Problemem eksploatatorów zarówno dużych instalacji kanalizacyjnych, jak i indywidualnych systemów odprowadzania ścieków są odory powstające w trakcie transportu ścieków lub procesów ich oczyszczania. Ponieważ sieci kanalizacyjne buduje się zgodnie z założeniami technicznymi i planami przestrzennymi, uwzględniając obsługę docelowej liczby mieszkańców, nowe kolektory ściekowe są często w początkowej fazie eksploatacji niedociążone,

a prędkości przepływu ścieków są w nich zbyt niskie, aby zapewnić samooczyszczanie.

W konsekwencji tego powstają złogi osadów, zarówno w komorach czerpnych przepompowni ścieków, jak i w samej sieci kanalizacji grawitacyjnej. Przyczyną obniżonej ilości powstających ścieków są również zmiany społeczno-ekonomiczne i wyposażanie gospodarstw domowych w nowoczesne urządzenia zużywające mniej wody, m.in. w toalety ze stopniowaniem przepływu wody. Wpływ na powstawanie ścieków ma także specyfika terenów, na których w trakcie wykonywania projektów sieci kanalizacyjnych nie uwzględniono wody bezpowrotnie zużytej.
Na podstawie obserwacji czterech małych lokalnych sieci kanalizacyjnych w gminie Śrem, obsługujących wyłącznie jedną miejscowość (poza oczyszczalnią w Bodzyniewie, która obsługuje trzy miejscowości), zakończonych lokalnymi oczyszczalniami ścieków, stwierdzono, że średnia ilość ścieków w przeliczeniu na jednego mieszkańca w eksploatowanych wiejskich systemach kanalizacyjnych wynosi ok. 30 – 55 l/d1. Wartość ta znacznie odbiega od stosowanych powszechnie przez projektantów norm, tj. 120-150 l/d. Trzeba podkreślić, że ścieki pochodzące z wiejskich systemów kanalizacyjnych charakteryzują się często zwiększonymi stężeniami zanieczyszczeń (tab. 1), szczególnie BZT5 i azotu ogólnego (w szczególności azotu amonowego), oraz dużą nierównomiernością dobową i godzinową pod względem ilości.
 
Tab. 1. Rzeczywiste parametry wybranych systemów kanalizacyjnych (jakość ścieków surowych podano jako średnią na podstawie analiz wykonanych w latach 2001-2003)1
Kanalizacja
Qśr.d ilości zużywanej wody [m3/d]
Qśr.d ilości ścieków [m3/d]
BZT5 [g O2/m3]
ChZT [g O2/m3]
Nog. [g Nog./m3]
Pog. [g Pog./m3]
zaw. og. [g/m3]
Binkowo – 180 RLM (średnia z 22 analiz ścieków)
16,3
6 – 10
698,1
1125,0
175,8
18,4
501,1
Bodzyniewo – 150 RLM (średnia z 18 analiz ścieków)
11,6
11 – 16
312,2
476,8
104,5
8,4
280,5
Orkowo – 200 RLM (średnia z 28 analiz ścieków)
11,3
6 – 11
903,9
1166,9
184,4
20,4
730,4
Kaleje – 170 RLM (średnia z 12 analiz ścieków)
10,31
8 – 9
805,9
1162,0
204,8
25,8
341,6
 
Wszystkie ww. czynniki powodują, że związki organiczne znajdujące się w ściekach i złogach osadów (powstających w sieciach kanalizacyjnych w wyniku obniżonej prędkości przepływu, ograniczającej samooczyszczanie się kanałów ściekowych) ulegają rozkładowi w warunkach beztlenowych, któremu towarzyszy powstawanie siarkowodoru. Ważnym czynnikiem, sprzyjającym tworzeniu się siarczków i siarkowodoru, jest temperatura, dlatego w okresie letnim częściej pojawiają się skargi mieszkańców na wydobywające się studzienkami kanalizacyjnymi odory. Siarkowodór pod względem toksyczności jest porównywalny z cyjanowodorem (HCN), tzw. kwasem pruskim (groźniejszym od tlenku węgla), dlatego stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia i życia pracowników obsługujących sieć kanalizacyjną (tab. 2) oraz dla samej instalacji z uwagi na powstawanie tzw. korozji siarczanowej betonu (z którego często wykonane są studnie kanalizacyjne).
 
