Włodzimierz MIERNIK Dariusz MŁYŃSKI EPISTEME 22/2014, t. II s. 303-310 ISSN 1895-2241 ANALIZA EFEKTYWNOŚCI PRACY OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W KRZESZOWICACH PO MODERNIZACJI ANALYSIS OF THE EFFICENCY OF SEWAGE TREANMENT PLANT IN KRZESZOWICE AFTER ITS MODERNIZATION Abstrakt. Artykuł zawiera analizę i ocenę efektywności pracy oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach w okresie po jej modernizacji. Ocenę wykonano na podstawie wyników oznaczeń wskaźników fizyko chemicznych w próbkach ścieków surowych i oczyszczonych, pobranych na przestrzeni roku 2013. Zakres oznaczeń obejmował następujące wskaźniki zanieczyszczeń: zawiesinę ogólną, BZT5, ChZTCr, azot ogólny i fosfor ogólny.z przeprowadzonej analizy wynika, że średnia redukcja wskaźników zanieczyszczeń wynosiła odpowiednio: dla zawiesiny ogólnej 98,4%, BZT5 97,2%, ChZTCr 95,5%, azotu ogólnego 78,0% i fosforu ogólnego 73,8%. Oceniając funkcjonowanie oczyszczalni w Krzeszowicach stwierdzono, że działa ona w sposób prawidłowy o czym świadczy nie tylko bardzo wysoki poziom uzyskiwanej redukcji zanieczyszczeń, ale też skład ścieków oczyszczonych, każdorazowo spełniający warunki określone w pozwoleniu wodno prawnym. Słowa kluczowe: ścieki, oczyszczalnia, modernizacja, redukcja zanieczyszczeń Summary. The article presents analysis of the efficiency of sewage treatment plant in Krzeszowice after its modernization. The assessment was carried out based on results of physical and chemical parameters in samples of raw sewage and clean sewage which were collected through 2013. The range of indications included the following indicators of pollution: BOD5, CODCr, total suspended solids, total nitrogen and total phosphorus.performed analysis shows that average reduction of indicators of pollution was at level: BOD5 98,0%, CODCr 96,0%, total suspended solids 98,8%, total nitrogen 79,7%, total phosphorus 79,0%. Basing of the performed analysis it can conclude that sewage treatment plant in Krzeszowice works correctly and composition of treated wastewater meet the requirements of water law permission. Key words: wastewater, sewage treatment plant, modernization, pollution reduction 303
WSTĘP 304 Włodzimierz Miernik, Dariusz Młyński Oczyszczaniem ścieków nazywamy procesy prowadzące do zmiany ich składu jakościowego, polegające na redukcji zanieczyszczeń takich jak: zawiesiny koloidalne i łatwo opadające, zanieczyszczenia pochodzenia organicznego oraz związki biogenne, w taki sposób aby chroniły wody odbiornika przed zanieczyszczeniem, a w konsekwencji ograniczyły do minimum zagrożenia dla zdrowia ludzi i zwierząt [Łomotowski, Szpindor 2002]. Tylko prawidłowo funkcjonująca oczyszczalnia ścieków jest w stanie spełnić powyższe zadanie. Skuteczne oczyszczanie ścieków należy traktować, zwłaszcza w naszym kraju, jako zadanie priorytetowe. Wynika to z ograniczonych zasobów wodnych Polski, które są bardzo ubogie i w roku przeciętnym wynoszą około 1600 m 3-1 -1 [Krajowy 2010]. Stąd zarówno władze jak i społeczeństwo jest zobligowane do ochrony nie tylko ilościowej, ale i jakościowej wód [Bożek 2011]. Ponadto wraz z przystąpieniem do struktur Unii Europejskiej