GIGABLOK / FOLDER 2011 by Adam Knop

Ścieżka Edukacyjna GIGABLOK

KATOWICKIE WODOCIĄGI S.A.

KATOWICKIE WODOCIĄGI S.A. Katowickie Wodociągi S.A. świadczą usługi w zakresie zaopatrzenia ludności w wodę i odprowadzania ścieków na terenie miasta Katowice. Do zadań Spółki należy również prowadzenie modernizacji infrastruktury będącej jej własnością oraz bieżące utrzymanie sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, będących zarówno jej własnością jak i dzierżawionych od Katowickiej Infrastruktury Wodociągowo-Kanalizacyjnej Sp. z o.o.

www.openstreetmap.org (Licencja Creative Commons 2.0)

Tradycje Katowickich Wodociągów S.A. sięgają drugiej połowy XIX wieku. W 1887 roku rozpoczęto pozyskiwanie niezasolonej wody z szybu „Kleofas” dla zaopatrzenia w wodę mieszkańców Katowic. W latach 1904–1906 Katowice, jako jedno z pierwszych miast na Górnym Śląsku, wybudowały oczyszczalnię ścieków. W okresie międzywojennym



Mapa zlewni Oczyszczalni Ścieków Gigablok. Obszar zlewni obejmuje nastepujące dzielnice: Rozdzień, Zawodzie, Bogucice, os. Paderewskiego, Centrum, Koszutka, Wełnowiec, Józefowiec, Załęże, Dąb, os. Witosa i częściowo os. Tysiąclecia

Grzybienie z oczka wodnego znajdującego się na terenie Oczyszczalni Ścieków Gigablok 

na terenie miasta działały zakłady wodociągowe i przedsiębiorstwa oczyszczania miasta i kanalizacji. W latach 1949–1950 firmy wodociągowe na Górnym Śląsku połączono tworząc Wojewódzkie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Katowicach. W 1975 roku w ramach WPWiK wyodrębniono zakłady, którym powierzono zadania zaopatrzenia w wodę i odprowadzania ścieków. W 1991 roku, na mocy Zarządzenia Wojewody Katowickiego, następcą prawnym Zakładu nr 1, działającego na terenie Katowic, Siemianowic Śląskich, Mysłowic i później wydzielonych z nich Imielina i Chełma Śląskiego stało się Rejonowe Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Katowicach. 1 stycznia 2007 roku nastąpiło przekształcenie państwowego przedsiębiorstwa w jednoosobową spółkę Skarbu Państwa pod nazwą Rejonowe Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Katowicach S.A. W wyniku dalszych przekształceń, od 1 sierpnia 2007 roku, przedsiębiorstwo stało się jednoosobową spółką Miasta Katowice. Do 31 grudnia 2009 roku Spółka świadczyła usługi na terenie miast: Katowice, Mysłowice, Siemianowice Śląskie, Imielin i Chełm Śląski. Od 1 stycznia 2010 r., w efekcie podziału majątku między gminy, Katowickie Wodociągi S.A. dostarczają wodę

i odprowadzają ścieki wyłącznie na terenie miasta Katowice. Zadania w pozostałych miastach przejęły spółki gminne. 12 lutego 2010 roku Spółka przyjęła obecną nazwę. Katowickie Wodociągi S.A. obsługują ponad 24 tys. odbiorców. Największą grupę wśród nich stanowią gospodarstwa domowe. Spółka eksploatuje prawie tysiąc kilometrów sieci wodociągowej i ponad 550 km sieci kanalizacyjnej. Ścieki odprowadzane są do 4 dużych i 4 małych oczyszczalni o łącznej przepustowości 100 tys. m³ ścieków na dobę. Działalność Katowickich Wodociągów S.A. nie ogranicza się tylko do przesyłu wody i odprowadzania ścieków. Katowice zawdzięczają im uregulowanie biegu rzeki Rawy na terenie miasta. Ogrom prac, jaki został wykonany zaprocentował likwidacją zagrożenia powodziowego w centrum Katowic oraz pozwolił na przystąpienie do porządkowania gospodarki wodno-ściekowej miasta.

Miasto Katowice Katowice usytuowane są we wschodniej części Górnego Śląska, na Wyżynie Śląskiej. Miasto leży na

Reaktor Biologiczny Oczyszczalni  Ścieków Gigablok nocą

dziale wodnym Wisły i Odry. Przepływają przez nie dwie duże rzeki: Rawa i Kłodnica oraz kilka mniejszych. W wyniku przemian gospodarczych jakie zaszły w ostatnich latach obecnie gospodarka miasta opiera się głównie na sektorze usług. Ścieki doprowadzane są do oczyszczalni za pomocą sieci kanalizacji rozdzielczej i ogólnospławnej oraz systemu kolektorów zbiorczych. Sieć kanalizacyjna wraz z rzekami i naturalnymi ciekami powierzchniowymi tworzą układ zlewni. Teren Katowic podzielony jest na kilka zlewni. Ścieki spływają grawitacyjnie do najniżej położonego punktu. Tam, gdzie ukształtowanie terenu nie pozwala na wykorzystanie wyłącznie siły grawitacji dla właściwego transportu ścieków od odbiorców do oczyszczalni służą przepompownie, które przepompowują je do zbiorczego odbiornika – kolektora.

