Technologia oczyszczania ścieków oraz zagospodarowania produktów ubocznych procesu

Trójstopniowy układ technologiczny oczyszczalni obejmuje oczyszczenie ścieków w sposób mechaniczny, potem biologiczny i przeróbkę powstających osadów.

Głównym zadaniem procesu oczyszczania ścieków jest usunięcie związków organicznych oraz biogenów (azotu i fosforu), które w środowisku wodnym powodują nadmierny rozwój organizmów fitoplanktonowych, tzw. eutrofizację, prowadzącą do zaniku tlenu i niepożądanych zmian środowiska wodnego.

Oczyszczanie wstępne – mechaniczne

Oczyszczanie mechaniczne ma na celu przygotowanie ścieków do dalszych procesów technologicznych i obejmuje procesy mechaniczne oraz fizyczne, tj.: cedzenie, sedymentację i flotację. W ramach oczyszczania wstępnego ścieki surowe przepływają kolejno przez następujące obiekty i urządzenia:

• Kraty – w procesie cedzenia usuwane są ze ścieków większe zanieczyszczenia stałe (skratki) pływające lub wleczone po dnie kanału doprowadzającego ścieki do oczyszczalni w celu zabezpieczenia kolejnych urządzeń przed zniszczeniem i zapewnienia ich sprawnego funkcjonowania.
  W Oczyszczalni Wschód zainstalowane są równolegle 4 kraty mechaniczne – dwie kraty hakowo-taśmowe o prześwicie 6 mm oraz dwie kraty zgrzebłowe o prześwicie 10 mm. Dzięki temu możliwe jest wychwycenie znajdujących się w ściekach zanieczyszczeń stałych różnej wielkości.
• Piaskowniki napowietrzane – w piaskownikach zawiesiny mineralne oddzielane są od ścieków w procesie sedymentacji (osadzania) oraz usuwane są oleje i tłuszcze w procesie flotacji (unoszenia na powierzchni). Stosowanie piaskowników jest konieczne, gdyż w dalszych etapach oczyszczania ścieków piasek byłby czynnikiem powodującym szybkie zużywanie się ruchomych, mechanicznych elementów urządzeń. Powietrze do napowietrzania piaskownika dostarczane jest systemem rurociągów z pomieszczenia dmuchaw.
  W oczyszczalni Wschód funkcjonują dwa dwukomorowe piaskowniki napowietrzane Wymiary technologiczne jednego piaskownika to 30 m x 10,4 m, głębokość to ok. 4,5 m.
• Osadniki wstępne – w osadnikach wstępnych w wyniku procesu sedymentacji następuje oddzielenie łatwo opadających zawiesin organicznych od ścieków. W osadnikach ścieki rozchodzą się promieniście od środka ku obwodowi. Osad, który osadza się na dnie (tzw. osad wstępny), jest przemieszczany przy pomocy zgarniaczy obrotowych do komory osadowej.
  W Oczyszczalni Wschód funkcjonują trzy radialne osadniki wstępne o średnicy 50 metrów każdy.

Mechanicznie oczyszczone ścieki dopływają grawitacyjnie do przepompowni pośredniej, która składa się z pięciu pomp śrubowych (tzw. śruby Archimedesa). Pompy śrubowe umożliwiają przekierowanie ścieków na wyższy poziom, tak aby znów ich dalsza droga w oczyszczalni mogła odbywać się grawitacyjnie. Następnie ścieki są kierowane do komory rozdzielczej, która rozdziela je na sześć równoległych ciągów oczyszczania biologicznego.

Oczyszczanie biologiczne

Proces biologicznego oczyszczania ścieków zachodzi w reaktorach biologicznych, w których przebiegają zintegrowane procesy biologicznego rozkładu związków organicznych oraz usuwania azotu i fosforu.

Każdy z reaktorów jest złożony z komór, charakteryzujących się zróżnicowanymi warunkami tlenowymi oraz hydraulicznymi. W każdej komorze zachodzą specyficzne procesy biologiczne, które wymagają różnej zawartości tlenu.

Mieszanina oczyszczonych ścieków i osadu, który powstaje w wyniku pracy bioreaktorów (tzw. osadu czynnego), jest odprowadzana z każdego reaktora biologicznego do dwóch radialnych osadników wtórnych. W osadnikach następuje oddzielenie osadu od oczyszczonych ścieków, które odpływają kanałem otwartym do przepompowni „Bogatka”. Stamtąd oczyszczone ścieki wędrują w głąb Zatoki Gdańskiej i w odległości ok. 2,5 km od linii brzegowej mieszają się z wodą morską.

