Zbigniew Gieleciak, Mirosław Sojka

Decyzja Rady Ministrów z 4.10.1950 r. otwarła nowy etap w historii miasta Tychy – postanowiono wtedy, iż obok 13 tysięcznego miasteczka powstanie 100 tysięczne miasto. Dla nowego miasta niezbędne okazało się stworzenie niezbędnej infrastruktury, w tym kanalizacji oraz zbiorczej oczyszczalni ścieków obsługującej całe miasto. Uwzględniając ukształtowanie terenu w  zrealizowano kolektor północy liczący 8 km i obsługujący nowo powstałe osiedla. Na końcu kolektora około 500 m przed wlotem do rzeki Gostyni, na terenach należących do wsi Urbanowice postanowiono  zlokalizować oczyszczalnię ścieków.

Projekty i realizacja.

  Należy podkreślić, iż na wszystkich etapach projektanci starali się wykorzystać istniejące warunki oraz możliwości techniczne. Sama lokalizacja oczyszczalni względem miasta umożliwia to, iż 50 % ścieków dopływa na oczyszczalnię grawitacyjne. Pierwszy projekt oczyszczalni  w 1960 przygotowało Biuro Projektów Budownictwa Komunalnego w Gdańsku. Dokumentacja ta przewidywała budowę oczyszczalni obsługującą w I etapie 95 tyś mieszkańców, a docelowo 130 tyś. Zgodnie z nim w latach 1963 – 1970 zrealizowano część mechaniczną składającą się z kraty, piaskownika trzykomorowego i dwóch osadników wstępnych. W części biologicznej przewidziano II stopniowe oczyszczanie biologiczne w dwóch komorach INKA o objętości 2700 m³ każda – ostatecznie do 1970 zrealizowano tylko jedną komorę wraz z jednym osadnikiem wtórnym. Do 1974 roku zrealizowano  w całości nitkę przeróbki osadu – dwie komory fermentacji o objętości 4220 m³, cztery otwarte baseny fermentacyjne jako drugi stopień fermentacji o objętości 18480 m³ oraz poletka do suszenia osadu o powierzchni 2100 m².

Brak środków spowodował przerwanie inwestycji – nie zrealizowano II stopnia oczyszczania biologicznego. W 1971 ukończono I nitkę kolektora południowego DN800 wraz z pompownią ścieków na oczyszczalni, a w 1975 II nitkę kolekatora obsługującego południowe osiedla miasta.  Wzrastająca ilością ścieków dopływających z powiększającego się miasta przekraczała możliwości  istniejących komór INKA – w 1980 r tylko 20% ogólnej ilości ścieków było oczyszczane biologicznie. Równocześnie oczyszczalnia borykała się z kłopotami utrudniającymi prawidłową eksploatację zakładu. Awaryjność wentylatorów zamontowanych do napowietrzania komór Inka, nieszczelność żelbetowych przewodów powietrznych znacznie komplikowała pracę tego obiektu.

Dlatego konieczne okazało się przygotowanie nowego projektu oczyszczalni. I tak w 1975 r Biuro Projektów Budownictwa Komunalnego w Katowicach przygotowało koncepcję rozbudowy oczyszczalni do 2000 r. Projekt ten przewidywał budowę w pierwszym etapie oczyszczalni biologicznej o przepustowości 70000 m³/d , a w drugim etapie systemu GIGABLOK na łączną przepustowość 162000 m³/d. Projekt na pierwszy etap przygotowało Biuro Projektów Hydrosan. W latach 1981-1985 zrealizowano część mechaniczną o przepustowości 162000 m³/d : Halę Krat i Piaskownik. W 1987 uruchomioną nową pompownie tłoczącą ścieki z dwóch kolektorów obsługujących południowe osiedla miasta. W latach 1987 – 1993 wybudowano dwie komory KNAP z aeratorami powierzchniowymi o łącznej objętości 16400 m³. Równocześnie zmodernizowano komory Inka montując dyfuzory drobnopecherzykowe i zastępując wentylatory dmuchawami typu Roots’a.  Dla zagęszczenia powstałych osadów wybudowano dwa zagęszczacze grawitacyjne o objętości 904 m³, a w celu odwodnienia przefermentowanych osadów zamontowano prasę taśmową firmy KLEIN. Wyremontowano istniejące ZKF-y i wymieniono wyposażenie kotłowni. Kłopoty z zagęszczeniem grawitacyjnym osadów nadmiernych spowodowały, iż ostatecznie zdecydowano się na zakup zagęszczacza taśmowego.