Dzięki modernizacji sieci kanalizacyjnej ścieki sanitarne i deszczowe ze zlewni rzeki Rawy odprowadzane są do Oczyszczalni Ścieków Gigablok. Ustąpiło zalewanie piwnic. Nie występuje również przesiąkanie ścieków do gruntu. Tym samym zostało zlikwidowane występowanie przykrych zapachów oraz zagrożenie epidemiologiczne i ekologiczne. Budowa oczyszczalni pozwoliła uzyskać stopień oczyszczania ścieków zgodny z wymogami Unii Europejskiej. Oczyszczone ścieki odprowadzane do rzeki Rawy już jej nie zanieczyszczają. Prace związane z przebudową oczyszczalni były realizowane przy założeniu, że proces oczyszczania

ścieków w starym obiekcie będzie utrzymany do momentu uruchomienia nowej oczyszczalni. Uroczyste otwarcie oczyszczalni Gigablok nastąpiło 26 stycznia 2009 roku. Ścieżka Edukacyjna GIGABLOK powstała przy współudziale Katowickich Wodociągów S.A. i Urzędu Miejskiego w Katowicach. Została przygotowana z myślą o tym, aby korzystając z niej, można było wzbogacić swoją wiedzę na temat ochrony środowiska, a w szczególności ochrony wody. Logo ścieżki swoim kształtem nawiązuje do znajdującego się na terenie Oczyszczalni Ścieków Gigablok, reaktora biologicznego.

CZYSZCZALNIA O ŚCIEKÓW GIGABLOK Oczyszczalnia Ścieków Gigablok jest jedną z najnowocześniejszych oczyszczalni w Polsce. Zbudowano ją w ramach projektu „Katowice – oczyszczanie ścieków”. Projekt ten współfinansowało Miasto Katowice oraz Unia Europejska. Łącznie w latach 2002–2008 wydano 52 mln euro. Projekt „Katowice – oczyszczanie ścieków” obejmował dwa zadania: zbudowanie nowej oczyszczalni ścieków w miejscu dotychczas istniejącej oraz modernizację 7-kilometrowego odcinka kanalizacji wzdłuż rzeki Rawy.

 Oczyszczalnia Ścieków Gigablok – widok z komór fermentacyjnych

1882 pojawiają się pierwsze osadniki gnilne – zbiorniki, w których osad poddawany jest procesowi fermentacji przeprowadzonej przez bakterie psychrofilne



1891 powstają pierwsze biologiczne złoża zraszane z wypełnieniem, czyli zbiorniki wypełnione materiałem filtracyjnym pokrytym błoną biologiczną, przez którą ścieki, przesączając się, ulegają oczyszczeniu

HISTORIA OCZYSZCZALNI GIGABLOK Pierwsza oczyszczalnia, jaka powstała na terenie obecnie istniejącego obiektu, została wybudowana w latach 1950–1960. Według projektu miała być ona wyposażona w ciąg oczyszczania mechanicznego, biologicznego oraz przeróbkę osadu z jego fermentacją i odwadnianiem. Z zaplanowanych ciągów oczyszczania ścieków wybudowano jedynie mechaniczny wyposażony w kraty rzadkie, trzy przepompownie ścieków, piaskowniki pionowe oraz osadniki wstępne, a także przepompownię osadu wraz z dyspozytornią i poletka osadowe. Jak łatwo sobie wyobrazić, oczyszczalnia tego typu usuwała ze ścieków jedynie większe zanieczyszczenia, które były zatrzymywane na kratach oraz piasek i zawiesinę znajdującą się w ściekach przepływających przez pozostałe obiekty.

 Sekwencyjny Reaktor Biologiczny (SBR)

Pod koniec lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku powstał projekt modernizacji oczyszczalni, zakła-

 Hala starej oczyszczalni

1965 powstają pierwsze oczyszczalnie z bioreaktorami o trójstopniowym usuwaniu biogenów

 Areator powierzchniowy



1952 uruchomione zostają pierwsze oczyszczalnie typu SBR (Sekwencyjny Reaktor Biologiczny)

1898 po raz pierwszy opisano sposób pracy Sekwencyjnego Reaktora Biologicznego (SBR)



1900 powstają pierwsze filtry gruntowe, dzięki którym rozpoczęto oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem roślinnności wodnej i bagiennej

 Hala starej oczyszczalni – widok od strony rzeki Rawy dający wyposażenie jej w ciąg oczyszczania biologicznego. W latach 1980–1984 wybudowano obiekt pod nazwą Gigablok z Sekwencyjnym Reaktorem Biologicznym (SBR). Technologia tego reaktora zakładała, że proces usuwania związków biogennych (azotu i fosforu) ze ścieków odbywał się w tym samym zbiorniku, będąc jedynie rozłożonym w czasie i przebiegając przy różnych warunkach natlenienia układu.

 Stacja flotacji

Nazwa oczyszczalni wzięła się od typu reaktora SBR, jaki został wtedy zastosowany. Reaktory te w zależności od ich wielkości nazwane były Hektablok, czy Miniblok. Opisywana oczyszczalnia

 Stara dyspozytornia

1914 sformułowane zostają zasady procesu osadu czynnego, który do dnia dzisiejszego jest najbardziej rozpowszechnionym sposobem biologicznego oczyszczania ścieków



posiadała największy z nich i dlatego też otrzymała nazwę Gigablok. Oczyszczalnię wyposażono w innowacyjny system zagęszczania osadu nadmiernego w kolumnach flotacyjnych. Podobnie inne urządzenia, jak systemy zasilania komór ściekami, czy pływające koryta służące do usuwania oczyszczonych ścieków z bioreaktorów, miały nowatorski charakter. Z upływem czasu efekty pracy oczyszczalni przestały odpowiadać zaostrzonym przepisom dotyczącym jakości ścieków oczyszczonych i konieczna stała się budowa nowego obiektu, spełniającego zakładane normy.