nasz kraj został zobowiązany do wprowadzenia i przestrzegania standardów ochrony środowiska, obowiązujące wszystkie państwa członkowskie [Miernik 2007]. Celem niniejszej pracy była analiza i ocena skuteczności usuwania zanieczyszczeń w ściekach dopływających do oczyszczalni w Krzeszowicach po jej modernizacji. MATERIAŁY I METODYKA Realizacji nakreślonego celu pracy dokonano w oparciu o materiały udostępnione przez eksploatatora obiektu to jest Wodociągi i Kanalizacje Krzeszowice Sp. z.o.o. Udostępnione materiały stanowiły: dokumentacja techniczna zmodernizowanej oczyszczalni ściekóww Krzeszowicach, pozwolenie wodno prawne oraz wyniki analiz fizyko-chemicznych ścieków surowych i oczyszczonych w okresie od stycznia do grudnia 2013 r. Zakres analiz obejmował następujące wskaźniki zanieczyszczeń: zawiesinę ogólną, BZT5, ChZTCr, azot ogólny i fosfor ogólny. Dla każdego wskaźnika wyznaczono wartość minimalną, średnią i maksymalną.w przypadku ścieków oczyszczonych wartości te porównano z dopuszczalnymi, określonymi w pozwoleniu wodno-
Analiza efektywności pracy oczyszczalni ścieków w krzeszowicach po modernizacji prawnym. Obliczono także procentową redukcję każdego wskaźnika zanieczyszczeń ze wzoru: gdzie: Sd stężenie wskaźnika w ściekach surowych, So stężenie wskaźnika w ściekach oczyszczonych, którą odniesiono do poziomu redukcji minimalnej zapisanej w załączniku nr 1 do Rozporządzenia Ministra Środowiska z dn. 24 lipca 2006 r. CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU Oczyszczalnia ścieków dla miasta Krzeszowice zlokalizowana jest w południowo wschodniej jego części, na działce o powierzchni 5,03 ha. W latach 2010 2012 obiekt przeszedł gruntowną modernizację. Po jej zakończeniu oczyszczalnia może obsłużyć 35 200 RLM co oznacza, że może oczyścić do 11 000 m 3 ścieków na dobę. Dopływają one z dwóch kierunków, a mianowicie: Krzeszowic i Woli Filipowskiej tzw. kolektorem krzeszowickim oraz Tenczynka tzw. kolektorem tenczyńskim. Oczyszczalnia w Krzeszowicach to oczyszczalnia dwustopniowa mechaniczno biologiczna (ryc. 1). Oczyszczanie mechaniczne odbywa się na kratach mechanicznychi ręcznych, piaskownikach wirowych oraz osadnikach wstępnych. Proces oczyszczania biologicznego bazuje na wysokoefektywnej technologii osadu czynnego i jest realizowanyw dwóch reaktorach biologicznych - starych (RBS) pracujących równolegle i współpracujących z reaktorem nowym (RBN) oraz w osadnikach wtórnych. 305
Włodzimierz Miernik, Dariusz Młyński 306 Ryc. 1. Schemat technologiczny oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach [źródło: opracowanie własne] Fig. 1. Technological scheme of sewage treatment plants in Krzeszowice [source: own elaboration] Odbiornikiem ścieków oczyszczonych jest potok Krzeszówka, przepływający tuż obok oczyszczalni, wzdłuż jej południowej strony. WYNIKI I DYSKUSJA Analizując efektywność pracy zmodernizowanej oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach oparto się w pierwszym rzędzie na porównaniu między sobą składu ścieków surowych i oczyszczonych. Ponadto skład ścieków oczyszczonych porównano ze składem jaki na eksploatatora obiektu nakłada pozwolenie wodno-prawne (tab. 1).
