Chemiczne oczyszczanie ścieków.

W związku ze wzrostem wymagań związanych z jakością oczyszczonych ścieków, ponownie zainteresowano się oczyszczaniem chemicznym będącym wspomaganiem dla oczyszczania mechanicznego oraz biologicznego.

Sposoby oczyszczanie ścieków dzielimy na mechaniczne, chemiczne oraz biologiczne. Procesy najczęściej łączą się miedzy sobą np. :

• mechaniczne z chemicznym,
• biologiczne z chemicznym.

Oczyszczanie mechaniczno chemiczne kwalifikujemy do podczyszczania, po którym ścieki trafiają na część biologiczną. Procesy chemicznego oczyszczania ścieków to: strącanie, neutralizacja, utlenianie.

Koagulacja to proces wytrącania koloidów w postaci zawiesin kłaczkowatych pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych. Koagulacja chemiczna znalazła zastosowanie w technologii oczyszczania, wykorzystywana jest gdy oczyszczanie mechaniczne nie daje wymaganych rezultatów. Polega na dodaniu koagulantów lub polimerów anionowych mających na celu usunięcie związków organicznych oraz zanieczyszczeń zawieszonych w ściekach. Substancje które dodajemy do ścieków to właśnie koagulanty. W Polsce najczęściej stosowane to :

• siarczan glinu,
• chlorek glinu,
• glinian sodu,
• polichlorek glinowy PAX,
• siarczan żelazowy PIX.

Stosowanie oczyszczania chemicznego ma na celu obniżenie stężenia fosforu poniżej wartości jaką można osiągnąć po biologicznym oczyszczaniu. Należy jednak pamiętać że wprowadzenie środków chemicznych powoduje obniżenie stężenia fosforu, BZT5, ChZT, stężenia zawiesiny ogólnej oraz azotu ogólnego.
Przyjmując za cel usunięcie fosforu, chemiczne oczyszczanie nazywamy chemicznym usuwaniem fosforu.
W wyniku wprowadzenia koagulantu do ścieków rozpuszczony fosfor przyjmuje postać nierozpuszczoną i zostaje usunięty metodą sedymentacji. Mamy trzy sposoby prowadzenia procesu, w zależności od miejsca wprowadzania koagulantu:

• wstępne,
• symultaniczne,
• końcowe.

Następnym zadaniem po koagulacji jest chemiczne zobojętnienie ścieków oraz utlenianie Podstawowym środkiem neutralizacyjnym dla ścieków kwaśnych jest:

• wapno palone lub hydratyzowane,
• wodorotlenek sodu NaOH,
  
• filtry z magnezytem palonym lub węglanem wapniowym.
  

Utlenianie środkami chemicznymi składników ścieków w celu degradacji bądź dezynfekcji odbywa się przy użyciu: chloru, dwutlenku chloru, podchlorynu, ozonu, nadmanganianu potasu itp.

Oczyszczanie chemiczne przez bardzo długi czas próbowano wyeliminować biologicznym oczyszczaniem. Nie udało się ominąć procesów chemicznych, ponieważ wymagania odnośnie jakości oczyszczonych ścieków ciągle wzrastają. Chemiczne oczyszczanie ścieków pozwala na zwiększenie wydajności i skuteczności oczyszczalni.
Chemiczne oczyszczanie wykorzystano również w zakładach odnowy wody. Na ten temat będzie można przeczytać w kolejnym wpisie.

Podczyszczanie ścieków

W poprzednim wpisie wspomniałam o zagrożeniach związanych z nieprzestrzeganiem warunków wprowadzania ścieków do środowiska. Inteligentna Ekologia pokazuje Nam rozwiązania problemów, związanych m.in. z zagospodarowaniem ścieków.

Wody zużyte przed wprowadzeniem do odbiornika powinny trafić na oczyszczalnię, która doprowadza do spełnienia warunków prawnych. W oczyszczalni zachodzi szereg skomplikowanych procesów powiązanych ze sobą,w którym każdy z etapów ma istotne znaczenie.
W tym poście przedstawię procesy jednostkowe związane z podczyszczaniem ścieków, które są początkową fazą procesów technologicznych, oddziałująca na kolejne etapy.
Wcześniej wyjaśnię, co to są procesy jednostkowe- procesy chemiczne i fizyczne, które zachodzą w urządzeniach technologicznych. Najczęstszy podział procesów jednostkowych to: procesy klasyczne oraz membranowe. Możemy do nich zaliczyć m.in. cedzenie, filtrację, sedymentację, flotację, mikrofiltrację, ultrafiltrację, adsorbcię, koalescencję i wiele innych procesów mających na celu rozdzielanie i separację.