1906 wzrost popularności osadników Imhoffa – konstrukcji, w których połączono funkcje osadnika z otwartą komorą fermentacyjną

Rawa w rejonie ul. Rozdzieńskiego  Budowa prowadzona przez Związek Regulacji Rawy w okresie międzywojennym



RAWA DAWNIEJ I DZIŚ

Problem ten został dostrzeżony i już na początku XX w. podjęto pierwsze próby jej oczyszczenia budując oczyszczalnię na granicy Załęża i Klimzowca. Pierwsza w pełni funkcjonalna oczyszczalnia powstała na tym terenie dopiero w latach 1927– 1929 ubiegłego wieku i była to oczyszczalnia mechaniczna. Również na terenie Katowic w latach 30. XX w. wybudowano cztery małe mechaniczne oczyszczalnie ścieków – tzw. klarownie. Koryto rzeki zostało poddane regulacji zrealizowanej w latach 30. ubiegłego wieku przez Związek Regulacji Rawy. W latach 60. XX wieku problem związany z odorami wydzielanymi przez ścieki płynące w Rawie stał się

Źródło: „Monografia rzeki Rawy”, red. J. Psiuk

Ścieki oczyszczone z oczyszczalni Gigablok odprowadzane są do Rawy. Rzeka ta zwana dawniej Radzionką ma swój początek w stawie Marcin w Rudzie Śląskiej. W przeszłości, choć dzisiaj trudno w to uwierzyć, pływały w niej ryby. Niestety w drugiej połowie XIX wieku na skutek intensywnego rozwoju przemysłu, a zwłaszcza górnictwa i hutnictwa, życie w Rawie zaczęło zamierać.

tak duży, że dokonano jej przykrycia w centrum Katowic. Konieczne też stało się zabezpieczenie koryta rzeki przed skutkami prowadzonej już od wielu lat działalności górniczej. W związku z tym na początku lat 80. ubiegłego wieku rozpoczęto realizację uregulowania koryta rzeki Rawy, podzieloną na kilka etapów.

Źródło: „Monografia rzeki Rawy”, red. J. Psiuk

W pierwszym etapie dokonano wyprostowania koryta na kilku odcinkach jego biegu. Etap drugi był bardziej skomplikowany. Zakładał między innymi pogłębienie koryta rzeki, wzmocnienie fundamentów mostów znajdujących się nad nią oraz wykonanie nowego koryta o charakterze bulwarowym.

W 2001 roku Komisja Europejska zatwierdziła projekt obejmujący modernizację sieci kanalizacyjnej w centrum miasta Katowice. Projekt miał na celu uszczelnienie sieci oraz likwidację przelewów odprowadzających nieoczyszczone ścieki do Rawy. Jego kolejnym założeniem była modernizacja, a właściwie budowa nowej oczyszczalni Gigablok w celu zapewnienia odpowiedniej przepustowości oraz jakości oczyszczonych ścieków, która byłaby zgodna z wymogami Unii Europejskiej. Obecnie oczyszczalnia spełnia wszelkie stawiane jej wymagania, dzięki czemu stan rzeki Rawy polepsza się z roku na rok.



Fragment „Stadt Plan von Kattowitz” wydany w skali 1:4000  w 1905 r. w Berlinie. Na mapie uwidoczniono dwa koryta rzeki: istniejące wówczas starorzecze Rawy, które usytuowane było orientacyjnie na wysokości dzisiejszej ul. Piastowskiej oraz koryto w miejscu odpowiadającemu obecnemu przebiegowi

Źródło: „Monografia rzeki Rawy”, red. J. Psiuk

Budowniczowie międzywojennej regulacji

Kraty rzadkie służą do usuwania ze ścieków większych zanieczyszczeń takich jak np. worki foliowe, kamienie, deski. W żargonie branżowym tego typu zanieczyszczenia nazywane są „skratkami”

