bip.rcgw.plTechnologia zastosowana w oczyszczani ścieków oparta jest na następujących kolejno po sobie procesach mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania ścieków. Układ taki umożliwia osiągnięcie odpowiedniego stężenia zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych do rzeki Gostyni. Maksymalna projektowana przepustowość oczyszczalni wynosi 42 000 m3/d. Średnia ilość ścieków dopływających do oczyszczalni kształtuje się na poziomie 32 731 m3/d. Średnio na rok oczyszczalnia ścieków oczyszcza około 12 mln m3 ścieków bytowych oraz przemysłowych, a RLM aglomeracji wynosi 171 878.
1. CZĘŚĆ MECHANICZNA
Proces oczyszczania ścieków rozpoczyna się od przepływu ścieku przez część mechaniczną oczyszczalni. Ścieki surowe dopływają do oczyszczalni czterema kolektorami: Północnym, dwoma Południowymi oraz kolektorem zwanym Fiatowskim. Na terenie oczyszczalni znajduje się również stacja zlewcza nieczystości płynnych, umożliwiająca przyjęcie ścieków dowożonych wozami asenizacyjnymi.
Kolektor Północny odbiera ścieki z północnych dzielnic miasta Tychy, w tym również podczyszczone w procesie beztlenowym ścieki z Książęcego Browaru Tyskiego. Ścieki z tego kolektora wpływają grawitacyjnie bezpośrednio do komory rozdzielczej znajdującej się przed Halą Krat. Obydwa kolektory Południowe odbierają ścieki z południowych dzielnic miasta i z terenów przemysłowych, tzw. strefy ekonomicznej. Kolektorem Fiatowskim dopływają ścieki bytowe z fabryki samochodów FIAT AUTO POLAND połączone ze ściekami z jednego z tyskich osiedli. Połączone z trzech kolektorów ścieki dopływają grawitacyjnie do Pompowni Południe, skąd tłoczone są za pomocą pomp do komory rozdzielczej przed Halą Krat. Pompownia Południe wyposażona jest w: 2 zbiorniki czerpalne, 2 kraty mechaniczne taśmowo - hakowe i 8 pomp. Urządzenia podzielone są na dwie sekcje, a w skład każdej wchodzą: 4 pompy, jedna krata mechaniczna i jeden zbiornik czerpalny. Dobowa ilość ścieków tłoczonych z Pompowni Południe stanowi 66% całkowitego napływu ścieków na oczyszczalni. Przy wykorzystaniu istniejących pomp w Pompowni Południe wykonano także instalację do wzruszania piasku zalegającego na dnie zbiorników czerpalnych.
Połączone w komorze rozdzielczej ścieki z czterech kolektorów przepływają grawitacyjnie do Hali Krat, której wyposażenie stanowią dwie kraty hakowo-taśmowe oraz jedna krata ręczna z korytkiem ociekowym, włączana do eksploatacji tylko w przypadku awarii. Oddzielone na kratach zanieczyszczenia stałe tzw. skratki poddawane są procesom płukania i odwadniania, a następnie w celu zmniejszenia ich uciążliwości dla środowiska pakowane są w szczelne rękawy foliowe i przekazywane zewnętrznym odbiorcom.
Z Hali Krat ścieki przepływają do czterech piaskowników poziomych wyposażonych w zgarniacz denny bezwałowy, który zgarnia wydzielone w piaskowniku zanieczyszczenia (piasek) do lejów, skąd pompy tłoczą go do separatora-płuczki piasku.
W urządzeniu tym następuje wydzielenie części organicznej, która kierowana jest do kanału odpływowego z piaskowników. Pozbawiony części organicznych piasek wykorzystywany jest na własne potrzeby spółki, gdyż zgodnie z posiadaną decyzją wydaną przez Marszałka Województwa Śląskiego ze względu na dobrą jakość utracił on status odpadu.