Tab. 2. Wpływ zmian stężenia siarkowodoru na reakcję człowieka2
Stężenie siarkowodoru w powietrzu (ppm)
Reakcje człowieka
10
Bezpieczne stężenie dla ośmiu godzin dnia pracy
10-50
Odczuwalne podrażnienie oczu
50-100
Odczuwalne podrażnienie układu oddechowego
100-200
Kaszel, ból oczu i głowy
300-500
Stłe zagrożenie życia
500-700
Silne podrażnienie systemu nerwowego
>700
Natychmiastowe zasłabnięcie z paraliżem oddychania – śmierć
 
W przedsiębiorstwach wodociągowo-kanalizacyjnych obowiązują niezbędne procedury bezpieczeństwa i stosuje się przenośne urządzenia pomiarowe czynników wybuchowych i toksycznych, takich jak: metan, siarkowodór, dwutlenek węgla i tlenek węgla, pojawiających się w studniach kanalizacyjnych i komorach czerpnych przepompowni ścieków. Wspomniane analizatory mierzą także zawartość tlenu, która powinna wynosić co najmniej 18%.
 
Usuwanie odorów z sieci kanalizacyjnej w gminie Śrem
Eksploatacją badanej sieci kanalizacyjnej w gminie Śrem zajmuje się tamtejsze Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji (PWiK), dysponujące kolektorami o długości ponad 168 km, wyposażonymi w 76 przepompowni ścieków. Sieć łącząca 21 miejscowości zlokalizowanych na terenie gmin Śrem i Brodnica zakończona jest centralną oczyszczalnią ścieków w Śremie. Ponadto Zakład obsługuje cztery lokalne systemy kanalizacyjne, zakończone małymi oczyszczalniami ścieków, opisanymi w tab. 1. Każdego roku Przedsiębiorstwo przejmuje do eksploatacji nowo budowane sieci kanalizacyjne, finansowane ze środków własnych oraz z budżetu gminy. Efektem prowadzonej polityki lokalnych władz jest skanalizowanie ponad 80% miejscowości gminy oraz kolejne inwestycje w trakcie realizacji. Nowe sieci kanalizacyjne zwiększają ilość i zmieniają jakość ścieków odprowadzanych do centralnej oczyszczalni w Śremie. Na jakość eksploatacji sieci kanalizacyjnej PWiK nie wpływa jednak długość powstających kanałów, lecz duży wzrost liczby przepompowni ścieków towarzyszących budowanym kanalizacjom (w 2000 r. eksploatowano siedem przepompowni ścieków, w 2004 r. już 41, natomiast w 2008 r. aż 80). Wraz ze wzrostem infrastruktury kanalizacyjnej i okresem przetrzymania ścieków w sieci obserwuje się zwiększone ich zagniwanie oraz podwyższone stężenie gazów fermentacyjnych, których pojawianie się stanowi coraz większy problem eksploatacyjny.
W 2007 r. w PWiK rozpoczęto testy z pewnym preparatem, redukującym uciążliwe zapachy z systemów kanalizacji ściekowej. Stanowi on mieszaninę soli żelaza (ok. 10,5% żelaza całkowitego), które wiążą siarkowodór i skutecznie go usuwają zaraz po powstaniu, oraz związków chemicznych o charakterze utleniaczy (ok. 2,5% utleniaczy), zapobiegających fermentacji w kolektorze ściekowym. W miejscowości Szymanowo w studni rozprężnej ścieków (kolektora ciśnieniowego prowadzącego ścieki z przepompowni głównej w miejscowości Manieczki) zamontowano urządzenie do pomiaru ciągłych zmian zawartości siarkowodoru. Urządzenie dozujące reagent zainstalowano w studni przepompowni ścieków w Manieczkach.
Stężenie siarkowodoru w studni w Szymanowie przed wprowadzeniem reagenta osiągało bardzo wysokie wartości (rys. 1) – nawet 1000 ppm (pojedyncze wskazania). Potwierdziła to silna korozja siarczanowa w studni rozprężnej oraz na znajdującym się ok. 400 m dalej kolektorze ściekowym, wybudowanym pod koniec lat 80. ubiegłego stulecia z rur Vipro (fot. 1 i 2) w miejscowości Psarskie3. Pojawianie się odorów w bliskim sąsiedztwie studni rozprężnej potwierdzały również częste skargi okolicznych mieszkańców.
Stężenie siarkowodoru po zastosowaniu preparatu zostało zredukowane do wartości rzadko przekraczających 200 ppm w okresie sierpień – wrzesień 2007 r. (rys. 2) i wartości 0-50 ppm w listopadzie 2007 r. (rys. 3). Niższe stężenia siarkowodoru w listopadzie 2007 r. było również efektem obniżenia temperatury powietrza i ścieków. Stwierdzono, że w zimie uciążliwości zapachowe występujące na testowanym obiekcie są zdecydowanie niższe i dozowanie reagenta w tym okresie można znacznie ograniczyć lub wręcz wyłączyć.
Prowadzone w 2008 r. pomiary pojawiających się w sieci kanalizacyjnej PWiK odorów na kolektorach tłocznych pomiędzy miejscowościami Wyrzeka – Nochowo, Pysząca – Śrem i Zbrudzewo – Śrem pozwoliły na wytypowanie dwóch innych studni rozprężnych kolektorów ciśnieniowych ścieków sanitarnych, gdzie stwierdzono podobnie wysokie stężenia siarkowodoru. W konsekwencji zamontowano kolejne urządzenia dozujące i aby wyeliminować powstające odory, zoptymalizowano dawkę stosowanego preparatu.
Efektem prowadzonych pomiarów i zastosowania reagenta było obniżenie zagrożenia dla życia i zdrowia zarówno pracowników eksploatujących sieć kanalizacyjną, jak i mieszkańców, skarżących się na nieprzyjemne zapachy wydobywające się ze studzienek kanalizacyjnych. Ograniczono również korozję siarczanową, będącą skutkiem występowania zwiększonego stężenia siarkowodoru w sieci kanalizacyjnej, której efekty działania zostały udokumentowane w trakcie inspekcji kolektora sanitarnego przy ulicy Narcyzowej i Bzowej w Psarskim w lutym 2009 r. Występująca korozja siarczanowa ewidentnie przyczyniła się do zniszczenia kolektorów ściekowych i poniesienia przez PWiK dodatkowych wysokich kosztów rewitalizacji kanalizacji metodą bezwykopową, wykorzystującą rękaw nasączony żywicami termoutwardzalnymi. Metoda ta okazała się ekonomicznie uzasadniona, po przeanalizowaniu kosztów rozebrania i odtworzenia drogi oraz wykopów i prac koniecznych do wykonania na głębokości 5 m.
Wykorzystanie monitoringu do pomiaru powstających w niedociążonych, nowo budowanych sieciach kanalizacyjnych odorów dostarczyło niezbędnych informacji o parametrach pracy newralgicznych punktów sieci kanalizacyjnej i pomogło w wytyczeniu stref najbardziej zagrożonych występowaniem wysokiego stężenia siarkowodoru.
Prowadzone równocześnie badania z różnymi odmianami preparatu (zmienne proporcje utleniacza do soli żelaza) nie dały jednoznacznej odpowiedzi, która z nich pozwala na uzyskanie najlepszej efektywności usuwania siarkowodoru w całej sieci kanalizacyjnej. Duże znaczenie w procesie doboru właściwego preparatu do redukcji odorów ma jednak charakterystyka samej zlewni (czas przebywania ścieków w sieci oraz ich skład jakościowy – bilans ładunku zanieczyszczeń). W przypadku kanalizacji, której zlewnia była największa i w której czas przetrzymania ścieków był najdłuższy, zaobserwowano lepsze efekty samooczyszczenia się sieci kanalizacyjnej i zanikanie odorów, jednakże przyczyną poprawy były również spływające deszcze, ponieważ badane fragmenty sieci kanalizacyjnej pełniły funkcje instalacji ogólnospławnych. Ważnym wnioskiem z prowadzonych badań, oprócz przyporządkowania optymalnego preparatu dla danej zlewni, było określenie właściwego okresu stosowania preparatu. Ponieważ ilość powstających odorów zmniejsza się wraz z obniżaniem temperatury ścieków, dozowanie preparatu do ścieków w zależności od zlewni ograniczono do 4-6 miesięcy w roku, co znacznie obniżyło koszty. Ostateczne wnioski będzie można jednak przedstawić po kolejnym pełnym roku prowadzonych testów.
 
