Wpływ ścieków oczyszczonych na wody powierzchniowe.
Odbiornikami ścieków oczyszczonych odprowadzanych przez oczyszczalnie ścieków w Polsce w zdecydowanej większości są wody powierzchniowe. Z raportu Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska z 2023 roku wynika, że z pośród ponad czterystu skontrolowanych oczyszczalni komunalnych 90,1% odprowadza ścieki do wód a pozostałe 9,1 % do ziemi. Zatem jakość odprowadzanych ścieków oczyszczonych do odbiorników ma znaczący wpływ na możliwości wykorzystania wody do celów gospodarczych, ponadto wody powierzchniowe są wykorzystywane do produkcji wody pitnej a konkretne przepisy określają wymagania stawiane wodzie powierzchniowej ujmowanej przez zakłady uzdatniania wody.
Kategorie wód
W roku 2002 Ministerstwo Środowiska wydzieliło trzy klasy wód powierzchniowych przeznaczonych do spożycia ujmowanych przez zakłady uzdatniania wody. Według tej klasyfikacji obowiązują trzy kategorie jakości wody dotyczące granicznych wskaźników i ogólnych zasad ich uzdatniania:
kategoria A1 – woda wymagająca prostego uzdatniania fizycznego (filtracja, dezynfekcja)
kategoria A2 – woda wymagająca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego (utlenianie wstępne, koagulacja, flokulacja, dekantacja, filtracja, dezynfekcja z chlorowaniem końcowym)
kategoria A3 – woda wymagająca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego (utlenianie, koagulacja, flokulacja, dekantacja, filtracja, adsorpcja na węglu aktywnym, dezynfekcja przez ozonowanie lub chlorowanie końcowe).
W tym wpisie opiszę pięć ogólnych wskaźników dopuszczających odprowadzanie ścieków do odbiorników z ograniczeniem do kategorii A3. Wskaźniki te dzielimy na: podstawowe, eutroficzne, nieorganiczne, nieorganiczne niebezpieczne i organiczne niebezpieczne.
Wskaźniki podstawowe
Wskaźnikami podstawowymi są: temperatura, zawiesiny ogólne, BZT5, ChZT, OWO i ph. Temperatura ma istotny wpływ na samooczyszczanie wód, szczególnie w okresie letnim kiedy to w podwyższonej temperaturze obniża się rozpuszczalność tlenu w wodzie powodując jego deficyt a w skrajnych przypadkach nawet warunki beztlenowe doprowadzając do zjawiska potocznie nazywanego przyduchą. Zawiesiny ogólne to wszystkie zawieszone substancje pływające naturalne m.in. piasek czy glina oraz te wprowadzone ze ściekami. Przepisy ograniczają ten wskaźnik do dopuszczalnej wartości 35 mg/l dla oczyszczalni od 2000 RLM, poniżej 2000 RLM – dopuszcza się 50 mg/l. Zanieczyszczenia określane jako BZT5, ChZT i OWO to zawartość zanieczyszczeń organicznych mających istotny wpływ na zawartość tlenu w odbiornikach. Dopuszczalne wartości albo minimalny procent redukcji tychże zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków uzależnione są od ich wielkości (RLM). Odczyn ph w wodach powierzchniowych zwykle waha się w przedziale 6,5-8,5. Ścieki odprowadzane z oczyszczalni komunalnych najczęściej mają wartość ph około 7, natomiast dopuszcza się wartości od 6,5 do 9. Niekorzystne w szczególności dla mikroorganizmów są nagłe zmiany w odczynie ph co najlepiej możemy zaobserwować w reaktorach biologicznych oczyszczalni ścieków.
Wskaźniki eutroficzne
Związki biogenne a więc azot ogólny (azot organiczny, azot amonowy, azot azotynowy, azot azotanowy) i fosfor ogólny to wskaźniki eutroficzne które jak łatwo możemy się domyślić są odpowiedzialne za zjawisko eutrofizacji wód – zakwitu glonów. Najbardziej toksyczny jest amoniak w formie niezjonizowanej NH3 który może powstawać w nieco wyższym ph od 8, wyższej temperaturze i przy niskim stężeniu rozpuszczonego tlenu z NH4. Stężenie azotu amonowego w formie NH4 w wodzie do picia nie może przekraczać 0,5 mg N/l, jego wyższe stężenie obniża skuteczność dezynfekcji wody, po za tym może sprzyjać rozwojowi bakterii i glonów w sieci wodociągowej. Na azot ogólny składa się również azot azotanowy którego także trzeba uważnie pilnować ponieważ obecny w wodzie pitnej może być przyczyną choroby groźnej dla niemowląt i dzieci powodującej zanik zdolności hemoglobiny do przenoszenia tlenu (zamiast hemoglobiny powstaje methemoglobina), choroba ta zwana jest methemoglobinemią. W wodzie pitnej oraz z wodzie kategorii A3 zawartość azotu azotanowego (azotanów) nie może przekraczać 50 mg N/l.
