada się, że do roku 2015 Szczecin najbardziej przyczyni się do wzrostu ilości osadów ściekowych powstających w województwie ze względu na wzrost ilości oczyszczanych ścieków, oznacza to, że większość wytwarzanej dodatkowej ilości osadów w 2015 r. będzie spalana. Jeżeli plany spalania osadu ściekowego ze Szczecina i Stargardu Szcz. zostaną wdrożone, w roku 2015 nieco ponad 1/3 ogólnej ilości osadu w województwie, zakładając realizację scenariusza 3, poddawana będzie spalaniu. Koszalin realizuje budowę kompostowni z zamiarem kompostowania wszystkich osadów ściekowych powstających w oczyszczalni obsługującej Koszalin. Po kompostowaniu osady te wykorzystywane będą do celów rolniczych. Oznacza to, że Mg s.m., która trafia na składowisko, będzie do 2015 r. wykorzystywana rolniczo.

26 Stan gospodarki osadowej w województwie podkarpackim przedstawiono w opracowaniu Gospodarka komunalnymi osadami ściekowymi w województwie podkarpackim [23]. W opracowaniu tym podano, że w województwie podkarpackim w roku 2001 wytworzono Mg s.m. ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych (wg danych zebranych na podstawie ankiet od zarządzających oczyszczalniami). W 16 kontrolowanych oczyszczalniach wytworzono natomiast: 1 337,44 Mg skratek, 2 393,62 Mg piasku, ,28 Mg s.m. ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych. Cyklem kontrolnym zostały objęte oczyszczalnie, które w 2001 r. wytworzyły około 80% ogólnej ilości ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych wytworzonych w województwie. Sposoby postępowania z wytworzonymi odpadami w kontrolowanych oczyszczalniach były następujące: - skratki składowano na komunalnych składowiskach odpadów, - piasek był składowany bądź wykorzystywany na komunalnych składowiskach odpadów jako warstwa przekładkowa, - ustabilizowane komunalne osady ściekowe wykorzystywane były do rekultywacji terenów pogórniczych lub wykorzystywane bądź składowane na komunalnych składowiskach odpadów. Tylko oczyszczalnie ścieków w Rzeszowie, Jaśle i Jarosławiu wykorzystywały w 2001 i 2002 roku wytworzone osady do rekultywacji gruntów na terenach oczyszczalni lub strefy sanitarnej. Wytworzone w oczyszczalniach w 2001 r. ustabilizowane osady ściekowe w łącznej ilości ,28 Mg s.m. wykorzystane zostały: - w ilości 9 396,19 Mg s.m. tj. 54% - do rekultywacji terenów, - w ilości 2 055,36 Mg s.m. tj. 13% - jako warstwa izolacyjna na komunalnych składowiskach odpadów, - pozostała ilość 5 773,73 Mg s.m., tj 33% deponowana była na składowiskach odpadów lub magazynowana na terenie oczyszczalni.

27 3.4. Analiza gospodarki osadami ściekowymi zawarta w KPOŚK Ilość wytwarzanych osadów ściekowych W materiałach Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych [1] przedstawiono dane pochodzące z 16 województw, zawarte w ankietach opracowanych przez jednostki samorządowe. Na podstawie tych danych (częściowo skorygowanych) oraz danych IOŚ z roku 2002 dokonano obliczenia jednostkowych wskaźników ilości osadów dla poszczególnych oczyszczalni, wskaźników średnich dla każdego województwa oraz wskaźnika krajowego. Wskaźniki te obliczono jako iloraz ogólnej ilości suchej masy powstających osadów oraz ilości oczyszczanych ścieków w czasie 24 godzin (doby) i wyrażono je w kg s.m./m 3 ścieków. Wartości wskaźników dla każdego województwa przedstawiono w poniższej tabeli. Tab.3. Wartości jednostkowych wskaźników ilości osadów dla poszczególnych województw Województwo RLM Ilość Ścieków Ilość Osadów Wskaźnik ilości osadów ściekowych w kg/m 3 ścieków m 3 /d Mg s.m./d min max średni 1.dolnośląskie ,349 0,043 0,609 0,264 2.kujwskopomorskie ,231 0,050 0,681 0,265 3.lubelskie ,925 0,049 0,671 0,280 4.lubuskie ,641 0,076 0,654 0,281 5.łódzkie ,330 0,071 0,641 0,240 6.małopolskie ,538 0,029 0,750 0,127 7.mazowieckie ,811 0,018 0,771 0,242 8.opolskie ,612 0,065 0,383 0,272 9.podkarpackie ,760 0,044 0,750 0, podlaskie ,756 0,114 0,709 0, pomorskie ,979 0,064 0,600 0, śląskie ,147 0,050 0,627 0, świętokrzyskie ,359 0,030 0,640 0, warmińskomazurskie ,436 0,054 0,883 0, wielkopolskie ,701 0,050 0,690 0,294

