Oczyszczalnia ścieków

GOŚ „DĘBOGÓRZE” k. Gdyni – nowoczesne technologie oczyszczania ścieków oraz kompleksowa gospodarka osadowa

Grupowa Oczyszczalnia Ścieków „DĘBOGÓRZE”, zaliczana do najistotniejszych dla czystości wód Zatoki Gdańskiej obiektów, przyjmuje i oczyszcza ścieki komunalne z terenu Gdyni, Rumi, Redy, Wejherowa i innych mniejszych, okolicznych miejscowości. Po zakończonej w czerwcu 2009 r. rozbudowie i modernizacji spełnia najostrzejsze wymagania dotyczące jakości ścieków oczyszczonych (Nog<10 mg/dm³, Pog<1,0 mg/dm³), dysponując jednocześnie kompleksową gospodarką osadową wraz ze spalarnią odwodnionych osadów ściekowych i własnym składowiskiem popiołu.

HISTORIA

Oczyszczalnia we wsi Dębogórze, przyjmuje i oczyszcza ścieki komunalne z terenu Gdyni, Rumi, Redy, Wejherowa i okolicznych miejscowości obsługując obecnie około 440.000 RLM. Oczyszczalnia została wybudowana i uruchomiona w latach 60-tych i w ciągu niemal 50 lat eksploatacji była trzykrotnie rozbudowywana i modernizowana:

  • do roku 1993 oczyszczalnia pracowała jako mechaniczna;
  • w 1993 r. uruchomiono część biologiczną oczyszczalni z technologią klasycznego osadu czynnego, przy czym w roku 1995 wprowadzono chemiczne symultaniczne strącanie fosforu,  nie uzyskiwano redukcji związków azotu;
  • w 1997 r. uruchomiono reaktor biologiczny w technologii 4-fazowej (proces BARDENPHO z komorą predenitryfikacji),  dla którego założenia projektowe zgodne były z obowiązującymi wówczas standardami emisji. Uzyskiwano około 80% redukcję związków azotu (do poziomu około 15 mg/dm3 w wartości średniej rocznej) oraz biologiczną defosfatację z niewielką (około 40 g/m3) osłoną reagentową procesu;
  • Kolejna zmiana przepisów prawnych dotyczących jakości ścieków odprowadzanych do wód dla azotu i fosforu (Nog.=10 mg/dm³, Pog.=1,0 mg/dm³) spowodowała podjęcie działań mających na celu przebudowę i rozbudowę oczyszczalni ścieków do wielkości umożliwiającej ich spełnienie. Realizacja inwestycji rozpoczęła się w grudniu 2005 i zakończyła 30.06.2009 r. Po zakończonej w czerwcu 2009 r. rozbudowie i modernizacji spełnia najostrzejsze wymagania dotyczące jakości ścieków oczyszczonych  (Nog<10 mg/dm³,  Pog<1,0 mg/dm³), dysponując jednocześnie kompleksową gospodarką osadową wraz ze spalarnią odwodnionych osadów ściekowych i własnym składowiskiem popiołu.

PROCES OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

W zlewni oczyszczalni mieszka ok. 360.000 mieszkańców, a obciążenie oczyszczalni szacowane jest na poziomie 470.000 RLM (2015 r.) (docelowo, dla roku 2030: 550.000 RLM), przy aktualnej średniej dobowej ilości ścieków ok. 55.000 m³/db.

Schemat technologiczny GOŚ „DĘBOGÓRZE przedstawiono na Rysunku 1. Poniżej opisano podstawowe procesy i obiekty technologiczne oczyszczalni.

Ścieki surowe dopływają do oczyszczalni z dwóch kierunków, zamkniętym układem kolektorowym rurociągów z PEHD Ø1.200/1.500/2.000, a następnie przykrytym kanałem bezpośrednio do budynku krat.

Ścieki pozbawione są grubych zanieczyszczeń mechanicznych na trzech kratach hakowycho prześwicie 6 mm oraz piasku i tłuszczów w piaskowniku napowietrzanym z komorą odtłuszczania oraz płuczką piasku (obiekty te są również zhermetyzowane.) Wypłukane w płuczce i odwodnione skratki oraz piasek oddzielony w płuczce trafiają do zamkniętego kontenera, i wywożone są na składowisko odpadów komunalnych.