Po przepłynięciu ścieku przez piaskownik następuje rozdział ścieków na dwa strumienie – ścieków i wód burzowych. W okresie bezdeszczowym oraz deszczowym, ale przy niewielkiej intensywności opadów wynoszącej poniżej 2000 m3/h, ścieki płyną przez osadnik wstępny radialny do części biologicznej oczyszczalni. Natomiast przy dopływie wód burzowych i przepływie wynoszącym powyżej na 2000 m3/h nadmiar ścieku kierowany jest przelewem do zbiornika retencyjnego. W przypadku awarii lub remontu osadnika wstępnego zbiornik retencyjny może pracować jako osadnik wstępny. Zawartość zbiornika jest odprowadzona do części biologicznej w godzinach zmniejszonego dopływu ścieków do oczyszczalni. Pomiary natężenia przepływu na korycie ścieków i wód burzowych pozwalają zapewnić równomierne obciążenie oczyszczalni, zarówno w okresach bezdeszczowych, jak i deszczowych.
Część biologiczna oczyszczalni chroniona jest przed dopływem stężonych lub toksycznych ścieków surowych. Ochronę stanowi tzw. stacja osłonowa. W skład stacji osłonowej wchodzą: zbiornik retencyjny, pH-metry i mierniki potencjału redoks, wykonujące pomiary on-line dopływających ścieków surowych na każdym kolektorze oraz ich sumy. Wskazania tych przyrządów przesyłane są w sposób ciągły do dyspozytorni. W przypadku dopływu ścieków o ponadnormowych parametrach, całość napływu kierowana jest do zbiornika retencyjnego. Zawartość zbiornika retencyjnego zostaje stopniowo odprowadzana do części biologicznej po ustaniu zrzutu.
2. CZĘŚĆ BIOLOGICZNA
Po zakończeniu pierwszego etapu mechanicznego oczyszczenia ścieków następuje proces oczyszczania biologicznego. Część biologiczna składa się z dwóch odrębnych nitek oczyszczania ścieków. Pierwszą z nich stanowią reaktory C-TECH, a drugą ciąg Komór Osadu Czynnego.
a) Ciąg technologiczny reaktorów C-TECH
Technologia C-TECH jest objęta patentem i została udostępniona przez licencjodawcę tj. austriacką firmę SFC UMWELTTECHNIK GmbH. Ściek po przepłynięciu przez część mechaniczną oczyszczalni kierowany jest kanałem podziemnym do pompowni C-TECH, a stamtąd tłoczony jest do beztlenowego selektora w ilości 50% całkowitego napływu na oczyszczalnię, jednakże nie więcej niż 1000 m3/h i 16 500 m3/d. Do selektora doprowadzany jest również stały strumień recyrkulacji ścieków i osadu czynnego z reaktorów C-TECH będących w fazie napełniania i napowietrzania. W selektorze zostaje zapoczątkowany proces biologicznej defosfatacji oraz następuje denitryfikacja azotanów recyrkulowanych wraz z osadem. W selektorze realizowane jest również chemiczne strącanie fosforu za pomocą koagulantu żelazowego. Mieszanie zawartości selektora odbywa się hydraulicznie poprzez odpowiednią konstrukcję ścian i przelewów. Selektor został wyposażony w ruszt napowietrzający, który jest uruchamiany na 10 minut w ciągu doby w celu wzruszenia ewentualnych złogów osadu zalegających na dnie selektora. Ścieki z selektora kierowane są odpowiednio do reaktorów C-TECH. Oczyszczalnia wyposażona jest w cztery sekwencyjne reaktory biologiczne SBR o pojemności 4000 m3/reaktor. Cykl pracy reaktorów C-TECH podzielony jest na następujące po sobie fazy: napełnianie z napowietrzaniem trwające 126 minut, sedymentację trwającą 63 minuty i dekantację trwającą 63 minuty. Fazy te tworzą ciągle powtarzający się cykl. W reaktorach w następujących po sobie fazach tlenowych i beztlenowych zachodzą procesy pełnego oczyszczania ścieków wraz z usuwaniem związków biogennych - azotu i fosforu. W fazie tlenowej zachodzi nitryfikacja oraz biologiczna defosfatacja. Po wyłączeniu napowietrzania osad czynny sedymentuje na dno reaktora, a nad jego warstwą pozostaje strefa oczyszczonych, sklarowanych ścieków. Oczyszczone biologicznie ścieki w czasie fazy dekantacji odprowadzane są do kanału odpływowego za pomocą ruchomego przelewu - dekantera. Specjalna konstrukcja dekantera uniemożliwia przedostanie się do odpływu części pływających pozostałych na powierzchni sklarowanych ścieków. Osad nadmierny, wytworzony w procesach biologicznego oczyszczania, jest usuwany w trakcie fazy dekantacji za pomocą pomp zatapialnych znajdujących się w reaktorach. Osad kierowany jest następnie na ciąg przeróbki osadów. Ścieki oczyszczone z ciągu technologicznego reaktorów C-TECH, po połączeniu ze ściekami oczyszczonymi w komorach osadu czynnego, odpływają wspólnym kanałem do odbiornika, którym jest rzeka Gostynia. Do napowietrzania ścieków w reaktorach C-TECH służą dyfuzory membranowe, zasilane sprężonym powietrzem ze stacji dmuchaw. Wyposażenie budynku dmuchaw stanowi sześć dmuchaw. Zastosowane zostały nowoczesne, bezłożyskowe wysokosprawne dmuchawy promieniowe z łożyskiem powietrznym o prędkości obrotowej wynoszącej powyżej 30 000 obr./min. Napędzane są one silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi. Z każdą parą reaktorów współpracują dwie dmuchawy zasilane z przemienników częstotliwości. Dwie pozostałe dmuchawy służą do napowietrzania selektora, przy czym jedna z nich jest dmuchawą rezerwową.
