Oczyszczalnia

Grupowa Oczyszczalnia Ścieków Łódzkiej Aglomeracji Miejskiej jest jedną z największych i najnowocześniejszych w Polsce.

Podstawowy teren oczyszczalni położony jest na prawym brzegu rzeki Ner, w zachodniej części Łodzi, na styku granic gmin: Łódź, Pabianice i Konstantynów. Na drugim brzegu rzeki znajdują się składowiska dla produktów ubocznych procesów oczyszczania i przeróbki osadów, tj. skratek, piasku, osadu i popiołów.

Oczyszczalnia wraz z terenami obiektów z nią związanych oraz strefą ochronną zajmuje powierzchnię 366 ha, w tym część podstawowa 41,3 ha.

Obsługiwana liczba mieszkańców: 820 tys.
Średnia wielkość dopływu ścieków w 2008r.: 195,6 tys.m³/d
Maksymalny dopływ w latach 2005 – 2008: 632 tys. m³/d

Aktualna przepustowość oczyszczalni:
mechaniczna wstępna 819 tys.m³/d
mechaniczna 450 tys.m³/d
biologiczna z usuwania biogenów 215,3 tys.m³/d (1,0 mln RLM)

MECHANICZNE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW

Część mechaniczna oczyszczalni składa się z następujących elementów:

  • główna komora wlotowa
  • kraty rzadkie
  • kraty gęste
  • piaskowniki
  • osadniki wstępne.


KOMORA WLOTOWA

Ścieki dopływają do oczyszczalni grawitacyjnie, jednym z dwóch równoległych kolektorów o przekroju owalnym o wymiarze 3,50 x 3,91 m każdy.
W głównej komorze wlotowej ścieki są rozdzielane na linie 1÷4 w zależności od wielkości wpływu. Podczas pogody suchej może pracować jedna linia.
Komora wlotowa jest przykryta, a odory z komory, kanałów i budynku hali krat są neutralizowane na filtrze biologicznym.

KRATA RZADKA

Na wlotach do komory wlotowej znajduje się krata rzadka zabezpieczająca kraty gęste przed dużymi elementami niesionymi kanałami ogólnospławnymi. Krata czyszczona jest automatycznie odpowiednim zgrzebłem. Usunięte części są rozdrabniane w maceratorze i wprowadzane do komory wlotowej. Instalacja znajduje się w budynku technologicznym.

KRATY GĘSTE

W budynku krat na każdej linii znajduje się zespół dwóch równoległych krat. Na dwóch liniach znajdują się 4 kraty hakowo – szczelinowe a na dwóch następnych 4 kraty talerzowe. Skratki z krat są płukane, odwadniane, chlorowane i następnie w kontenerach wywożone na wydzielone składowisko skratek. Po wybudowaniu Instalacji Termicznego przekształcania wyseparowane skratki zostaną utylizowane.

PIASKOWNIKI

Na każdej z 4 linii znajduje się prostokątny piaskownik wyposażony w zgrzebłowy zgarniacz. Wydzielony na dnie piasek zgarniany jest do leja wyposażonego w pompę a następnie pompowany do 2 separatorów zgrzebłowych. zgrzebłowych separatorów częściowo wypłukany piasek trafia na 2 płuczki komorowe. Wypłukany z części organicznych (poniżej 5%) piasek używany jest na wydzielonym składowisku odpadów oczyszczalni do przesypywania składowanych tam odpadów.

OSADNIKI WSTĘPNE

Po piaskownikach ścieki z kanału rozdzielczego wpływają na 6 prostokątnych osadników wstępnych wyposażonych w zgarniacze zgrzebłowe. Wydzielony na dnie osad zgarniany jest do lejów osadowych.
Osad z lejów spływa grawitacyjnie do pompowni osadu przy zagęszczaczach bądź opcjonalnie do pompowni osadu budynku nr 6 i następnie do komór fermentacyjnych. Wydzielony na powierzchni osadników kożuch i tłuszcz zgarniane są do rynien i podawane porcjowo z osadem kierowanym
do fermentacji.