Analiza efektywności pracy oczyszczalni ścieków w krzeszowicach po modernizacji Tab. 1. Skład ścieków surowych i oczyszczonych na tle wartości dopuszczalnych, określonych w pozwoleniu wodno prawnym [źródło: opracowanie własne] Tab. 1. Composition of raw sewage and clean sewage with compare to permitted values from water law permission [source: own elaboration] Wskaźnik zanieczyszczeń Zawiesina ogólna [mg dm -3 ] BZT 5 [mgo 2 dm -3 ] ChZT Cr [mgo 2 dm -3 ] Azot ogólny [mgn og dm -3 ] Fosfor ogólny [mgp og dm -3 ] surowe 143,0-576,0 252,3 89,7-281,7 179,6 283,0-753,0 487,8 33,4-71,0 50,1 3,2-10,7 6,7 Ścieki Oczyszczone 2,0-7,4 3,0 1,4-6,6 3,6 12,0-25,0 19,5 7,6-12,1 10,2 0,8-1,9 1,4 Wartość dopuszczalna wg pozwolenia wodno - prawnego 35 15 125 15 2 Analizując skład fizyko chemiczny ścieków surowych dopływających do oczyszczalni można stwierdzić, że zasadniczo nie odbiega on od składu typowego dla ścieków bytowych podawanych w literaturze [Błażejewski 2003]. W przypadku zawiesiny ogólnej (jedynego oznaczanego wskaźnika fizycznego) można zauważyć, że jej stężenie w ściekach surowych przyjmowało wartości z przedziału -3 dm -3. Z kolei zawartość związków organicznych w ściekach surowych, wyrażana wskaźnikiem BZT 5, wahała się w przedziale od 89,7 do 281,7 mgo 2-3 oscylując wokół wartości średniej równej 179,6 mgo 2-3. Wysokimi wahaniami charakteryzował się natomiast drugi z oznaczanych wskaźników zanieczyszczeń organicznych jakim jest ChZT Cr. Jego wartości zawierały się w przedziale od 283,0 do 753,0 mgo 2-3, a wartość średnia wynosiła 487,8 mgo 2-3. 307
Włodzimierz Miernik, Dariusz Młyński Zawartość związków biogennych w ściekach poddawanych procesowi oczyszczania na oczyszczalni w Krzeszowicach przeanalizowano przez pryzmat oznaczonych w nich stężeń azotu i fosforu ogólnego. W przypadku azotu ogólnego wahały się one od 33,4 do 71,0 mgn og dm -3 (średnia 50,1 mgn og -3 ), natomiast fosforu ogólnego od 3,2 do 10,7 mgp og -3 (średnia 6,7 mgp og -3 ). Analizując skład ścieków oczyszczonych, odprowadzanych z oczyszczalni w Krzeszowicach do odbiornika możemy ocenić, że funkcjonowała ona bez zastrzeżeń. Ocenę taką potwierdzają wyniki analiz fizyko-chemicznych. Oznaczane w nich wskaźniki zanieczyszczeń każdorazowo spełniały bowiem warunki określone w pozwoleniu wodno prawnym. W przypadku zawiesiny ogólnej jej średnie stęże- -3 ) stanowiło zaledwie 9% wartości dopuszczalnej, średnia wartość BZT5 (3,6 mgo 2-3 ) stanowiła 24%, średnia wartość ChZT Cr (19,5 mgo 2-3 ) stanowiła 16%, natomiast średnie stężenie azotu ogólnego (10,2 mgn og -3 ) stanowiło 68%, a średnie stężenie fosforu ogólnego (1,4 mgp og -3 ) 70%. Tab.. Redukcja analizowanych wskaźników zanieczyszczeń na oczyszczalni w Krzeszowicach [źródło: opracowanie własne] Tab. 2. Reduction of selected indices on sewage treatment plant in Krzeszowice [source: own elaboration] Wskaźnik zanieczyszczeń Zawiesina ogólna Redukcja zanieczyszczeń w procesie oczyszczania [%] 96,8-99,7 98,4 BZT 5 92,6-99,3 97,2 ChZT Cr 92,9-97,6 95,5 Azot ogólny Fosfor ogólny 68,0-85,1 78,0 54,3-88,5 73,8 Minimalny % redukcji wg rozporządzenia z dn. 24 lipca 2006 r. 90 90 75 80 85 308