Następnie ścieki zasilane są bogatym w kwasy tłuszczowe recyrkulatem osadu wstępnego oraz odciekami z zagęszczania grawitacyjnego osadu wstępnego prowadzonego z zakwaszeniem osadów, oraz przez wszystkie inne odcieki z zagęszczania i odwadniania osadów. Powstała mieszanina ścieków przepływa dalej przez tzw. komorę wstępnej reakcji, która właściwie służy do „wymywania” z recyrkulowanego osadu  wstępnego łatwo rozkładalnych związków węgla. Równocześnie następuje zakwaszenie ścieków istotne dla defosfatacji biologicznej w dalszej fazie oczyszczania.

Zanieczyszczone powietrze z powyższych, zhermetyzowanych obiektów i urządzeń technologicznych usuwane jest systemem wentylacyjnym i oczyszczane w specjalnym biofiltrze.

Wzbogacone w LKT ścieki doprowadzane są następnie do osadników wstępnych. Średnica każdego z czterech osadników wynosi 36 m, pojemność czynna 1.830 m³.

Ścieki po oczyszczaniu mechanicznym podawane są do stopnia biologicznego przez główną pompownię ścieków, wyposażoną w siedem pomp o płynnie regulowanej wydajności.

Dalsze obiekty to blok reaktorów biologicznych o pojemności łącznej 104.000 m3 zaprojektowanych w technologii BARDENPHO z symultaniczną denitryfikacją w systemie CARROUSEL oraz możliwością częściowego ominięcia ściekami surowymi komory beztlenowej i doprowadzenia ich bezpośrednio do strefy denitryfikacji/nitryfikacji (schemat procesowy bioreaktora pokazano na Rys.2).

oczyszczalnia_r2

Baterię reaktorów tworzą trzy bloki komór (o pojemności 48.000 m³, 32.400 m³ i 24.000 m³). Każdy z bloków podzielony jest na szereg równolegle działających ciągów w liczbie 4+4+2, obciążanych proporcjonalnie do ich pojemności strumieniami ścieków oraz osadu recyrkulowanego. Rozdział ścieków i osadu recyrkulowanego kierowanych do poszczególnych ciągów technologicznych następuje w komorach rozdziału automatycznie regulowanymi elektrycznie zastawkami na podstawie wskazań  przepływomierzy.

Na układ technologiczny tego procesu składają się:

  • komory predenitryfikacji osadu powrotnego o łącznej pojemności ok. 3.300 m³ wyposażone w mieszadła, których zadaniem jest usunięcie azotanów ze strumienia powrotnego w recyrkulacji zewnętrznej osadu czynnego;
  • komory beztlenowe o łącznej pojemności ok. 6.600 m³ wyposażone w mieszadła, powodujące pod wpływem bogatego w łatwo rozkładalne substraty środowiska uwalniane z komórek organizmów osadu powrotnego zmagazynowanych tam polifosforanów, co zapoczątkowuje proces defosfatacji biologicznej;
  • komory niedotlenione (denitryfikacji) o pojemności ok. 40.600 m³ wyposażone w mieszadła, przyjmujące odpływ z komór beztlenowych oraz strumień recyrkulacji wewnętrznej z komór tlenowych wnoszący przeznaczony do denitryfikacji; usuwany tu ładunek azotanów;
  • komory nitryfikacji/denitryfikacji o pojemności ok. 13.300 m³ pracujące w zależności od potrzeb technologicznych jako tlenowe (napowietrzanie) lub niedotlenione (mieszanie) wyposażone w system napowietrzania drobnopęcherzykowego i mieszadła;
  • komory tlenowe (nitryfikacji) o pojemności ok. 40.600 m³ wyposażone w system napowietrzania drobnopęcherzykowego, w których osad czynny natleniony sprężonym powietrzem zapewnia mineralizację substancji organicznych oraz nitryfikację azotu amonowego, wraz z symultaniczną denitryfikacją w obiegowym systemie CARROUSEL.

Mieszanina ścieków z osadem biologicznym kierowana jest następnie do 8 osadników końcowych (wtórnych) radialnych o średnicy 42,0 m. Sześć osadników posiada dno płaskie z ssawkowo-lewarowym systemem odbioru osadu, a dwa pozostałe są typu DORRA, z odbiorem osadu do leja centralnego.

