Projektowanie i eksploatacja oczyszczalni ścieków

Regulacje prawne dotyczące zanieczyszczeń
Od początku lat 90. XX w. w Polsce wdrażane są technologie podwyższonego usuwania związków biogennych ze ścieków. Podstawowym czynnikiem wpływającym na ten proces stały się zmiany ustrojowe i wzrost świadomości o stanie zanieczyszczenia środowiska wodnego ściekami, odprowadzanymi z gospodarstw domowych i przemysłu.

Nowatorskie wówczas przepisy, szczególnie ustawa z 8 marca 1990 r. o samorządzie terytorialnym (Dz.U. nr 16, poz. 95), określiły sprawy związane z oczyszczaniem ścieków komunalnych jako zadania własne gmin.

Kolejnym krokiem stało się uściślenie w aktach wykonawczych do Prawa wodnego norm dotyczących jakości ścieków oczyszczonych i sklasyfikowanie wielkości oczyszczalni wg równoważnej liczby mieszkańców (RLM), odpowiadającej wielkości ładunku BZT5 w ściekach surowych.

Pierwszą ważną nowelizacją prawa w zakresie jakości oczyszczonych ścieków od 1991 roku było rozporządzenie ministra środowiska z 29 listopada 2002 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowisk wodnego (Dz.U. nr 212, poz. 1799, z późn. zm.).

W załączniku nr 1 do rozporządzenia przyjęto łagodniejsze warunki dla małych oczyszczalni, o obciążeniu do 14999 RLM, określając dopuszczalne wartości stężenia fosforu i azotu ogólnego jedynie w przypadku zrzutów do jezior lub ich zlewni. Dla obiektów o obciążeniu od 15000 do 99999 RLM dopuszczalne stężenie fosforu wynosi 2 mg P/L, a azotu ogólnego – 15 mg N/L. Ograniczono wartości tych wskaźników przy obciążeniu oczyszczalni powyżej 100 tys. RLM odpowiednio do 1 mg P/L i 10 mg N/L. Jednocześnie krajowe przepisy w zakresie Prawa ochrony środowiska i Prawa wodnego zostały dostosowane do standardów powszechnie obowiązujących w Unii Europejskiej.

Wprowadzanie nowych przepisów korelowało z uruchamianiem środków finansowych przez państwo, powstawaniem funduszy ekologicznych (Narodowego czy wojewódzkich funduszy ochrony środowiska i gospodarki wodnej) oraz lokalnych źródeł finansowania. Zapisy Traktatu Akcesyjnego zobowiązały nasz kraj m.in. do redukcji ilości fosforu w ściekach minimum o 75% (zgodnie z dyrektywą 91/271.EWG) i proces ten musi następować w kolejnych latach: 2005, 2010, 2013 i 2015.

Realizacja zapisów Traktatu Akcesyjnego w zakresie gospodarki ściekowej wpłynęła na powstanie Krajowego Programu Oczyszczania Ścieków Komunalnych (KPOŚK), który uściślił przewidziane kierunki działań i sposoby ich finansowania do 2015 r.

Przestarzałe technologie w oczyszczalniach ścieków
W momencie wprowadzania nowych przepisów, większość wybudowanych w naszym kraju oczyszczalni ścieków pochodziła z lat 70. XX w. i wymagała gruntownej modernizacji, aby osiągnąć wymagane efekty usuwania zanieczyszczeń.

Powszechnym problemem stały się wysokie koszty dostosowania technologii do nowych warunków. Na wielu oczyszczalniach stosowano kombinacje chemiczno-biologicznego oczyszczania ścieków, co było spowodowane brakiem możliwości zapewnienia optymalnych warunków biologicznego prowadzenia procesu usuwania fosforu czy azotu. Tanie pod względem inwestycyjnym zastosowanie chemicznego strącania fosforu, najczęściej po procesach biologicznych, przyczyniało się do wzrostu ilości powstającego osadu nadmiernego.

W wielu przypadkach sytuację pogarszała jakość ścieków dopływających, nie zapewniających dostatecznej ilości węgla dla procesów biologicznych. Wykorzystywano wówczas zewnętrzne źródła węgla w postaci gotowych produktów handlowych. Stosowanie tych środków w skrajnych przypadkach może być dużym obciążeniem finansowym, wpływającym na koszty działania oczyszczalni ścieków. Powstające w trakcie oczyszczania ścieków w procesach biologicznych wspomaganych chemicznie osady ściekowe stanowiły kolejny istotny problem, związany z wprowadzonymi regulacjami ustawowymi w sprawie metod i warunków wykorzystania komunalnych osadów ściekowych.

Obecnie jesteśmy w punkcie szczytowym wdrażania unijnej dyrektywy dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych, zgodnie z zasadami określonymi w Traktacie Akcesyjnym i terminami przejściowymi (do końca 2015 r.). W lutym 2011 r. Rada Ministrów zatwierdziła trzecią aktualizację KPOŚK-u, która dotyczy w zasadzie terminów realizacji inwestycji, z różnych przyczyn nie ukończonych przed upływem 2010 r. (w 126 aglomeracjach).

Dobry projekt to podstawa sprawnie działającej inwestycji
Wzrost nakładów inwestycyjnych daje wymierne efekty w postaci coraz większej liczby nowoczesnych oczyszczalni ścieków, do których, sukcesywnie rozbudowywaną siecią kanalizacyjną, trafia coraz więcej ścieków i to od coraz większej ilości podłączonych do niej odbiorców. Zainteresowanie rynkiem wykazuje coraz więcej firm oferujących zaawansowane technologie, opisywane w prasie technicznej, prezentowane na konferencjach i targach branżowych. Nowe rozwiązania w zakresie oczyszczania ścieków są przedmiotem badań prowadzonych m.in. przez krajowe ośrodki naukowe.

Wszystkie prowadzone działania wpływają na wzrost świadomości technicznej eksploatatorów. Powinny mieć również przełożenie na poziom stawianych przez inwestorów wymagań, zarówno projektantom przygotowującym dokumentacje techniczne, jak i osobom nadzorującym proces inwestycyjny, np. inżynierom kontraktu czy inspektorom. Brak wymagań, ich zaniżenie czy też odstąpienie od ich egzekwowania, ujawniają się już na etapie postępowania przetargowego.

Firmy przygotowujące się do złożenia oferty napotykają na nieścisłości w dokumentacji technicznej wykonania robót (opisy, rysunki, schematy) i niezgodności pomiędzy dokumentacją, specyfikacją techniczną i przedmiarami robót. Okres zadawania pytań i odpowiedzi daje inwestorowi wiedzę o istotnych błędach. Wydłuża się czas postępowania przetargowego, bo przecież odpowiedzi na pytania dotyczące dokumentacji są udzielane po konsultacjach z zewnętrzną jednostką, czyli projektantem.

Liczba zadawanych pytań często wprowadza wiele zmian, w stosunku do istniejącej dokumentacji projektowej. Zmiany te utrudniając wykonawcy przygotowanie kompletnej oferty uwzględniającej wszystkie niezbędne poprawki.

Oczywiście inwestor jest w komfortowej – wydawałoby się – sytuacji, zamieszczając w specyfikacji istotnych warunków zamówienia informację o ryczałtowym charakterze ceny ofertowej, która powinna uwzględniać warunki określone dokumentacją, przedmiarami i wizją lokalną oraz wprowadzonymi w trakcie postępowania przetargowego poprawkami. Zamawiający powinien mieć jednak na uwadze, że to on będzie miał problemy w trakcie prowadzenia inwestycji, a później podczas eksploatacji niewłaściwie zaprojektowanego obiektu, przy realizacji którego dopuścił możliwość zastosowania urządzeń równoważnych o niższej jakości.

Dobrze przygotowany projekt nie tylko ułatwia przeprowadzenie postępowania przetargowego i wyłonienie potencjalnego wykonawcy, ale później – w trakcie realizacji – egzekwowanie wynikających z niego wymagań. Takie działanie pozwala na ograniczenie niepotrzebnych dyskusji na temat zaproponowanego, przez oferenta rozwiązania. Wówczas nie ma wątpliwości, czy propozycja spełnienia, czy nie spełnia warunków przetargu, czy urządzenie jest zamiennikiem, i może być traktowane jako urządzenie równoważne, czy też tylko na takie wygląda.