Analiza efektywności pracy oczyszczalni ścieków w krzeszowicach po modernizacji Wysoką ocenę efektywności pracy krzeszowickiej oczyszczalni ścieków potwierdza także poziom uzyskiwanej na niej redukcji analizowanych wskaźników zanieczyszczeń (tab. 2). Z tabeli 2 wynika, że redukcja zanieczyszczeń na oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach utrzymywała się w roku 2013 na bardzo wysokim poziomie. Średnia redukcja zawiesiny ogólnej w procesie oczyszczania wyniosła bowiem 98,4%, BZT 5-97,2%, ChZT Cr - 95,5%, a azotu ogólnego i fosforu ogólnego odpowiednio 78,0 i 73,8%. W przypadku redukcji związków biogennych stwierdzono, że jej wartości minimalne i przeciętne były mniejsze od wymaganej stosownymi przepisami. Jednakże nie dyskredytują one bardzo dobrej oceny jaką należy wystawić oczyszczalni w Krzeszowicach bowiem stężenia tych wskaźników w żadnej badanej próbce ścieków oczyszczonych nie przekraczały wartości dopuszczalnych określonych w pozwoleniu wodno-prawnym. WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonej w pracy analizy i oceny efektywności pracy oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach w 2013 roku można przedstawić następujące wnioski: Skład ścieków surowych, dopływających do oczyszczalni zasadniczo odpowiadał typowemu składowi ścieków bytowych. Średnie stężenie zawiesiny ogólnej w ściekach surowych wynosiło 252,3 mg -3, BZT5 179,6 mgo 2-3, ChZT Cr - 487,8 mgo 2-3, azotu ogólnego - 50,1 mgn og -3, a fosforu ogólnego - 6,7 mgp og -3. Oczyszczalnia ścieków w Krzeszowicach działała w sposób prawidłowy i niezawodny. Potwierdziły to zarówno skład ścieków oczyszczonych, odprowadzanych do odbiornika oraz bardzo wysoki poziom uzyskiwanej redukcji zanieczyszczeń. Skład ścieków oczyszczonych każdorazowo odpowiadał wymogom określonym w pozwoleniu wodno prawnym. W świetle przedstawionej w niniejszej pracy analizy i oceny funkcjonowania zmodernizowanej oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach można stwierdzić, że stanowi ona skuteczną barierę chroniącą wody odbiornika przed zanieczyszczeniem. 309
BIBLIOGRAFIA Włodzimierz Miernik, Dariusz Młyński Błażejewski R. 2003. Kanalizacja wsi. PZITS Oddział Wielkopolski, Poznań Bożek A., Strońska M., Szyjkowska U. 2011. Oczyszczone ścieki jako alternatywne źródło wody w świetle zmian klimatu w krajach Unii Europejskiej. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, nr 10, 352 354 Dz. U. 2006, Nr 137, poz. 984. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej 2010. Diagnoza aktualnego stanu gospodarki wodnej. Warszawa Łomotowski J., Szpindor A. 2002. Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Wydawnictwo Arkady. Warszawa Miernik. W. 2007. Skuteczność oczyszczania ścieków wiejskich w oczyszczalni z reaktorem o działaniu sekwencyjnym. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, nr 2, 71 80 Pozwolenie wodno-prawne udzielone Wodociągom i Kanalizacjom Krzeszowice Spółka z o. o. w Krzeszowicach, przez Starostę Krakowskiego. na wprowadzanie oczyszczonych ścieków z centralnej oczyszczalni ścieków w Krzeszowicach do potoku Krzeszówka Adres do korespondencji: dr inż. Włodzimierz Miernik Katedra Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie e-mail: wmiernik@ar.krakow.pl mgr inż. Dariusz Młyński Katedra Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Aleja 29 listopada 48b, 31 425 Kraków e-mail: darowad@wp.pl Opiekun naukowy: dr hab. inż. Andrzej Walęga 310