Tabela nr 1

Rozporządzenie z 1993 nakazujące zapewnienie usuwania związków biogennych ze ścieków  do 2000 roku powodowało, iż niezbędne stało się przygotowanie kolejnego etapu modernizacji oczyszczalni. Początkowe koncepcje szły w stronę zwiększenia objętości rektorów biologicznych poprzez dobudowanie kolejnej komory, podwyższenie ścian zbiorników i osadników oraz wydzielenie w nich strefy niedotlenionej. Inną propozycja było wykorzystanie istniejącej kubatury Otwartych Basenów Fermentacyjnych na reaktory biologiczne. Fosfor proponowano strącać symultanicznie. Dodatkowo rozbudowa Browarów Tyskich spowodowała, iż pod koniec lat dziewięćdziesiątych  przy spadającej ilości dopływających ścieków nastąpił poważny wzrost ładunku zanieczyszczeń powodujący przeciążenie oczyszczalni, co objawiało się okresowym niedotlenieniem osadu czynnego, a tym samym pojawieniem się fetoru który docierał do miasta. W 2001  został przygotowany Projekt Budowlany przez firmę Proeko II. Przewidziano tam adaptowanie istniejących zbiorników KNAP na komory z wydzielonymi strefami defosfatacji, denitryfikacji i nitryfikacji, a istniejące Otwarte Baseny Fermentacyjne na Reaktory C-Tech – technologię typu SBR oferowaną przez austriacką firmę SFCU. Projekt dodatkowo przewidywał modernizację części osadowej poprzez budowę dodatkowej komory fermentacyjnej oraz zabudowę agregatów prądotwórczych o łącznej mocy 680 kW. Projekt ten aktualizowało Biuro Projektowe Budownictwa Komunalnego w Katowicach w 2003 i 2004 roku, uwzględniając między innymi zmiany w rozporządzeniu z 29 listopada 2002 r. w sprawie warunków jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi – przewidziano miedzy innymi komorę predynitryfikacji w modernizowanych zbiornikach KNAP, możliwość wykorzystania zagęszczaczy grawitacyjnych na fermentery produkujące LKT, budowę nowych komór fermentacji o pojemności 11000 m³. Do grudnia 2005 roku udało się zakończyć remont części mechanicznej i modernizację części biologicznej, a w latach 2006-2008 planowana jest modernizacja części osadowej.

Technologia oczyszczania ścieków i przeróbki osadów.

Przyjęte na oczyszczalni ścieków rozwiązania zawsze starały się zdążać za najlepszymi w danym okresie technologiami. Kraty ręczne bardzo szybko zamieniono na kraty ze zgrzebłem mechanicznym. Dopiero w 2001 roku zamontowano pierwszą kratę hakowo- taśmową – obecnie oczyszczalnia posiada trzy kraty hakowo-taśmowe z odwadnianiem i prasowaniem skratek. Usuwanie piasku od początku było realizowane w piaskownikach poziomych – problemem jednak było usuwanie piasku z piaskowników, gdyż zaprojektowane w 1960 i 1981 instalacje do hydraulicznego usuwania piasku przy pomocy ścieku oczyszczonego nie zdawały egzaminu. Piasek odwadniany był na poletkach piasku, które przez zanieczyszczenie substancjami organicznymi były źródłem fetoru. Dopiero w ramach remontu zrealizowanego w 2004 przewidziano usuwanie piasku przy pomocy przenośników spiralnych oraz jego odwadnianie i płukanie w separatorach i płuczce.

