1.Wstęp

Regionalne Centrum Gospodarki Wodno – Ściekowej S.A., zakończyło proces remontu i modernizacji części ściekowej oczyszczalni Tychy – Urbanowice w grudniu 2005r. Inwestycje miały na celu m.in. dostosowanie istniejących ciągów technologicznych do wymagań nałożonych na oczyszczalnię przepisami prawa europejskiego i polskiego.

Mechaniczno – biologiczna oczyszczalnia ścieków Tychy – Urbanowice posiada średni przepływ 33000 m³/d oraz przepustowość 42000 m³/d. Oczyszczalnia przyjmuje ścieki komunalne z terenu miasta Tychy oraz ścieki przemysłowe głównie pochodzące z Browaru Tyskiego podczyszczone w procesie fermentacji metanowej.

W czerwcu 2005 r. na oczyszczalni ścieków został uruchomiony nowoczesny ciąg ściekowy według technologii osadu czynnego opracowanej przez austriacką firmę SFC UMWELTTECHNIK GmbH. Technologia osadu czynnego C-Tech jest odmianą oczyszczania ścieków w reaktorach sekwencyjnych SBR wspomaganych beztlenowym selektorem. Są to pierwsze w Polsce reaktory C-Tech o pojemności czynnej 4000 m³/reaktor. Ciąg reaktorów C-Tech przystosowany jest do pogłębionego usuwania związków biogennych w procesie biologicznej defosfatacji, denitryfikacji oraz nitryfikacji. Natomiast w grudniu 2005r. zostały uruchomione reaktory biologiczne oparte na technologii zintegrowanego, wysokoefektywnego usuwania związków C,N,P ze ścieków za pomocą osadu czynnego. Zastosowanie tych technologii pozwala na uzyskanie wartości stężeń zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych odpowiadającym wymogom Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 8 lipca 2004 r. Aktualnie, aż do końca 2008r. na oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice trwa modernizacja ciągu przeróbki osadów ściekowych

2.Opis technologii oczyszczania ścieków i przeróbki osadów

Ścieki surowe dopływają do oczyszczalni czterema kolektorami. Dodatkowo, z nieskanalizowanych dzielnic miasta Tychy, ścieki dowożone są na oczyszczalnię wozami asenizacyjnymi. Ścieki z kolektora Północnego dopływają bezpośrednio do komory rozdzielczej przed budynkiem krat, natomiast ścieki z kolektorów Południowych i Fiatowskiego dopływają do pompowni Południe, skąd są następnie tłoczone do komory rozdzielczej. Dalej całość ścieków przepływa grawitacyjnie do budynku krat i do piaskowników. Skratki zatrzymane na kratach hakowo – taśmowych są płukane, a następnie prasowane. W celu ograniczenia emisji odorów do środowiska skratki są automatycznie pakowane do rękawów foliowych. Piasek wydzielony na dnie piaskowników pompowany jest do separatorów piasku, a następnie podawany do płuczki piasku, w której zachodzi wypłukanie części organicznych i zawrócenie ich na ciąg oczyszczania ścieków. Wysoka efektywność pracy zastosowanych urządzeń powoduje, że proces separacji piasku nie jest uciążliwy dla środowiska i zapewnia bezpieczne warunki sanitarne obsłudze oczyszczalni ścieków. Po piaskownikach następuje rozdział na dwa strumienie – ściekowy i wód burzowych. W okresie bezdeszczowym oraz deszczowym, ale o niewielkiej intensywności opadów (Q≤2000m³/h), ścieki płyną przez osadnik wstępny do części biologicznej oczyszczalni. Przy dopływie wód burzowych, nadmiar ścieków (Q>2000m³/h), kierowany jest przelewem do zbiornika retencyjnego. Zawartość zbiornika zostaje odprowadzona do części biologicznej oczyszczalni w godzinach zmniejszonego dopływu ścieków. Każde koryto (ścieków i wód burzowych) wyposażone jest w pomiary natężenia przepływu, pozwalające na precyzyjne określenie obciążenia oczyszczalni. Następnie ścieki dopływają do części biologicznej oczyszczalni: reaktorów C-Tech i komór osadu czynnego KOCz. Przepustowość ciągu technologicznego C-Tech została określona na 16500 m³/d, co stanowi około 50% całości dopływających ścieków w okresie bezdeszczowym do oczyszczalni. Reszta ścieków kierowana jest do komór osadu czynnego. Tłoczenie ścieków mechanicznie podczyszczonych w technologii C-Tech realizowane jest przez pompownię wyposażoną w pompy z falownikami i współpracujące z nimi urządzenia pomiarowe zainstalowane na rurociągu tłocznym.