skiego 

przez Rawy nnym



OCZYSZCZANIE MECHANICZNE

Źródło: „Monografia rzeki Rawy”, red. J. Psiuk

Ścieki dopływają do oczyszczalni Gigablok dwoma kolektorami lewobrzeżnymi oraz kolektorem prawobrzeżnym. Te kryte kanały łączą się w komorze połączeniowej, skąd ścieki wpływają do oczyszczalni jednym wspólnym rurociągiem. Pierwszym obiektem technologicznym jest budynek krat rzadkich. Znajdują się tam dwie kraty mechaniczne o prześwicie 5 cm oraz krata ręczna wykorzystywana w przypadku awarii krat mechanicznych. Kraty rzadkie służą do usuwania ze ścieków większych zanieczyszczeń takich, jak np. worki foliowe, kamienie, deski. W żargonie branżowym tego typu zanieczyszczenia nazywane są „skratkami”. Następnie ścieki kierowane są do wlotowej stacji pomp wyposażonej w komorę czerpalną oraz trzy pompy. Tu ścieki wynoszone są na wyższy poziom, aby ich dalszy przepływ przez obiekty oczyszczalni mógł odbywać się grawitacyjnie. Komora stacji wlotowej podzielona jest na dwie sekcje. Jedna z nich, posiadająca trzy pompy, obsługuje oczyszczalnię podczas pogody bezdeszczowej. Natomiast druga, wyposażona w pięć pomp, uruchamiana jest podczas obfitych opadów deszczu. Jej zadaniem jest odprowadzanie nadmiaru ścieków do zbiornika retencyjnego. Z komorą czerpalną połączona jest również stacja ścieków dowożonych umożliwiająca odbiór fekaliów dostarczanych przez beczkowozy. Kolejnym etapem oczyszczania mechanicznego jest przepływ ścieków przez kraty gęste o prześwicie 5 mm. Tu zatrzymywane są mniejsze zanieczyszczenia, jak np. resztki jedzenia. Podobnie jak w przypadku stacji pomp, tu również następuje rozdział ścieków napływających do oczyszczalni w zależności od pogody. Dwie kraty obsługują podstawową linię technologiczną, na-

tomiast trzy pozostałe uruchamiane są podczas obfitych opadów. Zanieczyszczenia usunięte z krat, są transportowane do prasy, gdzie wypłukiwane są z nich resztki organiczne oraz usuwany jest nadmiar wody. Dzięki temu zmniejsza się ich objętość. Następnie skratki są dezynfekowane wapnem chlorowanym, gromadzone w kontenerach i wywożone na składowisko odpadów. Ścieki pozbawione większości zanieczyszczeń stałych płyną korytem wyposażonym w przepływomierz do piaskownika. Jego podstawowym zadaniem jest usunięcie z nich drobnych zanieczyszczeń mineralnych, takich jak piasek czy żużel. W piaskowniku przepływ ścieków zostaje spowolniony do około 0,3 m/s. Dzięki instalacji przedmuchującej, zawiesiny organiczne, lżejsze od mineralnych, przenoszone są do dalszej części ciągu mechanicznego. Nagromadzony piasek zgarniany jest i transportowany do separatorów, w których jest przepłukiwany, a następnie gromadzony w kontenerach. W piaskowniku usuwanie są również tłuszcze, które następnie wykorzystywane są w procesie fermentacji. Ostatnim elementem oczyszczania mechanicznego są dwa osadniki wstępne, gdzie ze ścieków usuwa

się zanieczyszczenia organiczne i zawiesiny łatwoopadające. Osad nagromadzony na ich dnie zbierany jest przy pomocy zgarniaczy i również wykorzystywany w procesie fermentacji. Oczyszczalnia posiada ciąg technologiczny używany w trakcie obfitych opadów. Linia ta ma swój własny piaskownik oraz zbiornik retencyjny, do którego odprowadzane są ścieki deszczowe. Został on zaadaptowany ze starego reaktora biologicznego. Po ustaniu opadów, gdy napływ do oczyszczalni się zmniejsza, ścieki zawracane są ze zbiornika retencyjnego do wlotowej stacji pomp, gdzie następnie poddane są pełnemu cyklowi oczyszczania.

 Kraty gęste – tu zatrzymywane są Źródło: „Monografia rzeki Rawy”, red. J. Psiuk

mniejsze zanieczyszczenia, np. resztki jedzenia

GIGABLOK 4.

komory fermentacyjne

LINIA OCZYSZCZANIA MECHANICZNEGO

OCZYSZCZANIE BIOLOGICZNE â&#x20AC;&#x201C; BIOREAKTOR

budynek odwadniania osadów

zbiornik retencyjny wody burzowej

OSADNIKI WTÓRNE

Gigablok jest oczyszczalnią mechaniczno-biologiczno-chemiczną o przepustowości 40 tys. m³ na dobę. Odprowadzane są do niej ścieki z północnych dzielnic Katowic. W ciągu roku oczyszczanych jest tu około 8,4 mln m³ ścieków. Proces oczyszczania ścieków oparty jest na metodzie osadu czynnego z usuwaniem biogenów. Ponadto oczyszczalnia posiada piaskownik z usuwaniem tłuszczu oraz stację higienizacji osadu. Oczyszczalnia wyposażona jest również w dwie komory fermentacyjne osadów, w których powstaje biogaz wykorzystywany do wytworzenia energii elektrycznej i cieplnej. Docelowo można uzyskać 300 m³ biogazu na godzinę. Miejsca powstawania odorów oczyszczalni są zamknięte, a powietrze z nich jest oczyszczane w biofiltrze.

to nadmierny rozwój roślin wodnych spowodowany zwiekszoną zawartością substancji biogennych, głównie azotu i fosforu. Rozkład roślin wodnych powoduje wtórne zanieczyszczenie wód, wzrost ich mętności oraz brak tlenu. Eutrofizacja w niezakłóconych naturalnych warunkach przebiega bardzo powoli i jest niezauważalna. W wyniku działalności człowieka, takiej jak zrzuty ścieków przemysłowych i komunalnych oraz w wyniku wypłukiwania związków fosforu i azotu z gleb

użytkowanych rolniczo, proces ten jest mocno przyśpieszony. W szczególnie drastycznych przypadkach, jak na przykład przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, następuje niemal całkowity zanik organizmów wodnych. Proces oczyszczania wód eutroficznych jest bardzo kosztowny i czasochłonny.

www.flickr.com/ajok (Licencja Creative Commons 2.0)

