Przystąpienie Polski do negocjacji związanych z akcesem do Unii Europejskiej zaowocowało powstaniem programów mających na celu niwelowanie dysproporcji w wielu dziedzinach życia, a zwłaszcza w ochronie środowiska i komunikacji. Dzięki funduszowi ISPA powstała dla wielu polskich miast szansa szybkiego nadrobienia zaległości w gospodarce wodno-ściekowej.
W grudniu 2000 r., w wyniku starań Miasta Krakowa i Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji SA w Krakowie, podpisano Memorandum Finansowe i umowę kredytową z bankiem EBOiR na współfinansowanie projektu „Oczyszczalnia Ścieków Płaszów II w Krakowie”, w ramach którego przewidziana była „Rozbudowa i Modernizacja Oczyszczalni Ścieków Płaszów II”.
Oczyszczalnia Ścieków Płaszów, zbudowana i uruchomiona w 1974 r., zapewniała wstępne i mechaniczne oczyszczanie ścieków dla przepływu 132 000 m³ na dobę, fermentację w wydzielonych komorach fermentacyjnych oraz odwadnianie na lagunach osadowych. W wyniku rozbudowy miasta, od lat 70. XX w., stwierdzono znaczne przeciążenie oczyszczalni nawet podczas niskich dopływów z terenu miasta. Oczyszczalnia Płaszów przyjmuje bowiem ścieki ze znaczącej części Krakowa zarówno na lewym, jak i na prawym brzegu Wisły poprzez sieć kanalizacji ogólnospławnej. Efektywność procesu oczyszczania nie była wystarczająca.
W kwietniu 2003 r. do projektu i realizacji robót budowlano-montażowych oczyszczalni, na warunkach ogólnych FIDIC – Żółta Książka, przystąpiło konsorcjum firm Maxer S.A Poznań i Hydrobudowa Śląsk S.A. Głównym projektantem był mgr inż. Robert Matyjaszek (Ekosystem Sp. z o.o., Zielona Góra). W 2005 r. upadłość lidera konsorcjum spowodowała krótkotrwałe zachwianie procesu budowy. Nowy lider Hydrobudowa Polska S.A. O/Śląsk podjął zwiększone obowiązki i przywrócił normalny rytm budowy. W październiku 2007 r., w terminie kontraktowym, zakończone zostały roboty oraz rozruch rozbudowanej i zmodernizowanej oczyszczalni Płaszów II w Krakowie. Do października 2009 r. trwa okres gwarancyjny.
Fot. 1. Oczyszczalnia Płaszów II – część mechaniczna
W wyniku przebudowy powstała oczyszczalnia z podwyższoną redukcją związków biogennych, tj. azotu i fosforu, pracująca w układzie 3-stopniowego, mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków, w zgodzie z najnowszymi tendencjami światowymi, zakładającymi biologiczną defosfatację, denitryfikację, nitryfikację i symultaniczne strącanie fosforu. Zaczął funkcjonować całkowicie nowy ciąg obróbki osadów ściekowych, obejmujący ich zagęszczanie, fermentację metanową, końcowe zagęszczanie i odwadnianie, wraz z produkcją oraz wykorzystaniem biogazu jako źródła energii na potrzeby własne oczyszczalni. Powstał zakład o przepustowości Qśr = 656 000 m³/dobę – w części oczyszczania mechanicznego oraz Qśr = 328 000 m³/dobę – w części oczyszczania biologicznego. Zakład obsługuje część miasta Krakowa o równoważnej liczbie mieszkańców 680 000 RLM [1 RML – zużycie wody i ścieków równe 160l na mieszkańca na dobę]. Z oczyszczalni Płaszów II do rzeki Drwiny i dalej do Wisły odpływają oczyszczone ścieki, których charakterystyczne parametry są mniejsze od wymaganych i wynoszą średnio: BZT5 – 6,8 g/m³ (norma 15 g/m³) [BZT – biologiczne zapotrzebowanie na tlen], ChZT – 31,7 g/m³ (norma 125 g/m³) [ChZT – chemiczne zapotrzebowanie na tlen], zawiesina ogólna – 7,5 g/m³ (norma 30 g/m³), azot ogólny – 8,84 g/m³ (norma 10 g/m³) i fosfor ogólny – 0,765 g/m³ (norma 1 g/m³).