Inwestorzy często korzystają z możliwości dofinansowania lub kredytowania, na wynegocjowanych warunkach realizacji i rozliczeń. Dla udzielających wsparcia argumentem prawidłowego wykonania inwestycji jest spełnienie zakresu działań zgodnie z dostarczonym wcześniej harmonogramem i uzyskanie efektu ekologicznego – w myśl obowiązujących przepisów. Tymczasem czas goni, więc o zmianach w trakcie realizacji inwestycji nikt nie myśli, żeby nie stracić środków. Oczywiście pośpiech jest najgorszym doradcą, ponieważ przekłada się później na problemy z eksploatacją wybudowanych instalacji. Trzeba zatem, w odpowiednim czasie przemyśleć bilans zysków i strat, żeby wybrać optymalny wariant.

Planowanie inwestycji
Decydując się na realizację nowej inwestycji lub modernizację dotychczasowej, należy przygotować odpowiednie założenia koncepcyjne i opracować właściwą dokumentację, uwzględniającą optymalizację technologiczną obiektu. Zaprocentuje to na pewno w procedurach wyłaniania wykonawcy w toku postępowania przetargowego, a później w trakcie wieloletniej eksploatacji wybudowanej instalacji – uprości operatorom wykonywanie wszystkich niezbędnych czynności technologicznych, bieżących konserwacji i przeglądów. Skutki nieprzemyślanych działań stają się piramidą problemów eksploatacyjnych, którymi nikt jednak nie będzie się chwalić.

Dla inwestorów, wykładnią dobrej pracy projektantów i wykonawców, powinien być okres bezawaryjnej pracy, świadczący o jakości zastosowanych urządzeń i rozwiązań technologicznych, oraz funkcjonalność technologiczna inwestycji.

Przy prawidłowo zrealizowanym zadaniu, kolejna modernizacja powinna obejmować głównie wymianę zużytych urządzeń i rozbudowę, a nie budowanie fundamentów technologii od podstaw.

Niestety, trudno ocenić ten problem z dzisiejszego punktu widzenia, ponieważ wnioski z realizacji wielu modernizowanych czy budowanych od podstaw oczyszczalniach będziemy zbierać przez kilka kolejnych lat eksploatacji. Nasze postępowanie najprawdopodobniej ocenią inni, którzy staną przed potrzebą kolejnych modernizacji.

W związku z tym lepiej weryfikować przygotowanie inwestycyjne znacznie wcześniej, niż w trakcie postępowania przetargowego, gdzie pojawiają się pierwsze rozbieżności, które ciągną się później podczas realizacji inwestycji. Na początku planowania inwestycyjnego należy odpowiednio zdefiniować potrzeby i sporządzić kilka wariantowych koncepcji, które umożliwiają wybranie właściwego rozwiązania pod względem technologicznym, uwzględniającego maksymalne wykorzystanie istniejących obiektów.

Określając na podstawie doświadczeń eksploatatorów i wiedzy o strukturze zużycia wody przy planach rozwojowych sieci (co jest podstawą koncepcji) rzetelny bilans jakościowy i ilościowy ścieków dopływających do oczyszczalni, należy również zdefiniować wielkość niezbędnych nakładów inwestycyjnych, które będą realne do udźwignięcia przez inwestora, a nie liczyć, że cena najkorzystniejszej oferty będzie na tyle niska, że uda się ją zrealizować.

Koncepcja powinna być podstawą do sporządzenia wytycznych technologicznych dla projektantów wykonujących dokumentację, dając wiedzę o rozwiązaniach i urządzeniach, które powinno się przewidzieć w projekcie, a także informacje ułatwiające egzekwowanie właściwego kształtu projektu przez służby techniczne inwestora. Projekt powinien być rozwinięciem wybranej koncepcji i jej uzupełnieniem. Brak określenia podstaw technologicznych skazuje inwestora na rozwiązania stosowane przez projektanta, które nie zawsze muszą być optymalne dla charakterystyki obecnie pracującego obiektu czy specyfiki pracy zlewni ścieków obsługiwanej przez oczyszczalnię.

Warto również zastanowić się nad weryfikacją projektu przez niezależną jednostkę lub eksperta. Przecież – patrząc z zewnątrz – łatwiej jest oceniać i wskazać ewentualne braki albo lepsze rozwiązania.