W redukcji do bezpiecznej wartości azotu ogólnego w oczyszczaniu biologicznym pomocny będzie preparat Ekobak Microlife DCT 012.
Wskaźniki nieorganiczne
Do wskaźników nieorganicznych zaliczamy twardość wody, chlorki, siarczany, sód, potas, substancje rozpuszczone, żelazo. Twardość wody nie ma dużego wpływu na wody powierzchniowe i życie organiczne w nich. Jednak zawartość chlorków w zbyt dużym stężeniu powoduje zanik życia mikroorganizmów i większych organizmów w słodkowodnych wodach powierzchniowych w tym w rzekach będących najczęściej odbiornikami oczyszczonych ścieków z oczyszczalni. Zawartość chlorków w wodzie do picia nie może przekraczać 250 mg Cl/l. Następny parametr – siarczany, ich wartość w wodzie pitnej nie może przekraczać 250 mg SO4/l, wyższe wartości powodują gorzki smak wody i ponadto mogą mieć właściwości przeczyszczające. Sód, potas i substancje rozpuszczone zwykle występują w niewielkich ilościach w wodach powierzchniowych i nie stanowi też większego problemu dla oczyszczalni odprowadzających ścieki do odbiorników. Ostatni wyżej wymieniony nieorganiczny wskaźnik to żelazo, jego najwyższe stężenie w wodach ujmowanych do uzdatniania nie może przekraczać 2 mg Fe/l, natomiast stężenie dla wody pitnej nie może być większe od 0,2 mg Fe/l.
Wskaźniki nieorganiczne niebezpieczne
To najliczniejsza grupa wskaźników niebezpiecznych do której należą metale ciężkie i siarczki. Zaliczymy tu takie silnie toksyczne pierwiastki jak: arsen (dopuszczalna wartość w wodach kategorii A3 nie może przekroczyć 0,05 mg As/l), bor (dopuszczalna wartość 1 mg B/l), cynk w wodach powierzchniowych podobnie jak bor w większości pochodzi ze ścieków, w wodach kategorii A3 jego stężenie nie może przekroczyć 5 mg Zn/l, przy tym pierwiastku warto wspomnieć, że jego szkodliwość jest dużo większa dla ryb niż dla człowieka. Chrom to kolejny pierwiastek objęty normą dopuszczalnego stężenia w wodach kategorii A3, dla chromu ogólnego wartość ta nie może przekroczyć 0,05 m Cr/l, jednak w przypadku tego pierwiastka jego toksyczność jest zależna od twardości wody szczególnie w stosunku do organizmów wodnych. Kadm trafia do odbiorników ze ścieków przemysłowych i może stanowić duże zagrożenie zarówno dla człowieka jak i dla organizmów wodnych, jego bezpieczna wartość w wodach powierzchniowych nie powinna przekraczać 0,005 mg Cd/l. Miedź w wodach naturalnych występuje bardzo rzadko, jej źródłem jest więc przemysł – głównie metalurgiczny, największe stężenie miedzi w wodach kategorii A3 może wynosić 0,5 mg Cu/l. Nikiel podobnie jak miedź pochodzi z przemysłu metalurgicznego a jego dopuszczalna wartość zależna jest od twardości wody i sięga 0,2 i 0,5 mg Ni/l. Ołów jest silnie toksycznym metalem ciężkim dla ludzi i zwierząt, gromadzi się w układzie nerwowym, wątrobie, nerkach i kościach, hamuje samooczyszczanie się wód już przy bardzo niskich stężeniach. Dopuszczalne stężenie ołowiu w wodzie pitnej nie może przekroczyć 0,01 mg Pb/l. Stężenie rtęci dla wód powierzchniowych kategorii A3 nie może przekroczyć 0,001 mg Hg/l, jej silnie toksyczne działanie hamuje wszelkie procesy biochemiczne, zawartość rtęci w wodach powierzchniowych pochodzi z przemysłu farmaceutycznego, petrochemicznego, z produkcji tworzyw sztucznych, może też pochodzić z zanieczyszczeń atmosferycznych. Cyjanki – silne trucizny, występują w dwóch grupach: proste/wolne i złożone. Ich dopuszczalna wartość w wodach kategorii A3 nie może przekraczać 0,5 mg Cn/l, natomiast stężenie cyjanków prostych/wolnych w wodzie pitnej nie może przekraczać 0,05 mg Cn/l. Siarkowodór i siarczki są obecne w ściekach komunalnych i przemysłowych. Wiele siarczków ulega hydrolizie z czego powstaje siarkowodór w warunkach niedotlenionych z kolei w warunkach tlenowych związki siarki utleniane są do siarczanów. Wartość dopuszczalna ścieków odprowadzanych z oczyszczalni do odbiorników nie może przekroczyć 500 mg SO4/l.