Osad powrotny z osadników wtórnych recyrkulowany jest poprzez dwie pompownie podające osad do wspólnej komory rozdziału wyposażonej w zastawki z napędami elektrycznymi, z której osad zawracany jest do poszczególnych ciągów technologicznych. Każdy z rurociągów doprowadzających osad do bioreaktorów posiada przepływomierz elektromagnetyczny, który zapewnia równomierny i proporcjonalny rozdział na poszczególne ciągi. Z komory rozdziału odprowadzany jest również osad nadmierny, automatycznie – w ilości zależnej od koncentracji osadu lub jego wieku.

Utrzymanie właściwych parametrów technologicznych procesów zapewnia układ pomiarów ciągłych parametrów procesu oczyszczania biologicznego w reaktorach i automatycznego sterowania pracą oczyszczalni:

  • kontrolę prawidłowości przebiegu procesu nitryfikacji zapewniają urządzenia pomiarowe zawartości azotu amonowego zainstalowane na kanałach wylotowych z poszczególnych bloków reaktorów;
  • właściwy poziom tlenu (zadawany automatycznie na podstawie pomiarów azotu amonowego) w poszczególnych sekcjach tlenowych zapewniają sondy pomiarowe tlenu; ilość powietrza dostarczanego do poszczególnych stref regulowana jest przy pomocy przepustnic elektrycznych, natomiast układ sterowania nadrzędnego zapewnia właściwą wydajność wspólnej stacji dmuchaw;
  • mieszadła pompujące wyposażone w przemienniki częstotliwości zapewniają właściwy poziom recyrkulacji wewnętrznej na podstawie wskazań sond pomiarowych zawartości azotanów umieszczonych w poszczególnych ciągach technologicznych bioreaktorów;
  • kontrolę i wspomaganie procesu defosfatacji biologicznej zapewnia urządzenie pomiarowe zawartości fosforu zainstalowane na kanale wylotowym z bloku 3 reaktorów, którego sygnał – wraz z pomiarem ilości ścieków – jest podstawą do automatycznego dozowania koagulanta dla utrzymania stężenia fosforu na poziomie dopuszczalnym;
  • ilość odbieranego osadu z osadników wtórnych oraz wielkość recyrkulacji zewnętrznej ustala się automatycznie na podstawie pomiarów poziomu zalegania osadu w osadnikach; dodatkowo kontrolę ilości osadu recyrkulowanego umożliwiają pomiary koncentracji osadu w reaktorach biologicznych i osadzie recyrkulowanym.

Ścieki oczyszczone odprowadzane są do Zatoki Puckiej na odległość ponad 2,3 km od linii brzegowej kolektorem głębokowodnym (pod dnem morskim), zakończonym zestawem dyfuzorów zamontowanym na głębokości ok. 8 m.

 

GOSPODARKA OSADOWA

Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków przed poddaniem ich kolejnym etapom przeróbki są najpierw zagęszczane. Osad wstępny jest zagęszczany grawitacyjnie w zhermetyzowanych, radialnych zagęszczaczach (podstawowy + rezerwowy, o pojemności 530 m³ każdy). Osad nadmierny z części biologicznej jest zagęszczany mechanicznie w dwóch wirówkach zagęszczających (o wydajności 110 m³/h każda) lub (w przypadku awarii wirówek) – na rezerwowych taśmowych stołach zagęszczających.

Istotnym etapem przeróbki osadów jest stabilizacja osadów zagęszczonych w procesie fermentacji beztlenowo-mezofilowej prowadzonej w temperaturze 36÷38 °C, w dwóch zamkniętych komorach fermentacyjnych (o pojemności 2 x 5.700 m³), przy czasie zatrzymania 15÷20 dni, z zewnętrznym pompowym mieszaniem.