b) Ciąg technologiczny komór osadu czynnego (KOCZ)
Drugi ciąg oczyszczania biologicznego ścieków stanowią dwie równolegle pracujące Komory Osadu Czynnego (KOCZ). W komorach tych, za pomocą odpowiedniego doboru napowietrzania oraz usytuowania ścian wewnętrznych wydzielone zostały strefy o zróżnicowanych warunkach tlenowych. Są to w kolejności: komora beztlenowa (defosfatacji), komory anoksyczne (predenitryfikacji i denitryfikacji), komora przemiennego działania, która w zależności od potrzeb może pracować jako komora denitryfikacji lub nitryfikacji oraz komora tlenowa (nitryfikacji). Ilość ścieków mechanicznie podczyszczonych kierowanych do reaktorów KOCZ jest różnicą ilości ścieków dopływających do oczyszczalni i tłoczonych do ciągu C-TECH.
Oczyszczanie ścieków w Komorach Osadu Czynnego przebiega w następujący sposób. Część ścieków kierowana jest do komory predenitryfikacji, do której doprowadzany jest również strumień recyrkulacji zewnętrznej osadu. Pozostała część ścieków dopływa do komory defosfatacji, do której kierowany jest także strumień ścieków i osadu z komory predenitryfikacji. W dalszej kolejności ścieki przepływają przez komorę denitryfikacji, naprzemiennego działania oraz nitryfikacji. Przepływ mieszaniny osadu czynnego i ścieków przez powyższy, beztlenowo - tlenowy układ komór, pozwala w procesach biologicznej defosfatacji, denitryfikacji oraz nitryfikacji na usuwanie związków biogennych - azotu i fosforu. W celu zintensyfikowania procesu usuwania azotu prowadzona jest wysoka recyrkulacja wewnętrzna ścieków z komory nitryfikacji do denitryfikacji, realizowana za pomocą mieszadeł pompujących. Aby zapewnić prawidłowy przebieg procesu denitryfikacji istnieje możliwość dozowania do układu zewnętrznego źródła węgla, którym obecnie jest metanol. Metanol jest gromadzony w stacji zewnętrznego źródła węgla, w której skład wchodzi zbiornik o pojemności 30m3 oraz trzy pompy. Jedna z pomp dozuje związki węgla do reaktorów
C-TECH, a pozostałe dwie do reaktorów KOCZ. Istnieje również możliwość chemicznego strącania fosforu za pomocą koagulantu, który jest dawkowany do koryt odpływowych z KOCZ. Układ dozowania koagulantu składa się ze zbiornika magazynującego oraz dwóch pomp dozujących. Jedna pompa dawkuje koagulant do ciągu reaktorów C-TECH, a druga do KOCZ.
Mieszanina ścieków i osadu, odpływająca z Komór Osadu Czynnego, kierowana jest do osadnika wtórnego radialnego. W procesie sedymentacji następuje w nim fizyczne rozdzielenie ścieków od osadu. Sklarowane, oczyszczone ścieki odpływają z osadnika wtórnego korytem odpływowym. W zbiorczym korycie odpływowym mieszają się ze ściekami oczyszczonymi z reaktorów C-TECH skąd już wspólnie odprowadzane są do odbiornika.