Istotę podczyszczania ścieków przedstawię na przykładzie ścieków przemysłowych w koksowni.

Ścieki przemysłowe wpływające na oczyszczalnie ścieków charakteryzują się dużą zmiennością stężeń oraz natężeniem przepływów. Niestabilny charakter utrudnia sterowanie procesami oczyszczania, natomiast dla projektanta ważne jest założenie jakości i ilości ścieków które nie ulegną zmianie. Stosowanie podczyszczania ścieków pozwala zapobiec:

• zatruciu mikroorganizmów, wynikające z wysokiego stężenia substancjami toksycznymi,

• zahamowaniu procesów oczyszczania przez znaczne stężenie substancjami biochemicznie utlenianymi przy niższych stężeniach,

• zahamowanie procesów spowodowane ekstremalnymi wahaniami zanieczyszczeń.

Zadania oczyszczania wstępnego realizuje się za pomocą metod fizyko-chemicznych.

Przykładowe urządzenia do podczyszczania ścieków to kraty, piaskowniki, filtry, flotatory, separatory, osadniki itp.
Na terenie zakładu mamy też do czynienia ze ściekami deszczowymi, zanieczyszczonymi substancjami ropopochodnymi, do podczyszczania tego rodzaju ścieków obecnie stosowane są separatory z wkładem koalescencyjnym , z wkładem lamelowym jak również osadniki betonowe do wychwytywania substancji stałych jak piasek, żwir itp.

Ulepszenie sposobów podczyszczania ścieków pozwoli na zwiększenie wydajności pozostałych etapów oczyszczania. Ułatwi osiągniecie zamierzonych efektów oczyszczania jak również pozwoli zmniejszyć koszty zpowodowane uszkodzeniem urządzeń w wyniku niedokładnego podczyszczenia ścieków. Np. uszkodzenia pomp przez skratki, czyli mniejsze lub większe przedmioty usuwane na kratach , piasek usuwany w piaskowniach.
Następny wpis poświęcony zostanie chemicznemu oczyszczaniu ścieków.

Warunki wprowadzania ścieków do wód lub do ziemi.

Dlaczego tak istotne jest objęcie przepisami odprowadzanych ścieków do wód lub do ziemi?Co nam grozi nie stosując się do rozporządzeń?

Ściekami nazywamy wody zużyte. Niezależnie od źródła muszą zostać pozbawione zanieczyszczeń przed wprowadzeniem do środowiska.
Warunki, jakie należy spełniać przy wprowadzeniu ścieków do wód lub do ziemi, zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 28 stycznia 2009r. (Dz.U. 2009 nr 27 poz. 169)

Nieprzestrzeganie powyższego rozporządzenia grozi karą określoną w Obwieszczeniu Ministra Środowiska z dnia 15 października 2008r. Najwyższa stawka za jeden kilogram substancji, jest za DDT czyli dwuchloro-dwufenylo-trójchloroetan, wynosi 1040,08zł. Najniższa jest za zawiesinę ogólną, chlorki i siarczany,wynosi 4,04 zł.
Należy jednak pamiętać że kary pieniężne to nie wszystko.

Ścieki zawierają w sobie zanieczyszczenia , przykładem mogą być:

• Znaczne ilości amoniaku wolnego powodujące eutrofizację wód powierzchniowych.

• Fenole, cyjanki, siarczki, rodanki itp. działają toksyczne , gromadzą się w organizmie (bioakumulacja),

• Mikroorganizmy, takie jak bakterie patogenne, wirusy stanowią zagrożenie dla człowieka zagrożenie podczas kąpieli, spożywania ryb itp.