28 16.zachodniopo- morskie ,818 0,048 0,636 0,213 Wartości obliczonych wskaźników w poszczególnych województwach są zróżnicowane. Średnia ich wartość wynosi od 0,127 kg s.m./m 3 w woj. małopolskim do 0,354 kg s.m./m 3 w woj.warmińsko-mazurskim. Wartość średniego wskaźnika krajowego wynosi 0,247 kg s.m./m 3 wynik ten przyjmuje się jako miarodajny do szacowania ilości osadów w kraju. Wartość jednostkowego wskaźnika ilości osadów jest uzależniona od: - stężenia ścieków dopływających do oczyszczalni, szczególnie wartości BZT 5 i ilości zawiesin, - technologii oczyszczania, stopnia ustabilizowania osadów, - reagentów stosowanych w procesie oczyszczania ścieków i przeróbki osadów. Znaczne obniżenie wartości wskaźnika jednostkowego może wystąpić jedynie w przypadku zastosowania takich procesów jak suszenie czy spalanie osadów. Stosowane sposoby zagospodarowania osadów ściekowych Procesy ostatecznego zagospodarowania osadów ściekowych poprzedzone są ich przeróbką mającą na celu stabilizację, zmniejszenie masy i objętości osadów. Sposoby przeróbki osadów pochodzących z ankietowanych komunalnych oczyszczalni ścieków przedstawione w materiałach Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych zawarto w tabeli nr 4. Stabilizacja tlenowa, jako jedyny proces stabilizacji osadów, stosowana jest w 444 oczyszczalniach (54,5% analizowanych obiektów)[1]. Do grupy tej należą oczyszczalnie o mniejszej przepustowości z uproszczonym układem oczyszczania ścieków, bez osadników wstępnych. W 205 oczyszczalniach stabilizacja osadu prowadzona jest w osadnikach Imhoffa lub WKF O, 94 duże oczyszczalnie wyposażone są w zamknięte komory fermentacyjne (WKF Z ) 11,5% analizowanych obiektów. Dane o sposobach zagospodarowania w ankietowanych obiektach były niepełne (w 54 przypadkach nie zamieszczono informacji o sposobach przeróbki osadów). Wg KPOŚK mechaniczne urządzenia do odwadniania osadów posiadają 473 obiekty 58,2%. Wśród urządzeń tych największa liczbę stanowią prasy taśmowe. W mniejszych obiektach stosowane są głównie workownice. Higienizacja osadów poprzez wapnowanie stosowana jest w 177 oczyszczalniach (głównie mniejszych) w sposób ciągły lub okresowo. Jednak nie wszystkie obiekty posiadają instalacje do wapnowania, w małych oczyszczalniach osad przesypywany jest wapnem na poletkach.

29 Zgodnie z analizą przedstawioną w Krajowym Programie Oczyszczania Ścieków Komunalnych sposoby zagospodarowania osadów ściekowych pochodzących z ankietowanych oczyszczalni ścieków obejmowały: - nawożenie gleb w rolnictwie, - rekultywację terenów przemysłowych, składowisk odpadów, kształtowanie terenów krajobrazu miejskiego oraz terenów oczyszczalni, - produkcję mieszanek osadowych, kompostu i roślin (wierzba, trzcina, trawy itp.), - składowanie na składowiskach odpadów komunalnych, - magazynowanie na terenie oczyszczalni, w tym w stawach i lagunach, - wywóz do innej oczyszczalni - spalanie.

30 Tab.4. Ocena gospodarki osadami z komunalnych oczyszczalni ścieków sposoby przeróbki osadów Lp. Województwo Liczba analizowanych oczyszczalni Liczba oczyszczalni wykorzystujących procesy: Higienizacji 4 > 2000 RM Wybudowane Modernizacja PUB 1 Stabilizacj WKFZ WKFO lub os. inne 2 Brak Odwadniania po 1995r i tlenowej Imhoffa danych mech Dolnośląskie Kujawskopomorskie Lubelskie Lubuskie Łódzkie Małopolskie Mazowieckie Opolskie Podkarpackie Podlaskie Pomorskie Śląskie Świętokrzyskie Warmińskomazurskie Wielkopolskie Zachodniopomorskie Razem oczyszczalnie z podwyższonym usuwaniem substancji biogennych, w tym reaktory cykliczne (SBR), semicykliczne, dwufazowe lub ze strącaniem fosforu 2 np.mineralizacja osadu w stawach lub lagunach 3 także półmechaniczne w mniejszych obiektach 4 wapnowanie, w tym również pyły dymnicowe i popioły

31 Tab.5. Ocena gospodarki osadami z komunalnych oczyszczalni ścieków sposoby zagospodarowania osadów Liczba Liczba oczyszczalni wykorzystujących osady: L.p. Województwo analizowanych Brak danych oczyszczalni w rolnictwie do rekultywacji różnie 1 magazynowanie 2 do produkcji 3 składowanie wywóz do innych oczysz. 1. Dolnośląskie Kujawsko-pomorskie Lubelskie Lubuskie Łódzkie Małopolskie Mazowieckie Opolskie Podkarpackie Podlaskie Pomorskie Śląskie Świętokrzyskie Warmińsko-mazurskie Wielkopolskie Zachodniopomorskie Razem wykorzystanie osadów na kilka sposobów, np.: w rolnictwie i do rekultywacji, do rekultywacji i składowanie, itp. 2 np.w stawach, lagunach lub składowiskach na terenie oczyszczalni, 3 np.: do produkcji kompostu, mieszanek osadowych, wierzby i trzciny na plantacjach itp.