Eutrofizacja

 Skutki nadmiernego rozwoju roślin w naturalnym zbiorniku wodnym

BIOLOGICZNE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW Jednymi z bardziej uciążliwych dla środowiska naturalnego są związki fosforu i azotu. Niezwykle ważne jest usuwanie ich ze ścieków odprowadzanych do wód powierzchniowych, np. rzek. Zapobiega się w ten sposób pogarszaniu jakości wody, a nawet zanikowi życia w środowisku wodnym w wyniku nadmiernej eutrofizacji. Najpopularniejszym sposobem usuwania związków azotu i fosforu jest oczyszczanie ścieków w bioreaktorze, składającym się z trzech stref: beztlenowej, niedotlenionej i tlenowej. Warunkiem biologicznego usuwania fosforu i azotu jest poddawanie osadu czynnego na zmianę warunkom tlenowym i beztlenowym. Na Oczyszczalni Ścieków Gigablok zastosowano bioreaktor typu Bardenpho. Ścieki w procesie oczyszczania wpływają najpierw do beztlenowej strefy reaktora wyposażonej w mieszadło mające na celu utrzymanie osadu czynnego w zawieszeniu. W strefie tej zachodzi proces defosfatacji, czyli biologicznego usuwania fosforu. W warunkach beztlenowych bakterie fosforowe pozbywają się ze swoich komórek fosforu. Podczas tego procesu uwalnia się energia, która zużywana jest przez te bakterie do pobierania ze ścieków łatwo przyswajalnych związków organicznych, głównie kwasu octowego, który magazynowany jest w komórkach bakteryjnych w postaci wysokoenergetycznej substancji zapasowej. W strefie tlenowej bioreaktora bakterie fosforowe utleniają zgromadzone w warunkach beztlenowych wysokoenergetyczne substancje i pobierają duże ilości fosforu, gromadząc go w swoich komórkach. Ilość pobranego fosforu w warunkach tlenowych jest znacznie większa od ilości fosforu usuniętego z komórek bak-

terii w warunkach beztlenowych. Usuwając ze ścieków biomasę osadu czynnego, jako tzw. osad nadmierny, jednocześnie usuwa się zgromadzony w komórkach bakterii fosfor. W ten sposób obniża się jego ilość w ściekach. Aby usunąć azot ze ścieków należy poddać osad czynny zarówno warunkom tlenowym, jak i niedotlenionym. Po przepłynięciu przez strefę beztlenową ścieki wpływają do strefy niedotlenionej bioreaktora, gdzie zachodzi proces denitryfikacji, czyli

usuwania azotu ze ścieków. Również tutaj zainstalowane są mieszadła, aby jak wcześniej, uniknąć osiadania osadu czynnego na dnie bioreaktora. W tej strefie bioreaktora w ściekach musi występować tlen zawarty w azotanach. Zawracanie ścieków zawierających azotany z tlenowej strefy bioreaktora do strefy niedotlenionej nazywa się recyrkulacją wewnętrzną. Bakterie zużywając tlen zawarty w azotanach uwalniają azot ze ścieków do atmosfery. Ostatnią strefą układu Bardenpho jest strefa napowietrzania, nazywana też tlenową. Na jej dnie zainsta-

 Najpopularniejszym sposobem usuwania związków azotu i fosforu jest

oczyszczanie ścieków w bioreaktorze, składającym się z trzech stref: beztlenowej, niedotlenionej i tlenowej. Na zdjęciu bioreaktor Oczyszczalni Ścieków Gigablok

Denitryfikacja

jest procesem redukcji azotanów do gazowej formy azotu. Ma ona ogromne znaczenie w naturalnym oczyszczaniu się wód. Zachodzi w warunkach niedotlenionych. Bakterie biorące udział w tym procesie nazywane są bakteriami denitryfikacyjnymi. Zarówno denitryfikacja, jak i nitryfikacja są częściami cyklu azotowego w przyrodzie.

www.flickr.com/ajok (Licencja Creative Commons 2.0)

Defosfatacja

jest procesem biologicznego usuwania fosforu ze ścieków. Polega na cyklicznym, przemiennym poddawaniu bakterii osadu czynnego warunkom tlenowym i beztlenowym. Bakterie wykorzystywane w tym procesie nazwane są fosforowymi lub Poli-P. Są to bakterie tlenowe mające zdolność kumulowania w swoich komórkach zwiększonej ilości fosforu.

na dnie osadnika wtórnego zawracany jest do bioreaktora, aby utrzymać tam odpowiednią ilość mikroorganizmów jaka jest niezbędna do przeprowadzania procesów oczyszczania i usuwania azotu oraz fosforu.

