envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Rosoła 10a
02-786 Warszawa

PI www

Plany klimatyczne i energetyczne państw UE do korekty

Jak oceniła Komisja Europejska, planowane działania w zakresie efektywności energetycznej państw członkowskich UE nie pozwolą osiągnąć celów UE do 2030 r. Dlatego państwa członkowskie powinny zmodyfikować krajowe plany energetyczne i klimatyczne do grudnia 2019 r. Jest to zalecenie, które Komisja Europejska opublikowała niedawno, po przeanalizowaniu krajowych planów energetycznych i klimatycznych (NECP), które 28 państw członkowskich UE przedłożyło na początku tego roku.

Więcej…
Dobór instalacji PV do budynku ogrzewanego pompą ciepła


Widok instalacji fotowoltaicznej na dachu domku jednorodzinnego staje się w naszym kraju coraz częstszy. Zazwyczaj nie są to instalacje o dużej mocy i energia, jaką produkują, bez problemu jest w[...]

Więcej…

Wentylacyjna pompa ciepła Stiebel Eltron


Wielofunkcyjna pompa ciepła serii LWZ 5/8 CS Premium to nowa generacja pomp ciepła typu powietrze-woda. Jest to monoblokowe urządzenie, które realizuje aż cztery funkcje: ogrzewanie, wentylację z[...]

Więcej…

Raport NIK o OZE i najnowsze dane GUS wezwaniem do poważnej refl eksji i pilnych działań


Jeżeli instytucje państwa działają prawidłowo, raport NIK pod obiecującym tytułem „Rozwój sektora odnawialnych źródeł energii", pod którym kryją się mniej obiecujące ustalenia, nie powi[...]

Więcej…

Nowy kocioł kondensacyjny Victrix Zeus 25

Victrix Zeus 25 marki Immergas to wiszący kocioł dwufunkcyjny zapewniający najwyższy komfort użytkowania przy minimalnych kosztach inwestycyjnych. Z powodzeniem zadowoli użytkowników mieszkań i małych domów, którzy potrzebują ciepłej wody użytkowej na poziomie wyższym niż z kotła przepływowego.

Więcej…
Pierwszy kwartał 2019 w branży instalacyjno-grzewczej


Sytuacja w branży i gospodarce w I kwartale 2019 roku była kontynuacją trendu z poprzednich kwartałów 2018 roku. Odnotowano znaczne wzrosty sprzedaży w większości grup produktowych w branży [...]

Więcej…

Świat zaworów z wyższej półki


Firma Arco, hiszpański producent zaworów do wody, gazu i ogrzewania, jest niekwestionowanym liderem w branży instalacyjnej, od 45 lat nieustannie wyznaczającym trendy i kierunki rozwoju[...]

Więcej…

Grzejniki aluminiowe – fakty i mity Cz. 5. Aluminiowe grzejniki członowe w instalacjach z rur miedzianych – mity


W artykule omówiono tematykę stosowania aluminiowych grzejników członowych w wodnych instalacjach grzewczych, porównując ich cechy użytkowe z innymi typami grzejników i wskazując przewa[...]

Więcej…

Wentylacja naturalna – rozwiązania, przykłady, ograniczenia

Najstarszym i wciąż najbardziej popularnym rodzajem wentylacji budynków mieszkalnych, stosowanym od lat, jest wentylacja naturalna. Wentylacja naturalna, zwana też grawitacyjną, wykorzystuje przede wszystkim zjawisko zwane efektem kominowym, a więc powstawanie ciągu powietrza w kanale wentylacyjnym na skutek różnicy gęstości powietrza zewnętrznego i wewnętrznego.

Różnica gęstości spowodowana jest różnicą temperatury na zewnątrz i wewnątrz domu. Ruch powietrza powstaje również na skutek różnicy ciśnienia wywołanej działaniem wiatru na budynek.

Więcej…
Odprowadzenie spalin z urządzeń grzewczych w świetle obowiązującego prawa


O odprowadzaniu spalin z urządzeń grzewczych mówi się mało, choć jest to wyjątkowo ważna kwestia. Czynność ta ma na celu ochronę pomieszczeń oraz przebywających w nich osób przed szkodliwym [...]