32 Analiza gospodarki osadowej w ankietowanych obiektach przeprowadzona w KPOŚK pozwala na stwierdzenie, że wytwarzane osady są głównie wykorzystywane do rekultywacji - osady z 231 obiektów (w tym aż 57 na terenie woj.śląskiego). Porównywalna liczba oczyszczalni (224 obiekty) składuje osady na składowiskach odpadów komunalnych. Osady ze 139 oczyszczalni wykorzystywane są do nawożenia gleb w rolnictwie (najwięcej obiektów w woj. wielkopolskim 17). Niewielka liczba oczyszczalni wykorzystuje osady do produkcji kompostu i mieszanek osadowych (38 obiektów). W niektórych oczyszczalniach stosowane są dwa sposoby zagospodarowania osadów (np. rekultywacja i składowanie). Sposoby postępowania z osadami z komunalnych oczyszczalni ścieków w poszczególnych województwach przedstawiono w tabeli nr 5. Jakość wytwarzanych osadów ściekowych W Krajowym Programie Oczyszczania Ścieków Komunalnych dokonano również oceny jakości osadów z punktu widzenia możliwości ich wykorzystania (Instytut Ochrony Środowiska Warszawa oraz Politechnika Białostocka, Bernacka i inni 2002). Ocenę tę przeprowadzono dla pięciu grup oczyszczalni, obsługujących: - do 2 tys. RM grupa I, tys. RM grupa II, tys. RM grupa III, tys. RM grupa IV, - powyżej 100 tys. RM grupa V. W ocenie nie uwzględniono wskaźników biologicznych osadów. Badania sanitarne osadów będące w posiadaniu eksploatatorów analizowanych oczyszczalni pochodziły z różnych lat i zwykle dotyczyły innych partii osadów niż badane w Instytucie. Jednak według uzyskanych informacji osady, które były wykorzystywane w rolnictwie, bądź do rekultywacji, spełniały wymagania krajowe w zakresie wskaźników sanitarnych. W większości wypadków ewentualnymi czynnikami limitującymi wykorzystanie osadów nie są wskaźniki sanitarne lecz zawartość metali ciężkich. Tab.6. Zawartość metali ciężkich w osadach z oczyszczalni ścieków województwa podlaskiego w latach [1] Oczyszczalnie Maksymalna i minimalna zawartość metali ciężkich w osadach w mg/kg s.m. Grupa Liczba Ołów Kadm Chrom miedź nikiel rtęć cynk I 32 0,4-92,8 0,08-16,0 2,8-196,0 2,6-128,8 0,4-25,0 0,11-2, II 5 2,6 67,1 0,28-4,90 7, ,8-107,0 7,3-21,6 0,10-3, III 6 16,3-194,0 0,77-4,12 19,8-62,0 23,0-123,0 6,9-16,1 0,21-5,

33 V 1 27,8-29,3 1,14-2,20 5,4-16,1 94,0-131,2 6,0-8,1 1,0-3, I-V 44 0,4-194,0 0,08-16,0 2, ,6-131,2 8,0-8,1 0,10-5, Dopuszczalna zawartość metali ciężkich w osadach w mg/kg sm wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz.U.Nr 134, poz.1140) do wykorzystania: W rolnictwie Na cele nierolne Do innych celów Osady, w których występowały przekroczenia zawartości metali ciężkich lub podwyższone ich zawartości, pochodziły z oczyszczalni różnej wielkości zarówno z zupełnie małych, jak i z większych. Decydował o tym przede wszystkim udział ścieków z zakładów usługowych lub przemysłowych. Spośród 15 oczyszczalni, z których pobierano osady do badań przeprowadzonych w Instytucie Ochrony Środowiska, trzy mieściły się w grupie III, cztery w grupie IV i osiem w grupie V. Ekstremalną i średnia zawartość metali ciężkich w osadach badanych w latach i podano łącznie w tabeli 7. Tab.7. Zawartość metali ciężkich w osadach z piętnastu oczyszczalni ścieków badanych w latach [1] Rok badań Minimalna, maksymalna i średnia zawartość metali ciężkich w osadach w mg/kg s.m. ołów Kadm chrom miedź nikiel rtęć Cynk ,7 69,6 13, ,63 2, ,0 34,5 9, ,02 7,55 2, ,6 83,8 11, ,61 9,11 2, Zawartość metali ciężkich w osadach zależy bardziej od udziału ścieków przemysłowych w ogólnej masie ścieków niż od wielkości oczyszczalni, na co wskazują również badania osadów z oczyszczalni województwa podlaskiego. Analiza statystyczna zbioru danych z lat (n=150) i (n=75) wykazała, że zawartość metali ciężkich w osadach z wyjątkiem rtęci zmniejszyła się, zarówno przy 50 jak i 90 procentowym prawdopodobieństwie występowania (tab. 8)

