Zbiorcze oczyszczalnie ścieków w Polsce – stan i rozwój

Człowiek produkuje ścieki, które należy w odpowiedni sposób oczyszczać przed wprowadzeniem ich do odbiornika. Ścieki nieoczyszczone będą powodowały degradację środowiska wodnego, jakie stanowią rzeki, potoki oraz zbiorniki wodne.

W artykule przedstawiono stan i rozwój zbiorczych oczyszczalni ścieków w Polsce. Dokonano ich podziału ze względu na typ oczyszczalni ścieków. Określono ładunki zanieczyszczeń, jakie są wprowadzane wraz z oczyszczonymi ściekami do odbiorników ścieków.

Fot. © VisualProduction – stock.adobe.com

Bazując na danych przedstawionych przez Główny Urząd Statystyczny w Banku Danych Lokalnych [1], można zaobserwować wyraźny wzrost długości sieci kanalizacyjnej. Niewątpliwie jej rozwój jest ściśle związany z budową nowych zbiorczych oczyszczalni ścieków. Przyspieszenie tempa budowy systemów zbiorowego odprowadzania ścieków nastąpiło wraz z dostosowywaniem Polski do przepisów unijnych [2]. Zgodnie z tą dyrektywą w sprawie oczyszczania ścieków komunalnych oraz przepisami krajowymi [3–5] nasz kraj zobowiązał się zapewnić odpowiedni poziom infrastruktury dostarczającej wodę oraz odprowadzającej i oczyszczającej ścieki. W związku z tym, że Polska znajduje się w basenie morza Bałtyckiego, należy szczególnie restrykcyjnie podejść do problemu zbiorowego odprowadzania i oczyszczania ścieków. Dalszy rozwój zbiorczych oczyszczalni może być związany z nowymi przepisami w zakresie sposobów wykorzystania wody ze ścieków oczyszczonych, które są zawarte w Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/741 z 25 maja 2020 r. w sprawie minimalnych wymogów dotyczących ponownego wykorzystania wody [6]. Rozporządzenie to weszło w życie 26 czerwca 2023 r. i należy się spodziewać reakcji przedsiębiorstw komunalnych w tym zakresie.

Rys. 1. Liczba oczyszczalni komunalnych w Polsce w latach 1995–2022 (opracowanie autora na podstawie Banku Danych Lokalnych [1])

Analizując dane przedstawione na rys. 1, można zauważyć wyraźny wzrost liczby komunalnych oczyszczalni ścieków w latach 1995–2022. W roku 1995 zarejestrowano ich 1220, podczas gdy w ostatnim roku badanego okresu – 3260. Liczba oczyszczalni w tym czasie wzrosła więc o 2040, co daje przyrost o 267,2%. Można zatem zauważyć wyraźną tendencję zwyżkową budowy nowych, zbiorczych, komunalnych oczyszczalni ścieków w latach 1995–2022.

>>> Mikroplastiki w osadach ściekowych – narastający problem

>>> Nowelizacja Prawa wodnego z 7 lipca 2022 r.

Rys. 2. Liczba oczyszczalni ścieków w 2022 r. z podziałem na przepustowość (opracowanie autora na podstawie
Banku Danych Lokalnych [1])

Na rys. 2 przedstawiono liczbę oczyszczalni ścieków w Polsce w 2022 r. z podziałem na ich przepustowość. Pokazano cztery grupy oczyszczalni: typu mechanicznego, typu biologicznego, z podwyższonym usuwaniem związków biogennych oraz oczyszczalnie ścieków ogółem. Najwięcej oczyszczalni komunalnych ogółem ma przepustowość od 101 do 500 m³·d^-1 (1196 szt.), co stanowi 36,6% wszystkich analizowanych obiektów. Sporadycznie występują obiekty typu mechanicznego (14 o przepustowości do 50 m³·d^-1 oraz 6 o przepustowości od 101 do 500 m³·d^-1). Poprawnie zaprojektowany system oczyszczania ścieków musi się składać z co najmniej dwóch etapów (mechanicznego i biologicznego). Obecnie coraz większy nacisk kładzie się na usuwanie ze ścieków związków biogennych (azotu i fosforu). W związku z tym obserwuje się wzrost liczby oczyszczalni umożliwiających oczyszczanie ścieków z podwyższonym usuwaniem biogenów. Oczyszczalnie ścieków tylko typu mechanicznego zanikną zupełnie (zostaną zmodernizowane, aby móc oczyszczać ścieki również w sposób biologiczny), natomiast typu biologicznego (zwłaszcza o dużej przepustowości) zostaną docelowo zmodernizowane, tak aby móc usuwać również związki biogenne. Polska znajduje się w basenie Morza Bałtyckiego i dlatego zdecydowanie większa jej część będzie zmuszona do usuwaniu związków biogennych ze ścieków.