Więcej…

Filtracja w urządzeniach bezpośredniego odparowania (Split, Multisplit)


Ze względu na coraz większe zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego musi być ono przed dostarczeniem do pomieszczeń wentylowanych lub klimatyzowanych właściwie oczyszczone, zależnie od oczekiw[...]

Więcej…

Czynności przeglądu i czyszczenia jednostek zewnętrznych i wewnętrznych Cz. 2. Sposób wykonania


W jaki sposób i dlaczego należy czyścić i konserwować urządzenia klimatyzacyjne oraz jaki ma to wpływ na parametry techniczne i żywotność urządzeń wchodzących w skład systemu klimatyzac[...]

Więcej…

Pomieszczenia higieniczno-sanitarne a wandalizm

Polskie przepisy budowlane określają pewną grupę pomieszczeń, jako pomieszczenia higieniczno-sanitarne. Najczęściej są to pomieszczenia pomocnicze niezbędne do właściwego funkcjonowania całości obiektu, budynku, lokalu i znajdują się w budynkach o funkcji mieszkalnej, użyteczności publicznej oraz w obiektach zakładów pracy, jak np. łazienki w mieszkaniach, toalety w teatrach, szatnie i umywalnie w zakładach pracy. Występują również, jako pomieszczenia o funkcji podstawowej, np. w łaźniach publicznych.

Toalety publiczne to miejsca najbardziej narażone na akty wandalizmu.

Więcej…
Eliminacja zapachów z kanalizacji – systemy i elementy równoważące ciśnienie w instalacji Cz. 2.


W poprzednim numerze Polskiego Instalatora naświetlono problem powstawania gazów złowonnych w sieciach kanalizacyjnych oraz urządzeniach towarzyszących. Omówiono przyczyny oraz możliwe [...]

Więcej…

Oczyszczalnia dla hotelu Cz. 1. Informacje ogólne i przykładowy dobór


W artykule omówiona zostanie kwestia doboru oczyszczalni dla niewielkiego obiektu hotelowego wraz z restauracją. Zwrócona zostanie uwaga na ważne kwestie, które należy brać pod uwagę pr[...]

Więcej…

Przyłącza wodociągowe i kanalizacyjne. Jak i z czego wykonać? Cz. 3. Przyłącza kanalizacyjne


Przyłącza wodne i kanalizacyjne są jednym z najważniejszych i niezbędnych elementów infrastruktury każdego budynku. Bieżąca woda potrzebna jest już na etapie prac fundamentowych. Wszelkie sprawy [...]

Więcej…

rys4Dostępne na rynku przydomowe oczyszczalnie ścieków wykorzystują różnego rodzaju technologie m.in. niskoobciążonego osadu czynnego, złoża biologicznego czy też systemy mieszane – hybrydowe. Niestety, nie wszystkie osiągają zakładany efekt ekologiczny. W artykule przedstawię ocenę efektywności pracy oczyszczalni ścieków Actibloc pracujących w technologii niskoobciążonego osadu czynnego w systemie SBR – w warunkach naturalnych.

Indywidualne systemy oczyszczania ścieków, tzw. przydomowe oczyszczalnie ścieków (POŚ), budowane są na terenach, gdzie nie ma zbiorczego systemu kanalizacyjnego oraz gdy budowa zbiorczej kanalizacji sanitarnej jest nieuzasadniona ekonomicznie lub technicznie. Obecnie w Polsce funkcjonuje około 155 tys. indywidualnych instalacji, z czego około 90% instalowanych jest na trenach wiejskich (dla porównania: Niemcy to około 2 mln instalacji, a Francja 5,5 mln instalacji). Liczba ta najprawdopodobniej w najbliższych latach będzie znacząco rosła, ze względu na dofinansowania pochodzące ze środków UE. Potrzeby są bardzo duże, ponieważ obecnie około 70% mieszkańców wsi nie ma dostępu do kanalizacji zbiorczej.

Reaktory porcjowe SBR

rys1
1. Fazy reaktora SBR [Envirobud 2005]

W ostatnich latach nastąpił znaczący wzrost instalowanych oczyszczalni tzw. „napowietrzanych”, głównie pracujących w technologii niskoobciążonego osadu czynnego, złoża biologicznego i tzw. systemów mieszanych–hybrydowych. Niestety, według wielu przeprowadzonych badań nie wszystkie indywidualne urządzenia oczyszczania ścieków osiągają zakładany efekt ekologiczny. Duży problem stanowią instalacje tzw. „przepływowe” pracujące w technologii osadu czynnego. Alternatywą dla przepływowych metod osadu czynnego są sekwencyjne reaktory porcjowe SBR. Reaktory SBR to komory osadu czynnego, w których cały proces oczyszczania oraz separacji oczyszczonych ścieków od kłaczków osadu zachodzi cyklicznie w jednej komorze/zbiorniku. Działanie reaktora SBR opiera się na okresowym powtarzaniu następujących kolejno po sobie faz (rys. 1): napełniania (faza I), reakcji napowietrzania/mieszania (faza II), sedymentacji (faza III), dekantacji (faza IV) i recyrkulacji (faza V). Czas pomiędzy końcem dekantacji a początkiem kolejnego napełniania stanowi pełny cykl pracy reaktora porcjowego. Komora reaktora SBR pełni jednocześnie rolę komory napowietrzania oraz osadnika wtórnego.
W zależności od strategii działania, technologię SBR cechuje wiele zalet czyniących z niej rozwiązanie konkurencyjne w odniesieniu do klasycznych systemów osadu czynnego lub układów z biofilmem (złóż biologicznych). Są to przede wszystkim:

  • większa elastyczność pracy układu, możliwość dokonania szybkich zmian parametrów w zależności od ilości i składu dopływających ścieków;
  • wysoka odporność na nierównomierność dopływu ścieków i zmiany ładunków zanieczyszczeń;
  • mniejsza objętość reaktora potrzebna do prowadzenia procesów oczyszczania ścieków;
  • możliwość precyzyjnego utrzymania stałego wieku osadu – podstawowy parametr technologiczny oczyszczalni z osadem czynnym;
  • brak osadników wtórnych;
  • automatyczne sterowanie pracą reaktorów.

W porównaniu do systemów przepływowych zastosowanie reaktorów SBR pozwala w niektórych przypadkach w znaczący sposób zintensyfikować poszczególne procesy oczyszczania ścieków. Celowe jest stosowanie reaktorów SBR wszędzie tam, gdzie występują znaczne wahania ilości ścieków oraz gwałtowne zmiany stężenia zanieczyszczeń w ściekach dopływających. Z uwagi na cykliczność prowadzenia operacji technologicznych oraz porcjowe odprowadzenie ścieków oczyszczalnie porcjowego działania wykazują wysoką odporność na obciążenia hydrauliczne i substratowe.

Charakterystyka badanych urządzeń

Obiektami badań, którym poświęcam artykuł, były cztery indywidualne oczyszczalnie ścieków Actibloc firmy Sotralentz pracujące w technologii osadu czynnego w systemie SBR o przepustowości od 0,6 do 1,8 m3/d. Instalacje znajdują się na terenie województwa dolnośląskiego i wielkopolskiego w powiatach głogowskim, polkowickim i kościańskim (rys. 2). Zostały zbudowane i oddane do eksploatacji w latach 2013-2014. Trzy badane oczyszczalnie funkcjonują przy budynkach mieszkalnych, natomiast jedna to instalacja przy zakładzie pracy (tylko dla ścieków bytowo-gospodarczych). Ścieki dopływające charakteryzują się typowymi parametrami dla ścieków bytowo-gospodarczych. Dopływ ścieków do oczyszczalni w ciągu tygodnia jest nierównomierny. Następuje głównie w godzinach porannych (toaleta poranna przed wyjściem do pracy/szkoły) oraz późno popołudniowych i wieczornych (toaleta wieczorna).

rys2   rys3
2. Lokalizacja badanych oczyszczalni ścieków [3]   3. Instalacja oczyszczalni SBR – „Kłębanowice-1” [3]
     
rys3   rys5
4. Realizacja oczyszczalni SBR – „Kłębanowice -2” [3]   5. Realizacja oczyszczalni SBR – „Kościan” [3]


Badania trwały od sierpnia 2014 r. do maja 2015 r. Próbki ścieków surowych i oczyszczonych we wszystkich obiektach pobierane były w takich samych okresach: sierpień i listopad 2014 oraz styczeń i maj 2015 r. W pobieranych próbkach oznaczono: biologiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT₅), chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT), zawiesinę ogólną, azot ogólny oraz fosfor ogólny.
Każda z badanych oczyszczalni składa się z dwóch zbiorników (rys. 6). Pierwszy pełni funkcję osadnika wstępnego, w którym ścieki surowe podlegają wstępnemu podczyszczeniu polegającemu na mechanicznym oddzieleniu zanieczyszczeń w procesach sedymentacji, flotacji i fermentacji. Natomiast drugi jest reaktorem biologicznym, w którym realizowane są tlenowe procesy biologicznego oczyszczania ścieków. Praca systemu odbywa się w czterech sześciogodzinnych cyklach na dobę. Pełen cykl oczyszczania został podzielony na pięć następujących po sobie faz (czas trwania każdej z nich przedstawiony dla najmniejszego urządzenia 0,6 m3/d):

  • faza I – napełnianie – około 10 min.;
  • faza II – napowietrzanie – około 240 min.;
  • faza III – sedymentacja – około 90 min.;
  • faza IV – dekantacja (odpompowanie oczyszczonych ścieków) – 10 min.;
  • faza V – odpompowanie osadu (recyrkulacja) – 1 min.

Po ostatniej fazie następuje krótka przerwa, po której rozpoczyna się kolejny sześciogodzinny cykl oczyszczania.
Oczyszczalnie pracują w pełni automatycznie. Całością steruje specjalny układ automatyki oparty o sterownik PLC. Automatyka za pomocą zespołu elektrozaworów podaje ze sprężarki membranowej strumień powietrza, który poprzez elementy wykonawcze (pompy mamutowe, dyfuzor napowietrzający) realizuje proces oczyszczania. Na wyświetlaczu sterownika znajduje się informacja o aktualnej fazie oczyszczania. Na bieżąco kontrolowane są wszystkie elementy systemu, takie jak: sprężarka, automatyka, elektrozawory, czujnik ciśnienia. O wykryciu błędu/uszkodzenia użytkownik jest informowany sygnałem dźwiękowym i wizualnym, a informacja zostaje zapisana w pamięci sterownika.

rys6
6. Schemat oczyszczalni SBR Actibloc [2]


Analiza wyników

Zawiesina ogólna. W badanych obiektach zawartość zawiesiny ogólnej w ściekach surowych zawierała się w przedziale od 430 do 560 mg/dm3, natomiast w ściekach oczyszczonych od 17 do 55 mg/dm3. Efektywność usuwania zawiesiny w rozpatrywanym okresie wynosiła od 90,2 do 97% (rys. 7). Według rozporządzenia Ministra Środowiska z 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego [1] zawartość zawiesiny ogólnej w oczyszczalniach poniżej 2000 RLM nie powinna przekraczać 50 mg/dm3. Przekroczenie tej wartości wystąpiło w sierpniu 2014 r. w oczyszczalni „Kłębanowice- 1”, osiągając 55 mg/dm3. Podczas poboru próbek w sierpniu 2014 r. oczyszczalnia znajdowała się w okresie rozruchu. Pozostałe systemy pracowały stabilnie, a ilość zawiesiny ogólnej w oczyszczonych ściekach mieściła się w zakresie wymaganym rozporządzeniem. Wysoki poziom usuwania zawiesiny wynika z odpowiedniego zwymiarowania osadnika wstępnego, prawidłowo prowadzonych procesów biochemicznych i stabilnej fazy sedymentacji. W żadnym z badanych obiektów nie zauważono problemów związanych z nieprawidłową pracą osadu czynnego – bakterie nitkowate, pęcznienie osadu itp. – dlatego też oczyszczone ścieki były klarowne i nie zawierały dużych ilości zawiesin.

rys7   rys8
7. Efektywność usuwania zawiesiny ogólnej w badanych oczyszczalniach   8. Efektywność usuwania BZT5 w badanych oczyszczalniach
     
rys9   rys10
9. Efektywność usuwania ChZT w badanych oczyszczalniach   10. Efektywność usuwania azotu ogólnego w badanych oczyszczalniach


BZT5.
W rozpatrywanym okresie badawczym wartości BZT5 w ściekach surowych zawierały się w przedziale od 399 do 876 mgO2/dm3 oraz od 12 do 86 mgO2/dm3 w ściekach oczyszczonych. Efektywność usuwania zanieczyszczeń organicznych wyrażonych przez BZT5 wynosiła od 90,2 do 97,2% (rys. 8). Wartość BZT5 w ściekach oczyszczonych we wszystkich instalacjach jest niższa od wymaganej rozporządzeniem [1] – 40 mgO2/dm3. Tylko w oczyszczalni „Kłębanowice-1” odnotowano jednorazowe przekroczenie tej wartości (w sierpniu 2014 r.). W pozostałych próbkach ścieków oczyszczonych wartości BZT5 były dużo niższe, poniżej 25 mgO2/dm3. Przez cały okres, w którym prowadzono badania, najbardziej stabilnie pracowała oczyszczalnia „Stara Rzeka”.

ChZT. Wartość ChZT w ściekach surowych zawierała się w przedziale od 810 do 1200 mgO2/dm3, a w ściekach oczyszczonych od 85 do 188 mgO2/dm3. Efektywność usuwania zanieczyszczeń organicznych wyrażonych ChZT wynosiła od 84,3 do 89,9% (rys. 9). Według rozporządzenia [1] wartość ChZT w ściekach oczyszczonych powinna być niższa od 150 mgO2/dm3. W oczyszczalni w „Kłębanowice- 1” wartość ta została przekroczona w sierpniu 2014 r. i wyniosła 188 mgO2/dm3. Zawartość zanieczyszczeń organicznych wyrażonych przez ChZT w pozostałych próbkach ścieków oczyszczonych była poniżej wartości dopuszczalnej.

Tab. 1. Stosunek ChZT/BZT5 w ściekach surowych i oczyszczonych w badanych oczyszczalniach
tab1
 
Tab. 2. Zestawienie ładunków zanieczyszczeń w badanych próbkach ścieków surowych i oczyszczonych dla badanych oczyszczalni
tab2


ChZT/BZT5.
Na podstawie analizy korelacji ChZT/BZT5 można oszacować podatność ścieków na rozkład biochemiczny. Według danych literaturowych ścieki są podatne na rozkład zanieczyszczeń na drodze biologicznej, jeśli iloraz ChZT/BZT5 w ściekach surowych zawiera się przedziale 1,5 < ChZT/BZT5 < 2,5. W badanych oczyszczalniach ścieków stosunek ChZT/BZT5 w ściekach surowych zawierał się w przedziale od 1,36 do 2,29 (tab. 1). Można więc uznać, że ścieki dopływające do badanych oczyszczalni są łatwo biodegradowalne i podatne na rozkład biochemiczny. Uzyskane wartości ChZT/BZT5 były porównywalne z wartościami podawanymi w literaturze, według których wartość ilorazu dla ścieków jest w przybliżeniu stała i wynosi od 2,0 do 2,2 w ściekach surowych oraz od 1,8 do 2,0 w ściekach wstępnie oczyszczonych. W ściekach oczyszczonych zawartość ilorazu związków łatwo rozkładalnych maleje, podczas gdy ilość związków trudno rozkładalnych pozostaje w przybliżeniu stała. Powoduje to zwiększenie wartości ilorazu ChZT/BZT5 do około 4-6, a nawet powyżej 10-12. Wyznaczony iloraz ChZT/BZT5 dla ścieków oczyszczonych przyjmował wartości 2,54-9,91. Wartości ilorazu powyżej 6, mogą świadczyć o zawartości w ściekach dużych ilości związków trudno rozkładalnych. Na podstawie uzyskanych stężeń zanieczyszczeń w ściekach surowych i oczyszczonych oraz natężenia przepływu ścieków, obliczono ładunki zanieczyszczeń doprowadzanych i odprowadzanych z badanych obiektów (tab. 2). Przeprowadzone badania wykazały bardzo wysoką sprawność usuwania ładunku zanieczyszczeń BZT5, ChZT oraz zawiesiny ogólnej ze ścieków.