34 Tab.8. Prawdopodobieństwo występowania zawartości metali ciężkich w osadach ściekowych badanych w latach i [1] Badane Prawdopodobieństwo występowania substancje 50% 90% w mg/kg s.m Ołów Kadm 4,6 4,6 24,6 20,5 Chrom Miedź Niekiel Rtęć 2,02 2,19 4,21 4,25 Cynk Biorąc pod uwagę 90 procentowe prawdopodobieństwo występowania poszczególnych metali w osadach należy liczyć się z ograniczeniem możliwości ich wykorzystania w rolnictwie. Metalami limitującymi ten sposób wykorzystania są przede wszystkim kadm i cynk, także ołów i nikiel, a w przypadku osadów z niektórych oczyszczalni województwa podlaskiego- także kadm i rtęć. Jednak te osady, które nie spełniają najostrzejszych wymagań z uwagi na zawartości metali ciężkich, zgodnie z przepisami krajowymi mogłyby być wykorzystane do rekultywacji gruntów na cele nierolne lub do uprawy roślin przeznaczonych na kompost, a także do uprawy roślin nie przeznaczonych do spożycia i do produkcji pasz. Podobnie jak w przypadku zawartości metali ciężkich w osadach, tak i zawartość mikrozanieczyszczeń organicznych zależy nie od wielkości oczyszczalni lecz lokalizacji obiektu, a przede wszystkim udziału ścieków przemysłowych i ich rodzaju. Zawartość chlorowcopochodnych związków organicznych AOX w osadach badanych w latach była stosunkowo mała i nie ulegała istotnym zmianom. Analiza statystyczna zawartości AOX w osadach z czternastu oczyszczalni wykazała, że w latach i zawartość tych związków w 50% próbek nie przekraczała odpowiednio 225 i 232 mg Cl/kg s.m., a w 90% próbek wynosiła 300 i 304 mg Cl/kg s.m. wraz z wartościami niższymi (tabela 9).

35 Tab.9. Prawdopodobieństwo występowania zawartości AOX, WWA i PCB w osadach ściekowych badanych w latach i [1] Badane związki w mg/kg sm Prawdopodobieństwo występowania 50% 90% AOX Suma 16 WWA 7,6 6,5 16,4 11,6 Suma 7 PCB 0,13 0,03 0,32 0,09 Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych WWA w osadach ściekowych zmieniała się w okresie badań w zależności od oczyszczalni. Generalnie można stwierdzić, że zawartość węglowodorów aromatycznych w osadach ściekowych uległa stopniowemu obniżeniu. W roku 1999, w porównaniu z rokiem 1998, w największym stopniu obniżyła się zawartość fluorantenu i pirenu, węglowodorów czteropierścieniowych. Jak wynika z analizy statystycznej wyników badań w latach zawartość sumy WWA w 90% próbek osadów wynosiła 11,6 mg/kg s.m., podczas gdy w latach ,4 mg/kg s.m. W ciągu dwóch lat zawartość WWA w osadach zmniejszyła się więc około 30%. W latach zawartość poszczególnych kongenerów, a tym samym i sumy siedmiu polichlorowanych bifenyli PCB w badanych osadach była stosunkowo mała i uległa wyraźnemu zmniejszeniu. W większości próbek osadów w latach zawartość poszczególnych kongenerów nie przekraczała 0,01 mg/kg s.m. Było to prawdopodobnie wynikiem ograniczenia stosowania PCB, zarówno w przemyśle (farby, lakiery), jak i w środkach impregnujących, grzybobójczych i płynach hydraulicznych. Także w znacznym stopniu zmienił się system składowania i unieszkodliwiania odpadów zawierających PCB. 3.5.Gospodarka komunalnymi osadami ściekowymi w KPGO Przedstawione do osiągnięcia cele w gospodarce komunalnymi osadami ściekowymi wynikające z KPGO [24] dotyczyły: - zwiększenia stopnia kontroli obrotu komunalnymi osadami ściekowymi w celu zapewnienia maksymalnego bezpieczeństwa zdrowotnego i środowiskowego, - zwiększenia stopnia przetworzenia komunalnych osadów ściekowych, - maksymalizacja stopnia wykorzystania substancji biogennych zawartych w osadach przy jednoczesnym spełnieniu wszystkich wymogów dotyczących bezpieczeństwa sanitarnego i chemicznego.

