„Pracownicy” oczyszczalni ścieków - o osadzie czynnym
A. Bober, A. Kozłowska
Odkąd ludzkość zaczęła tworzyć osady borykała się z problemem utylizacji nieczystości.
Wszelkiego rodzaju ścieki zrzucane były na ulice miast, tworząc zagrożenie dla
mieszkańców. Ryzyko epidemii, skażenie gruntów czy uporczywy zapach były motywacją
do znalezienia rozwiązania, pozwalającego na utylizację zanieczyszczonej wody. Powstały
więc pierwsze systemy kanalizacji odprowadzającej nieczystości tam, gdzie nikomu nie
przeszkadzały a wraz z rozwojem ludzkości pojawiły się pierwsze oczyszczalnie ścieków.
Jak działa oczyszczalnia?
Ścieki trafiające do oczyszczalni zawierają w sobie wszystko, o czym tylko jesteśmy w
stanie pomyśleć: toksyczne ciecze, smary, piach, tłuszcze, samochód spuszczony w
częściach… Cały proces musi więc być przygotowany na każdą sytuację. Swoją pracę
oczyszczalnia zaczyna od odseparowania na kracie większych ciał stałych. Później,
przeprowadza się sedymentację zawiesiny oraz flotację tłuszczy i olei w specjalnie
zaprojektowanych do tego celu zbiornikach zwanych osadnikami lub osobnych
urządzeniach: odtłuszczacze, piaskowniki. Po tej części ścieki przenoszone są do komory,
gdzie poddawane są działaniu osadu czynnego (o nim później). Niemalże czysta już woda
trafia do kolejnego osadnika, w którym usuwane są resztki osadu czynnego, które
odpłynęły z poprzedniego etapu. Tak oczyszczone ścieki trafiają do odbiornika, jakim jest,
np. rzeka. Pozostałości po procesach (ciała stałe ściągnięte z krat, tłuszcze, osady)
zagospodarowywane są na różne sposoby, aby zminimalizować powstawanie odpadów.
Rysunek 1. Przykładowy schemat blokowy urządzeń
Źródło: Projekt technologiczny mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków
komunalnych autorstwa A. Auhustsinovich i A. Bober
Rysunek 2. Przykładowy schemat blokowy procesów
Źródło: Projekt technologiczny mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków
komunalnych autorstwa A. Auhustsinovich i A. Bober
Czym jest osad czynny?
W komorze, do której ścieki przechodzą z osadnika wstępnego znajdują się tzw. kłaczki
będące zawiesiną złożoną z mikroorganizmów takich jak orzęski, wiciowce, czy różnego
rodzaju bakterie. To właśnie one są najmniejszymi „pracownikami” oczyszczalni
spędzającymi całe swoje życie na pracy, która polega na usuwaniu związków
przeszkadzających w bezpośrednim odprowadzeniu ścieków do odbiornika. Takie
rozwiązanie człowiek podpatrzył w przyrodzie — w naturalnych zbiornikach wodnych
możemy znaleźć zbiorowiska organizmów na kształt kłaczków osadu czynnego
zajmujących się tą samą funkcją.
Za najlepsze źródło wody pitnej, jakie możemy znaleźć w środowisku naturalnym uważamy
wodę z potoków górskich. Nie zawdzięcza ona jednak swojej jakości jedynie temu, że
szybko się przemieszcza jednocześnie się napowietrzając, czy ze względu na to, że nurt
takiego potoku jest oddalony od źródeł skażenia jak np. ruchliwa ulica. Fakt, że potok jest
dobrze natleniony pozwala na rozwój mikroorganizmów na powierzchni obiektów, z którymi
woda ma kontakt. Możemy je zaobserwować jako cienką i śliską warstwę, np. na
kamieniach znajdujących się na dnie potoku. Powłoka ta nazywana jest błoną biologiczną i
to dzięki niej z wody usuwane są zanieczyszczenia sprawiając, że jest dla nas dobra do
picia. Podobnie działa to w oczyszczalni, jednak tu kontroluje się warunki, w jakich
przebywa osad czynny, aby były dla niego najbardziej odpowiednie i żeby jego organizmy,
zamiast skupiać się na przetrwaniu, mogły w sposób optymalny przekształcać
zanieczyszczenia.
Kłaczek osadu czynnego z krótkimi nitkami bakterii nitkowatych
Źródło: https://repozytorium.biblos.pk.edu.pl/redo/resources/32092/file/suwFiles/KocwaHaluchR_AnalizaMikroskopowa.pdf
Różnorodność organizmów osadu pozwala natomiast na uporanie się z szerokim
asortymentem substancji zawartych w ściekach, którymi muszą się zająć.
Zanieczyszczenia te zostają zmetabolizowane przez poszczególne osobniki w zależności od
upodobań pokarmowych. Warto dodać, że organizmy typowe dla osadu czynnego
pojawiają się także w innych częściach oczyszczalni, nie tylko w komorze osadu czynnego.
Występują w formie błony biologicznej i korzystają z obecnego na każdym etapie
oczyszczania pokarmu zawartego w ściekach.
Mikroorganizmy środowiska wodnego
Źródło: Własne badania (A. Bober)
Problemy osadu czynnego
Ze względu na to, że kłaczki składają się z żywych istot, zmiana warunków wpływa
znacząco na pracę komory osadu czynnego. Temperatura, pH, obecność niektórych
substancji… wszystko to doprowadzić może do osłabienia, a niekiedy nawet uśmiercenia
osadu. Za dopilnowanie optymalnego stanu odpowiedzialni są technolodzy oczyszczalni
oraz urządzenia podgrzewające i natleniające komorę, mierzące jednocześnie szereg
parametrów mających wpływ na mikroorganizmy. Pobierane są również próbki kłaczków,
aby móc sprawdzić, czy ich struktura i skład wskazują na dobrą kondycję osadu. W
przypadku, w którym otwierana jest nowa oczyszczalnia bądź doszło do wymarcia osadu
zaszczepiany jest osad z już istniejącej i prawidłowo funkcjonującej oczyszczalni.
Przeszczepiony w ten sposób osad (oczywiście przy zapewnieniu optymalnych warunków)
szybko się rozmnoży. To zjawisko powoduje jednak pewien problem - jeżeli mikroorganizmy
mają zapewnione dobre warunki i łatwy dostęp do pokarmu namnażają się w szybkim
tempie. Komora ma ograniczoną pojemność, muszą też zmieścić się w niej ścieki więc
część osadu, trafiając wraz ze ściekami do osadnika wtórnego, nie jest zawracana z
powrotem do komory, a odprowadzana i wykorzystywana w inny sposób (np. w rolnictwie).
Mikroorganizmy, które możemy znaleźć w osadzie czynnym nie są jedynymi
wykorzystywanymi przez człowieka. Takich „pracowników” mamy również przy produkcji
alkoholi, chleba i ciast (drożdże), antybiotyków (grzyby, promieniowce i inne bakterie), czy
substancji wymaganych przy różnych procesach przemysłowych. Sposobów ich
wykorzystywania jest wiele i wciąż odkrywane są nowe.
Bibliografia:
- A. Pajdak-Stós K. Wiąckowski, “Osad Czynny biologia i analiza mikroskopowa”, 2005, Uniwersytet Jagielloński
- H. Buck, “Mikroorganizmy w osadzie czynnym”, 1999, Seidel-Przywecki H. G. Schlegel, “Mikrobiologia ogólna”, 2003, PWN
- R. Kocwa-Haluch, T. Woźniakiewicz, Analiza mikroskopowa osadu czynnego i jej rola w kontroli procesu technologicznego oczyszczania ścieków”, 2011, Czasopismo Techniczne, R. 108, z. 2-Ś, s. 141-162
- A. Różalski, “Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej. Skrypt dla studentów biologii. Część 1 teoretyczna”, 2007, Uniwersytet Łódzki