Opis technologii komór osadu czynnego KOCz

Komory KOCz oparte są na technologii zintegrowanego, wysokoefektywnego usuwania związków C,N,P za pomocą osadu czynnego w systemie przepływowym. Ścieki mechanicznie podczyszczone dopływają do dwóch komór osadu czynnego, w których, za pomocą dodatkowych ścian wewnętrznych wydzielono strefy o zróżnicowanych warunkach tlenowych, tj. w kolejności: komorę beztlenową (defosfatacji), dwie komory niedotlenione (predenitryfikacji i denitryfikacji), komorę naprzemiennego działania, która w zależności od potrzeb może pracować jako komora denitryfikacji lub nitryfikacji oraz komorę tlenową (nitryfikacji). W skrajnym przypadku strefę denitryfikacji można powiększyć o początkową część nitryfikacji. Dla zintensyfikowania procesu denitryfikacji wprowadzono wysoką recyrkulację wewnętrzną ścieków z komory tlenowej do niedotlenionej. Do napowietrzania ścieków zastosowano dyfuzory membranowe, do mieszania zawartości komór mieszadła wolno- lub średnioobrotowe, a do recyrkulacji wewnętrznej mieszadła pompujące. Z komór osadu czynnego ścieki płyną do osadnika wtórnego i dalej zbiorczym korytem odpływowym do odbiornika. W celu utrzymania w komorach właściwego stężenia osadu czynnego, do komór beztlenowych recyrkulowany jest osad z osadnika wtórnego. Osad recyrkulowany może być dostarczany do komory defosfatacji i/lub predenitryfikacji. Obok biologicznej defosfatacji, istnieje możliwość chemicznego strącania fosforu. Zainstalowana stacja pozwala na prowadzenie procesu w sposób symultaniczny, wstępny i mieszany.

2.2. Opis technologii reaktorów C-Tech

Technologia osadu czynnego C-TECH jest odmianą oczyszczania ścieków w reaktorach sekwencyjnych SBR wspomaganych beztlenowym selektorem. Biologiczny rozkład zanieczyszczeń oraz separacja osadu czynnego od ścieków prowadzone są w następujących po sobie fazach napełniania z napowietrzaniem, sedymentacji oraz dekantacji. Wszystkie fazy przebiegają w jednym reaktorze, a utrzymywanie zmiennego profilu stężenia tlenu w trakcie całego cyklu oczyszczania sprzyja symultanicznej nitryfikacji, denitryfikacji, a także biologicznej defosfatacji. Ścieki mechaniczne podczyszczone dopływają do pompowni C-Tech, skąd są tłoczone do wyniesionego selektora, gdzie doprowadzany jest również osad recyrkulowany z reaktorów C-Tech. Selektor składa się z dwóch identycznych komór. Każda komora współpracuje z parą reaktorów C-Tech, do których mieszanina ścieków i osadu recyrkulowanego dopływa z selektora. Do napowietrzania ścieków zastosowano dyfuzory membranowe rurowe, zasilane sprężonym powietrzem z hali dmuchaw. Z reaktorów sklarowane ścieki dekantowane są do zbiorczego koryta odpływowego z oczyszczalni i dalej zbiorczym korytem do odbiornika. Istnieje także możliwość chemicznego strącania fosforu: koagulant żelazowy dawkowany jest do selektora.

W celu wizualizacji, sterowania i optymalizacji procesu oczyszczania, obiekty i urządzenia wyposażone są w aparaturę kontrolno – pomiarową (tlenomierze, pehametry, mierniki potencjału redox, przepływomierze, stację on-line ścieków oczyszczonych) przesyłającą wyniki pomiarów do centralnej dyspozytorni.

Przeróbka osadów

Obecnie, gospodarka osadowa przedstawia się następująco. Osad surowy, bezpośrednio z osadnika wstępnego kierowany jest do wydzielonych, zamkniętych komór fermentacyjnych. Osady nadmierne z obu technologii po procesach kondycjonowania i mechanicznego zagęszczania pompowane są do WKF_Z. Osady podgrzewane są w nowym wymienniku przeponowym woda – osad. Osad przefermentowany po odgazowaniu w zbiorniku buforowym, kierowany jest do stacji odwadniania osadów: wirówki i prasy taśmowej. Ustabilizowany i odwodniony osad gromadzony jest na tymczasowym składowisku osadów odwodnionych, a następnie wykorzystywany do rekultywacji zdegradowanych gruntów i terenów. W trakcie procesu fermentacji mezofilowej wytwarzany jest biogaz, z którego ciepło po spalaniu wykorzystywane jest m.in. do celów technologicznych oczyszczalni ścieków.