Kilka niewypałów
Niewłaściwie zrealizowanych inwestycji, przy których nie skorygowano wad projektowych na etapie wykonawstwa, jest wiele. Oto kilka przykładów. W jednym z przedsięwzięć, w bilansie ładunków dopływających do oczyszczalni nie uwzględniono ładunków z odcieków powstających w procesie technologicznym i zapomniano, że zwiększenie przepustowości oczyszczalni o 100% wygeneruje większą ilość osadów ściekowych, a zatem należy również rozbudować linię technologiczną do ich odwadniania.

W innym przypadku zaprojektowano i uruchomiono oczyszczalnię przepływową z jednym ciągiem technologicznym (który będzie pracował przy dużym niedociążeniu ładunkiem zanieczyszczeń), wiedząc, że obecnie płynie 40% docelowej ilości ścieków, a pozostałe zostaną skierowane do oczyszczalni może w ciągu siedmiu lat.

Kolejny bubel to pomysł na budowę trzykrotnie przewymiarowanego zbiornika retencyjnego na oczyszczalni, do której dopływają ścieki z kanalizacji ogólnospławnej. Na innym obiekcie w bilansie ścieków dopływających do reaktora biologicznego, nie uwzględniając prowadzonych przez eksploatatora wyników analiz o rzeczywistej redukcji zanieczyszczeń na części mechanicznej, niepotrzebnie zbudowano przewymiarowany układ biologiczny. Jest też przypadek wykonania instalacji pracującej w układzie: jedna dmuchawa na jeden ciąg technologiczny reaktora biologicznego, która przez kilka lat – do momentu uzyskania właściwego obciążenia oczyszczalni – będzie pracowała przez większą część czasu z minimalną wydajnością, a więc z dużą stratą na sprawności. Powoduje to równocześnie (zgodnie z dokumentacją) niepotrzebne podwyższenie temperatury powietrza na wylocie z dmuchawy z 86°C przy pracy optymalnej do 102°C przy pracy z minimalną wydajnością.

Na innym obiekcie wykonano kratę koszową ręczną przed przepompownią, podnoszącą ścieki na dobrej klasy sitopiaskownik. W efekcie dublując rozwiązanie, więcej zanieczyszczeń usuwa się ręcznie z kraty niż zatrzymuje się i jest usuwane w systemie automatycznym na sitopiaskowniku, który miał zautomatyzować usuwanie skratek.

Następne błędne działanie to zabezpieczenie ścian pomieszczenia prasy odwadniania osadu minimalnej wysokości lamperią z farby olejnej, pokrywając resztę białą farbą, w pomieszczeniu z dużą wilgotnością i możliwością pryskania osadu – jak gdyby nie można było położyć płytek, które znacznie poprawią utrzymanie czystości. Natomiast w pomieszczeniach technologicznych, wymagających częstego czyszczenia, nie przewidziano płytek antypoślizgowych.

Nie brakuje też przypadków montowania okien i drzwi wyposażonych w zwykłe, szybko korodujące okucia w pomieszczeniach z dużą agresywnością korozyjną (np. w budynku krat) czy wybudowania dróg wewnętrznych oczyszczalni z dojazdem do punktu zlewnego, którymi nie są w stanie dojechać ciągniki z beczką asenizacyjną (bez wjechania na trawnik lub uszkodzenia krawężnika i/lub opon) z uwagi na niewłaściwy promień zakrętu i szerokość drogi niedostosowanej dla dużych pojazdów.

Przykłady te można by mnożyć, ale nie w celu zawstydzenia projektantów czy służb inwestora, lecz po to, aby w przyszłości uniknąć podobnych błędów. Przygotowując inwestycję, należy zwracać większą uwagę na problemy, z którymi później będzie musiał sobie radzić nie projektant i wykonawca, ale technolog i eksploatator.

Moim zdaniem, warto przemyśleć poruszone kwestie i wyciągnąć z nich wnioski, tym bardziej, że wiele jeszcze oczyszczalni czeka na swoje modernizacje.

dr Eugeniusz Klaczyński
Envirotech Sp. z o.o. w Poznaniu