Usuwanie odorów w systemach indywidualnych
Wnioski z badań prowadzonych przez PWiK w Śremie nad procesem usuwania odorów w sieci kanalizacyjnej bardzo trudno przełożyć na warunki, z jakimi mają styczność eksploatatorzy indywidualnych przydomowych systemów oczyszczania i odprowadzania ścieków. Co istotne, zakup instalacji dozującej odpowiednie środki chemiczne, zbudowanej ze zbiornika magazynowania preparatu z pompą dozującą, może w wielu wypadkach podwoić koszty zakupu samej przydomowej oczyszczalni ścieków. Urządzenie do monitorowania stężenia siarkowodoru w instalacji kanalizacyjnej, ułatwiające określenie dawki stosowanego preparatu oraz informujące o możliwości wyłączenia instalacji z uwagi na naturalne obniżenie zagniwania ścieków i powstawania odorów np. w wyniku obniżenia temperatury ścieków, może natomiast kosztować kilka tysięcy złotych. Dlatego efekt ekonomiczny i zbilansowanie kosztów zakupu i eksploatacji instalacji dezodoryzacji można uzyskać wyłącznie przy większej ilości ścieków. W odniesieniu do dużych sieci kanalizacyjnych mamy dodatkowo możliwość uruchomienia zdalnego monitorowania stężenia odoru, wykorzystując technologię GPRS-owego przekazywania danych z czujnika i instalacji dozującej, z równoczesną możliwością zdalnego sterowania. Ograniczymy tym samym potrzebę ciągłego angażowania brygady kanalizacyjnej do kontrolowania pracy instalacji.
Bardzo dobrą efektywność usuwania odorów w małych instalacjach można natomiast osiągnąć, wykorzystując dostępne na naszym rynku biofiltry o zróżnicowanej konstrukcji. Stosuje się w nich specjalnie przygotowane podłoża (których skład stanowi często tajemnicę handlową producentów) lub rozwiązania wykorzystujące naturalne podłoża filtrujące, np. korę sosnową, modyfikowane drewno pochodzące z korzeni drzew, węgiel aktywny czy łupiny kokosowe.
Ich zasada działania polega na tym, że mikroorganizmy, które wytwarzają się w warstwie filtracyjnej lub są w niej wręcz zaszczepiane, rozkładają w odpowiednich warunkach substancje będące przyczyną uciążliwości zapachowej. Biofiltry montuje się często w postaci wkładów pod włazy rewizyjne osadników gnilnych (fot. 3-5) lub studzienek kanalizacyjnych. Wykonuje się również dodatkowe zabezpieczenia instalacji budynków, montując kominki odpowietrzające (rys. 4). na instalacjach odpowietrzających lub biofiltry na rynny podłączone do kanalizacji ogólnospławnej. Istnieją ponadto biofiltry w postaci gotowych modułów, montowanych w specjalnych studniach lub kontenerach o różnej wielkości, wykorzystywane również w dużych instalacjach przemysłowych.
Bardzo popularnym i tanim rozwiązaniem w małych instalacjach są biopreparaty, które nie tylko usuwają powstające odory, ale również poprawiają funkcjonowanie instalacji indywidualnej oczyszczalni ścieków, wydłużają okres bezawaryjnego użytkowania oczyszczalni, a więc obniżają koszty eksploatacji, rozkładają tłuszcze, obniżają zawartość powstających osadów w osadnikach gnilnych oraz udrażniają sieć kanalizacyjną i instalacje drenażowe odprowadzające ścieki do gruntu.
Biopreparaty występują w różnych postaciach: proszkowej, płynnej oraz w tabletkach, a ich oferta jest bardzo szeroka.
 