36 W KPGO preferowanym kierunkiem postępowania w celu zagospodarowania osadów jest kompostowanie, poprzedzające ich wykorzystanie do rekultywacji składowisk i terenów poprzemysłowych o wysokim stopniu zanieczyszczenia. Założono, że ten kierunek powinien być preferowany w oczyszczalniach posiadających powiązania z zakładami kompostowania odpadów komunalnych i z zakładami wytwarzającymi znaczne ilości odpadów organicznych (zakłady wytwarzające korę, trociny). Założono, że ilość osadów kompostowanych może wzrosnąć nawet do 20% ich całkowitej masy wytworzonej w kraju (obecnie ok. 14%). Przewidziano także, że w związku z wdrożeniem dyrektywy osadowej w Polsce, stworzone będą warunki do przejęcia kontroli nad obrotem komunalnymi osadami ściekowymi oraz nastąpi dalsze rozpoznanie zawartości zanieczyszczeń organicznych w osadach. Stąd też założono, że w roku 2014 bezpośrednie wykorzystanie osadów komunalnych w rolnictwie zmaleje do 12% ich wytworzonej masy. Jednocześnie zmaleje wykorzystanie komunalnych osadów ściekowych niekompostowanych do innych przyrodniczych celów z obecnych 17% do 14%. Dlatego też do nawożenia i użyźniania gruntów w roku 2014 używane będzie 26% osadów bez kompostowania oraz 20% osadów po procesie kompostowania co daje 46% osadów. Założono także, że w roku 2010 ilość komunalnych osadów ściekowych przekształcanych termicznie wzrośnie do 5% (obecnie ok.2%) a w roku 2014 do 8%. Przewidziano, że ilość składowanych osadów wzrośnie z obecnych 42,14% do 45% w roku 2010 i spadnie do 39% w 2014 r. Zgodnie z KPGO przewidziano w 2014 następującą strukturę wykorzystania i unieszkodliwiania osadów ściekowych: - nawożenie w rolnictwie 12%, - wykorzystanie w rekultywacji 14%, - kompostowanie 20%, - termiczne 8%, - składowanie 39%, - wykorzystanie przemysłowe 7%. Warunkiem prawidłowego rozwoju sposobów stosowania osadów na gruntach, obejmujących także procesy ich przygotowania do tych celów, jest: - wdrożenie systemu kontroli osadów, - utworzenie wyspecjalizowanych jednostek organizacyjnych, których celem byłoby właściwe zagospodarowanie osadów ściekowych. Krajowy plan gospodarki odpadami prezentuje zmiany w strukturze unieszkodliwiania i wykorzystania osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków w sposób następujący:

37 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Unieszkodliwianie termiczne Składowanie Kompostowanie przed wprowadzeniem do gruntu Wykorzystane na gruntach rolnych bez kompostowania Wykorzystane do nawożenia i użyźniania innych gruntów Inne sposoby wykorzystania bez kompostowania Wykorzystane przemysłowe bez przetwarzania 0% Rys.2. Zmiany w strukturze unieszkodliwiania i wykorzystania osadów z komunalnych oczyszczalni ścieków wg klasyfikacji GUS [24]

38 4. ANALIZA TECHNICZNO EKONOMICZNO - EKOLOGICZNA METOD ZAGOSPODAROWANIA ODPADÓW Z OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW MOŻLIWYCH DO ZASTOSOWANIA W POLSCE Uwarunkowania wyboru sposobu zagospodarowania osadów ściekowych Wybór ostatecznej metody zagospodarowania osadów ściekowych jest uwarunkowany wieloma czynnikami. Problem zagospodarowania osadów ściekowych powinien być zintegrowany z procesem oczyszczania ścieków. Decydując się na konkretny sposób zagospodarowania osadów należy rozważyć aspekty techniczne, ekonomiczne, ekologiczne i uwarunkowania lokalne. Koncepcja przeróbki osadów [25] powinna bazować na holistycznej analizie wszystkich aspektów gospodarki osadowej na terenie objętym planem. Główne etapy przygotowania planu gospodarki osadowej przedstawiono na poniższym rysunku. PODSTAWOWA PRACA PLANISTYCZNA Identyfikacja obszaru objętego planem Identyfikacja oczyszczalni Przygotowanie inwentaryzacji osadu NAKREŚLENIE PODSTAWOWEJ STRATEGII Ocena możliwości rolniczego wykorzystania PRZYBLIŻENIE KONCEPCJI Identyfikacja miejsc przeróbki Ocena ekonomiczna Raport Ocena oddziaływania na środowisko Synergizm we wspólnym zagospodarowaniu Identyfikacja metod przeróbki Metody przeróbki Opinia społeczna OKREŚLENIE URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH Opis niezbędnych nowych urządzeń technologicznych OKREŚLENIE SYSTEMU I PROCEDUR ADMINISTRACYJNYCH Przygotowanie planu procedur administracyjnych UKOŃCZENIE PLANU GOSPODARKI OSADOWEJ Przygotowanie ostatecznego Planu Gospodarki Osadowej Rys.3. Ilustracja głównych etapów przygotowania planu gospodarki osadowej [25] Wybór końcowej metody zagospodarowania osadów jest wynikiem oceny wszystkich kryteriów. Obszar objęty planem obejmujący zwykle szereg mniejszych i kilka większych oczyszczalni pozwoli na przeróbkę całej ilości osadu w jednej, bądź dwu instalacjach centralnych. Tak zorganizowane przedsięwzięcie zapewni korzyści pod względem

39 inwestycyjnym i eksploatacyjnym. A jeśli osad ma być wykorzystywany rolniczo pozwoli określić odpowiednie i wystarczające tereny rolne w granicach obszaru objętego planem. Ważną kwestią jest również dobór miejsca przeróbki i związany z nim transport osadów (odległość, warunki drogowe, natężenie ruchu oraz gęstość zaludnienia wzdłuż dróg transportu). Problem transportu obejmuje zarówno transport z mniejszych oczyszczalni ścieków do centralnej instalacji przeróbki osadów, jaki i również transport końcowego produktu do miejsc zagospodarowania. Oznacza to, że miejsce przeróbki osadu powinno znajdować się stosunkowo blisko obszarów, gdzie ma nastąpić ostateczne zagospodarowanie osadu [25]. Na etapie planowania należy również zwrócić uwagę na wpływ wybranej koncepcji zagospodarowania osadów na środowisko. Należy opracować raport zawierający ocenę oddziaływania na środowisko, która powinna dać pozytywną ocenę przedsięwzięcia. W chwili obecnej w kraju stosowane są dwa sposoby zagospodarowania osadów: wykorzystanie przyrodnicze oraz składowanie. Wprowadzanie obostrzeń prawnych spowoduje ograniczanie składowania osadów, zaś wykorzystanie rolnicze w dużej mierze uzależnione jest od zawartości metali ciężkich oraz organizmów chorobotwórczych. W tym przypadku unieszkodliwianie osadów może być realizowane z wykorzystaniem metod termicznych. Wybór termicznej metody zagospodarowania osadów ściekowych wymaga również przeprowadzenia szerokiej analizy. Do najważniejszych uwarunkowań należą [26]: Określenie zakresu obszaru czy regionu, dla którego powinna być opracowywana koncepcja zagospodarowywania osadów ściekowych, następnie określenie ich strumienia, podstawowych właściwości fizykochemicznych oraz wartości opałowej. Zakres ten powinien zostać wykonany w ramach opracowań ujętych w wojewódzkim bądź powiatowym planie gospodarki odpadami. W przypadku wskazania termicznego przetwarzania jako optymalnego niezbędne są kolejne analizy: - określenie możliwego do uzyskania, a jednocześnie energetycznie uzasadnionego stopnia mechanicznego odwodnienia komunalnych osadów ściekowych przeznaczonych do termicznego przetwarzania, - analiza wskazania lokalizacyjnego dla planowanej instalacji suszenia i termicznego przetwarzania osadów, jej odległości od zakładu oczyszczania ścieków wraz z logistyką i kosztami transportu osadów, - wielokryterialna analiza celowości zastosowania określonej technologii suszenia osadów wraz z analizą technicznych i ekonomicznych aspektów determinujących wybór optymalnej technologii suszenia osadów, - wielowariantowa analiza zaawansowanych i technicznie dojrzałych technologii termicznego przetwarzania osadów ściekowych przy założeniu koncepcji

40 bezpośredniego spalania osadów ściekowych lub koncepcji ich współspalania z innymi paliwami, - analiza efektywności energetycznej procesu spalania osadów w powiązaniu z procesem ich suszenia, w tym przeprowadzenie bilansu potwierdzającego możliwość ewentualnego wykorzystania energii wytwarzanego biogazu nie tylko dla potrzeb technologicznych oczyszczalni ścieków czy potrzeb gospodarczych (c.o., c.w.u.), lecz także dla potrzeb suszenia osadów, - analiza ekonomiczna obejmująca określenie nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych wraz z analizą źródeł finansowania inwestycji, - analiza akceptacji społecznej dla planowanej inwestycji. Poszczególne etapy omawianej analizy przedstawia poniższy rysunek. PROCES OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW OSADY ŚCIEKOWE DEPONOWANIE MECHANICZNE ODWADNIANIE KOMPOSTOWANIE PRZYRODNICZE WYKORZYSTANIE ZEWNĘTRZNE ŹRÓDŁO CIEPŁA PROCES OSUSZANIA OSADÓW INTEGRALNY PROCES SPALANIA SPALANIE LUB WSPÓŁSPALNIE WŁASNE ŹRÓDŁO CIEPŁA BILANS ENERGII DODATKOWE ŹRÓDŁO CIEPŁA DLA ZAKŁADU Rys.4. Algorytm zagospodarowania osadów ściekowych przy użyciu metod termicznych [27] Podstawowe uwarunkowania determinujące wybór technologii termicznego przetwarzania osadów ściekowych to [28]: - właściwości paliwowe osadów ściekowych określające możliwość ich autotermicznego spalania, czyli spalania bez użycia paliwa wspomagającego. O możliwości autotermicznego spalania osadów decyduje stopień ich uwodnienia, udział substancji palnej w masie osadów oraz zawartość substancji mineralnych. Najczęściej warunek autotermicznego spalania nie jest możliwy do uzyskania bez zastosowania w częściowym choćby zakresie suszenia osadów,