Osad czynny wydzielony w osadniku wtórnym zawracany jest na początek układu oczyszczania jako strumień recyrkulacji zewnętrznej. Część osadu odprowadzana jest z układu jako osad nadmierny i jest kierowana na ciąg przeróbki osadów.
Do napowietrzania ścieków w reaktorach KOCZ służą dyfuzory membranowe. Zawartość komór mieszana jest za pomocą mieszadeł wolno i średnioobrotowych. Dyfuzory zasilane są sprężonym powietrzem ze stacji dmuchaw dla reaktorów KOCZ, w której znajdują dwie dmuchawy typu Rootsa oraz dwie bezłożyskowe wysokosprawne dmuchawy promieniowe o prędkości obrotowej wynoszącej ponad 30 000 obr./min.
Wizualizacja i sterowanie procesem oczyszczania, a także jego ciągła optymalizacja możliwa jest dzięki wyposażeniu obiektów i urządzeń w nowoczesną aparaturę kontrolno - pomiarową. W sposób ciągły mierzone są istotne parametry prowadzonych procesów oczyszczania, takie jak: przepływy ścieków i osadu, pH, potencjał redoks, stężenie tlenu rozpuszczonego oraz stężenie osadu czynnego w komorach. Odczyty z tych urządzeń przesyłane są w sposób ciągły do dyspozytorni, a całość procesu oczyszczania podlega wizualizacji na ekranie komputerów.
Ostatnim obiektem znajdującym się przy kanale odpływowym ścieków oczyszczonych jest kontenerowa stacja analiz. Kontrolowane jest w niej na bieżąco stężenie związków biogennych w ściekach odprowadzanych do rzeki Gostyni. Pozwala to na szybkie wprowadzanie zmian w procesie oczyszczania ścieków, przez co jakość ścieków na odpływie utrzymywana jest na stałym, wysokim poziomie.
3. CZĘŚĆ OSADOWA
Powstający w procesie oczyszczania ścieków osady wstępny i nadmierny, unieszkodliwiany jest w procesie stabilizacji beztlenowej przebiegającej w wydzielonych komorach fermentacyjnych.
Osad wstępny z osadnika wstępnego oraz zbiornika retencyjnego jest okresowo spuszczany do pompowni osadu surowego, skąd następnie tłoczony jest do dwóch zagęszczaczy grawitacyjnych (fermenterów). Obecnie pełnią one funkcję zagęszczaczy grawitacyjnych, ale w razie konieczności możliwa jest zmiana trybu pracy z zagęszczaczy grawitacyjnych na fermentery LKT - lotnych kwasów tłuszczowych (dzieje się tak w przypadku niedostatecznej ilości związków węgla potrzebnych do prawidłowego przebiegu procesu oczyszczania). W wyniku tego procesu powstaje osad surowy zagęszczony, który jest kierowany do komór fermentacyjnych oraz wody nadosadowe z odpowiednim stężeniem LKT, które zawracane są poprzez kanalizację na początek procesu oczyszczania ścieków.