Biogaz uzyskiwany w trakcie procesu fermentacji osadu odsiarczany jest na złożach rudy darniowej, oczyszczany na filtrze z węgla aktywnego dla usuniecia związków krzemionki, a następnie spalany w agregacie kogeneracyjnym o mocy 1200 kW wykorzystującym biogaz do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Produkowana z biogazu energia elektryczna pokrywa około 65%-70% zapotrzebowania oczyszczalni ścieków. Ciepło produkowane przez agregat jest wykorzystywana na zaspokojenie potrzeb technologicznych (podgrzewanie osadu) oraz socjalnych (ogrzewanie obiektów, ciepłej wody). Pozostały biogaz jest spalany w kotłach gazowych (o mocy 3 x 1,1 MW). Jeden z kotłów posiada palnik dwupaliwowy (biogaz/olej opałowy) dla zapewnienia ciepła w okresach niskich temperatur. W przypadku nadwyżek produkcji biogazu (szczególnie w okresach letnich) jest on spalany w pochodni gazowej. Sieć biogazu wyposażona jest w dwupowłokowy zbiornik buforowy o pojemności 3.400 m³.

Ustabilizowany w wyniku fermentacji osad jest magazynowany w zbiornikach buforowych i odwadniany w instalacji złożonej z  pras komorowych (3 kpl. po 140 płyt 1,5×1,5 m i wydajności ok. 400 m³/db każda) i wirówek szybkoobrotowych (2 szt. o wydajności ok. 20 m³/h każda).

 

SPALARNIA OSADÓW

Przefermentowany i odwodniony osad kierowany jest do spalarni osadów. Proces właściwego spalania osadu poprzedzony jest suszeniem w obrotowej suszarce bębnowej, za pomocą czynnika suszącego (pary przegrzanej). Spalanie wysuszonego osadu prowadzone jest w piecu ze złożem fluidalnym.

Wydajność spalarni wynosi około 100 Mg osadu odwodnionego na dobę (projektowa: 110 Mg/db). Instalacja spełnia wszystkie wymagania odpowiednich uregulowań prawnych.

Instalacja wyposażona jest w następujące systemy urządzeń:

  • system urządzeń podawania osadu do suszenia;
  • urządzenia i instalacja do suszenia osadu;
  • system urządzeń podających osad do spalania;
  • piec fluidalny z wyposażeniem;
  • urządzenia i instalacje podawania powietrza do spalania;
  • urządzenia i instalacja odprowadzania i oczyszczania spalin;
  • urządzenia i instalacja spalin oczyszczonych chłodzących spaliny przed filtrem;
  • system urządzeń odpopielających.

Piec fluidalny wraz z wymiennikami ciepła, instalacją do oczyszczania spalin oraz urządzenia transportu popiołu zlokalizowane są w budynku spalarni. Pozostałe urządzenia (suszarka, wentylatory, zbiornik, pompa i przenośniki osadu) zamontowano na zewnątrz budynku. Do budynku spalarni przylega pośrednie składowisko osadu odwodnionego. Na składowisko to taśmociągami oraz spiralnymi przenośnikami bezwałowymi dostarczany jest osad odwodniony z budynku pras filtracyjnych i stacji wirówek.

System urządzeń podających osady do suszenia składa się z:

  • przenośnika taśmowego T-01 (oznaczenia wg ekranów wizualizacyjnych) odbierającego osady z taśmociągów pras filtracyjnych i wirówek;
  • zbiornika osadu Z-01 ze ślimakami podającymi (4 kpl.) zamontowanymi w dnie zbiornika;
  • pompy śrubowej osadu P-01;
  • rurociąg tłoczny do suszarki.

Przenośnik taśmowy T-01 jest rewersyjny (dwukierunkowy) i w okresach postoju spalarni osady mogą być skierowane do przyczepy z przeznaczeniem do wywozu na przejściowe składowisko osadu, na terenie oczyszczalni.

W skład urządzeń i instalacji do suszenia osadu wchodzą:

  • suszarka bębnowa S-01 wraz z komorą wylotową;
  • wentylator obiegowy W-01 (wyposażonego w regulator prędkości obrotowej) wymuszający cyrkulację czynnika suszącego;
  • odpylacz cyklonowy V-04 do usuwania z czynnika suszącego pyłów porywanych z suszarki;
  • wymiennik ciepła E-03 do podgrzewania czynnika suszącego spalinami z pieca;
  • instalacja czynnika suszącego (pary wodnej, z niewielkim dodatkiem innych gazów) wraz z armaturą i urządzeniami pomiarowymi, w tym: instalacja do odprowadzenia i skraplania nadwyżki czynnika w skruberze V-08; pozostałości po skropleniu nadwyżki czynnika suszącego zasysane są, poprzez cyklon usuwający porywane ze skrubera zanieczyszczenia, przez wentylator powietrza podmuchowego W-03; instalacja ta  umożliwia odprowadzenie z obiegu nadwyżki pary wodnej (czynnika suszącego) oraz pozwala na wytworzenie odpowiedniego podciśnienia w suszarce.

