Rodzaje ścieków i ich typowe składniki

Woda zajmuje pierwsze miejsce w hierarchii wszystkich potrzeb życiowych.

Gdy większość ludzi prowadziła koczowniczy tryb życia, a światowa populacja była niewielka, problem zanieczyszczenia rzek nie istniał, gdyż mają one znaczną zdolność do samooczyszczania. Wraz ze zwiększeniem zaludnienia, rozwojem przemysłu i równoczesnym zrzutem zanieczyszczeń bezpośrednio do wód powierzchniowych sytuacja ulegała zmianie. Ilość wprowadzanych ścieków gwałtownie się zwiększyła, tak że naturalne procesy oczyszczania nie spełniały swojej roli. Jakość wód znacząco pogorszyła się, co doprowadziło nawet w niektórych krajach ( np. Anglii) do epidemii cholery i tyfusu.

Zanieczyszczenie wód - to niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i bakteriologicznych wody spowodowane wprowadzeniem w nadmiarze substancji nieorganicznych (stałych, płynnych i gazowych), organicznych, radioaktywnych, czy wreszcie ciepła, które ograniczają lub uniemożliwiają wykorzystanie wody do picia i celów gospodarczych.

• naturalne - pochodzące z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych i podziemnych, np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami żelaza;
• sztuczne (antropogeniczne) - związane z działalnością człowieka, a pochodzące głównie ze ścieków, a także z powierzchniowych i gruntowych spływów z terenów przemysłowych, rolniczych, składowisk odpadów komunalnych (wysypisk śmieci).

• biologiczne - spowodowane obecnością drobnoustrojów, np. bakterii, wirusów, glonów, grzybów, pierwotniaków i ich toksyn;
• chemiczne - odnoszą się do zmian składu chemicznego i odczynu (pH). Należą do nich: oleje, benzyna, smary ropa, chemiczne środki ochrony roślin - pestycydy, nawozy sztuczne, węglowodory aromatyczne, sole metali ciężkich, kwasy, zasady, fenole.

Detergenty - syntetyczne substancje czyszczące, zawierające składnik organiczny, obniżający napięcie powierzchniowe, dzięki czemu następuje osłabienie sił wiążących cząstki brudu z podłożem. Stanowią główny składnik środków piorących, myjących, zwilżających. Są bardzo trwałe i nie ulegają biodegradacji (rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów). Detergenty wpływają hamująco na procesy samooczyszczania się wody i działają toksycznie na organizmy żywe.

Pestycydy - środki ochrony roślin, owadobójcze - do zbiorników wodnych dostają się w wyniku spłukiwania z opylonych lub opryskanych uprzednio roślin, wymywania z gleby oraz spływania wraz ze ściekami zakładów produkujących te związki. Powodują pogarszanie stanu sanitarnego wód podziemnych, działają toksycznie, naruszają procesy samooczyszczania się wód, przyczyniają się do zjawiska eutrofizacji wód. Mają długi czas rozpadu i zdolność kumulowania w środowisku.

Fenole - to związki aromatyczne, jedne z najbardziej uciążliwych dla otoczenia. Dostają się do wód wraz ze ściekami komunalnymi i przemysłowymi (z rafinerii, wytwórni tworzyw sztucznych, koksowni, przetwórstwa drzewnego i włókna syntetycznego). Woda zanieczyszczona fenolami ma odrażający smak, a ryby w niej żyjące nie nadają się do spożycia. Są to substancje toksyczne i wywołujące oparzenia skóry.

