Oczyszczanie ścieków jest odpowiednio dobranym oraz zorganizowanym zestawem obiektów i urządzeń technologicznych. Razem odpowiedzialne są za realizację procesu oczyszczania ścieków, przed dalszym odprowadzeniem ich do gruntu, morza, jeziora lub rzeki. W zależności od rozmiarów, wyróżnić można lokalne, centrowe oraz grupowe oczyszczalnie ścieków.
Stosowane współcześnie metody suwania zanieczyszczeń pozwalają na bardzo ekonomiczną oraz nowoczesną utylizację ścieków. Standardowa eksploatacja oczyszczalni ścieków przebiega przy użyciu odpowiednich rozwiązań mechaniczno-biologicznych. Proces oczyszczania obejmuje zarówno przemysłowe, jak i komunalne ścieki - budowa typowej oczyszczalni ścieków.
Całościowy proces oczyszczania ścieków
Oczyszczanie to wieloetapowy proces, który przyczynia się do usunięcia lub zneutralizowania części szkodliwych substancji występujących w ściekach. Pierwszym etapem jest mechaniczna redukcja zanieczyszczeń występujących w postaci cząstek stałych. Polega ona na przetrzymywaniu lub filtrowaniu ścieków w zbiorniku w taki sposób, aby cząstki stałe opadły na samo dno. Przy dostępie tlenu, znajdujące się w ściekach substancje są w stanie rozwinąć się w pożyteczne bakterie i skutecznie rozłożyć związki obecne w ściekach. Kolejne etapy oczyszczania zależą ściśle od rodzaju ścieków dopływających. Zazwyczaj proces ten łączy w sobie standardową filtrację oraz oczyszczanie biologiczne, realizowane przy pomocy bakterii rozwijających się samoczynnie. Większa oczyszczalnia ścieków może jednak wymagać zastosowania dodatkowego procesu chemicznego. Są mu poddawane przede wszystkim osady, na przykład te pochodzące z szamb. Następnie dochodzi do ich kompostowania lub suszenia w wysokiej temperaturze, celem zabicia mikroorganizmów chorobotwórczych. Na późniejszych etapach osady mogą być używane jako nawozy. W takiej formie znajdują zastosowanie na przykład w rolnictwie, a także hodowli drzew i zieleni miejskiej.
Oczyszczanie mechaniczne
Początkowy etap oczyszczania ścieków to nazywany jest oczyszczaniem mechanicznym. Obejmuje ono wyłącznie ciała nierozpuszczalne, czyli wszystkie zanieczyszczenia bezpośrednio zawieszone w wodzie. Mechaniczne oczyszczalnie ścieków wykorzystują procesy takie jak na przykład cedzenie, filtracja, sedymentacja (osiadanie) oraz flotacja (wznoszenie). Ich przeprowadzenie pozwala na usunięcie ze ścieków większych ciał stałych, cząstek ziemistych oraz piasku, a także wszelkiego rodzaju zawiesin opadających w postaci osadów wstępnych oraz zawiesin flotujących, czyli tłuszczy i olejów. Oczyszczanie mechaniczne pierwszego stopnia pozwala także na przeprowadzenie tzw. odświeżenia ścieków, poprzez napowietrzanie ich w piaskownikach, kanałach dopływowych, specjalnych zbiornikach lub wydzielonych częściach osadników wstępnych. Jeżeli zachodzi taka potrzeba, wykonać można również chlorowanie ścieków.
Oczyszczanie fizyko-chemiczne
Duża ilość ścieków przemysłowych charakteryzuje się składem fizyko-chemicznym, który nie odpowiada warunkom pozwalającym na wykorzystanie ich do nawodnień w rolnictwie oraz przeprowadzenie standardowego oczyszczania mechanicznego. Określona ich część może być efektywnie uzdatniona jedynie poprzez zastosowanie wstępnego oczyszczania fizyko-chemicznego. Dzięki wykorzystaniu odpowiednich substancji chemicznych, ze ścieków wydzielić można substancje stałe niemożliwe do usunięcia poprzez zwykłe klarowanie mechaniczne. Pozwala to również na zobojętnienie, odkażenie, utlenienie oraz wydzielenie z nich substancji koloidalnych, organicznych i związków rozpuszczalnych, przede wszystkim soli metali ciężkich. Wstępne chemiczne oczyszczanie bardzo często wykorzystywane jest w technologii przygotowywania ścieków przemysłowych do późniejszego wykorzystania rolniczego. Może mieć formę koagulacji, zobojętnienia, wymiany jonowej, sorpcji lub utleniania za pomocą środków chemicznych.
Oczyszczanie biologiczne
Biologiczny sposób oczyszczania ścieków polega przede wszystkim na spalaniu ich na mokro, czyli po prostu utlenianiu. Największy wpływ na efektywność tego procesu mają aerobowe bakterie tlenowe. W warunkach tlenowych, proces oczyszczania pozwala na zatrzymanie znajdujących się w ściekach mikroorganizmów zanieczyszczeń rozpuszczonych, organicznych lub koloidalnych. Mogą one występować w formie charakterystycznych skupisk, na przykład pod postacią osadu czynnego lub błony biologicznej. Niektóre z zanieczyszczeń zatrzymywanych ze ścieków ulegają utlenieniu, co prowadzi do powstania wody i dwutlenku węgla. Pozostała część podlega asymilacji, dzięki czemu może być wykorzystana do przyrostu mikroorganizmów w postaci żywej masy. Całość lub część zsyntetyzowanej substancji żywej ulega następnie autooksydacji. Biologiczne oczyszczanie ścieków przebiega przy udziale wydzielonych przez mikroorganizmy enzymów. Do najważniejszych produktów procesu utleniania należą bezwodniki kwasu azotowego, siarkowego oraz węglowego. Są one w stanie wytworzyć sole rozpuszczalne, siarczany, węglany i azotany, ponieważ ścieki zawierają wystarczającą ilość niezbędnych do tego związków zasadowych. Wyłącznie jedna część dwutlenku węgla pozostaje w roztworze, bądź też uchodzi z niego w formie gazu.
Oczyszczanie beztlenowe
Biologiczne oczyszczanie ścieków pozwala na usunięcie z nich około 45-80% zanieczyszczeń organicznych. Pozostałe substancje przedostają się do osadników wtórnych, a następnie przerabiane są na osad. Oczyszczalnia biologiczna w środowisku wodnym umożliwia przeprowadzenie nitryfikacji azotu, czyli utlenienia go do postaci organicznej. W przypadku niedostatecznego zaopatrzenia w tlen, proces oczyszczania może doprowadzić do denitryfikacji, której wynikiem jest między innymi wydalenie do atmosfery azotu gazowego. W celu degradacji stężonych organicznych ścieków przemysłowych oraz organicznych osadów ściekowych, stosuje się metodę określaną jako fermentacja metanowa lub anaerobowa. Jest to proces beztlenowego rozkładu biologicznego, w którym udział bierze zróżnicowana grupa drobnoustrojów, zdolnych do życia w beztlenowych warunkach.
Materiały z: