Co się dzieje ze ściekami w oczyszczalni

Na pierwszy wpis w serwisie wybrałem rzecz, której nikt nie ogląda, a z której każdy korzysta kilka razy dziennie. Spuszczasz wodę, odkręcasz prysznic, zlewasz wodę po ziemniakach. Rura w ścianie, pion, kanał pod ulicą i po sprawie. Tylko że wcale nie po sprawie. Ta woda ma przed sobą jeszcze kilka kilometrów rur i przemianę, która mnie od lat ciekawi.

W tych sprawach mam w domu surowego recenzenta. Moja żona Danuta pracuje jako laborantka w stacji uzdatniania wody, czyli na drugim końcu tego samego kręgu: ona pilnuje wody, zanim popłynie do kranów, oczyszczalnia zajmuje się nią, kiedy już z nich wypłynie. Kiedy przy kolacji powiedziałem, że „oczyszczalnia robi z brudnej wody czystą”, od razu mnie poprawiła: nie czystą, tylko taką, którą wolno oddać rzece. Pić jej nie będziesz. To trzeba zapamiętać na początek.

Z czego się składa

1. Krata - stalowe pręty albo sita na wlocie, zatrzymują wszystko, co pływa i jest większe od kilku milimetrów.
2. Piaskownik - komora, w której woda zwalnia, a piasek i drobne kamyki opadają na dno.
3. Osadnik wstępny - duży zbiornik, gdzie powoli opada cięższa zawiesina.
4. Komory osadu czynnego - serce oczyszczalni, baseny z bakteriami, do których od dołu wtłacza się powietrze.
5. Osadnik wtórny - okrągły zbiornik z obrotowym mostem, oddziela oczyszczoną wodę od kłaczków bakterii.
6. Komora fermentacyjna - zamknięty, ogrzewany zbiornik na osad, z którego powstaje biogaz.

Krata, piaskownik, osadnik

Ścieki dopływają kanałem albo są tłoczone przez przepompownie. Pierwsza na ich drodze stoi krata. Część mechaniczna jest najmniej elegancka w całym zakładzie, ale za to wszystko tu widać, także to, co ludzie wrzucają do toalety: patyczki, folię, włosy, a przede wszystkim chusteczki nawilżane. Chusteczka nie rozmięka jak papier toaletowy. Skręca się w sznur, który nawija się na wirniki pomp. Kto pracował przy pompach, wie, jak wygląda wirnik owinięty takim warkoczem. Ja wiem, bo w zakładzie mieliśmy przepompownię ścieków socjalnych i raz w miesiącu ktoś z mojej zmiany ją rozbierał.

Za kratą woda wpada do piaskownika. Tu chodzi wyłącznie o to, żeby ją spowolnić. Piasek jest cięższy, więc przy mniejszej prędkości opada, a lżejsze zanieczyszczenia płyną dalej. Piasek trzeba wyjąć, bo w dalszych komorach działałby jak papier ścierny na pompy i mieszadła.

W osadniku wstępnym znowu jest spokojnie. Woda przepływa przez duży zbiornik na tyle wolno, że część zawiesiny opada na dno, a tłuszcz wypływa na wierzch. Zgarniacz zbiera jedno i drugie. Do tego miejsca oczyszczalnia działa jak garnek rosołu odstawiony na noc.

Bakterie w napowietrzanych komorach

Dalej jest już biologia. To, co się rozpuściło w wodzie, samo nie opadnie, więc ktoś musi to zjeść. Tym kimś są bakterie i inne drobne organizmy, które tworzą tak zwany osad czynny: brązowe kłaczki zawieszone w wodzie. Dostają jedzenie, czyli ścieki, i powietrze, które dmuchawy tłoczą przez dyfuzory leżące na dnie komór. Dlatego na zdjęciu z lotu ptaka na górze woda w komorach wygląda, jakby się gotowała.

Na tablicy narysowałbym to tak: jedna strzałka do środka (brud), jedna od dołu (powietrze), jedna na zewnątrz (więcej bakterii, mniej brudu). Konstruktor by się skrzywił, ale w zasadzie tak to wygląda. Bakterie rozkładają związki węgla, a jeśli komory są odpowiednio podzielone na napowietrzane i bez powietrza, usuwają też związki azotu i fosforu. To ważne dla rzeki, bo właśnie azot i fosfor robią z niej zielony kożuch.

Po komorach mieszanina wody i kłaczków trafia do osadnika wtórnego. To ten okrągły zbiornik, nad którym powoli obraca się most ze zgarniaczem. Kłaczki opadają, czysta woda przelewa się przez krawędź do koryta i płynie do rzeki. Większość osadu zawraca się do komór, bo bez tych bakterii cały proces by stanął. Nadmiar idzie dalej.

Dla mechanika najważniejsze maszyny w tym zakładzie to dmuchawy. Chodzą bez przerwy i biorą dużą część prądu, który zużywa oczyszczalnia. Jak dmuchawa stanie, bakterie zaczynają się dusić w ciągu godzin, a odbudowa osadu czynnego trwa tygodniami. Dlatego dmuchaw zawsze jest kilka, a jedna stoi w rezerwie.

Z osadu jest gaz

Nadmiar osadu to kłopot, ale też paliwo. W większych oczyszczalniach trafia do zamkniętych komór fermentacyjnych. Ogrzewa się go zwykle do około 35°C i trzyma tam mniej więcej trzy, cztery tygodnie. Inne bakterie, beztlenowe, rozkładają go i oddają biogaz, w którym głównym składnikiem jest metan. Ten gaz spala się w silniku gazowym, który daje prąd i ciepło do ogrzewania tych samych komór. Brud grzeje bakterie, które zjadają brud.

Fermentacja daje jeszcze jedną korzyść, mniej widoczną. Osad po niej jest ustabilizowany, czyli bakterie zjadły z niego to, co najłatwiej gnije. Mniej śmierdzi i jest go mniej, a to dla zakładu oznacza mniej ciężarówek z osadem co tydzień.

Przefermentowany osad się odwadnia, a potem, zależnie od jakości i przepisów, idzie do dalszego przetworzenia, na przykład do suszenia albo spalenia.

Psuje się najczęściej to, co stoi na początku i co się rusza. Kraty, pompy, zgarniacze, łożyska mostów osadników. Dyfuzory na dnie komór z czasem zarastają i zamiast drobnych bąbelków dają duże, a duży bąbel oddaje wodzie mniej tlenu. Dmuchawy muszą wtedy pracować ciężej i rośnie rachunek za prąd.

Najgorzej jest w ulewę

Najciężej oczyszczalnia ma w ulewę. W wielu miastach, zwłaszcza w starszych dzielnicach, ta sama rura zbiera ścieki z mieszkań i wodę deszczową z ulic. Po burzy do zakładu nagle dopływa kilka razy więcej wody niż zwykle, rozcieńczonej i pełnej piasku z jezdni. Piaskowniki pracują wtedy pełną parą, a część biologiczną trzeba pilnować, żeby nadmiar wody nie wypłukał z komór osadu czynnego, czyli bakterii, na których wszystko stoi. Dlatego przed oczyszczalnią i w sieci buduje się zbiorniki retencyjne, które przyjmują nadmiar i oddają go powoli, kiedy fala opadnie.