Węglowodory aromatyczne - do wód powierzchniowych dostają się ze ściekami z koksowni, z gazami i rozpuszczalnikami. Pochodzą głównie z przemysłu, motoryzacji i spalania węgla. Są słabo rozpuszczalne w wodzie, kumulują się w osadach dennych oraz tkance tłuszczowej zwierząt wodnych. Są rakotwórcze. Węglowodory aromatyczne rolne to spłukiwane z pól nawozy sztuczne i środki ochrony roślin (tzw. chemizacja rolnictwa) oraz ścieki z intensywnej hodowli zwierząt (gnojowica). Można wprawdzie sprawić, że określone zasoby wodne staną się w wyniku zanieczyszczenia nieprzydatne dla człowieka lub nawet szkodliwe, ale zarówno w procesach naturalnych, jak i sztucznych możliwe jest ich oczyszczanie i powtórne użycie.

Metale ciężkie - dostają się do wód wraz ze ściekami przemysłowymi, z odpadami, ze spływami z pól, z hałd hutniczych. Mają zdolność kumulowania się w osadach dennych, są toksyczne dla organizmów również dla człowieka, mogą powodować trwałe i nieodwracalne uszkodzenia różnych narządów, np. nerek, mózgu, rdzenia kręgowego.

Radioizotopy - ich źródłem są: wybuchy bomb atomowych i wodorowych, reaktory jądrowe, kopalnie oraz zakłady posługujące się substancjami promieniotwórczymi. Mikroorganizmy - przede wszystkim bakterie chorobotwórcze i wirusy przedostające się do wód ze ścieków komunalnych, a także przemysłu, np. skórzanego.

• komunalne - są to głównie ścieki miejskie, powstające na skutek działalności człowieka i będące mieszaniną odpadów z gospodarstw wydalin fizjologicznych człowieka i zwierząt domowych, odpadów szpitalnych, łaźni, pralni oraz niektórych zakładów przemysłowych. Są to głównie związki organiczne (białka, tłuszcze i węglowodany);
• przemysłowe - mogą się dostawać do wód pośrednio jako ścieki przemysłowe lub z atmosfery w postaci kwaśnych deszczów, pyłów oraz różnych związków chemicznych. Specyficznym rodzajem zanieczyszczeń są zanieczyszczenia termiczne, związane ze spuszczaniem do zbiorników wodnych wód ciepłych i gorących (wody z procesów chłodzenia).

• oszczędne gospodarowanie wodą i zwiększenie jej zasobów dyspozycyjnych dzięki oczyszczaniu ścieków i innych wód zanieczyszczonych;
• zmniejszenie strat w gospodarce powodowanych wodami zanieczyszczonymi (ochrona stalowych urządzeń i budowli, ochrona przed rozprzestrzenianiem się chorób itp.);
• zwiększenie ilości wód dyspozycyjnych i poprawienie bilansu wodnego (racjonalny sposób zatrzymania zbyt szybko spływającej wody do morza).

Wszystkie zakłócenia naturalnej równowagi atmosfery mogę być zabójcze i prowadzić do zagłady naszego świata.

Kwaśne deszcze są potoczną nazwą całego zakresu zjawisk powstających w wyniku reakcji niektórych zanieczyszczeń powietrza z wodą, która następnie opada na ziemię w postaci deszczu, śniegu, gradu lub mgły Głównymi zanieczyszczeniami powietrza powodującymi kwaśne deszcze są tlenki siarki i azotu. Jeżeli tlenki te zareagują z wodą powstają wówczas kwasy siarkowy i azotowy Im większa będzie wilgotność powietrza, a także im dłużej będą się w nim gromadzić kwasogenne gazy, tym skutki zanieczyszczenia atmosfery okażą się groźniejsze.

Organizmy żywe są szczególnie podatne na działanie kwaśnego deszczu. W przypadku roślin szkodliwe ich działanie objawia się przez niszczenie warstwy ochronnej wosku na liściach, uszkadzając przy tym szparki oddechowe. Wywołuje to nadmierne parowanie wody. Kwasy powodują także rozpad chlorofilu - barwnika koniecznego do prawidłowego przebiegu fotosyntezy. Liście żółkną a następnie opadają. Kwaśne deszcze zwiększają kwasowość gleby, co powoduje uszkodzenie korzeni. Następuje spadek zawartości niektórych pierwiastków niezbędnych roślinom do życia, takich jak: magnez, miedź, mangan. To wszystko doprowadza do osłabienia roślin. Wiatr, susza i szkodniki kończą dzieło zniszczenia. Rośliny giną.

