Zanieczyszczenie środowiska naturalnego jest jednym z większych problemów, jakie niesie ze sobą rozwój przemysłu i nadmierna konsumpcja. Wraz z wytwarzaniem coraz to większej ilości różnych produktów rośnie także objętość powstających przy tej okazji zanieczyszczeń. Większe zainteresowanie ekologią i konieczność dbania o zdrowie publiczne sprawia, że zdecydowanie częściej obowiązujące regulacje wymagają odpowiedniego zagospodarowywania powstających nieczystości. Jedną z metod jest kierowanie ścieków wprost do oczyszczalni oraz wywóz osadów ściekowych, a także ich właściwe zagospodarowanie. Przyjrzyjmy się bliżej temu, dlaczego właściwe postępowanie z nieczystościami płynnymi i osadami jest tak ważne oraz zobaczmy, jakie metody oczyszczania są stosowane najczęściej.

Dlaczego oczyszczanie ścieków jest tak ważne i jakie metody mogą być wykorzystywane w tym procesie?

Funkcjonowanie gospodarstw domowych, zakładów przemysłowych, różnych przedsiębiorstw zajmujących się działalnością komercyjną, ale także gospodarstw rolnych czy wszelkiego typu instytucji użyteczności publicznej wiąże się nieodłącznie z powstawaniem odpadów w formie stałej i ciekłej. Nieczystości ciekłe to w zależności od pochodzenia na ogół różne rodzaje cieczy, zawiesin oraz roztworów. Mogą zawierać różne substancje – w przypadku ścieków gospodarczo-bytowych, które są odprowadzane do kanalizacji, szczelnych szamb lub przydomowych oczyszczalni zwykle są to fekalia, zużyta woda, tłuszcze, oraz wszelkiego rodzaju środki czystości – mydła czy detergenty. Skład ścieków przemysłowych jest o wiele bardziej zróżnicowany. Niekiedy zawierają one podobne składniki co ścieki komunalne, lecz w wielu przypadkach znajdują się w nich również złożone substancje organiczne i nieorganiczne. Do tych pierwszych należą m.in. tłuszcze i oleje, węglowodany, białka oraz naturalne żywice czy barwniki, a także produkty naftowe, fenole albo pestycydy. Wśród zanieczyszczeń nieorganicznych często występują metale ciężkie, różne zasady i kwasy.

Powstające ścieki są dużym zagrożeniem dla środowiska naturalnego, a także mogą być przyczyną rozprzestrzeniania się chorób. Dotyczy to zwłaszcza ścieków gospodarczo-bytowych, w których często znajdują się wszelkiego rodzaju drobnoustroje chorobotwórcze – formy przetrwalnikowe pasożytów, zarodniki grzybów pleśniowych, wirusy i bakterie. Najwięcej problemów mogą przysporzyć pałeczki Escherichia coli, ale także takie pierwotniaki jak lamblia czy różne gatunki płazińców i obleńców. W przypadku ścieków przemysłowych czy pochodzących z działalności rolniczej większym problemem są substancje chemiczne, które mogą być przyczyną skażenia gleby, wód powierzchniowych i podziemnych.

Ze względu na szkodliwość ścieków komunalnych i przemysłowych powinny one zostać poddane odpowiednim procesom, które pozwolą na ich neutralizację, a w miarę możliwości usunięcie najniebezpieczniejszych składników. Proces ten jest szczególnie ważny tam, gdzie sposób odprowadzania ścieków np. wypuszczanie ich do wód powierzchniowych – rzek czy jezior – sprawia, że ryzyko kontaktu organizmów żywych i ich bezpośredniego zatrucia oraz skażenia środowiska jest szczególnie duże. Najlepszym sposobem na uzdatnianie ścieków jest ich kierowanie do odpowiednich dla ich rodzaju oczyszczalni.

Istnieje wiele metod oczyszczania ścieków, a ich skuteczność zależy bezpośrednio od tego, jakie substancje są w nich zawarte. Możliwe jest oczyszczanie ścieków za pomocą metod chemicznych, biologicznych, prowadzenie dezynfekcji czy wreszcie korzystanie z metod mechanicznych. Dla osiągnięcia najlepszych rezultatów zwykle łączy się kilka różnych rozwiązań, które pozwalają na usuwanie na kolejnych stadiach oczyszczania coraz to nowych substancji zawartych w nieczystościach płynnych. Wstępem do większości procesów jest zazwyczaj oczyszczanie mechaniczne.

Metody mechanicznego oczyszczania ścieków

Metody mechanicznego usuwania zanieczyszczeń wykorzystują możliwości wychwytywania substancji stałych tworzących zawiesinę oraz większych fragmentów różnych materiałów unoszących się na ich powierzchni. Istnieje kilka rozwiązań technicznych pozwalających na oczyszczanie ścieków metodami fizycznymi przez ograniczenie rozmiaru albo masy cząstek, które mogą przepływać do dalszych elementów całej instalacji. Najpowszechniej stosowanymi metodami przy przemysłowych oczyszczaniu ścieków jest stosowanie krat i sit o różnych średnicach oczek. W tym przypadku odseparowane substancje w formie osadu są zbierane z krat i w zależności od swego składu i charakteru przeznaczane do kompostowania, przeróbki fermentacyjnej pozwalającej na uzyskanie nawozu, a także biogazu, nadającego się m.in. do ogrzewania budynków przemysłowych.

Sposobem na usuwanie drobnych zanieczyszczeń składających się z mułów czy piasków jest używanie tzw. piaskowników. Mają one postać dość długich komór lub rynien, przez które ścieki przepływają z niewielką prędkością, dzięki czemu cięższe substancje tworzące zawiesinę mają możliwość opadanie na dno. Innym, bardziej ekonomicznym rozwiązaniem jest wykorzystywanie osadników wirowych, w których cięższe zanieczyszczenia są usuwane za sprawą siły odśrodkowej. Ścieki są w tym przypadku np. przepuszczane przez odpowiedni odcinek rury w ten sposób, że spływają po jej ściankach ruchem spiralnym, a cięższe cząsteczki są wypychane w kierunki ścian, po czym opadają. W podobny sposób działają osadniki, w których z zanieczyszczonych ścieków cięższe cząsteczki są usuwane dzięki grawitacji, a oczyszczona ciecz jest odprowadzana powierzchniowo.

Za pomocą metod mechanicznych można również pozbywać się substancji, których gęstość jest niższa, niż oczyszczanej cieczy. Taki proces jest wykorzystywany w tzw. tłuszczownikach, w których ścieki przepływają z niewielką prędkością, co pozwala na wypłynięcie tłuszczu na powierzchnie basenu flotacyjnego. Proces może być wspomagany napowietrzaniem basenu powietrzem pod ciśnieniem. Jego przepływ pozwala na przyspieszenie unoszenia się tłuszczu ku powierzchni.

Filtracja mechaniczna pozwala na osiąganie stosunkowo wysokiej skuteczności. Za jej pomocą można usunąć od 40 do 70% zawiesin znajdujących się w ściekach, zmniejszyć BZT₅ (biochemiczne zapotrzebowanie tlenu będące wskaźnikiem stopnia zanieczyszczenia cieczy) o około 25–40%, a także obniżyć ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu pokazujące przybliżone zanieczyszczenie cieczy) o około 20%. Redukcja bakterii znajdujących się w wodzie może przy wykorzystaniu odpowiednich metod oczyszczania mechanicznego sięgać nawet 25–75%.