 
Źródła
1.            Klaczyński E.: Eksploatacja sieci kanalizacyjnych na terenach wiejskich w gminie Śrem. „Kanalizacja wsi” PZITS Poznań. Puszczykowo 2004.
2.            Konieczny P.: Ferrox – Metody likwidacji odorów i innych zagrożeń powodowanych przez siarkowodór. Materiały Kemipol.
3.            Materiały PWiK w Śremie.
 
 
dr Eugeniusz Klaczyński,
Envirotech, Poznań 
 

Artykuł powstał w oparciu o referat wygłoszony podczas seminarium pt. „Różne aspekty chemicznych procesów oczyszczania ścieków ze szczególnym uwzględnieniem ich energochłonności”, które odbyło się 30 września 2009 r. w Sopocie. Organizatorem była firma Kemipol.

 
W artykule wykorzystano zdjęcia i rysunki z materiałów informacyjnych firm bioArcus i Eko Partnerzy.

 

Fot. 3-5. Typoszereg biofiltrów pod włazy kanalizacyjne
Fot. 3-5. Typoszereg biofiltrów pod włazy kanalizacyjne
Fot. 2. Stan sieci kanalizacyjnej ? 250 mm przy ulicy Bzowej w miejscowości Psarskie (3)
Fot. 2. Stan sieci kanalizacyjnej ? 250 mm przy ulicy Bzowej w miejscowości Psarskie (3)
Fot. 1. Stan sieci kanalizacyjnej ? 250 mm przy ulicy Narcyzowej w miejscowości Psarskie (3)
Fot. 1. Stan sieci kanalizacyjnej ? 250 mm przy ulicy Narcyzowej w miejscowości Psarskie (3)
Rys. 4. Kominki odpowietrzające
Rys. 4. Kominki odpowietrzające
Rys. 3. Stężenie siarkowodoru w studni rozprężnej z zastosowaniem preparatu-u w okresie 05.11-18.11.2007
Rys. 3. Stężenie siarkowodoru w studni rozprężnej z zastosowaniem preparatu-u w okresie 05.11-18.11.2007
Rys. 2. Stężenie siarkowodoru w studni rozprężnej z zastosowaniem reagenta w okresie 27.08-07.09.2007
Rys. 2. Stężenie siarkowodoru w studni rozprężnej z zastosowaniem reagenta w okresie 27.08-07.09.2007
Rys. 1. Stężenie siarkowodoru w studni rozprężnej bez zastosowania preparatu w okresie 24.06-06.07.2007
Rys. 1. Stężenie siarkowodoru w studni rozprężnej bez zastosowania preparatu w okresie 24.06-06.07.2007