41 - zastosowany wcześniej proces częściowego lub całkowitego suszenia osadów ściekowych. Suszenie osadów realizowane jako samodzielny proces termiczny i prowadzone w szerokim zakresie odparowania wody, zdecydowanie poszerza krąg możliwości zagospodarowania osadów w tym wybór technologii spalania bądź współspalania osadów, - ekonomicznie uzasadnione możliwości transportu odwodnionych mechanicznie osadów do zakładu ich termicznego przetwarzania. Dokonując wyboru technologii termicznego przetwarzania należy kierować się zasadą BAT, determinującą wybór technologii odpowiadającej najwyższemu dostępnemu poziomowi techniki i inżynierii ochrony środowiska. Wapnowanie osadów ściekowych Możliwość wykorzystania wapna do niszczenia organizmów chorobotwórczych opiera się na wykorzystaniu ciepła, które wywiązuje się podczas reakcji hydratacji tlenku wapna wodą zawartą w osadach. Proces ten zachodzi zgodnie z równaniem [29]: CaO + H 2 O Ca(OH) kj/kg CaO Poza temperaturą istotnym czynnikiem wpływającym na biobójczość procesu jest również wysoki odczyn wapnowanych osadów. Wiadomo, że wysokie stężenia zarówno jonów wodorowych, jak i wodorotlenowych powodują zmiany w jonizacji białek, co w konsekwencji prowadzi do zahamowania procesów życiowych organizmów [30]. Dodatkowo, podczas wapnowania następuje szybkie uwalnianie amoniaku, który przenika przez błony komórkowe i zwiększa likwidację organizmów patogennych. Wapno może być dodawane do osadów w formie tlenku lub wodorotlenku wapniowego, jak również istnieje możliwość wykorzystania do tego celu pyłów z wapienników lub z pieców cementowych. Dodawanie wapna do osadów ściekowych to nie tylko higienizacja, ale również możliwość ustabilizowania osadów oraz polepszenie ich zdolności do odwadniania [31]. Na podkreślenie zasługuje fakt, że wapnowanie osadów nie jest procesem zbyt kosztowym, natomiast wapno jest reagentem łatwo dostępnym na naszym rynku. O skuteczności procesu wapnowania w aspekcie inaktywacji organizmów chorobotwórczych, decyduje odpowiednia wartość odczynu i temperatury oraz utrzymanie ich na odpowiednim poziomie przez określony czas. Wysoką efektywność w likwidacji patogenów gwarantuje ph powyżej 11 utrzymywane przez 2 godziny oraz temperatura powyżej 52 C przez przynajmniej 12 godzin. Uzyskanie takich warunków jest możliwe przy zastosowaniu odpowiedniej ilości wapna, która ściśle zależy od

42 zawartości suchej masy w osadzie [31]. Wpływ zawartości suchej masy na efektywność podnoszenia odczynu przedstawia rysunek 5. Rys.5. Wpływ zagęszczania osadu mieszanego wstępnego i po złożach biologicznych na dawkę wapna niezbędną do uzyskania ph=12 [31] Kompleksowe badania nad wykorzystaniem wapna do odkażania osadów, przedstawione w pracy [32] potwierdziły wysoką skuteczność tej metody. Do eksperymentów badawczych wykorzystano trzy rodzaje osadów z pięciu oczyszczalni ścieków, o różnym stopniu uwodnienia. Podczas procesu prowadzono jednocześnie pomiary temperatury, analizę składu fizyczno-chemicznego osadów oraz dokonywano oznaczeń zawartości w nich bakterii oraz jaj robaków pasożytniczych przed i po procesie odkażania. Odkażanie prowadzono przy użyciu tlenku wapnia, jak i wapna hydratyzowanego. Efektem tych badań był wysoki stopień niszczenia patogenów, który wynosił średnio od 95% do blisko 100%. Dobór dawki wapna został ustalony w oparciu o sprawność cieplną procesu i ściśle zależał od zawartości suchej masy w osadzie. W przypadku osadu o 21% s.m. dawka wapna wynosiła 0,9 kg CaO/kg s.m. w przypadku osadów o s.m 3,84% dawka reagentu wynosiła 5,7 kg CaO/kg s.m. oraz 4,46 kg CaO/kg s.m. dla osadów o uwodnieniu 95,52%. Oznaczenia zawartości suchej masy wykonywane zarówno przed, jak i po procesie wapnowania potwierdziły, że istnieje możliwość wykorzystania wapna nie tylko do higienizacji osadów, ale również do częściowego odwadniania. Badania [32] dowiodły także, że na efekty ogrzewania osadów ma wpływ rodzaj osadów, a ściślej rzecz biorąc jego struktura. Lepszą efektywność procesu uzyskano dla osadów o strukturze ziarnistej, czyli dla osadów wstępnych i przefermentowanych natomiast osad stabilizowany tlenowo o strukturze kłaczkowatej ogrzewał się dwukrotnie wolniej, przez co sprawność cieplna procesu była odpowiednio niższa.