Aktualnie, aż do końca 2008r. na oczyszczalni ścieków Tychy Urbanowice trwa modernizacja ciągu przeróbki osadów ściekowych. W ramach inwestycji przewiduje się m.in. wybudowanie 2 nowych komór fermentacyjnych, każda o pojemności 5500m³, zakup i uruchomienie dodatkowego zagęszczacza mechanicznego osadu nadmiernego, adaptację istniejących zagęszczaczy grawitacyjnych na fermentery osadu do produkcji LKT, zakup nowego urządzenia do odwadniania osadu przefermentowanego. Realizację zadań przewiduje się za łączną kwotę ok. 19 mln zł.

W maju 2006 r na oczyszczalni zamontowano kocioł niskotemperaturowy o mocy cieplnej 895kW z palnikiem dwufunkcyjnym olejowo – gazowym. Do głównych zalet tego urządzenia należy zaliczyć m.in. bardzo wysoką sprawność znormalizowaną na poziome 94%. Niskie obciążenie komory spalania zapewnia uzyskanie spalania niskoemisyjnego tlenków węgla. System dwupalnikowy zapewnia ciepło nawet w przypadku braku biogazu – kocioł będzie wtedy pracował na oleju opałowym. Docelowo kocioł będzie urządzeniem rezerwowym – energia cieplna potrzebna do procesów technologicznych i ogrzewania budynków będzie produkowana na zespołach kogeneracyjnych. Obecnie na oczyszczalni trwa montaż agregatu prądotwórczego z silnikiem gazowym z zapłonem iskrowym 4 suwowym i turbodoładowaniem o mocy elektrycznej 345kW i mocy cieplnej 531kW. Zastosowana w tym agregacie zasada ubogiej mieszanki zapobiega wydzielaniu się substancji toksycznych i zanieczyszczających środowisko już u samego źródła tzn. podczas spalania paliwa w cylindrze silnika. Spaliny są o wiele czystsze niż przewidują normy. System kontrolny składu mieszanki (sonda lambda) zapewnia optymalne spalanie i zapobiega nadmiernemu zużyciu silnika nawet przy zmiennej zawartości metanu wahającej się między 40 a 75 % objętości gazu. Ciepło z układu wody chodzącej silnika i wylotu spalin jest przyłączony do instalacji węzła centralnego ogrzewania oraz ciepła technicznego oczyszczalni. Odpowiedni układ sterowania i regulacji zapewni płynną współpracę agregatu z zewnętrzną siecią energetyczną oraz zakładową siecią centralnego ogrzewania i ciepła technicznego.

3. Podsumowanie

Przeprowadzona modernizacja części ściekowej oczyszczalni zapewnia bardzo wysoką redukcję zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych. Nowoczesna automatyka powoduje, że proces oczyszczania jest stale optymalizowany i charakteryzuje się niską energochłonnością przy pełnym biologicznym oczyszczaniu ścieków, nawet w przypadkach pików ładunków zanieczyszczeń w ściekach dopływających. Realizacja modernizacji części osadowej i biogazowej oczyszczalni pozwoli m.in. na oszczędności poprzez produkcję energii cieplnej i elektrycznej ze źródeł odnawialnych oraz uzyskanie efektu ekologicznego poprzez ograniczenie emisji zanieczyszczeń do powietrza i energetyczne zagospodarowanie biogazu.

Do najważniejszych zalet technologii C-Tech w stosunku do technologii konwencjonalnych można zaliczyć:

- brak osadnika wtórnego i tym samym bardzo zwartą, estetyczną zabudowę,

- niskie koszty inwestycyjne,

- brak potrzeby stosowania dodatkowych mieszadeł,

- brak możliwości rozwoju bakterii nitkowatych powodujących zjawiska pęcznienia i puchnięcia osadu,

- elastyczność technologii i odporność na ładunkowe oraz hydrauliczne nierównomierności w dopływie,

- występowanie jedynie wewnętrznej recyrkulacji osadu,

- sterowanie procesem napowietrzania, umożliwiające doprowadzanie potrzebnej minimalnej ilości powietrza do reaktorów, co wpływa na obniżenie kosztów eksploatacyjnych.

Analiza przeprowadzonych inwestycji oraz ich wpływu na środowisko naturalne została doceniona przez Polską Izbę Ekologii, nagradzając Regionalne Centrum Gospodarki Wodno – Ściekowej S.A. Ekolaurem 2006 w dziedzinie gospodarka wodno – ściekowa.