Suszarka bębnowa jest zaadaptowanym piecem obrotowym o wymiarach Ø2 x 20 m, wyposażonym w początkowej części (ok.1/3 długości) w samooczyszczające się, ruchome wkładki wewnętrzne, dalej – we wkładki przesypowe, a także w system „szykan” opóźniających przepływ osadu i czynnika suszącego przez suszarkę.

W suszarce czynnik suszący kontaktuje się bezpośrednio z suszonym osadem, doprowadzając do wysuszenia go do zawartości suchej masy w zakresie 50÷90%.

Wysuszony osad podawany jest do pieca za pomocą:

  • przenośnika łańcuchowo-rurowego osadu wysuszonego T-03;
  • narzutnika T-06.

W wymienniku E3 następuje podgrzanie czynnika suszącego spalinami odprowadzanymi z pieca, od temp. 150÷200°C do temp. 550÷570°C.

Piec fluidalny o orientacyjnych wymiarach Ø4,5 x 11 m wyposażony jest w ruszt z kołpakami podającymi powietrze do złoża; palnik rozruchowy gazowy (zasilany biogazem z wewnętrznej sieci gazowej oczyszczalni) o mocy 2,5 MW oraz osprzęt, w tym m.in. wzierniki, króćce rewizyjne, urządzenia pomiarowe (temperatury i podciśnienia), membranę przeciwwybuchową itp.

Do górnej części pieca (po przeciwnej stronie w stosunku do wylotu spalin) doprowadzane jest poprzez przepustnicę regulacyjną HV-006 zimne powietrze chłodzące z tłoczenia wentylatora W-03, umożliwiające utrzymanie wymaganej temperatury spalin na wlocie do wymiennika E-03.

W piecu fluidalnym (i  całym ciągu spalinowym, do wentylatora W-02) utrzymywane jest podciśnienie. Warstwę fluidalną stanowi piasek kwarcowy o odpowiedniej granulacji.

Osad spalany jest w temperaturze 850÷900ºC przy podciśnieniu ok. 100 Pa. Cały popiół powstający w wyniku procesu spalania odprowadzany jest z pieca wraz ze spalinami w postaci pyłu lotnego.

Piec wyposażony jest ponadto w (obecnie niewykorzystywaną) instalację ewentualnego wtrysku wody amoniakalnej (dla redukcji stężenia tlenków azotu w spalinach), złożoną ze zbiornika roztworu, pompy dozującej P-03 z regulowaną wydajnością i dwóch dysz wtryskowych (w środkowej części komory spalania), zasilanych dodatkowo powietrzem sprężonym i powietrzem chłodzącym (z wentylatora W-03).

System urządzeń podających powietrze do spalania złożony jest z:

  • wentylatora podmuchowego powietrza W-03 (wyposażonego w regulator prędkości obrotowej);
  • płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła E-04;
  • instalacji powietrza wraz z armaturą regulacyjną i odcinającą i urządzeniami pomiarowymi (pomiary temperatury, ciśnienia i przepływu).

Wentylator W-03 zasysa powietrze z otoczenia (z hali spalarni lub z zewnątrz), a także pozostałości po skropleniu nadwyżki pary wodnej (czynnika suszącego) w skruberze, oraz (poprzez armaturę regulacyjną) część odpylonych  spalin sprzed płuczki. Powietrze podgrzane w wymienniku E-04 do temp. 200÷300ºC kierowane jest do pieca fluidalnego pod ruszt kołpakowy. Pewna część zimnego lub gorącego powierza podmuchowego kierowana może być do kilku dodatkowych dysz o dużej wydajności, wspomagających skuteczną kontrolę parametrów w piecu (w szczególności – temperatury złoża fluidalnego).

