Jak się oczyszcza ścieki?

Pompy w przepompowniach ścieków

Tam, gdzie nie jest możliwe wykonanie kanalizacji grawitacyjnej, przykładowo z powodu niekorzystnego ukształtowania terenu, jego budowy geologicznej albo istnienia przeszkód budowlanych, również w przypadku odprowadzania ścieków korzysta się z przepompowni. Ich zadaniem jest automatyczne przetłaczanie płynnych odpadów do ich wyżej lub dalej położonego odbiornika, jak kolektor.

Przepompownie ścieków są zwykle w pełni zautomatyzowane. W przykładowym wykonaniu ich główne komponenty to: zestaw pomp zatapialnych, zbiornik, układ hydrauliczny i sterownik. W zależności od rodzaju pompowanych ścieków korzysta się z pomp różnego typu, w tym tych o swobodnym przepływie, z rozdrabniaczem i z wirnikiem kanałowym. Pompy o swobodnym przepływie z wirnikiem otwartym (vortex) to urządzenia wszechstronne, sprawdzające się w transporcie wody, w tym zanieczyszczonej ciałami stałymi różnego pochodzenia i typu, jak ścieki sanitarne, gnojówka, szlamy z osadem, ścieki przemysłowe, ciecze z gazami rozpuszczonymi, woda deszczowa ze żwirem, piaskiem, kamykami, woda z włóknami pochodzenia organicznego. Pompy zatapialne drugiego typu wyposażone są w element rozdrabniający.

Rozdrabniacz zbudowany jest z części wirującej, umieszczonej przed wirnikiem pompy, i nieruchomego pierścienia tnącego. Rozcina on cząstki stałe, które występują w pompowanym medium, co pozwala na ich tłoczenie przewodem o mniejszej średnicy. Pompy z wirnikiem kanałowym nadają się do transportu cieczy zanieczyszczonych elementami stałymi pochodzenia mineralnego (kamyki, żwir, piasek), ale nie tych zawierających długie elementy włókniste pochodzenia organicznego. Problemem w przepompowniach ścieków są większe cząstki, które mogą zablokować pompy. Żeby temu zapobiec, stosuje się instalacje z separacją ciał stałych (patrz: ramka).

Przepompownie ścieków z separacją ciał stałych

Problemem w instalacjach tłoczenia ścieków jest występowanie w nich zanieczyszczeń o większych rozmiarach, które mogą zatkać pompy. By temu zapobiec, korzysta się z przepompowni z separacją ciał stałych. Dzięki nim ryzyko awarii i uszkodzenia pomp jest mniejsze. Można też wówczas zrezygnować z mniej energetycznie efektywnych pomp, w konstrukcji których zastosowano rozwiązania, które zapobiegają ich zatykaniu się, na rzecz tych o większej sprawności.

W przykładowym wykonaniu przepompownia z oddzielaniem ciał stałych zbudowana jest z następujących elementów: zbiornika rozdziałowego i zbiornika głównego, separatorów (prętowych, klapowych), pomp z wirnikiem kanałowym o dużej sprawności, części wyposażenia, jak kolanka, trójniki i zawory, czujników poziomu oraz układu sterowania. Instalacje tego typu działają następująco: ścieki ze zbiornika rozdziałowego są doprowadzane do separatorów, skąd po usunięciu z nich zawleczonych ciał stałych płyną grawitacyjnie do zbiornika głównego. Poziom jego wypełnienia ściekami jest mierzony na przykład przez czujnik ultradźwiękowy – w zależności od wyniku pomiaru w porównaniu z wartością zadaną sterownik przepompowni uruchamia pompę. Powoduje to zassanie wstępnie oczyszczonych ścieków, które trafiają na kolejny separator, gdzie jest oddzielana reszta cząstek stałych, pompa nie ma więc z nimi bezpośredniego kontaktu. Po opróżnieniu zbiornika pompa jest wyłączana. Podczas każdego uruchomienia pompy następuje samoczyszczenie się separatorów.

Jak się oczyszcza ścieki?

Ścieki z różnych źródeł trafiają do oczyszczalni. Mieszanka ta, będąca skupiskiem bakterii, drobnoustrojów chorobotwórczych i trucizn (na przykład metali ciężkich), które stwarzają zagrożenie sanitarne, zanim trafi z powrotem do zbiorników wodnych musi zostać poddana obróbce. Jej celem jest uzyskanie bezpiecznych wartości parametrów jakościowych, które charakteryzują właściwości wody fizyczne, jak kolor, zapach, temperatura, mętność oraz biochemiczne (liczba wirusów i bakterii, zasolenie, pH, biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, chemiczne zapotrzebowanie tlenu, ogólny węgiel organiczny i zawartość metali). Zanieczyszczenia ze ścieków są usuwane etapami. W zależności od rodzaju oraz ilości nieczystości stosowane są różne metody, mechaniczne, chemiczne oraz biologiczne.

Na wstępie ścieki trzeba przygotować do dalszej obróbki przez usunięcie z nich większych zanieczyszczeń, które mogłyby uszkodzić lub unieruchomić elementy instalacji na dalszych etapach. W tym celu na drodze przepływających ścieków instaluje się różnego rodzaju kraty, sita lub płyty perforowane. Używane są również rozdrabniacze, piaskowniki, czyli urządzenia oddzielające od ścieków piasek, żwir i kamyki, separatory tłuszczów (tłuszczowniki) i odstojniki (osadniki). W kolejnym etapie ze ścieków usuwane są zanieczyszczenia organiczne, których nie udało się wcześniej wychwycić. W tym celu stosuje się metody biologiczne, na przykład osadu czynnego. Polega ona na wymieszaniu ścieków z kłaczkowatymi strukturami zawierającymi bakterie i inne mikroorganizmy rozkładające substancje organiczne zawarte w nieczystościach.

Zanieczyszczenia nieulegające biologicznemu rozkładowi usuwa się metodami chemicznymi. Są to następujące procesy: koagulacja, sorpcja, czyli pochłanianie jednej substancji przez inną, ekstrakcja (wydzielanie składnika mieszaniny metodą dyfuzji do substancji go rozpuszczającej), elektroliza i neutralizacja, która polega na zobojętnieniu substancji o odczynie zasadowym przez dodanie środków o odczynie kwaśnym albo odwrotnie. Na koniec ścieki trzeba jeszcze odkazić, najczęściej dodając chlor. Jeżeli zostanie on zastosowany, niezbędne jest także przeprowadzenie procesu odchlorowania. Polega on na dodaniu substancji neutralizujących usuwających z wody resztki chloru, które mogłyby wpływać na środowisko naturalne. Alternatywą dla odkażania chlorem jest naświetlanie promieniowaniem ultrafioletowym. Równie skutecznie jak chlor zabija ono wszelkie drobnoustroje, które przetrwały wcześniejsze etapy oczyszczania (patrz: ramka).