Reaktory Inka zrealizowane zgodnie z projektem z 1960 r. były typowym rozwiązaniem jak na owe czasy. Mankamentem była ich niewielka objętość w stosunku do potrzeb oraz wysoka awaryjność związana z zastosowanymi rozwiązaniami (nieszczelne żelbetowe kanały powietrzne, niesprawne wentylatory) co spowodowało iż wyłączono je z eksploatacji na początku lat osiemdziesiątych. Komory KNAP uruchomione w 1992 i 1993 z aeratorami powierzchniowymi cechowały się elastycznością na zmienne parametry dopływających ścieków. Ich zasadniczym mankamentem była znaczna energochłonność. W zmodernizowanych w 1993 komorach INKA zastąpiono kanały żelbetowe przewodami ze stali nierdzewnej i PVC, a w komorach zastosowano dyfuzory drobnopęcherzykowe. Powietrze tłoczyły nowe dmuchawy współpracujące z prototypowymi falownikami mającymi zapewnić stabilny poziom tlenu w reaktorze – jednak ten układ sterowania był zbyt awaryjny i niestety bardzo szybko konieczny był powrót do ręcznego sterowania pracą dmuchaw. Mimo tego należy podkreślić, iż komory Inka osiągały lepsze wyniki niż komory KANP, ale bardziej były narażone na zmienne parametry ścieków. Stało się szczególnie problemem po 2000 r. gdy nastąpił wzrost ładunku zanieczyszczeń odprowadzanych Browarów Tyskich – komory KNAP i INKA okresowo pracowały jako przeciążone i bywały niedotlenione. Poważnym problemem były zrzuty ścieków (ChZT >2000 mg/dm³) powodujących wynoszenie osadu z osadników. Próbowano zwiększyć natlenienie komór KNAP poprzez zastosowanie nowych urządzeń do napowietrzania – i tak w jednej z komór zamontowano 12 bioreaktorów Celpox – lecz nie zdało to egzaminu. Problem zagniwania osadu czynnego rozwiązano dozując PIX przed osadniki wstępne, ale sytuacja oczyszczalni poprawiła się dopiero po uruchomieniu w 2003 r. podczyszczalni ścieków w Browarach Tyskich.

W III etapie modernizacji oczyszczalni ostatecznie zdecydowano się zastosować napowietrzanie drobnopęcherzykowe. W zmodernizowanych komorach KNAP zastosowano dyfuzory membranowe, w Reaktorach C-Tech dyfuzory rurowe. Poziom tlenu w zbiornikach jest regulowany płynnie poprzez zastosowanie do dmuchaw falowników. Łącznie objętości reaktorów biologicznych wzrosła z 19000 m³ do 34000 m³ przy czym wykorzystano kubatury istniejących obiektów: komór KNAP zmodernizowanych na Komory Osadu Czynnego z wydzielonymi strefami predynitryfikacji, defosfatacji,  denitryfikacji i nitryfikacji, oraz Otwartych Basenów Fermentacyjnych zaadaptowanych na Reaktory C-Tech pracujących w cyklach napełnianie/napowietrzanie/sedymentacja/dekantacja. Oba ciągi pracują w pełnej automatyce.

Pierwszymi obiektami przeróbki osadu na oczyszczani były Otwarte Baseny Fermentacyjne i Poletka Osadu – ale już 1974 uruchomiono Zamknięte Komory Fermentacyjne wraz z kotłownią na biogaz. Układ ten mimo kilku niedociągnięć (np. niezrealizowanie mieszania ZKF biogazem) przez wiele lat pracował stabilnie zapewniając energię cieplną na potrzebny  ZKF oraz wszystkich obiektów oczyszczalni. Dopiero w drugiej połowie lat osiemdziesiątych pojawiły się problemy – w 1988 uszkodzeniu uległ zbiornik biogazu, a kopuła jednego z ZKF-ów stała się nieszczelna. Konieczne okazała się budowa nowego zbiornika biogazu o objętości 2000 m³ oraz remont ZKF, który ukończono w 1994 r. II etap modernizacji oczyszczalni przewidywał zwiększenie ilości osadów nadmiernych, dlatego by nie zwiększać objętości ZKF-ów przewidziano dwa zagęszczacze grawitacyjne o objętości 904 m³ – jeden do zagęszczania osadu surowego, drugi do zagęszczania osadu nadmiernego. Obiekty te po przeprowadzonym rozruchu okazały się niezbyt przydatne do zakładanego celu – szczególnie osad nadmierny który flotował. Dlatego ostatecznie zakupiono zagęszczacz taśmowy firmy KLAIN– uruchomiony on został dopiero w 2000 r. Wcześniej jednak do odwadniania osadu oczyszczalnię wyposażono w prasę taśmową Klein.

Obecnie linia przeróbki osadów pracuje na granicy technicznej możliwości. Czas zatrzymania w ZKF-ach wynosi ok 9 dni, mimo tego uzyskujemy ponad 140 m³/h biogazu co w całości pokrywa potrzeby cieplne oczyszczalni. Od marca 2006 r. na oczyszczalni trwają roboty montażowe pierwszego agregatu prądotwórczego o mocy 345 kW oraz kotła o mocy 900 kW – planowane uruchomienie układu czerwiec 2006.

Rola użytkownika i inwestora.

