Które procesy zachodzą w trakcie oczyszczania ścieków na złożach biologicznych?
Procesy nitryfikacji i denitryfikacji to absolutna podstawa, jeśli chodzi o oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych. W praktyce wygląda to tak, że na złożu rozwija się tzw. błona biologiczna, czyli taka warstwa złożona głównie z bakterii i innych mikroorganizmów. W warunkach tlenowych mikroorganizmy te przekształcają amoniak (NH4+) najpierw w azotyny (NO2-), a potem w azotany (NO3-) – to właśnie nitryfikacja. Bez tego etapu nie dałoby się skutecznie usunąć związków azotu, które są przecież szkodliwe dla środowiska. Jednak na tym nie koniec, bo w dalszej części procesu – już w warunkach o ograniczonej ilości tlenu – bakterie denitryfikacyjne redukują azotany do wolnego azotu (N2), który ulatuje do atmosfery. To się nazywa denitryfikacja. Moim zdaniem to niesamowite, jak natura pomaga nam rozwiązać problem zanieczyszczeń – wystarczy odpowiednio zaprojektować złoże i umożliwić rozwój właściwych mikroorganizmów. Takie rozwiązania są standardem w nowoczesnych oczyszczalniach na całym świecie, na przykład wg wytycznych PN-EN 12255 czy rekomendacji Polskiego Zrzeszenia Inżynierów i Techników Sanitarnych. Z mojego doświadczenia wynika, że dobrze działający proces nitryfikacji i denitryfikacji potrafi obniżyć stężenie azotu nawet o kilkadziesiąt procent. Naprawdę warto znać te mechanizmy, bo to podstawa praktycznej inżynierii środowiska.
W oczyszczaniu ścieków na złożach biologicznych często pojawiają się błędne przekonania dotyczące tego, jakie procesy tak naprawdę odgrywają tam kluczową rolę. Flotacja i sedymentacja to typowe procesy mechaniczne – one służą głównie do oddzielania cząstek stałych i tłuszczy jeszcze przed etapem biologicznym. Nie mają jednak bezpośredniego związku z tym, co się dzieje na złożu biologicznym, bo tam najważniejsze są przemiany związków azotu, a nie mechaniczne usuwanie osadów. Ozonowanie i rozkład mikroorganizmów brzmią dość poważnie, ale ozonowanie stosuje się raczej w końcowych etapach oczyszczania, często jako dezynfekcję albo usuwanie mikrozanieczyszczeń trudnych do rozkładu, na przykład farmaceutyków. Natomiast rozkład mikroorganizmów to raczej efekt uboczny, a nie cel procesu. Fermentacja i beztlenowy rozkład zanieczyszczeń zachodzą, ale w zupełnie innym miejscu – chodzi o komory fermentacyjne, gdzie przetwarza się osady ściekowe w warunkach beztlenowych. Samo złoże biologiczne jednak działa na zupełnie innych zasadach, głównie tlenowych. Typowym błędem jest też mylenie procesów beztlenowych z tym, co zachodzi na złożu – tam chodzi o naprzemienne warunki tlenowe i beztlenowe, by przeprowadzić nitryfikację i denitryfikację. Wynika to często z tego, że pojęcia te są podobne i łatwo je pomylić, zwłaszcza w praktyce eksploatacyjnej. Dobre praktyki projektowania oczyszczalni wyraźnie rozdzielają te etapy – dlatego ważne jest, by wiedzieć, gdzie i kiedy jakie procesy zachodzą. Poznanie tych różnic to podstawa, żeby naprawdę zrozumieć, jak działa nowoczesna oczyszczalnia i jakie są role poszczególnych komór i urządzeń.