Cele te osiągnięto budując na obszarze 50 ha zakład, który składa się z części: mechanicznej, biologicznej i gospodarki osadowo-gazowej. Głównymi obiektami części mechanicznej są: główny kanał doprowadzający z awaryjnym kanałem zrzutowym, pompownia ścieków I stopnia o wydajności Qmax = 5,6 m³/s z kratami rzadkimi, stacja zlewna, budynek krat gęstych, trzy podwójne piaskowniki napowietrzane (o kubaturze 5,70 tys. m³) z instalacją separacji piasku i pompownią flotatu, dwa osadniki wstępne (po 4,14 tys. m³ objętości) i identyczne dwa osadniki – zbiorniki retencyjne (1 nowy) oraz cztery fermentery – zagęszczacze osadu wstępnego (po 0,90 tys. m³ objętości). Głównymi obiektami części biologicznej jest pięć reaktorów biologicznych o objętości 35 tys. m³ każdy, napowietrzanych przez stację dmuchaw o wydajności maks. 90 tys. m³ powietrza na godzinę, oraz dziesięć osadników wtórnych o objętości 4 tys. m³ każdy. Osad wstępny i osad nadmierny poddawane są dalszej obróbce w nowo powstałych obiektach części osadowo-gazowej: czterech wydzielonych komorach fermentacyjnych (tzw. WKFz), zamkniętych, o objętości 5,14 tys. m³ każda wraz z budynkiem operacyjnym, instalacją zagęszczania i odwadniania osadu na prasach taśmowych oraz linią obróbki biogazu z WKFz (odsiarczalnia, zbiorniki magazynowe o pojemności 2 x 2,15 tys. m³), z jego produkcyjnym wykorzystaniem (kotłownia biogazowa). Towarzysząca fermentacji osadu produkcja biogazu wynosi od 12 000 do 15 000 m3/dobę. Na szczególne podkreślenie zasługuje zastosowanie w procesie oczyszczania biologicznego pierwszej w Polsce (i jednej z pierwszych w Europie) instalacji kawitacyjnej dezintegracji osadu recyrkulowanego lub nadmiernego.
Oczyszczalnia wyposażona została w nowoczesny system automatyki i sterowania. Wszystkie urządzenia oraz pomiary pracują w trybie automatycznym. Większość zachodzących procesów oraz uzyskiwane parametry jakościowe ścieków oczyszczonych są całodobowo monitorowane przez system sterujący.
Fot. 2. Oczyszczalnia – część biologiczna
Realizacja robót przebiegała przy utrzymaniu ciągłości pracy istniejącej mechanicznej oczyszczalni ścieków z przeróbką osadu wstępnego na miejscu. W trakcie realizacji kontraktu wykonawca, korzystając z wyników badań udostępnionych przez zamawiającego, przeprowadził analizę statystyczną ilości ścieków surowych, stężeń i ładunków zanieczyszczeń. Ilość ścieków surowych, dopływających do oczyszczalni Płaszów II w latach 2003, 2004, 2005 i 2006, a więc w trakcie realizacji kontraktu, znacząco odbiegała od wartości notowanych w okresie poprzedzającym, gdy precyzowane były warunki przetargowe, będące podstawą wymiarowania obiektów realizowanej oczyszczalni. Na szczególna uwagę zasługiwała odnotowana zmiana stosunku stężeń wskaźników BZT5/azot ogólny, który okazał się być niższy – pierwotnie wynosił 5.46:1, a w analizowanym okresie spadł trwale do wartości poniżej 4:1. Oznaczało to niedobór rozkładalnych biologicznie związków węgla, co potwierdzały również przeprowadzone badania frakcji ChZT. Stwierdzenie zaistnienia zmian w danych wyjściowych spowodowało konieczność wprowadzenia korekty w układzie technologicznym realizowanego zakładu, dla zagwarantowania wymaganej jakości oczyszczonych ścieków w zakresie stężeń azotu ogólnego. W celu uzyskania wymaganego efektu ekologicznego wprowadzono odpowiednią modyfikację w technologii, co pozwoliło osiągnąć dwa cele: dostosowano układ technologiczny do mniejszej ilości ścieków i aktualnych stężeń zanieczyszczeń, usprawniono proces biologicznego usuwania azotu poprzez poprawę relacji BZT5/azot ogólny w dopływie do biologicznej części oczyszczalni i zapewniono prowadzenie procesu nitryfikacji w stabilnych warunkach technologicznych. Wykonawca mógł tego dokonać na drodze zainicjowania wprowadzenia zmiany kontraktowej, rozwiązującej następujące zagadnienia:
– dostosowanie kubatury obiektów części biologicznej do ilości i jakości dopływających ścieków,
– usprawnienie procesu biologicznego usuwania azotu poprzez skrócenie czasu zatrzymania ścieków w osadnikach wstępnych i tym samym wygospodarowanie objętości retencyjnej w postaci dwóch zbiorników – wykorzystywanej podczas dopływów w okresie deszczowym i tym samym ograniczającej ilość przypadków koniecznych bezpośrednich zrzutów ścieków do odbiornika,
– umożliwienie kierowania części ścieków bezpośrednio po piaskownikach do biologicznej części oczyszczalni,
– wprowadzenie instalacji kawitacyjnej dezintegracji osadu recyrkulowanego i nadmiernego, która wpływa na intensyfikację biochemicznego rozkładu związków organicznych zawartych w osadach i pozwala na pozyskanie alternatywnego źródła węgla organicznego do procesów denitryfikacji i defosfatacji biologicznej, w efekcie czego następuje poprawa pracy części biologicznej i/lub osadowej oczyszczalni,
– wprowadzenie mieszadeł do części komór nitryfikacji reaktorów biologicznych, co pozwala na okresowe pełnienie funkcji denitryfikacyjnych przez te komory,
– wprowadzenie instalacji dozowania metanolu jako źródła zewnętrznego węgla dla okresowego wykorzystania, gdy ilość węgla pozyskiwanego, potrzebna dla prawidłowego procesu redukcji związków azotu, okaże się niewystarczająca.