Oczyszczalnie ścieków. Rys. 3. Odsetek ścieków oczyszczonych z podziałem na przepustowość oczyszczalni (opracowanie autora na podstawie Banku Danych Lokalnych [1])

Na rys. 3 przedstawiono odsetek ścieków oczyszczonych z podziałem na przepustowość oczyszczalni. Oczyszczalnie zostały podzielone na grupy w zależności od ich przepustowości hydraulicznej. Z danych tych wyraźnie wynika, że wraz ze wzrostem przepustowości oczyszczalni zmniejsza się odsetek oczyszczalni typu biologicznego, a wzrasta odsetek oczyszczalni z podwyższonym usuwaniem biogenów. Wynika to głównie z zapisów w rozporządzeniu [7], w którym określono dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczenia w oczyszczonych ściekach odprowadzanych do odbiornika. Małe oczyszczalnie ścieków o RLM (równoważna liczba mieszkańców) poniżej 15 000 nie muszą spełniać warunków dotyczących oczyszczania ścieków ze związków biogennych. Najbardziej restrykcyjne są przepisy dla dużych oczyszczalni ścieków (powyżej 100 000 RLM). Ta sytuacja wymusza na projektantach oczyszczalni działania w zakresie opracowania takich ciągów technologicznych, które pozwolą na usuwanie azotu i fosforu na odpowiednim poziomie. Przykładowo, oczyszczalnie ścieków z podwyższonym usuwaniem biogenów dla oczyszczalni o przepustowości do 50 m³·d^-1 stanowią jedynie 7,3% badanych obiektów, natomiast oczyszczalnie o przepustowości powyżej 50 000 m³·d^-1 są wyposażone prawie w 100% w technologię do wysokoefektywnego usuwania związków biogennych.

>>> Jakie pompy do oczyszczalni ścieków?

>>> Oczyszczalnia ścieków w Chrzanowie z farmą fotowoltaiczną

Oczyszczalnie ścieków. Rys. 4. Ładunek zanieczyszczeń odprowadzany ze ściekami oczyszczonymi dla podstawowych wskaźników zanieczyszczenia ścieków (opracowanie autora na podstawie Banku Danych Lokalnych [1])

Na rys. 4 przedstawiono ładunek zanieczyszczeń odprowadzany ze ściekami oczyszczonymi dla podstawowych wskaźników zanieczyszczenia ścieków (BZT5, ChZT oraz zawiesina ogólna). Wyraźnie widać tendencję malejącą wielkości ładunku zanieczyszczeń wprowadzonego do wód odbiornika. W 1998 r. wprowadzany ze ściekami oczyszczonymi ładunek w przypadku BZT5 wynosił 73 783 t/rok, podczas gdy w ostatnim badanym – 2022 r. zmniejszył się on do poziomu 10 547 t/rok. Stanowi to spadek o 85,0%. W przypadku wskaźnika ChZT obserwuje się w analizowanym przedziale czasu spadek wprowadzonego ładunku na poziomie 55,1%, a w przypadku zawiesiny ogólnej na poziomie 74,1%. Tendencja spadkowa utrzymuje się głównie w pierwszej połowie badanego okresu, kiedy to powstawało dużo nowych oczyszczalni ścieków lub modernizowano istniejące. Od roku 2008 obserwuje się ustabilizowaną sytuację, gdzie odprowadzany ładunek zanieczyszczeń jest na niskim poziomie.

Rys. 5. Ładunek związków biogennych odprowadzany ze ściekami oczyszczonymi (opracowanie autora
na podstawie Banku Danych Lokalnych [1])

Na rys. 5 przedstawiono wartości ładunku zanieczyszczeń związanego ze związkami biogennymi wprowadzanymi do wód odbiornika. Również i w tym przypadku obserwuje się poprawę sytuacji, gdyż z roku na rok coraz mniejsze wartości zanieczyszczeń trafiają do środowiska naturalnego. Jeśli chodzi o azot ogólny, to w roku 1998 zanotowano wprowadzony jego ładunek na poziomie 38 906 t/rok, podczas gdy w ostatnim analizowanym roku wartość ta obniżyła się do poziomu 15 259 t/rok. Stwierdzono spadek wprowadzanego ładunku na poziomie 57,9%. Również w przypadku drugiego z analizowanych wskaźników – fosforu ogólnego obserwuje się w całym okresie spadek ładunku wprowadzanego do odbiornika. W roku 1998 ładunek fosforu wprowadzany wraz ze ściekami oczyszczonymi wyniósł 5231 t/rok, a po 25 latach spadł on do poziomu 1041 t/rok. W całym okresie badawczym odnotowano ciągły spadek wskaźników biogennych, co jest związane z coraz większym naciskiem na ochronę zasobów wodnych przed eutrofizacją. W kolejnych latach możemy spodziewać się dalszego rozwoju technologii wysokosprawnych w zakresie usuwania ze ścieków związków biogennych.

