Fosfor stanowi jedną z kluczowych kwestii w dziedzinie oczyszczania ścieków zarówno obecnie, jak i w ciągu najbliższych dwóch dekad. Peter Balslev, nasz starszy inżynier ds. procesów, przedstawia aktualną sytuację w zakresie oczyszczania ścieków z fosforu w UE oraz możliwe rozwiązania tego problemu.
Czym jest fosfor i dlaczego stanowi problem w ściekach wodnych?
Fosfor jest ważnym minerałem; ma kluczowe znaczenie dla rolnictwa i jest niezbędny dla zdrowia ludzkiego. Jednak jego nadmiar w środowisku naturalnym, zwłaszcza w ciekach wodnych, może powodować poważne szkody w ekosystemie. Dlatego usuwanie fosforu stanowi kluczowy element oczyszczania ścieków, a coraz bardziej rygorystyczne limity regulacyjne przyczyniają się do poprawy jakości wody.
Chociaż nadmierne stosowanie nawozów w rolnictwie tradycyjnie wiąże się z wysokim poziomem fosforu w rzekach, są to zazwyczaj sezonowe szczyty. Szacuje się jednak, że w Europie oczyszczone ścieki odpowiadają za około 50% fosforu trafiającego do rzek, gdy te uchodzą do morza — choć wartości te różnią się w zależności od kraju i stopnia urbanizacji. Dlatego obecnie szczególnie mocno podkreśla się konieczność ograniczenia tego źródła zanieczyszczeń.
Zaktualizowane wymogi unijnej dyrektywy w sprawie oczyszczania ścieków komunalnych
Fosfor stanowi kluczowy element zaktualizowanej dyrektywy UE w sprawie oczyszczania ścieków komunalnych (UWWTD), która weszła w życie w styczniu 2025 r. Nowe wymogi obejmują znacznie bardziej rygorystyczne poziomy stężenia fosforu w ściekach odprowadzanych z oczyszczalni ścieków. Do 2045 r. zakłady o równoważnej liczbie mieszkańców (RLM) od 10 000 do 150 000 muszą osiągnąć poziom 0,7 mg/l i redukcję o 87,5%, natomiast dla zakładów o RLM powyżej 150 000 celem jest 0,5 mg/l i redukcja o 90%.
Dla operatorów oznacza to, że w nadchodzących latach konieczne będą inwestycje w bardziej skuteczne metody i dodatkowe etapy oczyszczania. Podwyższenie standardów ma również wpływ na niektóre przedsiębiorstwa przemysłowe. W przypadku tych, których ścieki charakteryzują się wysokim poziomem fosforu, takich jak wiele firm z sektora spożywczego i napojów, warunki pozwoleń na odprowadzanie ścieków wydawanych przez przedsiębiorstwa wodociągowe również zostaną zaostrzone, aby wesprzeć ogólny cel. Zarówno w zastosowaniach komunalnych, jak i przemysłowych istnieje szereg opcji oczyszczania ścieków pozwalających na osiągnięcie wymaganych standardów.
Technologie usuwania fosforu w zakładach komunalnych i przemysłowych
Procesy biologiczne
W tego typu procesie rozwija się mikroorganizmy, które asymilują fosforany w celu wzrostu oraz mogą pochłaniać i magazynować fosfor jako polifosforan - w procesie znanym jako biologiczne usuwanie fosforu (EBPR). Fosfor staje się częścią biomasy, która jest następnie oddzielana od oczyszczonej wody na końcu procesu. Rozwiązanie oparte na naszym reaktorze Cella* Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) jest idealne zarówno do zastosowań komunalnych jak i przemysłowych. Pomaga w usuwaniu węgla, azotu i fosforu. Cella to bardzo zrównoważone rozwiązanie, które zapewnia doskonałą efektywność i umożliwia wytwarzanie biogazu. Jego niewielka powierzchnia w stosunku do wydajności oznacza, że doskonale sprawdza się w projektach modernizacyjnych.
Alternatywnie możliwe jest unowocześnienie i zwiększenie wydajności oczyszczania istniejących obiektów. Na przykład nasze rozwiązanie Zeelung* Membrane-Aerated Biofilm Reactor (MABR) jest instalowane w istniejących zbiornikach w celu intensyfikacji procesu i zapewnienia o 50% większej wydajności oczyszczania, a także lepszego usuwania składników odżywczych, w tym fosforu.
Procesy chemiczne
W tym podejściu stosuje się sole metali, zazwyczaj żelaza lub glinu, w celu strącania ortofosforanów. Seria produktów KlarAid* firmy Veolia oferuje w tym zakresie kilka rozwiązań. Strącanie fosforanów często odbywa się w połączeniu z koagulacją, a stosowanie mieszanek produktów firmy Veolia oraz koagulantów pochodzenia roślinnego może przynieść dodatkowe korzyści. Fosforan wytrąca się w postaci stałej i jest usuwany albo w osadniku wraz z osadem biologicznym, albo w trzecim stopniu separacji zawiesin, np. przy użyciu filtrów tarczowych lub piaskowych. Połączenie biologicznego i chemicznego usuwania fosforu jest bardzo bezpiecznym i oszczędzającym środki chemiczne procesem, który z łatwością pozwala osiągnąć poziom poniżej 1 mg/l fosforu całkowitego. W przypadku dążenia do jeszcze niższych standardów dostępne są dodatkowe technologie. Nasze rozwiązanie wielofunkcyjnego osadnika Actiflo* wykorzystuje mikropiasek do obciążenia kłaczków chemicznych, co znacznie zwiększa szybkość sedymentacji cząstek i pozwala osiągnąć niskie stężenia na wylocie < 0,1 mg/l fosforu całkowitego. Zapewnia ono bardzo krótki czas retencji i bardziej kompaktową konstrukcję. W rzeczywistości powierzchnia zajmowana przez system Actiflo jest nawet 40 razy mniejsza w porównaniu do konwencjonalnych osadników.