W świecie zwierząt szkodliwy wpływ zakwaszenia jest widoczny w środowisku wodnym. Dzieje się to z dwóch powodów: kwaśne deszcze padają bezpośrednio do wód albo szkodliwe substancje z zakwaszonych gleb są wypłukiwane do zbiorników wodnych.

Las na pograniczu Polski i Czech porównywany jest już do krajobrazu po wybuchu bomby atomowej. W rzeczywistości są za to odpowiedzialne kwaśne deszcze powstałe na skutek emisji przemysłowych w krajach dawnego bloku socjalistycznego.

Proces samooczyszczania wód jest to naturalny proces, zachodzący stale w przyrodzie. Polega na sedymentacji (opadaniu na dno) zawiesin, rozkładzie zanieczyszczeń organicznych na mineralne przez odpowiednie mikroorganizmy (mineralizacja), a następnie pobraniu w postaci soli mineralnych przez rośliny. Dzięki tym procesom, im dalej od źródła zanieczyszczenia, tym bardziej woda jest czysta. Zakres samooczyszczania wody określa zawartość tlenu w wodzie i to zarówno dostarczonego z powietrza, jak i przez rośliny obecne w wodzie. Woda płynąca szybkim nurtem, dzięki większej zawartości tlenu, posiada większe możliwości samooczyszczania w porównaniu z wodami wolno płynącymi lub stojącymi. Wody silnie zanieczyszczone tracą zdolność do samooczyszczania i część lub wszystkie nagromadzone w nich zanieczyszczenia docierają w końcu do mórz i oceanów. Powodują tam skażenia różnych organizmów, w tym morskich ryb, będących ważnym źródłem wyżywienia ludzi.

Eutrofizacja, czyli wzrost żyzności wód, to proces stopniowego wzbogacania zbiornika wodnego w substancje pokarmowe wskutek wzmożonego ich dopływu. Głównymi źródłami tych składników są ścieki i nawozy (azotowe, fosforowe i potasowe) oraz przemysł (spożywczy przetwórczy i chemiczny). Eutrofizacja prowadzi do zachwiania równowagi ekologicznej, bujnego wzrostu danej roślinności wodnej, zbyt intensywnej aktywności drobnoustrojów zużywających duże ilości tlenu. Skutkiem tego jest deficyt tlenowy i zahamowanie rozkładu tlenowego materii organicznej (stopniowe zapełnianie zbiorników rozkładającą się substancją organiczną) i wyniszczenie wielu najwrażliwszych tlenowych organizmów, w tym najwartościowszych ryb. Bardzo wyraźne zagrożenie dla życia organizmów tlenowych, a także dla jakości wody, stanowią tzw. zakwity Wywołane są one gwałtownym rozwojem populacji glonów i sinic. Glony w późniejszym okresie wydzielają substancje toksyczne. których ilość wzrasta wraz ze zwiększeniem się ilości tych organizmów, stając się groźnymi dla zwierząt, a nawet dla samych glonów. Glony obumierając, wydzielają do środowiska inne substancje aktywne biologicznie (olejki eteryczne), nadające wodzie nieprzyjemny zapach i smak. Stadium eutroficzne zbiornika jest jednocześnie początkiem jego zaniku przez spłycenie zbiornika, aż do jego zaniku z powierzchni ziemi.

Źródło i przebieg procesu eutrofizacji zbiornika wodnego.

Dynamiczny wzrost liczby ludności oraz konieczność poprawy stanu wyżywienia wielu setek milionów mieszkańców krajów rozwijających się stawiają przed rolnictwem kategoryczne wymagania systematycznego zwiększania intensywności uprawy roślin i chowu zwierząt gospodarskich. Corocznie zbierane plony zbóż i innych roślin uprawnych powodują ubytek niektórych zawartych w glebie naturalnych substancji mineralnych. Zubożała w ten sposób gleba wymaga stałego zasilania nawozami naturalnymi lub sztucznymi dostarczanymi przez przemyśl chemiczny Powszechny niepokój budzi zbyt obfite wprowadzanie do gleby sztucznie wytwarzanych składników mineralnych, a zwłaszcza związków azotu, ponieważ rośliny nie są w stanie przetworzyć ich nadmiaru w odpowiednie związki organiczne. Szkodliwe oddziaływanie nawozów sztucznych zwiększają dodatkowo powszechnie stosowane pestycydy zawierające związki silnie trujące.

Podstawowym źródłem zanieczyszczeń wód w Polsce są ścieki pochodzące z miast i przemysłu oraz spływy powierzchniowe z terenów rolniczych i nie skanalizowanych. Wszystkie ścieki odprowadzane do wód wpływają na ich jakość, zmieniając głównie skład chemiczny i fizyczny oraz oddziałują na florę i faunę. Odbija się to niekorzystnie na organizmach wodnych i lądowych korzystających z wody.

Ścieki to mieszanina zużytej wody oraz różnego rodzaju substancji płynnych, stałych, gazowych, radioaktywnych oraz ciepła usuwanych z terenów miast i zakładów przemysłowych. Ścieki w ogólnej swej masie zawierają przede wszystkim wodę, której ilość dochodzi nawet do 99,9%. Same więc zanieczyszczenia zawierają w istocie niewielki procent ścieków.

• Bytowo-gospodarcze (komunalne) - pochodzą z bezpośredniego otoczenia człowieka, czyli z domów mieszkalnych, budynków gospodarczych, miejsc użyteczności publicznej, zakładów pracy Powstają one w wyniku zaspokajania potrzeb gospodarczych oraz higieniczno-sanitarnych, są to np.: niedojedzone resztki pożywienia ze zmywanych naczyń, odchody ludzkie, brudy z prania, środki do mycia i prania. Opisywane ścieki zawierają dużą ilość zawiesin oraz związków organicznych (białka, tłuszcze, cukry) i nieorganicznych, mogą również posiadać niebezpieczne wirusy i bakterie chorobotwórcze (żółtaczki zakaźnej, duru brzusznego, cholery i in.) oraz jaja robaków pasożytniczych, np. tasiemców. Stałym elementem tych ścieków jest pałeczka okrężnicy (Escherichia coli), - bakteria która sama nie stanowi większego zagrożenia dla człowieka, lecz jej ilość w ściekach jest wskaźnikiem obecności czynników wywołujących tyfus, dur brzuszny i dyzenterię. Skażenie powierzchniowych i podziemnych wód ściekami bytowymi stanowi poważne zagrożenie higieniczne oraz bakteriologiczne.
• Przemysłowe - powstają w zakładach produkcyjnych i usługowych podczas różnych procesów technologicznych, np. przy otrzymywaniu, uszlachetnianiu i przeróbce surowców. Ilość i rodzaj tych ścieków zależy od rodzaju przedsiębiorstwa, technologii produkcji, ilości zużywanej wody Najwięcej zanieczyszczeń powoduje przemysł: górniczy, metalurgiczny, elektromaszynowy, włókienniczy, chemiczny, paliwowo-energetyczny, celulozowy, garbarski i spożywczy

W skład ścieków przemysłowych wchodzą zanieczyszczenia organiczne, nieorganiczne oraz różnego rodzaju pyły Do nieorganicznych zanieczyszczeń rozpuszczalnych należą sole mineralne, wpływające na właściwości chemiczne wody, np. kwas siarkowy, który dostaje się na powierzchnię ziemi i do wód w postaci tzw. kwaśnych deszczów, czy toksyczne sole metali ciężkich (np. ołowiu, rtęci), które działają zabójczo na organizmy żywe.

Zanieczyszczenia organiczne powstają w trakcie produkcji mas plastycznych, w wytwórniach barwników i tworzyw sztucznych (fenole), w przemyśle gumowym, przy rafinacji ropy naftowej (głównie węglowodory), odpady z garbarni, gorzelni, browarów, cukrowni, celulozowni oraz z przemysłu mięsnego.

Specyficznym rodzajem zanieczyszczeń przemysłowych są zanieczyszczenia termiczne, związane ze spuszczaniem do zbiorników wodnych wód ciepłych i gorących. Są to wody teoretycznie czyste, które wykorzystano do chłodzenia w różnych procesach przemysłowych. np. energetyce. Ich "zanieczyszczeniem" jest wysoka temperatura. Wody te podnoszą temperaturę naturalnych lub sztucznych zbiorników wodnych i prowadzą do poważnych zmian w ich florze i faunie. Najczęściej obumierają rodzime gatunki roślin i zwierząt, a na ich miejsce pojawiają się nowe. Nierzadko też dochodzi do nadmiernego rozwoju tylko jednego gatunku. Z tego powodu do podgrzanych np. przy elektrownianych zbiorników wodnych trzeba wprowadzać obce ryby roślinożerne, np. amur.

Skład ścieków przemysłowych w zależności od stosowanych procesów produkcyjnych.

• Opadowe - powstają w wyniku spływów deszczowych, topnienia śniegu, a także przy myciu i polewaniu ulic miast.
• Rolne - dotyczą z jednej strony nawozów mineralnych i środków ochrony roślin, które są zmieszane z wodami opadowymi i spłukiwane do zbiorników wodnych, z drugiej strony są to ścieki z intensywnej hodowli zwierząt. Bezściółkowa hodowla bydła i trzody chlewnej w bardzo dużych fermach hodowlanych daje ogromne ilości gnojowicy i innych zanieczyszczeń biologicznych. Zanieczyszczenia powodowane przez nawozy mineralne i środki ochrony roślin są związane z chemizacją rolnictwa. Chodzi tu głównie o nawozy azotowe, fosforowe i potasowe oraz o całą grupę środków zaliczanych do pestycydów. Nawozy mineralne po dostaniu się do wód działają na niektóre rośliny wodne podobnie jak na rośliny lądowe, przyspieszając ich wzrost i rozwój. Dochodzi do nadmiernej produkcji roślin, znacznie przyśpieszonego zarastania zbiorników wodnych i wzmożonej ilości zakwitów, czyli zachodzi proces już wcześniej opisany - eutrofizacja zbiornika.

W 1996 powstało w Polsce 10175,5 hm3 ścieków, w tym 1751,8 hm3 ścieków komunalnych. Oczyszczeniu poddano 2303 hm (22,6%,).

Wobec dużego zanieczyszczenia wód w Polsce, coraz większa ilość zrzucanych do nich ścieków musi być oczyszczana. Stosuje się cztery stopnie oczyszczania:

• kraty i sita, na których oddziela się wleczone ciała stale;
• piaskowniki, w których opadają cząstki ciała stałego o wymiarach do 0,2 mm. Sedymentują one w ciągu 1 minuty;
• odtłuszczalniki i urządzenia rozdrabniające;
• osadniki wstępne, w których zatrzymywane są łatwo opadające zawiesiny Sedymentacja następuje w czasie 2 godzin. Drobniejsze zawiesiny przechodzą do drugiego stopnia oczyszczania.

Oczyszczanie na złożu biologicznym odbywa się w cylindrycznym zbiorniku wypełnionym np. żużlem hutniczym, tłuczniem kamiennym, koksem, kostkami ceramicznymi. Złoże jest równomiernie zraszane od góry ściekami za pomocą obrotowego zraszacza mechanicznego. Bakterie oraz inne organizmy żywe osadzają się na powierzchni wypełnienia, tworząc błonę biologiczną. Ścieki powoli przepływając przez złoże są oczyszczane przez te organizmy. Proces zachodzi przy odpowiedniej ilości doprowadzanego tlenu.

Oczyszczanie ścieków za pomocą osadu czynnego przeprowadza się w komorach napowietrzanych, w których pływają skupiska bakterii i pierwotniaków tworzące zawiesinę kłaczkowatą. Mikroorganizmy te utleniają zanieczyszczenia zawarte w ściekach. W ciągu 8 godzin oczyszczania uzyskuje się obniżenie zawartości zanieczyszczeń substancjami organicznymi o 85%.

Ścieki po drugim stopniu oczyszczania zawierają zawiesiny kłaczkowate, które są oddzielane w osadnikach wtórnych.

Oczyszczanie ścieków komunalnych prowadzi się zazwyczaj mechanicznie lub mechanicznie i biologicznie. Nie jest wskazane jednak ich zrzucanie do jezior i zbiorników zaporowych. Zawierają bowiem duże ilości związków azotu i fosforu, więc zbiorniki szybko zarastają (proces eutrofizacji).

Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu) - pozostałe azotany z oczyszczonych ścieków usuwa się za pomocą mikroorganizmów w procesie denitryfikacji. Azotany są redukowane do azotynów, a następnie do azotu gazowego, który ulatnia się ze ścieków. Związki fosforu można usunąć również przy wykorzystaniu odpowiednich mikroorganizmów oraz przez dodanie siarczanu glinu, chlorku żelaza lub wodorotlenku wapnia.

Proces odnowy wody, w którym uzyskuje się wodę zdatną do picia oraz na potrzeby gospodarcze. Na tym etapie usuwa się rozpuszczone substancje nieorganiczne, np. sól. Następnie woda jest filtrowana i dezynfekowana za pomocą chloru lub ozonu. Otrzymuje się wodę pierwszej klasy czystości, pozbawioną bakterii i zdatną do picia.

• Mała encyklopedia PWN, PWN, Warszawa, 1995
• Encyklopedia Multimedialna PWN, PWN SA, Warszawa, 1999
• Głowiak B., Kempa E., Winnicki T. - Podstawy ochrony środowiska, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1985
• Praca Zbiorowa pod red. Nauk. Teresy Kasprzyckiej - Guttman - Podręcznik do ćwiczeń z technologii chemicznej, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 1996
• Szpindor A., - Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja wsi, Wyd. ARKADY, Warszawa 1998
• Hartmann L., - Biologiczne oczyszczanie ścieków, Wyd. Instalator Polski, Warszawa 1996
• Koziorowski B., Kucharski J.- Ścieki Przemysłowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1964
• Kumider J. - Utylizacja odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Aspekty towaroznawcze i ekologiczne. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 1996
• Miksch K., - Biotechnologia środowiskowa, część I, Fundacja Ekologiczna "Silesia", Katowice 1995
• Bodzek M., Bohdziewicz J. - Membrany w biotechnologii. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria Inżynieria Środowiska Nr 35, Gliwice 1993
• Pawlaczyk-Szpilowa M., Mikrobiologia wody i scieków, PWN, Warszawa 1978
• Bartkiewicz B. - Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002

Publikacje - artykuły:

Efekt cieplarniany | Rodzaje zanieczyszczeń powietrza i ich źródła | Rodzaje ścieków i ich typowe składniki | Zasada działania oczyszczalni ścieków | Zagrożenia wynikające z zakażeń bakteryjnych | Zagrożone zwierzeta - Wielkie wybijanie | Choroby cywilizacyjne XXI wieku | Gorące pustynie i półpustynie | Zdrowie z Algami | Algi w kosmetyce | Informacje ogólne o Algach | Algi i ich przetwory w kosmetykach | Algi w kosmetyce | Domowa maseczka z dodatkiem alg | Algi morskie a cellulit | Guam | Maseczki naturalne z dodatkiem alg morskich | Antyrakowa dieta | Talasoterapia | Algi - zdrowie i uroda | książki | poezje