Wskaźniki organiczne niebezpieczne
Substancje ekstrahujące się eterem naftowym czyli tłuszcze organiczne i oleje mineralne. W sytuacjach awaryjnych i w przypadku niekontrolowanych wycieków do wód powierzchniowych są śmiertelnym zagrożeniem dla ptactwa wodnego i innych organizmów przez tworzenie się warstwy błony – filmu uniemożliwiającego pobieranie tlenu z atmosfery. Dopuszczalne stężenia dla ścieków odprowadzanych z oczyszczalni zależne jest od rodzaju ścieków przemysłowych. Preparatem wspomagającym biodegradację tłuszczów są np. Ekobak Microlife DCT 003 czy Ekobak Microlife DCT 010. Substancje powierzchniowo-czynne dzielimy na trzy rodzaje: anionowe, kationowe i niejonowe. Stosowane są w zasadzie w każdym domu jako detergenty i środki piorące, w dużych stężeniach mogą się przyczynić do podtruwania mikroorganizmów w oczyszczalniach ścieków i powodować problemy eksploatacyjne. W wodach kategorii A3 stężenie substancji powierzchniowo-czynnych anionowych wynosi 0,5 mg/l, niejonowych 2,0 mg/l. W ściekach oczyszczonych wartości te wynoszą odpowiednio: 5 mg/l i 10 mg/l. Preparatem redukującym substancje powierzchniowo-czynne jest Ekobak Microlife DCT 004. Aldehyd mrówkowy (formaldehyd) pochodzi z przemysłu z produkcji lakierów, żywic syntetycznych używany w postaci formaliny (36% roztworu wodnego), środka biobójczego mającego negatywny wpływ na mikrobiologię w biologicznych oczyszczalniach ścieków i w procesach samooczyszczania wód powierzchniowych. Maksymalna wartość dopuszczalna dla ścieków oczyszczonych to 2,0 mg/l. Fenole jako związki organiczne obecne w ściekach ulegają biodegradacji, pochodzą przede wszystkim z koksowni, produkcji syntetyków, środków chemicznych, w wodzie kategorii A3 nie powinny przekraczać stężenia 0,1 mg/l. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne pochodzą głównie z przemysłu petrochemicznego, farmaceutycznego, gumowego, powstają także przy spalaniu węgla, gazu, ropy, drewna i odpadów a więc jako składnik smogu/powietrza trafiają również do wód. Są to związki silnie toksyczne dla organizmów wodnych, bardzo wolno ulegają rozkładowi i tylko w warunkach tlenowych, dla ludzi długotrwałe narażenie na WWA może powodować rozwój chorób nowotworowych płuc i skóry. Dopuszczalne stężenie dla wód kategorii A3 wynosi 0,001 mg/l a wodzie do picia nie może przekroczyć granicy 0,1 µg/l.
Wracając do informacji z raportu Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska z początku artykułu zgodnie z posiadanymi pozwoleniami z 427 skontrolowanych oczyszczalni: 388 (90,9 %) odprowadza ścieki do wód a pozostałe 39 (9,1 %) do ziemi. Zdecydowana większość komunalnych oczyszczalni biorących udział w kontrolach pod kątem oceny spełnienia warunków w zakresie jakości i ilości ścieków wprowadzonych do wód lub do ziemi określonych w pozwoleniach wodnoprawnych wykazywała prawidłowości w funkcjonowaniu układów oczyszczania oraz dotrzymywała dopuszczalnych wartości w ściekach oczyszczonych. Niemniej jednak najczęstsze przekroczenia wartości granicznej jeśli już miały miejsce, stwierdzono dla wskaźnika podstawowego BZT5 oraz wskaźników eutroficznych tj. azotu ogólnego i fosforu ogólnego.