 Obsługując bioreaktor, pracownicy poruszają się po specjalnych pomostach. Na zdjęciu grupa zwiedzająca oczyszczalnię podczas dni otwartych, w trakcie omawiania procesów zachodzących w reaktorze

Zawracanie osadu czynnego nazywa się recyrkulacją zewnętrzną. Bakterie wchodzące w skład osadu czynnego bezustannie się rozmnażają. Co więcej, robią to bardzo szybko. Dlatego też konieczne jest regulowanie ich ilości w układzie biologicznego oczyszczania. Regulacja ta polega na tym, że część bakterii zawracana jest do bioreaktora, a ich nadmiar usuwany jest z systemu jako osad nazywany nadmiernym.

lowany jest system napowietrzania drobnopęcherzykowego, przez który wdmuchiwane jest powietrze. Dostarczony w ten sposób do ścieków tlen, powoduje utlenienie amoniaku do azotanów. Powstałe tak azotany są przetwarzane do gazowej formy azotu w strefie niedotlenionej i uwalniane ze ścieków do atmosfery. Oprócz azotu i fosforu na drodze biologicznej ze ścieków usuwany jest również węgiel organiczny. Z bioreaktora ścieki przepływają do komory, gdzie dzielone są na trzy strumienie, po czym przepływają do trzech osadników wtórnych. Tam, poprzez opadanie i gromadzenie się osadu czynnego na dnie osadnika, osad czynny oddzielany jest od oczyszczonych ścieków. Oczyszczone, przejrzyste ścieki z osadników wtórnych kierowane są do rzeki. Osad czynny po zgromadzeniu

Nitryfikacja

to proces utleniania amoniaku do azotanów. Prowadzony jest on przez tzw. bakterie nitryfikacyjne. Są to samożywne bakterie tlenowe, które jako źródło węgla wykorzystują węgiel nieorganiczny, np. z dwutlenku węgla. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych i jest dwuetapowy. W pierwszym etapie amoniak jest utleniany do azotynów przez bakterie z rodzaju Nitrosomonas. Natomiast w drugim etapie azotyny są utleniane do azotanów przez bakterie z rodzaju Nitrobacter.

 Jedną ze stref układu Bardenpho jest strefa napowietrzania, nazywana też tlenową. Na jej dnie zainstalowany jest system napowietrzania drobnopęcherzykowego, przez który wdmuchiwane jest powietrze

 Kolonia bakterii nitryfikacyjnych

oznaczonych metodą FISH (źródło: A. Pajdak-Stós, E. Fiałkowska, J. Fyda, R. Babko, „Jeszcze o nitryfikacji oczami biologa. Sukcesja nitryfikatorów w nowo otwartej oczyszczalni ścieków”)

CHEMICZNE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW Chemiczne oczyszczanie ścieków najczęściej ma na celu wspomaganie procesu biologicznego usuwania fosforu. Polega ono na dodawaniu do ścieków siarczanu żelazowego. Dozowanie tego związku ma miejsce w komorze znajdującej się za reaktorem biologicznym, w której ścieki rozdzielane są do trzech osadników wtórnych. Siarczan żelazowy reaguje z fosforanami zawartymi w ściekach, w wyniku czego powstaje osad „chemiczny”, który usuwany jest z układu wraz z osadem nadmiernym. Ilość dodawanego do ścieków siarczanu żelazowego zależy od ilości fosforu, który musi być z nich usunięty. Stosowanie chemicznej metody jest korzystne, gdyż nie tylko wspomaga biologiczny proces usuwania fosforu, ale także poprawia zdolność osadu czynnego do opadania w osadniku wtórnym. Niestety przyczynia się również do zwiększenia ilości osadu powstającego w procesie oczyszczania ścieków.

PRZERÓBKA OSADU W trakcie procesu oczyszczania ścieków na skutek rozmnażania się mikroorganizmów wchodzących w skład osadu czynnego, znacznie zwiększa się jego masa. Ponieważ w bioreaktorze może znajdować się jedynie jego ściśle określona ilość, część osadu biologicznego powstającego podczas procesu oczyszczania usuwana jest z układu.

 Bezpośrednio z komory mieszania osad jest dozowany do dwóch komór

fermentacyjnych. Na zdjęciu komory fermentacyjne oczyszczalni Gigablok nocą

przeznaczoną do jego usunięcia. Jest on transportowany pompami do pracujących naprzemiennie zagęszczaczy mechanicznych. Po przejściu przez nie osad uzyskuje około 5% suchej masy. Następnie dozowany jest do komory mieszania, w której następuje jego wymieszanie z pochodzącym z osadników wstępnych osadem zagęszczonym uprzednio w zagęszczaczach grawitacyjnych i tłuszczami usuniętymi w piaskowniku. Bezpośrednio z komory mieszania osad jest dozowany do dwóch

komór fermentacyjnych. W procesie fermentacji osad stabilizowany jest beztlenowo, tzn. zabezpiecza się go przed wtórnym zagniwaniem. Aby proces fermentacji i produkcji biogazu na oczyszczalni Gigablok przebiegał prawidłowo konieczne jest zapewnienie warunków beztlenowych oraz temperatury około 37ºC. W celu uzyskania pożądanej temperatury osadu zastosowano dwa wymienniki ciepła. Dla ujednolicenia zawartości komór fermentacyjnych znajdujący się w nich osad jest mieszany wytworzonym biogazem przy

W osadnikach wtórnych osad rozdzielany jest na część zawracaną do bioreaktora oraz część Zawartość procentowa  składników biogazu