Aż do 1998 wszelkie inwestycje na oczyszczalni ścieków były realizowane za pomocą inwestora zastępczego. Inwestor którym do 1964 r było Prezydium Wojewódzkiej Rady Narodowej w Katowicach, a następnie Miejska Rada Narodowa w Tychach wytyczał tylko kierunki zamierzonych działań, określał możliwości finansowania z centralnie rozdzielanych środków oraz terminy realizacji inwestycji. Za przygotowanie i nadzór nad inwestycją odpowiedzialna była Okręgowa Dyrekcja  Inwestycji Miejskich przekształcona w 1975 w Okręgowa Dyrekcja  Rozbudowy Miast i Osiedli Wiejskich, a od 1982 Rejonową Dyrekcja Inwestycji. Użytkownikiem do 1975 było Miejskie Przedsiębiorstwo Komunalne, a od 1974 Wojewódzkie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Zakład nr 4 w Tychach. Taka struktura miała wpływ na proces Inwestycyjny, w którym  głównym problemem była koordynacja pomiędzy poszczególnymi ośrodkami decyzyjnymi oraz zabezpieczenie środków finansowych na oczyszczalnię która przegrywała konkurencję z inwestycjami mieszkaniowymi. Rozpoczęte inwestycje były przerywane z powodu braku pieniędzy, co powodowało opóźnienia oraz ograniczenia ilościowe i jakościowe w dostarczanym na oczyszczalnię sprzęcie. Przesunięcia terminowe powodowały konieczność kilkakrotnego aktualizowania dokumentacji.

Zmiany ustrojowe zaskoczyły oczyszczalnię w połowie II etapu modernizacji. przy czym sposób realizacji robót oczyszczalni niewiele się zmienił. Użytkownik przekształcił się w Rejonowe Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji, RDI w Przedsiębiorstwo Usług Inwestycyjnych sp .z o.o., a konieczność zapewnienia środków na inwestycje przeszło na Gminę Tychy. W momencie zakończenia II etapu modernizacji w 1996 r. oczywiste było, iż niezbędne jest przygotowanie kolejnej modernizacji dostosowującej oczyszczalnie do wymagań z rozporządzenia z 1993 roku. I znów zasadniczym problemem stała się kwestia finansowania zadania, szczególnie,  iż  współpraca między Inwestorem, a Użytkownikiem układała się bardzo źle.  Sprawa ta stała się szczególnie pilna gdy pojawiły się problemy z fetorem na oczyszczalni. Dlatego w 2000 gmina Tychy przejęła od RPWiK oczyszczalnię i przekazała ją do użytkowania spółce gminnej Regionalne Centrum Gospodarki Wodno-Ściekowej S.A. z zadaniem przygotowania programu naprawczego dla oraz przeprowadzenia jej modernizacji. Zdecydowaliśmy się samodzielnie pełnić rolę inwestora  realizując od 2003 III etap modernizacji oczyszczalni, najpierw  ze środków własnych wypracowanych przez spółkę, a w 2004 uzyskując pożyczkę w wysokości  12 mln  od WFOŚiGW w Katowicach na modernizację części biologicznej oczyszczalni. Modernizacja części osadowej będzie finansowana w ramach Funduszu Spójności. Program „Gospodarka ściekowa w Tychach” obejmujący również budowę sieci kanalizacyjnej rozdzielczej o długości ponad 290 km, gdzie przewidziany jest rozdział istniejących sieci ogólnospławnych, powinna rozwiązać problem dopływu wód deszczowych na oczyszczalnię.

Tabela nr 2

Jakości ścieków a wymagania prawne.