Fot. 3. Oczyszczalnia – część osadowa
W historii budowy odnotowaliśmy również zmiany projektowe dostosowujące korzystniej obiekty do wymagań technologii, niemające jednak większego znaczenia dla organizacji budowy. Zmiany wprowadzone w trakcie robót budowlanych, w układzie technologicznym oczyszczalni, stanowią nowoczesne rozwiązania, obecnie implementowane w oczyszczalniach ścieków w Europie i na świecie jako odpowiedź na problemy powstające podczas ich eksploatacji. Wprowadzenie opisanych rozwiązań zapewniło stabilną pracę zakładu z wynikami jakościowymi zgodnymi z wymogami unijnymi oraz polskimi.
Przedsięwzięcie podjęte w Płaszowie oceniane było na etapie jego programowania w zakresie oddziaływania na środowisko. Zrealizowana rozbudowa i modernizacja oczyszczalni poprawiła w istotny sposób jakość wód w rzece Wiśle. W zakresie oddziaływania oczyszczalni na środowisko gruntowo-wodne najistotniejszym zagadnieniem było rozwiązanie sprawy osadów ściekowych. Osady ściekowe są potencjalnym źródłem zanieczyszczenia wód podziemnych oraz gruntów zarówno w rejonie oczyszczalni, jak i na obszarze ich spływu. Realizacja projektu umożliwiła zamknięcie eksploatacji lagun osadowych i przystąpienie do ich rekultywacji. Jest to jednak przedmiotem oddzielnej inwestycji.
Sposób podejścia do odpadów z oczyszczalni, w tym do osadów, umożliwia użytkownikowi postępowanie zgodne z wymogami ochrony środowiska. Rozbudowa oczyszczalni oznacza pojawienie się szeregu nowych obiektów, które mogą być źródłem zanieczyszczeń gazowych i mikrobiologicznych. Ocena tego zagrożenia wskazuje, że stężenia średnioroczne tych substancji nie są i nie będą przekraczane. W ramach zadania został przebudowany węzeł biogazowy, umożliwiający obecnie wykorzystanie biogazu do: ogrzewania osadu w komorach fermentacyjnych, centralnego ogrzewania wszystkich obiektów zakładu i ewentualnego zasilania agregatów prądotwórczych w przyszłości. Zastosowana instalacja kotłowni biogazowej gwarantuje niższy niż dopuszczalny poziom emisji zanieczyszczeń ze spalin do atmosfery. W celu minimalizacji wpływu rozbudowanej oczyszczalni na stan powietrza, wykonano instalacje dezodoryzujące w budynku krat gęstych, fermenterach, stacji zagęszczania i odwadniania osadu. Emisja hałasu do środowiska z terenu oczyszczalni nie powoduje przekroczenia dopuszczalnych równoważnych poziomów dźwięku na terenach chronionych akustycznie (45 dB dla pory dziennej i 40 dB dla pory nocnej).
Wszystko to pozwala na konkluzję, że zasięg występowania uciążliwości, powodowanych pracą oczyszczalni, przy przyjętych i zrealizowanych rozwiązaniach oraz obecne funkcje terenu, wynikające z ustaleń planu zagospodarowania przestrzennego, nie wskazały na potrzebę ustanowienia obszaru ograniczonego użytkowania na terenach wokół oczyszczalni.
Opracował
mgr inż. Tadeusz Litewka
Hydrobudowa Polska S.A.