Metan 55–75%

Dwutlenek węgla 25–45%

Azot 0–0,3%

Strona 2 z 2

Wodór 1–5%

Siarkowodór 1–5%

Tlen 0,1–0,5%

Średnia zawartość procentowa składników biogazu produkowanego na oczyszczalni ścieków Gigablok:  Metan (CH4) – 61,988%  Dwutlenek węgla (CO2) – 38%  Tlenek węgla (CO) – 70 ppm – 0,007%  Siarkowodór (H2S) – 50 ppm – 0,005%

pomocy instalacji złożonej z lanc przedmuchujących oraz zasilających je sprężarek gazu. Osad po opuszczeniu komór fermentacyjnych zagęszczany jest w dwóch kolejnych zagęszczaczach grawitacyjnych, a następnie poddawany procesowi odwadniania. Służą temu dwie wirówki sedymentacyjne, w których przy udziale preparatu wspomagającego odwadnianie osadu, uzyskuje się około 25% suchej masy osadu. Po odwodnieniu osadu dodaje się wapno palone w celu jego higienizacji. Z wirówek odwodniony osad transportowany jest za pomocą podajnika do kontenerów, w których jest wywożony poza teren oczyszczalni. Istnieje również możliwość czasowego magazynowania osadu na placu składowym, usytuowanym obok stacji odwadniania. Osady wywożone z oczyszczalni Gigablok spełniają normy przewidziane dla osadów stosowanych jako nawóz dla upraw przeznaczonych na cele przemysłowe.

BIOGAZ – ZIELONA ENERGIA Zasadniczym celem procesu fermentacji jest stabilizacja osadów nadmiernych. Podczas tego procesu produkowany jest również biogaz wykorzystywany później do produkcji energii elektrycznej i energii cieplnej. Najbardziej niepożądanym składnikiem biogazu ze względu na swoją toksyczność oraz duży wpływ na przyśpieszanie korozji urządzeń ma siarkowodór. Z tego powodu ważne jest, aby jego udział był jak najmniejszy. Na oczyszczalni Gigablok jego stężenie w biogazie wynosi około 0,005%. Po włączeniu generatora energia elektryczna produkowana  jest z biogazu na skutek czego zmniejsza się wyraźnie jej pobór z zakładu energetycznego. Moment, w którym ilość biogazu jest wystarczająca, aby rozpocząć produkowanie z niego energii elektrycznej. Moment, w którym energia elektryczna wyprodukowana z biogazu rozpoczyna zasilanie urządzeń oczyszczalni

•

Za produkcję metanu w procesie fermentacji odpowiedzialna jest grupa bakterii zwanych metano-bakteriami. Są one bezwzględnymi beztlenowcami, co oznacza iż obecność tlenu w komorach fermentacyjnych może poważnie zakłócić produkcję tego gazu. Ich procesy życiowe mogą zachodzić w temperaturze od 0°C do 70°C. Najbardziej opłacalna jest fermentacja przebiegająca w temperaturze 30–40°C. W przypadku oczyszczalni Gigablok odbywa się ona w temperaturze około 37°C.

Kolejnym urządzeniem zasilanym biogazem jest kocioł o mocy 1 500 kW. Odpowiedni układ sterowania i regulacji zapewnia optymalną współpracę agregatu kogeneracyjnego z kotłownią oraz siecią cieplną oczyszczalni. Kocioł to urządzenie rezerwowe, bowiem energia cieplna potrzebna do procesów technologicznych i ogrzewania produkowana jest w kogeneracyjnym źródle energii.

Podstawowym urządzeniem wykorzystującym wyprodukowany biogaz jest generator prądotwórczy – kogeneracyjne źródło energii. Agregat ten zbudowany jest z silnika gazowego oraz prądnicy wytwarzającej energię elektryczną. Posiada moc 280 kW i jest w stanie wyprodukować około 30% energii elektrycznej wykorzystywanej do zasilania urządzeń oczyszczalni. Dodatkową zaletą tego urządzenia jest możliwość wykorzystania znacznych ilości ciepła uzyskanego w wyniku pracy silnika zasilanego gazem. Służy ono do podgrzewania instalacji odpowiedzialnej za utrzymanie właściwej temperatury procesu fermentacji, a także do ogrzewania obiektów socjalnych i technologicznych Oczyszczalni Ścieków Gigablok. 350

 Pochodnia do spalania nadmiernej

ilości biogazu. W tle zbiornik biogazu

Energia elektryczna pobierana z zakładu energetycznego (kW)

300 250 200 150 100 50 0

Biogaz (m³/h) 1

9 Czas (t)

Laboratorium Oczyszczalni Ścieków Gigablok wyposażone jest w wysokiej klasy aparaturę i sprzęt pomocniczy, umożliwiający pełen zakres analiz wraz z oznaczeniem metali ciężkich (na zdjęciu)

Lampy katodowe służące do oznaczania metali w próbkach ścieków 



HARAKTERYSTYKA C PODSTAWOWYCH WSKAŹNIKÓW ZANIECZYSZCZEŃ ŚCIEKÓW

RODZAJE ŚCIEKÓW Ścieki bytowe zwane również domowymi, to wody zużyte w gospodarstwach domowych i obiektach użyteczności publicznej np. z toalety, łazienki, kuchni, pralni, itp. Ścieki przemysłowe powstają podczas różnych procesów produkcyjnych, np. podczas produkcji materiałów włókienniczych, ceramicznych, papieru, leków, z przetwórstwa rolno-spożywczego, itp. Ścieki opadowe pochodzą z opadów atmosferycznych, topniejącego śniegu oraz z polewania ulic i placów. Ścieki komunalne zwane również miejskimi, są mieszaniną wód zużytych w gospodarstwach domowych i drobnych zakładach przemysłowych. W przypadku kanalizacji ogólnospławnej ścieki miejskie zawierają również wody opadowe.

W nowoczesnym laboratorium analitycznym Oczyszczalni Ścieków Gigablok wykonywane są badania ścieków i odpadów powstających podczas procesu oczyszczania ścieków. Laboratorium wyposażone jest w wysokiej klasy aparaturę i sprzęt pomocniczy umożliwiający pełen zakres analiz wraz z oznaczeniem metali ciężkich. W celu sprawdzenia jakości ścieków oczyszczonych wykonywane są głównie analizy fizyko- -chemiczne takich parametrów jak azot ogólny, fosfor ogólny, zawiesina ogólna oraz zanieczyszczenia organiczne określane jako BZT5 i ChZT. Natomiast w celu sprawdzenia, czy powstające odpady spełniają odpowiednie wymagania, bada się je zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Oprócz badań, które wykonywane są w celu sprawdzenia jakości ścieków oczyszczonych i powstających podczas procesu oczyszczania odpadów, przeprowadzane są również regularnie analizy na potrzeby technologiczne oczyszczalni. Dzięki tym wynikom operator oczyszczalni jest w stanie określić, czy poszczególne urządzenia działają prawidłowo oraz odpowiednio wcześnie przewidzieć i zapobiec ewentualnemu załamaniu się procesu technologicznego. BZT5 (pięciodniowe biochemiczne zapotrzebowanie tlenu) – określa ile tlenu należy zużyć, aby rozłożyć zanieczyszczenia w ściekach w warunkach tlenowych w temperaturze 20°C. Jest to miara służąca do określenia ile w ściekach jest związków organicznych łatwo rozkładalnych

Parametry ścieków  oczyszczonych uzyskiwane w Oczyszczalni Ścieków Gigablok

BZT5 mg 0²/l

Najwyższe dopuszczlne wartości ChZT mg 0²/l

Zawiesina ogólna (Z og.) mg/l

Azot ogólny (N og.) mg/l

Fosfor ogólny (Pog.) mg/l

Wartości uzyskiwane

biologicznie przez mikroorganizmy. W ciągu pierwszych pięciu dni 70–80% zanieczyszczeń organicznych rozkładalnych biologicznie jest rozkładanych przez bakterie. ChZT (chemiczne zapotrzebowanie tlenu) – ilość związku chemicznego, będącego tzw. utleniaczem (K2Cr2O7), potrzebnego do utlenienia organicznych zanieczyszczeń znajdujących się w ściekach, zarówno tych łatwo rozkładalnych biologicznie, jak i trudno rozkładalnych biologicznie. Oznaczenia ChZT można dokonać w ciągu dwóch godzin i jest ono miarą wszystkich zanieczyszczeń organicznych znajdujących się w ściekach. Zawiesina ogólna – ogólna ilość zawiesin w ściekach, łatwo i trudno opadających, zarówno mineralnych, jak i organicznych. Azot ogólny – suma wszystkich form azotu występujących w ściekach, tzn. azotu organicznego (Norg.), azotu amonowego (N-NH4), azotu azotanowego (N-NO³) oraz azotu azotynowego (N-NO²). Fosfor ogólny – suma zawartości wszystkich form fosforu występujących w ściekach.

YMAGANIA DOTYCZĄCE W OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH I KOMUNALNYCH Wymagania stawiane ściekom oczyszczonym uzależnione są od tzw. Równoważnej Liczby Mieszkańców (RLM). Im wyższa wartość RLM, tym większe wymagania, co do jakości oczyszczonych ścieków.

 Wlotowa stacja pomp – tutaj ścieki wynoszone są na wyższy poziom, aby ich dalszy przepływ przez obiekty oczyszczalni mógł odbywać się grawitacyjnie

RLM oblicza się na podstawie maksymalnego średniego ładunku zanieczyszczeń wyrażonego wskaźnikiem BZT5, który dopływa do oczyszczalni w ciągu roku, wyłączając sytuacje nietypowe, jak np. intensywne opady. Jednostkowy ładunek BZT5 przyjmuje się jako 60g/Md (na mieszkańca na dobę). Zatem, gdy do oczyszczalni dopływa 25 000 m³ ścieków w ciągu doby, a stężenie BZT5 w nieoczyszczonych (dopływających) ściekach wynosi 300g O² /m³, wówczas: RLM = 25 000 x 300 / 60 = 125 000

RLM równe 125 tys. oznacza, że w rzeczywistości oczyszczalnia oczyszcza ścieki pochodzące np. od około 110 tys. mieszkańców zlewni oczyszczalni ścieków. Pozostałą ilość ścieków stanowią ścieki z zakładów przemysłowych, zwiększające stężenie zanieczyszczeń oraz wody przypadkowe, rozcieńczające ścieki. W efekcie do oczyszczalni dopływają ścieki pochodzące od około 125 tys., a nie od 110 tys. mieszkańców. W zależności od wielkości RLM ustalone zostały najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych.

ższe zczlne ści

 Jeden z trzech osadników wtórnych

Urząd Miasta Katowice ul. Młyńska 4 40-098 Katowice tel. 32 259 39 09 www.katowice.eu

I S. A IĄG OC OD W

CY JN

K ATO WI CK IE

Katowickie Wodociągi Spółka Akcyjna ul. Obrońców Westerplatte 89 40-335 Katowice tel. 32 788 25 00 www.wodociagi.katowice.pl

Ś CI E Ż K

Ścieżka Edukacyjna GIGABLOK ul. Obrońców Westerplatte 130 40-335 Katowice tel. 32 788 26 96 www.gigablok.pl