Technologia wstępnej przeróbki osadów ściekowych

Osady ściekowe, pozostałe po procesie oczyszczania ścieków (tzw. osad wstępny i nadmierny), są poddawane procesom dalszej przeróbki. Ma ona na celu zmniejszenie ich ilości, zmianę składu, w tym redukcję zawartości substancji organicznych oraz stabilizację biologiczną.

Osad mieszany (powstały z połączenia zagęszczonych osadów wstępnego i nadmiernego) trafia do zamkniętych komór fermentacyjnych (ZKF), gdzie zachodzi proces fermentacji beztlenowej w temp. 37°C. W procesie fermentacji, związki organiczne, które nie uległy rozkładowi w wyniku działania bioreaktorów, ulegają degradacji, w wyniku której powstaje biogaz. Głównym składnikiem biogazu jest metan, dlatego jest on cennym surowcem energetycznym, który jest wykorzystywany w Elektrociepłowni biogazowej do produkcji energii elektrycznej i cieplnej.

Elekrociepłownia biogazowa

Dotychczas biogaz był spalany w pochodni, co miało wpływ na emisję gazów cieplarnianych. Zmniejszenie emisji nastąpiło dopiero dzięki budowie Elektrociepłowni biogazowej – instalacji pozwalającej wykorzystać biogaz jako odnawialne źródło energii. Inwestycja została sfinansowana dzięki wsparciu Regionalnego Programu Operacyjnego dla Województwa Pomorskiego na lata 2007 – 2013 i jest to innowacja technologiczna na skalę regionalną.

Instalacja to tak naprawdę 4 agregaty prądotwórcze, które pozwalają na wytworzenie energii elektrycznej i cieplnej. Paliwem dla silników napędzających generatory prądu jest właśnie biogaz, którego głównym składnikiem jest metan. Energia cieplna pozyskiwana jest z układów chłodzenia silnika i spalin. Pełna moc instalacji to 2926 kW energii cieplnej i 2 864 kW energii elektrycznej przy zużyciu 1 088 m3 biogazu na godzinę. Wytworzona w ten sposób energia elektryczna w całości zabezpiecza potrzeby energetyczne Instalacji Termicznego Przekształcania Osadów ściekowych (ITPO), a wytworzona energia cieplna wykorzystywana jest na potrzeby technologiczne i bytowe oczyszczalni ścieków.

Wykorzystanie biogazu zaliczanego do tzw. odnawialnych źródeł energii i zagospodarowanie wytworzonej energii pozwalające na obniżenie kosztów funkcjonowania oczyszczalni i ITPO to przykład działań zgodnych z zasadami zrównoważonego rozwoju.

Ostateczne zagospodarowanie osadów ściekowych – Instalacja Termicznego Przekształcania Osadów

Przefermentowany osad doprowadzany jest do stacji mechanicznego odwadniania i odwadniany w wirówkach sedymentacyjnych. Odwodnione osady ściekowe do 2012 roku były zagospodarowywane przyrodniczo, kompostowane lub wykorzystywane do rekultywacji biologicznej składowisk odpadów. Obecnie, poddawane są unieszkodliwianiu w Instalacji Termicznego Przekształcania Osadów (ITPO), a tylko w wyjątkowych sytuacjach są wykorzystywane do rekultywacji składowisk odpadów lub kompostowania. Inwestycja, której budowa zakończyła się w 2013 r. została dofinansowana ze środków Funduszu Spójności UE Programu Infrastruktura i Środowisko, w ramach Gdańskiego projektu wodno-ściekowego etap II.

Instalacja pozwala na zmniejszenie o 80% wyjściowej ilości odpadów do zagospodarowania. Głównymi elementami instalacji, które ograniczają jej wpływ na środowisko oraz świadczą o jej nowoczesności są: niezwykle wydajna suszarka dyskowa (możliwość odparowania do 3 tys. kg wody na godzinę), piec (serce instalacji) z piaskowym złożem fluidalnym (temp. spalania 850°C) i monitorowany, dwustopniowy system oczyszczania gazów spalinowych.

Niewielka ilość odpadów pozostała po procesie spalania nie stanowi problemu, gdyż pyły z oczyszczalnia spalin są unieszkodliwiane poprzez stabilizację i zestalenie w trwałe bloczki, a obojętne dla środowiska popioły lotne są przekazywane uprawnionemu odbiorcy.

Wydajność instalacji pozwala na zagospodarowanie całej ilości osadów ściekowych z oczyszczalni w sposób nowoczesny i nie stwarzający zagrożenia dla środowiska.