Osad nadmierny z dwóch ciągów technologicznych, czyli Komór Osadu Czynnego i reaktorów C-TECH kierowany jest do zbiornika, w którym jest uśredniany i chwilowo magazynowany. Zbiornik ten został wykonany jako „zbiornik w zbiorniku”. W jego wewnętrznej części gromadzony jest osad nadmierny a w zewnętrznej, pierścieniowej - osad przefermentowany. Z wewnętrznego zbiornika osad odprowadzany jest do stacji zagęszczania, co ma na celu zmniejszenie objętości osadów przed fermentacją. Następnie, po odpowiednim zagęszczeniu (do 5-6 % s.m.), kierowany jest do dwóch Wydzielonych Komór Fermentacji (WKF). Z WKF-ów osad spuszczany jest do zbiornika buforowego, w którym jest magazynowany. Ostatnim etapem przeróbki osadów jest ich odwadnianie. Urządzeniami odwadniającymi są prasy membranowe, wirówka dekantacyjna oraz rezerwowa prasa taśmowa. W przypadku, gdyby proces fermentacji nie zapewnił pełnego wyeliminowania bakterii chorobotwórczych, istnieje możliwość mieszania osadu odwodnionego z wapnem w stacji higienizacji osadów. Osad odwodniony transportowany jest na kontenery i wywożony poza granice oczyszczalni. Woda nadosadowa z fermenterów oraz odciek ze stacji odwadniania osadu zawracany jest do kanalizacji. Obiekty części osadowej są zhermetyzowane. Na terenie oczyszczalni znajdują się również cztery biofiltry, których zadaniem jest zmniejszenie negatywnego oddziaływania oczyszczalni na środowisko. Filtrują one powietrze z najbardziej uciążliwych obiektów, czyli: Hali Krat, pompowni osadu surowego, zbiorników buforowych odpadów organicznych, pasteryzacji, zagęszczaczy grawitacyjnych, stacji zagęszczania osadów, zbiornika buforowego i stacji odwadniania. W biofiltrach, na złożu wypełnionym korą drzewną, zaszczepioną odpowiednim rodzajem bakterii, następuje oczyszczanie powietrza z substancji złowonnych (np. z siarkowodoru) przed jego odprowadzeniem do atmosfery.
W dwóch komorach WKF zbudowanych w formie cylindrycznych zbiorników żelbetowych o średnicy 23 m każdy, łącznej objętości 11 000 m3 i w temperaturze ok. 38°C prowadzona jest fermentacja metanowa osadów ściekowych i odpadów organicznych. W skład infrastruktury pomocniczej wchodzą również zbiorniki buforowe do gromadzenia odpadów organicznych oraz stacja pasteryzacji odpadów organicznych. Głównym celem procesu jest przekształcenie struktury osadu ściekowego w ustabilizowany odpad, pozbawiony tendencji do zagniwania i bakterii chorobotwórczych. Biogaz powstały w procesie fermentacji wykorzystywany jest na potrzeby własne oczyszczalni ścieków. Powstały biogaz kierowany jest do odsiarczalni biogazu. W jej skład wchodzą cztery adsorbery wypełnione rudą darniową. Występowanie siarkowodoru w biogazie powstającym w wyniku procesu fermentacji metanowej jest nieuniknione. Potrzeba odsiarczenia wynika z konieczności ograniczenia emisji toksycznych składników do atmosfery, jakimi są siarkowodór lub tlenki siarki powstające po jego spaleniu oraz ze względu na właściwości korozyjne i ochronę samych urządzeń. Biogaz odsiarczony magazynowany jest w dwóch zbiornikach biogazu: jednym typu „mokrego” o pojemności 2000 m3 oraz jednym membranowym o pojemności 6370 m3. Spalany jest w trzech agregatach prądotwórczych: dwóch o mocy elektrycznej 345 kW i cieplnej 531 kW każdy oraz jednym o mocy elektrycznej 400 kW i cieplnej 394 kW produkując w ten sposób energię elektryczną i cieplną. Wytworzona w ten sposób energia cieplna wykorzystywana jest do podgrzewania komór fermentacyjnych do stałej temperatury 38o C oraz ogrzewania budynków na oczyszczalni. Do podgrzania osadu wykorzystuje się wymienniki spiralne typu woda-osad. Wytworzona energia elektryczna służy do zasilania urządzeń na oczyszczalni, a jej nadwyżka sprzedawana jest do zewnętrznej sieci energetycznej. Na energię elektryczną wytworzoną w agregatach prądotwórczych wystawiane są tzw. zielone certyfikaty, które następnie sprzedawane są na Towarowej Giełdzie Energii.
Biogaz z oczyszczalni kierowany jest również do zasilania bioelektrociepłowni na Wodnym Parku Tychy. Po sprężeniu na oczyszczalni przepływa gazociągiem o długości ponad 6 km, łączącym oczyszczalnię i Wodny Park.
Rolę urządzenia rezerwowego pełni niskotemperaturowy kocioł gazowy mocy 895 kW energii cieplnej, w którym spalany jest biogaz w przypadku awarii lub przestoju agregatów. Produkowana w kotle energia cieplna służy do zapewnienia ciepła zarówno do procesów technologicznych, jak i ciepła do celów centralnego ogrzewania. Nadmiar biogazu spalany jest na pochodni.