Azot i fosfor ogólny.

rys11
11. Efektywność usuwania fosforu ogólnego w badanych oczyszczalniach

W oczyszczalniach ścieków poniżej 2000 RLM stężenie azotu i fosforu ogólnego jest normowane tylko wtedy, gdy oczyszczone ścieki są odprowadzane do jezior i ich dopływów oraz bezpośrednio do sztucznych zbiorników wodnych. Ilość azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych nie powinna przekraczać 30 mgN/dm3, natomiast fosforu ogólnego 5 mgP/dm3. Odnosząc się do poziomu wymaganego rozporządzeniem [1], tylko w oczyszczalni „Kłębanowice- ” w sierpniu 2014 r. odnotowano wyższe stężenie azotu ogólnego w ściekach oczyszczonych. W pozostałych próbkach ścieków oczyszczonych ilość azotu ogólnego była w zakresie od 12 do 21 mgN/dm3, a efektywność jego usuwania wynosiła od 50,8 do 83% (rys. 10). Zawartość fosforu ogólnego w ściekach surowych zawierała się w przedziale od 8,2 do 14 mgP/dm3, natomiast w ściekach oczyszczonych od 2,9 do 6,4 mgP/dm3. Efektywność usuwania fosforu ogólnego wynosiła od 46,5 do 73,6% (rys. 11). Małe oczyszczalnie słabiej radzą sobie z biologicznym usuwaniem fosforu, dlatego też w badanych oczyszczalniach tylko kilkukrotnie udało się osiągnąć wartość poniżej 5 mgP/dm3, głównie w obiektach, w których ilość fosforu ogólnego w ściekach surowych była na niższym poziomie. Problemem może być zbyt mała ilość związków węgla potrzebnego do prowadzenia procesu defosfatacji. Rozwiązaniem mogłoby być zastosowanie pompy z układem dozowania koagulantu lub modyfikacja algorytmu, poprzez wprowadzenie naprzemiennego napowietrzania w fazie tlenowej. W najbliższych latach należy jednak poszukiwać nowych rozwiązań techniczno-technologicznych, które pozwolą zwiększyć efektywność usuwania fosforu w systemach indywidualnych, np. synergiczne usuwanie azotu i fosforu.

Ocena pracy oczyszczalni

Uzyskane w całym okresie badań wyniki świadczą o bardzo wysokiej skuteczności usuwania zanieczyszczeń ze ścieków przez oczyszczalnie Actibloc. W ściekach oczyszczonych nie stwierdzono przekroczenia dopuszczalnych wartości BZT5, ChZT oraz zawiesiny ogólnej podanych w rozporządzeniu Ministra Środowiska. Przekroczenie dopuszczalnych wartości odnotowano tylko w oczyszczalni „Kłębanowice-1” w sierpniu 2014 r., gdy znajdowała się ona w okresie rozruchu. Ścieki oczyszczone charakteryzowały się również niskimi wartościami azotu ogólnego. Natomiast skuteczność usuwania fosforu ogólnego była zdecydowanie niższa. Dokonując ogólnej oceny wyników badań, można stwierdzić, że instalacje indywidualne Actibloc pracujące w systemie SBR są bardzo dobrym i skutecznym rozwiązaniem, jednakże w najbliższych latach należy szukać rozwiązań optymalizujących pracę systemów indywidualnych, które w zdecydowanym stopniu poprawią efektywność usuwania fosforu ogólnego na drodze biologicznej. Na koniec dodam, że prawidłowe funkcjonowanie systemów indywidualnych w dużym stopniu zależy od odpowiedniej eksploatacji i serwisowania instalacji. Jeśli eksploatacja oczyszczalni jest prowadzona prawidłowo oraz wykonywane są czynności serwisowe zgodnie z zaleceniami producenta, to okres funkcjonowania tego typu obiektów znacznie się wydłuża.

Autor: Artur Stadnik


 

pi