Filtracja
Technologie filtracji – a zwłaszcza filtry tarczowe, dzięki swoim niewielkim rozmiarom – mogą stanowić doskonałe rozwiązanie dla zakładów pragnących poprawić skuteczność procesu oczyszczania w celu spełnienia bardziej rygorystycznych norm. Filtry tarczowe wykorzystują drobną siatkę filtracyjną zamontowane na szeregu obracających się tarcz, co pozwala skutecznie usuwać niemal wszystkie zawiesiny. Ponadto nasze filtry dyskowe Hydrotech* Disc Filters zapewniają wyższy poziom filtracji przy mniejszej powierzchni zabudowy niż wiele standardowych filtrów bębnowych lub tarczowych. W połączeniu z chemicznym strącaniem możliwe jest osiągnięcie bardzo niskich wartości fosforu ogólnego na wylocie.
Dotyczy to w szczególności filtra tkaninowego Hydrotech* Cloth Filter: Confidence Series, w którym wykorzystano materiał filtracyjny włókninowy zamontowany na ramie filtra tarczowego Hydrotech. Ta unikalna konstrukcja pozwala na zatrzymanie większej ilości zawiesin w włóknach materiału, zapewniając skuteczne usuwanie cząstek o wielkości do 5 mikronów – co umożliwia znaczną redukcję fosforu. Filtry tarczowe oferują również elastyczne i modułowe rozwiązanie przy stosunkowo niskim wskaźniku TOTEX – czyli łącznym koszcie inwestycyjno-eksploatacyjny (CAPEX i OPEX).
Istnieją również rozwiązania, takie jak nasz bioreaktor membranowy ZeeWeed* (MBR), które łączą oczyszczanie biologiczne z filtracją wysokiej jakości w celu osiągnięcia bardzo wysokiego poziomu jakości wody. Bioreaktor membranowy ZeeWeed jest wyposażony w membranę ultrafiltracyjną (UF), która nie tylko usuwa zawiesiny i biogeny, ale także bakterie i wirusy, zapewniając wodę o jakości umożliwiającej ponowne wykorzystanie.
Hubgrade – Zaawansowane Sterowanie
Samodzielnie lub w połączeniu z jednym bądź kilkoma z powyższych rozwiązań, rozwiązanie Hubgrade firmy Veolia umożliwia spełnienie bardziej rygorystycznych wymagań dotyczących fosforu przy możliwie najniższych nakładach inwestycyjnych (CAPEX) i/lub operacyjnych (OPEX).
Hubgrade automatycznie optymalizuje pracę oczyszczalni ścieków w czasie rzeczywistym. Systemy sterowania współpracują ze sobą i łączą wewnętrzne oraz zewnętrzne źródła danych w całej oczyszczalni z analizą predykcyjną, osiągając holistyczną optymalizację, która zapewnia:
-
Zwiększoną pojemność biologiczną, którą można wykorzystać do zwiększonego biologicznego usuwania fosforu, nawet w oczyszczalniach, które nie zostały do tego zaprojektowane. Pozwala to ograniczyć koszty rozbudowy infrastruktury (CAPEX), a także zużycie środków strącających i związane z tym koszty postępowania z osadami chemicznymi (OPEX).
-
Poprawioną wartość nawozową osadów, jeśli są stosowane na gruntach rolnych. Fosfor związany biologicznie jest łatwiej przyswajany przez rośliny niż fosfor związany chemicznie.
-
Oprócz zmniejszenia zapotrzebowania na środki strącające dzięki zwiększonemu biologicznemu usuwaniu fosforu, Hubgrade zapewnia także optymalne dozowanie niezbędnych środków strącających, tak aby nie było ich ani za dużo, ani za mało (OPEX).
Partnerstwo na rzecz skutecznej zgodności z wymogami dotyczącymi fosforu
Wybór odpowiedniego rozwiązania dostosowanego do konkretnych wymagań danego obiektu ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia skutecznego i ekonomicznego podejścia. Jako wiodący specjalista w dziedzinie uzdatniania wody, nasz zespół ekspertów jest w stanie doradzić w zakresie najbardziej odpowiednich technologii dla każdego obiektu, opierając się na wieloletniej wiedzy i doświadczeniu zdobytym w obiektach na całym świecie. Dysponujemy również szeroką gamą rozwiązań, co oznacza, że w przeciwieństwie do niektórych konkurentów, możemy naprawdę zaoferować odpowiednią technologię do każdego zastosowania.
Porozmawiaj z jednym z naszych ekspertów o tym, jak możemy pomóc Ci w usuwaniu fosforu z Twojego obiektu, TUTAJ.
*Znak towarowy firmy Veolia; może być zarejestrowany w jednym lub kilku krajach.