• Metale ciężkie takie jak ołów rtęć działające toksycznie,

• Substancje nieorganiczne kwas, zasada, siarkowodór powodują korozję i działają toksycznie

Wody zanieczyszczone ściekami mogą stać się całkowicie nieprzydatne do zaopatrzenia w wodę pitną. Przykładem tego mogą być ścieki fenolowe ich wysokie zapotrzebowanie tlenowe potrafi być 30÷150 razy większe niż normalnych ścieków domowych. Zemulgowane połączenia smołowe tworzą na powierzchni wody cienkie błonki, które powodują odcięcie powierzchni wody od atmosferycznego tlenu, przerywając w ten sposób naturalny proces natleniania wody. Najczęściej wprowadzenie ścieków fenolowych narusza bardzo gwałtownie równowagę biologiczną wody powierzchniowej, niewielkie rozcieńczenie fenoli, benzenu, naftalenu, rodanków, cyjanków wolnego wapna, zasad pirydynowych, siarkowodoru, siarczków działa jak silna trucizna na florę i faunę wodną, nadając również nieprzyjemny i trudno usuwalny smak i zapach.

Zastosowanie rozwiązań technicznych, technologicznych i systemowych to zmniejszenie strat finansowych oraz strat w przyrodzie.
Pozwala ograniczyć koszty zarówno związane z sankcjami (prawo), jak i przywracaniem środowiska naturalnego do pierwotnego stanu. Przynosić korzyści finansowe poprzez podniesienie efektywności procesów biznesowych i lepsze wykorzystanie "odpadów"
Poprawia wizerunek organizacji a w efekcie przynosić zyski, dzięki działaniom proekologicznym,opartym na Inteligentnej Ekologii.

Jakich sposobów używa się do podczyszczania ścieków oraz jaki jest tego cel przedstawię w kolejnym wpisie.

Standardy UE, a powietrze - Pozwolenie Zintegrowane

Jakie są wymagania dotyczące ochrony środowiska jakie stawia Unia Europejska polskim zakładom przemysłowym? Czym jest Pozwolenie Zintegrowane? Poniżej znajdują się odpowiedzi na te pytania na przykładzie standardów dotyczących powietrza w zakładach koksowniczych.

W ostatnich latach stan jakości powietrza poprawia się i jest to wynik wzrostu świadomości znaczącego oddziaływanie atmosfery na inne elementy przyrodnicze a szczególnie na zdrowie człowieka. Zaczynamy wprowadzać technologie bardziej przyjazne dla środowiska, stosować lepsze paliwa, konstruować urządzenia ograniczające emisję zanieczyszczeń.

Dopuszczalne poziomy substancji w powietrzu określa Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 czerwca 2002r (Dz. U. 2002r., nr 87, poz.796).

Zakłady przemysłowe były źródłem znaczącej ilości zanieczyszczeń, jednak dzięki odpowiednim programom i rozwojowi zauważono spadek ich uciążliwości. W związku z przystąpieniem Polski do Unii Europejskiej, zakłady przemysłowe zobowiązane są do posiadania Zintegrowanego Pozwolenia na korzystania ze środowiska.

Nie posiadanie Zintegrowanego Pozwolenia powoduje zamknięcie zakładu.

W zależności od rodzaju prowadzonej działalności ustalone zostają dopuszczalne warunki na:

• Wprowadzenie gazów lub pyłów do powietrza,
• Wytwarzanie odpadów,
• Emitowanie hałasu,
• Wprowadzenie ścieków do wód, kanalizacji, ziemi, oraz pobór wody,
• Emitowanie pól elektromagnetycznych.

Instalacje, których dotyczy Zintegrowane Pozwolenie to: instalacja przemysłu energetycznego, hutniczego, metalurgicznego, mineralnego, mineralnego, chemicznego, gospodarki odpadami i inne instalacje mogące obciążający środowisko.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 26 lipca 2002r (Dz. U. 2002r., nr 122, poz.1055) dokładniej określa instalacje mogące powodować zanieczyszczenia środowiska.

Prawo Ochrony Środowiska wymaga uzyskania pozwolenia zintegrowanego opartego na tzw. BAT - Najlepszych Dostępnych Technikach – określa również minimalne wymagania względem energochłonności, materiałochłonności i innych wymagań technicznych.
Zakłady przemysłowe np. Koksownie charakteryzują się trudnym do pełnej kontroli źródłem emisji substancji zanieczyszczających powietrze. W koksowni mamy do czynienia z ciągłym emisją zanieczyszczeń z komina baterii, oraz z chwilowym wystąpieniem w czasie wypychania koksu, gaszenia koksu i obsadzania komór baterii, transport koksu pod wieżę gaśniczą, zrzucanie koksu itp.

W celu zmniejszenia wielkości emisji substancji do powietrza BAT proponuje szereg technik podstawowych i redukujących.