Pierwsze pozwolenie wodnoprawne oczyszczalnia uzyskała 14 grudnia 1968 r. gdzie zgodnie z rozporządzeniem z 1962 w sprawie norm dopuszczalnych zanieczyszczeń wody oraz warunków, jakim powinny odpowiadać ścieki odprowadzane do wody i do ziemi  uwzględniając jakość odbiornika ustalono,  iż jakość ścieków na wylocie powinna odpowiadać 15 mgBZT₅/l i 30mg zawiesiny/l. Takie parametry nie były do osiągnięcia przy zastosowanym sposobie oczyszczania ścieków, dlatego Inwestor złożył odwołanie, czego skutkiem było uchylenie powyższej decyzji. Kolejny wniosek o pozwolenie nie został rozpatrzony i oczyszczalnia przez kolejne 12 lat działała bez obowiązującego pozwolenia wodno – prawnego. Przygotowanie II etapu modernizacji oczyszczalni spowodowało, iż konieczne stało się uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego. Zgodnie z wnioskiem z 1981 r. na okres realizacji modernizacji  uzyskano wymagania na poziomie 330 mgBZT₅/l i 100 mg zawiesiny. Opóźnienia w realizacji II etapu inwestycji spowodowały, iż kolejne pozwolenie wodnoprawne Oczyszczalnia uzyskała 15 lipca 1999 r  gdzie nałożono na zakład obowiązek uzyskania parametrów określonych w  rozporządzeniu z 5 listopada 1991 r. w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi oraz dodatkowo maksymalnie 15 mgBZT₅/l i 1,5mg P/l. Oczywiste było,  iż osiągniecie powyższych parametrów nie było możliwe, co spowodowało iż w latach 2000 -2003 nałożono na oczyszczalnię kary o łącznej wysokości 2945170,50 zł z tytułu odprowadzania ścieków z oczyszczalni nie spełniających wymagań pozwolenia wodno-prawnego. RCGW S.A. dzięki przygotowaniu programu naprawczego udało się zawiesić egzekucje kar pod warunkiem zakończenia modernizacji oczyszczalni do kwietnia 2006 r. RCGW S.A. 9 lipca 2002 roku uzyskało nowe pozwolenie wodnoprawne które w stosunku do BZT_5,  azotu amonowego i fosforu było łagodniejsze niż wymogi rozporządzenia z 1991 roku. Zakończenie przed terminem modernizacji części biologicznej umożliwiło uzyskanie w dniu 27.12.2005  pozwolenia wodnoprawnego zgodnego z obowiązującym rozporządzeniem i dyrektywami europejskimi oraz anulować w dniu 1.02.2006 wcześniej nałożone kary.

 

Podsumowanie.

Powyższa krótka charakterystyka Oczyszczalni Ścieków w Tychach tylko w niewielkiej części oddaje złożoność rozwoju tego obiektu na przestrzeni ponad czterdziestu lat. Należy podkreślić, iż ponad połowę z tego okresu oczyszczalnia była (i dalej jest) budowana i modernizowana. Okresy pomiędzy poszczególnymi modernizacjami wynoszą tylko około 7 lat – to obrazuje jak szybko technologie stosowane do oczyszczania ścieków oraz obiekty na oczyszczalni ulegają starzeniu. Przewlekłość inwestycji generuje dodatkowe koszty, a przy jej końcu pojawia się pytanie, czy przyjęte dziesięć lat wcześniej rozwiązanie jest na obecne czasy wystarczające.

Oczyszczalnia na początku i przy II etapie modernizacji była projektowania i realizowana z dużą rezerwą zakładającą stały wzrost ilości ścieków – co jednak nigdy nie nastąpiło – ilość ścieków dopływających na oczyszczalnie odpowiada ilości i składowi z połowy lat siedemdziesiątych. Obecnie oczyszczalnia posiada rezerwę technologiczną wynoszącą około 20 %, dodatkowo istnieje możliwość wykorzystania na reaktory biologiczne wyłączony z eksploatacji ciąg INKA.

Bardzo ważne jest właściwe przygotowanie inwestycji oraz współpraca  pomiędzy wszelkimi stronami procesu inwestycyjnego, a szczególnie użytkownika który znając wymagania prawne w zakresie Ochrony Środowiska powinien dostać obiekt do eksploatacji zdolny do ich spełnienia. Podczas III etapu modernizacji RCGW SA będąc użytkownikiem oraz prowadząc bezpośredni nadzór nad inwestycją  mogło w dowolnym momencie wprowadzić niezbędne korekty wynikłe ze zmiany przepisów, zmienić technologie na efektywniejszą lub tańszą w eksploatacji.  Dzięki temu udało się zrealizować jako jedne z niewielu w terminie określonym w Krajowym Programie Oczyszczania Ścieków Komunalnych za ponad 25 mln zł remont części mechanicznej i modernizacje części biologicznej, oraz anulować nałożone na zakład kary. Obecnie „wąskie gardło” jakim jest cześć osadowa czeka na wybór Wykonawcy, który podejmie się realizacji inwestycji której wartość jest szacowana na ponad 19 mln – zadanie to będzie realizowała Jednostka Realizująca Projekt „Gospodarka Ściekowa w Tychach” współfinansowany ze środków Funduszu Spójności, która została umieszczona w strukturze naszej firmy.

Artykuł opublikowano w czasopiśmie „Gaz, woda i technika sanitarna” nr 7-8’2006