System urządzeń do odprowadzania i oczyszczania spalin z pieca składa się z:

  • płaszczowo-rurowych wymienników ciepła E-03; E-04 i E-05;
  • urządzeń odpylających spaliny: grawitacyjnej komory odpylającej pod wymiennikiem ciepła E-03 oraz filtra workowego F-01,
  • wentylatora wyciągowego spalin W-02 (wyposażonego w regulator prędkości obrotowej);
  • płuczki spalin A-01 ze zbiornikiem pośrednim Z-02;
  • komina z zainstalowanymi urządzeniami do ciągłego pomiaru składu spalin i wielkości emisji.

Gorące spaliny o temp. 850÷900°C bezpośrednio z pieca przepływają do wymiennika E-03, w którym podgrzewają czynnik suszarniczy. Następnie są kierowane do grawitacyjnej komory odpylającej i wymiennika E-04, w którym podgrzewają powietrze podawane do pieca. Dalej spaliny przechodzą do wymiennika E-05, gdzie schładzane są spalinami oczyszczonymi pobieranymi (wg „potrzeb”) zza płuczki spalin przez wentylator W-04. Ochłodzone (do temperatury <200°C) spaliny odpylane są w filtrze workowym F-01 i za pomocą wentylatora wyciągowego W-02 wprowadzane do płuczki spalin (absorbera w postaci skrubera wypełnionego pierścieniami Białeckiego), gdzie następuje ich oczyszczenie, głównie ze związków siarki, chlorowodoru i fluorowodoru. Czyste spaliny wyprowadzane są do atmosfery poprzez komin, razem ze spalinami podgrzanymi (wtórnie) w wymienniku ciepła E-05.

Proces oczyszczania spalin w płuczce spalin A-01 prowadzony jest na trzech złożach pierścieni, przeciwprądowo zraszanych strumieniem wody technologicznej (tzn. ścieków oczyszczonych). Do wody, przed górnym zraszaczem, może być dodawany roztwór wodorotlenku sodu.

Kwaśne ścieki z płuczki spływają do zbiornika Z-02, gdzie mogą być neutralizowane roztworem wodnym wodorotlenku wapnia (mleczkiem wapiennym). Instalacja ta nie jest wykorzystywana.

Ścieki ze zbiornika Z-02 wyprowadzane są do kanału poprzez przelew oraz króćcem z dna zbiornika i kierowane – poprzez pompownię ścieków wewnętrznych – do oczyszczalni.

Część ścieków z płuczki spalin pobierana jest przez pompę P-08 zasilającą (wspólnie z wodą technologiczną) zraszacz wypełnienia (pierścienie Białeckiego) skrubera V-08, skąd trafia również do kanalizacji wewnętrznej spalarni, a następnie wspólnie z pozostałą częścią ścieków z płuczki do oczyszczalni ścieków.

Urządzenia i instalacja spalin oczyszczonych chłodzących spaliny przed filtrem F-01 to wentylator W-04 z regulowaną poprzez falownik wydajnością, instalacja spalin na ssaniu wentylatora W-04, instalacja tłoczna spalin do wymiennika ciepła E-05 i odcinek łączący wymiennik E-05 z kominem.

System urządzeń odpopielających składa się z:

  • podajnika ślimakowego T-05 pod grawitacyjną komorą odpylającą pod wymiennikiem ciepła E-03;
  • przenośnika ślimakowego pod filtrem workowym F-01, stanowiącego wyposażenie filtra;
  • zbiorczego przenośnika rurowo-łańcuchowego T-07 w obudowie dźwiękochłonnej, odprowadzającego popiół do hermetycznej przyczepy.

Pozostały po procesie spalania osadu popiół składowany jest na odpowiednio zabezpieczonym przed skażeniem wód gruntowych (membrana z HDPE i skanalizowanie do oczyszczalni) składowisku popiołu o powierzchni ponad 25.000 m², zlokalizowanym na terenie oczyszczalni. Od czerwca 2016 r. popiół pakowany w szczelne worki typu big-bag i składowany jest na terenie oczyszczalni, na składowisku o powierzchni 25.000 m², zabezpieczonym przed zanieczyszczeniem wód podziemnych warstwą geomembrany z HDPE. Składowany w workach popiół jest przykrywany warstwą ziemi dla uniknięcia negatywnego wpływu promieni UV na materiał worków.

 

SONY DSC

 

SONY DSC

spalarnia