Przykładowe sposoby zapobiegania lub ograniczenia oddziaływania instalacji w Zakładach Koksowniczych. Obniżenie temperatury płomienia w kanałach grzewczych pieca poprzez odpowiednia budowę tych kanałów, obniżenie wielkości produkcji.

• Efektem jest zmniejszenie emisji tlenków azotu do wartości 500mg NOx/m3 spalin

• Konserwacja pieców koksowniczy zarówno utrzymuje równomierność pracy baterii jak również zapewnia hermetyczność układu.

• Uszczelnianie drzwi i ram piecowych zmniejsza emisje niezorganizowaną z drzwi piecowych.

• Utrzymanie ciągłego i stabilnego przepływu gazu surowego w komorze koksowniczej zapewni również zmniejszenie niezorganizowanej emisji do powietrza w tym gazu surowego.

• Wybór sposobu chłodzenia koksu - suche chłodzenie koksu w porównaniu z gaszeniem mokrym powoduje zmniejszenie zanieczyszczeń gazowych przy dużej emisji pyłu, tlenu i ditlenku węgla.

Zagadnienia związane z ochroną powietrza w krajach należących do Unii Europejskiej regulowane są przez akty prawne przedstawione w artykule. Dodatkowo warto zwrócić uwagę na fakt, że istnieje szereg możliwości i rozwiązań, które ograniczają zanieczyszczenia - istotna jest znajomość technologii oczyszczania i źródła zanieczyszczeń.

W następną niedzielę pojawi się wpis dotyczący warunków wprowadzania ścieków do wód lub do ziemi zwracając uwagę na odpowiednie rozporządzenia prawne.

Sztuczne i naturalne źródła zanieczyszczeń

Rozmawiając na temat źródeł zanieczyszczeń środowiska warto brać pod uwagę fakt, że istnieją naturalne zanieczyszczenia – takie jak: erozja wietrzna, wybuchy wulkanów, pożary lasów, naturalne wylewy rzek. Z drugiej strony również człowiek generuje i wprowadza różne substancje do środowiska. Czym więc są zanieczyszczenia? Czy wszystkie są szkodliwe?

Zanieczyszczenia to elementy – substancje, które zakłócają prawidłowe funkcjonowanie środowiska. Wyróżnia się dwa podstawowe źródła zanieczyszczeń: sztuczne – wynikające z działalności człowieka, oraz naturalne – generowane przez środowisko naturalne (erozja wietrzna, wybuchy wulkanów, pożary lasów, naturalne wylewy rzek).

Źródła zanieczyszczeń sztucznych to przemysł, gospodarka, bytowanie.

Zanieczyszczenia mogą dotyczyć różnych obszarów – które dotykają: powietrza, gleby, wody.

Zanieczyszczenia powietrza
Substancje gazowe, stałe lub ciekłe znajdujące się w powietrzu w ilościach przekraczających wartości standardowe powodują zanieczyszczenie powietrza. Wywołane są głównie rozwojem przemysłu, wzrostem liczby ludności, motoryzacją.

Zanieczyszczenia gleby
Zanieczyszczenia gleby stanowią najczęściej substancje stałe i ciekłe, odpady przemysłowe i komunalne, oraz substancje stosowane w rolnictwie.

Zanieczyszczenie wody
Zmiany właściwości fizycznych chemicznych i bakteriologicznych mają ogromny wpływ i mogą stanowić zagrożenie dla środowiska wodnego. Dodatkowo poprzez różnego typu substancje następuje ograniczenie przydatności źródeł wody do spożycia. Największym źródłem zanieczyszczeń wody są dopływające ścieki, czyli wody zużyte.
Ścieki dzielimy najczęściej na:

• bytowo-gospodarcze,
• przemysłowe,
• komunalne,
• rolnicze,
• wody opadowe,
• wody infiltracyjne.

Człowiek jest wstanie zmniejszyć dostarczaną ilość zanieczyszczeń do środowiska – istotne jest jednak żeby znać źródło zanieczyszczenia. Na przykład w przypadku ścieków można ograniczyć zanieczyszczenia poprzez zastosowane metod mechanicznych, chemicznych, biologicznych.

W następnym „blogo-wpisie” przestawimy wymogi stawiane przez Unię Europejską polskim zakładom przemysłowym, na przykładzie standardów środowiskowych dotyczących
powietrza.