BIOLOGICZNE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW

Wymogi prawa polskiego i europejskiego odnośnie parametrów jakościowych ścieków oczyszczonych narzucają wysoki stopień redukcji zanieczyszczeń w ściekach szczególnie związków biogennych (fosforu i azotu). Wynika to z faktu, że zdecydowana większość ścieków z terenu Polski odprowadzana jest do Bałtyku, akwenu o niewielkim stopniu wymiany wód. Konsekwencją tego jest rozbudowany system oczyszczania biologicznego w procesie osadu czynnego.

Proces biologicznego oczyszczania ścieków jest drugim stopniem oczyszczania i zachodzi w 7 prostokątnych komorach osadu czynnego a oddzielnie ścieków z mieszaniny ścieków i osadu czynnego następuje w 7 prostokątnych osadnikach wtórnych.

KOMORY OSADU CZYNNEGO

Zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne są rozkładane przez mikroorganizmy znajdujące się w osadzie czynnym, głównie przez bakterie. Proces osadu czynnego jest wysoce zintensyfikowanym procesem oczyszczania wód zachodzącym w warunkach naturalnych. Cykl rozkładu zanieczyszczeń jest kompleksowym procesem zależnym od wielu czynników w tym od wartości tlenu, temperatury, rodzaju mikroorganizmów, charakteru ścieków i metody oczyszczania. Tak jak ścieki zawierają różne rodzaje zanieczyszczeń tak też odpowiednio różne gatunki mikroorganizmów biorą udział w ich rozkładzie.

W GOŚ proces osadu czynnego jest procesem 3-fazowym i przebiega w trzech kolejnych komorach przepływowych: komora defosfatacyjna beztlenowa, denitryfikacyjna niskotlenowa i nitryfikacyjna tlenowa.

BIOLOGICZNA METODA USUWANIA FOSFORU

W ściekach komunalnych fosfor występuje głównie w formie organicznej oraz rozpuszczonych orto- i polifosforanów. W procesie oczyszczania biologicznego fosfor organiczny i polifosforany rozkładane są do ortofosforanów, które są gromadzone w biomasie mikroorganizmów. Niektóre gatunki bakterii wykazują zdolność zwiększonego pobierania fosforanów niż wynika to z potrzeb metabolicznych do budowy komórek. Nadmiar fosforu magazynowany jest wewnątrz komórek w postaci polifosforanów dla gromadzenia w nich zapasu energii, co następnie ułatwia bakteriom przeżycie w warunkach deficytu tlenu. W warunkach beztlenowych bakterie uwalniają polifosforany zgromadzone w komórkach do ścieków, a uzyskaną energię zużywają do przyswajania łatwo rozkładalnych związków organicznych tzw. lotnych kwasów tłuszczowych. Następnie w warunkach tlenowych bakterie te, wykorzystując energię z rozkładu zakumulowanych związków organicznych, pobierają fosforany ze ścieków i magazynują je w komórkach w postaci polifosforanów. Gdy ilość fosforanów pobieranych w warunkach tlenowych jest większa od ilości uwalnianych w warunkach beztlenowych to nadmiar fosforu pozostaje w komórkach bakterii. Usuwając ze ścieków biomasę bakterii w postaci osadu nadmiernego usuwa się także fosfor zakumulowany w komórkach i tym samym obniża stężenie fosforu w ściekach.

Biologiczna defosfatacja jest procesem trudnym ze względu na szybkie uwalnianie się fosforanów z osadów, jak również zapewnienie odpowiedniej ilości pożywienia w postaci łatwo przyswajalnej (lotnych kwasów tłuszczowych). Proces ten wspomagany jest przez chemicznie strącanie fosforu.

BIOLOGICZNA METODA USUWANIA AZOTU

Pozostały po mechanicznym procesie oczyszczania i asymilacji przez osad czynny azot usuwany jest w procesach nitryfikacji i denitryfikacji. Azot w postaci azotu amonowego utleniany jest przez bakterie autotroficzne pobierające tlen, który jest dostarczany poprzez rurowy membranowy system napowietrzania. Proces ten przebiega w dwóch etapach. W pierwszym etapie bakterie Nitrosomonas utleniają azot amonowy do azotynów w a drugim bakterie Nitrobacter utleniają azotyny do azotanów.

Następnie zawarty w azotynach i azotanach tlen w warunkach atoksycznych pobierany jest przez bakterie fakultatywne anaerobowe pobierające węgiel organiczny w postaci łatwo przyswajalnego substratu. Najszybciej proces denitryfikacji przebiega przy dostępie do frakcji rozpuszczonej substratu, której ilość przeważnie nie jest wystarczająca dla pełnego procesu denitryfikacji. W GOŚ ilość ta jest uzupełniana w procesie hydrolizy osadu wstępnego prowadzonej w lejach osadników wstępnych i zagęszczaczach
w których wzrasta ilość lotnych kwasów tłuszczowych w odprowadzanych do procesu osadu czynnego wodach nadosadowych. Jeśli to nie wystarcza, dawkowane jest zewnętrzne źródło łatwo przyswajalnego węgla (substratu).

RECYRKULACJA OSADU CZYNNEGO

W celu utrzymania właściwych ilości osadu na liniach biologicznych, część wydzielonego w osadnikach wtórnych osadu jest zawracana pompowo do komory niskotlenowej lub opcjonalnie do komory beztlenowej (recyrkulacja zewnętrzna). Pozostały osad jako nadmierny (przyrost biomasy), odprowadzany jest pompowo do węzła przeróbki osadu.

Niezależnie od recyrkulacji zewnętrznej prowadzona jest recyrkulacja wewnętrzna z końca komory nitryfikowanej do komory denitryfikacji, gdzie redukowane są azotany do azotu gazowego.

CZAS ZATRZYMANIA ŚCIEKÓW W KOMORACH OSADU

Projektowany całkowity czas zatrzymania ścieków dla przepływu 215,3 m³/d wynosi 15,5 godzin w tym w komorze beztlenowej 1,9 godzin, w niskotlenowej 6,0 godzin oraz w tlenowej 7,6 godzin.

OSADNIKI WTÓRNE

Układ oczyszczalni jest układem zblokowanym i każda linia oczyszczania biologicznego kończy się osadnikiem wtórnym. W osadnikach w procesie sedymentacji oddzielają się ścieki oczyszczone od osadu czynnego.

Cztery z siedmiu osadników wyposażone są w zgarniacze zgrzebłowe każdy, z rurą centralną usuwającą osad syfonowo w sposób ciągły do kanału i dalej do pompowni sadu nadmiernego i recyrkulacji zewnętrznej. Powstały na powierzchni kożuch osadowy zgarniany jest z powierzchni do rynny zbiorczej i dalej podawany pompowo do układu osadu nadmiernego. Oczyszczone ścieki odprowadzane są do kanału zbiorczego przez przelewy pilaste skrzynkowe umieszczone na ścianach na 1/3 długości na końcu osadnika.

Pozostałe trzy osadniki wyposażone są w zgarniacze listwowe usuwające osad w sposób ciągły. Każdy osadnik posiada dwa zgarniacze podłużne i dwa poprzeczne. Usuwanie kożucha jak opisano powyżej. Oczyszczone ścieki są odprowadzane do kanału zbiorczego przez przelewy pilaste skrzynkowe umieszczone w części końcowej osadnika.

ŚCIEKI OCZYSZCZONE

Z osadników wtórnych ścieki oczyszczone wpływają do otwartego kanału zbiorczego i następnie po połączeniu z kanałem ominięcia do rzeki Ner.
Na odcinku kanału zakrytego znajduje się przepływomierz. Na wylocie z oczyszczalni część ścieków oczyszczonych ujmowana jest do celów technologicznych przez dwa ujęcia podające ścieki pompowo. Z jednego ujęcia ścieki oczyszczane są na zamkniętym samoczyszczącym filtrze piaskowym. Ścieki używane są do płukania lejów osadowych, rurociągów a po filtracji do przygotowania i rozcieńczania flokulantów do odwadniania i zagęszczania osadów.

PRZERÓBKA OSADÓW

W GOŚ przeróbka osadu przebiega w trzech etapach: zagęszczania, fermentacji oraz odwadniania osadu ( w trakcie realizacji jest obiekt termicznej obróbki osadów). Odwodniony osad składowany jest na wydzielonym składowisku odpadów zgodnie z pozwoleniem zintegrowanym. Powstający w procesie fermentacji biogaz spalany jest w lokalnej elektrociepłowni.

Po uruchomieniu ITP. Osad spalany będzie w dwóch piecach fluidalnych a powstałe popioły składowane będą na Składowisku Odpadów GOŚ-Laguny.

ZAGĘSZCZANIE OSADU

OSAD WSTĘPNY

Wydzielony w procesie sedymentacji na dnie sześciu osadników osad zgarniany jest do lejów, gdzie jest wstępnie zagęszczany. Duża głębokość i pojemność lejów pozwala na zagęszczanie i rozpoczęcie procesu hydrolizy osadu, mającego na celu zwiększenie w ściekach zawartości łatwo przyswajalnych związków organicznych niezbędnych w procesie defosfatacji i denitryfikacji.
Osad z osadników spływa grawitacyjnie do zespołu obiektów pompowni i dwóch zagęszczaczy grawitacyjnych z których pompowany jest do komór fermentacyjnych. Kożuch, tłuszcz wydzielający się na powierzchni osadników usuwany jest do rynny zbierającej i dalej rurociągiem osadowym kierowany do procesu stabilizacji osadu. Opcjonalnie osad i kożuch mogą spływać grawitacyjnie do pompowni umieszczonej w budynku dyspozytorni i dalej do komór fermentacyjnych.

OSAD NADMIERNY

Przyrastający osad czynny, nadmierny w procesie oczyszczania ścieków usuwany jest z układu. Po mechanicznym zagęszczeniu, razem z osadem wstępnym jest poddawany procesowi stabilizacji.

Osad zagęszczany jest na pięciu zagęszczarkach taśmowych z pomocą polielektrolitów w postaci emulsji do zawartości suchej masy 6÷8%. Roboczy roztwór emulsji przygotowany jest w dwóch stacjach przygotowania, gdzie jest rozcieńczany ściekami technologicznymi do stężenia 0,1÷0,2%. Razem z osadem nadmiernym zagęszczany jest także kożuch usuwany z osadników wtórnych.

STABILIZACJA OSADU

Stabilizacja osadów przebiega w procesie fermentacji mezofilowej. Proces prowadzony jest w czterech zamkniętych komorach o pojemności 10.000m³ każda. Wpompowany do komór osad nadmierny i wstępny jest podgrzewany do temperatury 33÷37°C i mieszaniny mieszadłem pompującym z centralną rurą znośną z częstotliwością 7 wymian/dobę. Czas zatrzymania osadu wnosi 20÷24 doby.

PRODUKCJA ENERGII

Energia w GOŚ-Łódź Sp. z o.o. produkowana jest w dwóch połączonych ze sobą obiektach: kotłowni i elektrociepłowni. Paliwem jest biogaz uzyskiwany jak już wcześniej opisano wyniku fermentacji osadów ściekowych. W elektrociepłowni zamontowano trzy agregaty energii skojarzonej firmy DEUTZ.
Łączna moc elektryczna elektrociepłowni wynosi 2,799MW, łączna moc cieplna odzyskiwana z agregatów przy obliczeniowych parametrach pracy 90/70°C wynosi 3,495 MW.
Maksymalny pobór biogazu przy pracy trzech agregatów z nominalną mocą grzewczą i elektryczną to 1143m³/h.
Z dotychczasowych bilansów cieplnych wykonywanych dla potrzeb inwestycji GOŚ wynika, że docelowa moc szczytowa cieplna będzie wynosić3,75 MW, a elektryczna 3,556MW. Przewiduje się docelową produkcję biogazu na poziomie ok. 24.000 m³/d, Hu=6,3kWh/ m³.
Nadmiar mocy grzewczej wyprodukowanej przez agregaty odbierany jest przez układ chłodzenia awaryjnego.
Elektrociepłownię wykonano w sposób umożliwiający produkcję energii elektrycznej na potrzeby własne, sprzedaży nadwyżek lub całości. Generatory przyłączone są do rozdzielni generatorowej 6kV, następnie poprzez dwie linie kablowe do kolejnej rozdzielni 6kV i poprzez transformatory 6/15kV dwiema liniami kablowymi do rozdzielni głównej 15kV, gdzie następuje połączenie z dostawcą zewnętrznym energii. Przyjęto, że podstawowym programem zasilania GOŚ-ŁAM w energię elektryczną będzie dwustronne zasilanie: jedno ze strony dostawcy zewnętrznego, drugie od generatorów. Istniejące drugie zasilanie od dostawcy zewnętrznego w normalnym systemie pracy nie jest załączone i pracuje w układzie rezerwy jawnej.
Kotłownia wyposażona w trzy kotły olejowo-gazowe, niskotemperaturowe stanowi rezerwowe źródło energii cieplnej i wytwarza ciepło głównie w okresie planowanych przestojów agregatów prądotwórczych.
Roczna ilość energii wyprodukowanej w obiektach elektrociepłowni i kotłowni to: elektrycznej 16,8 tys. MWh, cieplnej 88,9 tys. GJ.
W oczyszczalni wytwarzane jest w ciągu roku ponad 6,77 mln m³ biogazu, z czego 6,29 mln m³ zużywa się w agregatach, a pozostałą ilość głównie ze względów technologicznych i eksploatacyjnych spala w kotłach.
Produkcja energii ze źródeł odnawialnych w elektrociepłowni GOŚ-ŁAM ma znaczący, pozytywny wpływ na koszty oczyszczania ścieków.

INSTALACJA TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA

Osady utylizowane są w dwóch równoległych piecach fluidalnych o łącznej wydajności 159 Mg/d. Spalaniu poddawany jest osad podsuszony do suchej masy 30÷32% w dwóch suszarkach talerzowych ogrzewanych przeponowo parą wodną wytworzoną w kotle utylizatora.

Układ oczyszczania spalin dla każdej linii składa się z instalacji: chłodzenia w fazie wykorzystania podgrzewania powietrza fluidyzacyjnego oraz w fazie produkcji pary, odpylenia w cyklonie i dalszego wychłodzenia, chemicznego usunięcia związków kwaśnych i rtęci metodą suchą poprzez wtrysk kwaśnego węglanu sodu i węgla aktywnego, końcowego odpylenia na filtrze workowym.
Popioły z oczyszczania spalin wywożone będą specjalistycznymi samochodami na Składowisko Odpadów GOŚ-Laguny.

STACJA OCZYSZCZANIA OSADÓW Z WPUSTÓW ULICZNYCH

Stacja przyjmuje osady z czyszczenia kanałów i wpustów deszczowych. W procesie separacji i płukania powstają skratki i wypłukany piasek mineralny, który jest używany do tworzenia warstw izolacyjnych na składowisku odpadów z oczyszczalni.

SKŁADOWISKO OSADÓW

Składowisko odpadów składa się z:

  • składowiska osadów,
  • składowiska skratek,
  • składowiska minerałów,
  • składowiska popiołów.

Istniejące składowisko osadów i skratek poddane będzie rekultywacji po zakończeniu ich eksploatacji. Składowane popioły będą składowane warstwami, zraszane i przesypywane warstwą minerałów (wypłukanym piaskiem).

WARTOŚCI WSKAŹNIKÓW ZANIECZYSZCZEŃ W ŚCIEKACH OCZYSZCZONYCH ODPROWADZANYCH DO ODBIORNIKA

wartości uzyskane i wymagane pozwoleniem wodnoprawnym

BZT5 (mg02/dm³) uzyskana - 7,0 wymagana - 15,0
ChZT (mg02/dm³) uzyskana - 54 wymagana - 125,0
Azot ogólny (mgNog./dm³) uzyskana - 9,61 wymagana - 10,0
Fosfor ogólny (mgPog./dm³) uzyskana - 0,59 wymagana - 1,0
Zawiesina ogólna (mg/dm³) uzyskana16,0 wymagana - 35,0