43 W badaniach nad pryzmowaniem osadów przefermentowanych z wapnem [33] wykazano, że poza właściwościami biobójczymi, dodawanie wapna polepsza strukturę osadów, która staje się gruzełkowata. Podnosi to znacznie walory masy osadowowapiennej w przypadku przyrodniczego wykorzystania. W praktyce spotyka się trzy sposoby mieszania osadów ściekowych z wapnem: 1. Najmniej popularnym rozwiązaniem jest metoda polegająca na dozowaniu wapna do uwodnionego osadu w trakcie wprowadzania osadów do gleby. 2. Drugim sposobem jest wapnowanie uwodnionych osadów przed ich mechanicznym odwadnianiem. Sposób ten powoduje kondycjonowanie osadów, co w rezultacie prowadzi do uzyskania placka osadowego o większej zawartości suchej masy w stosunku do wapnowania osadów po ich odwadnianiu. Ponadto zaletą tej metody jest to, że odwadniany osad jest ustabilizowany i już częściowo zhigienizowany [34]. Wykazano również [35], że stosując tę metodę, można zmniejszyć całkowitą ilość wapna o 10%, zmniejszyć ilość polielektrolitu w trakcie mechanicznego odwadniania oraz zredukować o około 10% ilość osadów kierowanych do ostatecznego unieszkodliwiania. 3. Najczęściej spotykaną w praktyce metodą stabilizacji osadów z wykorzystaniem wapna jest metoda trzecia, która polega na dodawaniu wapna palonego w postaci CaO do osadów po mechanicznym odwodnieniu. Tego typu instalacje są szeroko spotykane na całym świecie. Ilość wapna niezbędnego do podniesienia ph i temperatury można wyliczyć lub znaleźć na nomogramach sporządzonych z empirycznych wzorów. Na rysunku 6 przedstawiono nomogram pozwalający określić współczynnik dozowania wapna w zależności od zawartości suchej masy w osadach odwodnionych oraz wymaganej końcowej zawartości suchej masy po wapnowaniu stosowany przez firmę EMO przy projektowaniu instalacji do wapnowania osadów [36].

44 SF wymagana końcowa zawartość suchej masy mieszanki wapniowo-osadowej SD zawartość suchej masy po odwadnianiu Y współczynnik dozowania wapna wyrażony w kg CaO/kg s.m./h Rys.6. Nomogram wapnowanie osadów Stosowane dawki wapna zależą od szeregu czynników, w tym: wymaganego stopnia higienizacji, rodzaju osadu, stężenia s.m osadu. Teoretycznie 1 kg CaO pochłania w procesie hydratacji 0,32 kg wody, tworząc 1,32 kg wapna hydratyzowanego Ca(OH) 2, które reagując z dwutlenkiem węgla tworzy 1,78 kg CaCO 3 plus 0,32 kg wody oraz 2215kJ energii [34]. Szybkość procesu hydratacji zależy m.in. od rodzaju wapna. Typowa instalacja wapnowania osadów odwodnionych składa się zwykle z: silosu magazynującego wapno, układu ekstrakcji i dozowania, mieszarki, układu doprowadzającego osady odwodnione oraz systemu odprowadzania mieszanki osadów z wapnem. Magazynowanie wapna ma miejsce zazwyczaj w silosach, których pojemność ustalana jest na etapie projektu. Określona przez dozownik ilość wapna wraz z osadami wprowadzane są następnie do mieszarki. Obecnie, w tego typu urządzeniach spotyka się trzy techniki mieszania. Są to: typ pługowy, typ dwuosiowy z łopatkami oraz typ z pompą rozdrabniająco-mieszającą [36]. Typ pługowy umożliwia dokładne wymieszanie produktów i utworzenie jednorodnej mieszanki osadowo-wapniowej. Typ dwuosiowy z łopatkami pozwala na otrzymanie mieszanki w kształcie granulek, co umożliwia wykorzystanie uzyskanego produktu do zastosowań w rolnictwie. Z kolei system z pompą polecany jest raczej dla instalacji o małej wydajności i nieznacznej zawartości suchej masy w osadach.