Rys. 6. Liczba ludności korzystającej z oczyszczalni ścieków na terenach miejskich i wiejskich (opracowanie
autora na podstawie Banku Danych Lokalnych [1])

Na rys. 6 przedstawiono liczbę ludności korzystającej z komunalnych oczyszczalni ścieków, z podziałem na tereny miejskie i wiejskie. Można zaobserwować tendencję wzrostową w przypadku osób korzystających ze zbiorczych oczyszczalni ścieków. W roku 1998 ogółem z oczyszczalni zbiorczych korzystało zaledwie 16 mln osób. Znacznie lepsza sytuacja była pod koniec rozpatrywanego okresu, kiedy to w 2022 r. zanotowano liczbę osób korzystających z oczyszczalni ścieków na poziomie ponad 28,5 mln. Stanowi to wzrost o 78,1%. Ciekawa jest sytuacja przy rozpatrywaniu podziału na tereny miejskie i wiejskie. Na terenach miejskich obserwuje się w analizowanym okresie wzrost liczby ludności korzystającej ze zbiorczych oczyszczalni ścieków o 19,0%, natomiast na terenach wiejskich – bardzo duży przyrost na poziomie 686% (z 1 035 000 osób w 1998 r. do 7 217 000 osób w 2022 r.). Sytuacja taka wynika z faktu, że na terenach wiejskich w ostatnich latach była mocno rozwijana infrastruktura kanalizacyjna, która z kolei musiała się kończyć zbiorczą oczyszczalnią ścieków.

Rys. 7. Liczba ludności korzystającej z oczyszczalni ścieków, z podziałem na ich typy (opracowanie autora
na podstawie Banku Danych Lokalnych [1])

Jako ostatnie zagadnienie na rys. 7 przedstawiono liczbę ludności korzystającej z oczyszczalni ścieków, z podziałem na typy oczyszczalni ścieków. Obserwuje się spadek liczby ludności mającej dostęp do przestarzałych technologii typu mechanicznego oraz biologicznego. Natomiast można zauważyć wyraźny wzrost liczby ludności korzystającej z oczyszczalni z podwyższonym usuwaniem związków biogennych. Jest to sytuacja dobra, pozytywnie wpływająca na środowisko naturalne oraz na fakt znacznego ograniczenia zanieczyszczenia wód związkami biogennymi, powodującymi eutrofizację wód płynących, a w szczególności zbiorników wodnych.

Oczyszczalnie ścieków w Polsce. Podsumowanie

Nieoczyszczone ścieki bytowe stanowią poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego. Konieczność jednoczesnego rozwiązania problemu zaopatrzenia ludności w wodę do picia i problemów gospodarki ściekowej wynika z zapisów zawartych w Prawie wodnym oraz dokumentach powiązanych. Należy stwierdzić, że w ostatnich latach stan zbiorczych oczyszczalni ścieków w Polsce uległ znaczącej poprawie, ale wciąż jest jeszcze sporo do zrobienia. W analizowanych latach 1995–2022 odnotowano znaczny przyrost liczby zbiorczych oczyszczalni ścieków w kraju. Sytuacja ta dotyczy przede wszystkim obszarów wiejskich, gdzie zaobserwowano duży wzrost ludności korzystającej z tych oczyszczalni. Na poprawę stanu skanalizowania całej Polski niewątpliwie wpłynęło jej wejście do Unii Europejskiej. Strumień pieniędzy, jaki popłynął na infrastrukturę sanitarną, był znaczący i pozwolił w większości zrealizować założenia Krajowego programu oczyszczania ścieków komunalnych [8]. Trzeba jednak pamiętać, że jeszcze sporo przed nami i w dalszym ciągu należy budować nowe systemy zbiorowego oraz indywidualnego odprowadzania ścieków.

Dodatkowy bodziec do rozwoju zbiorczych oczyszczalni ścieków stanowić będą nowe przepisy w zakresie możliwości wykorzystania wody ze ścieków oczyszczonych, które weszły w życie 26 czerwca 2023 r.

prof. dr hab. inż. Krzysztof Jan Chmielowski
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie,
Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Katedra Inżynierii Gazowniczej;
Państwowa Akademia Nauk Stosowanych w Krośnie, Instytut Politechniczny

Literatura

1. Bank Danych Lokalnych, Główny Urząd Statystyczny, https://bdl.stat.gov.pl/bdl/start (dostęp: 10.2023 r.).
2. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady Europy 2000/60/EC z dnia 23 października 2000 r., ustalająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej, zwana Ramową Dyrektywą Wodną (RDW) UE.
3. Ustawa z dnia 18 lipca 2001 – Prawo wodne (Dz.U. z 2005 r. nr 239 poz. 2019 ze zm.).
4. Ustawa z dnia 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków (Dz.U. z 2006 r. nr 123 poz. 858).
5. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 – Prawo ochrony środowiska (Dz.U. z 2006 r. nr 129 poz. 902 ze zm.).
6. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/741 z 25 maja 2020 w sprawie minimalnych wymogów dotyczących ponownego wykorzystania wody (Dz.U. L 177/32 z 5.06.2020 r.).
7. Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych (Dz.U. z 2019 r. poz. 1311).
8. Dyrektywa Rady z 21 maja 1991 dotycząca oczyszczania ścieków komunalnych 91/271/ EWG (Dz.U. L 135 z 30.05.1991 r.).
9. Ochrona środowiska, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa