Co to jest osad czynny w oczyszczalni ścieków? Jak powstaje i z czego się składa?

Osad czynny jest odpowiedzialny za neutralizację ścieków w dużych komunalnych oczyszczalniach ścieków i przydomowych oczyszczalniach biologicznych. Przymiotnik “czynny” dobrze oddaje aktywną rolę zawartych w osadzie mikroorganizmów. To właśnie im zawdzięczamy redukcję materiału organicznego do prostych związków chemicznych.

Aby zrozumieć rolę osadu czynnego, należy poznać jego skład oraz przebieg procesu biologicznego oczyszczania ścieków bytowych.

Bakterie “zjadają” ścieki, pierwotniaki żywią się bakteriami

Osad czynny to wodna zawiesina, którą tworzą kolonie bakterii i pierwotniaków pod postacią unoszących się swobodnie kłaczków. Bakterie osadu czynnego należą do grupy heterotrofów, czyli organizmów cudzożywnych. Ich pokarmem jest materia organiczna, która stanowi jeden z głównych, obok wody, składników ścieków bytowych. 

Bakterie tworzące osad czynny, w wyniku procesów przemiany materii, powodują utlenianie (spalanie) związków organicznych. Dzięki nim zachodzą też dwa procesy niezwykle istotne dla obiegu azotu w przyrodzie: nitryfikacja i denitryfikacja. Pierwszy polega na utlenianiu amoniaku i soli amonowych do postaci azotynów i azotanów. W drugim azotany redukowane są do azotu. Bakterie są też odpowiedzialne za procesy przemiany fosforu.

Katalizatorami przemian chemicznych w ściekach są wytwarzane przez bakterie enzymy (dehydrogenazy). Warto w tym miejscu podkreślić, że działanie enzymów może zostać znacznie osłabione lub całkowicie zahamowane na skutek zatrucia ścieków detergentami, kwasami, zasadami i innymi agresywnymi związkami chemicznymi.

A jaka jest rola pierwotniaków? Co prawda nie biorą one bezpośredniego udziału w rozkładzie materii organicznej ścieków, ale regulują populację bakterii. Pierwotniaki pożerają kolonie bakterii, co pozwala na końcowe oczyszczenie ścieków, na ich klarowanie w wyniku usunięcia kłaczków kolonii bakteryjnych. Żarłoczność pierwotniaków zapewnia stałe odnawianie populacji bakterii i utrzymywanie wysokiej aktywności osadu. Skład gatunkowy pierwotniaków pozwala ocenić kondycję osadu czynnego, np. jego przeciążenie nadmiarem materii organicznej, o czym świadczy dominacja wiciowców. Równowaga biologiczna w osadzie czynnym jest niezwykle ważna dla jakości oczyszczania. Bardzo niekorzystnym zjawiskiem jest gromadzenie się na powierzchni ścieków kożucha bakteryjnego. W takich warunkach osad czynny tylko w niewielkim stopniu miesza się ze ściekami i procesy oczyszczania zostają wyhamowane. 

Skąd bierze się osad czynny? Zagadkę wyjaśnia doradca klienta z firmy Metria produkującej oczyszczalnie biologiczne: – W sprzyjających okolicznościach bakterie i pierwotniaki samoczynnie namnażają się w ściekach. Jednak w przydomowych oczyszczalniach można też zastosować gotowe zestawy kultur bakteryjnych. Jest to przydatne szczególnie w momencie rozruchu oczyszczalni tuż po instalacji lub przerwie spowodowanej na przykład czasowym ustaniem dopływu ścieków.

Jak działa przydomowa oczyszczalnia ścieków?

Wszystkie przydomowe oczyszczalnie ścieków wykorzystują procesy biologicznego rozkładu materii organicznej. W oczyszczalniach typu drenażowego procesy oczyszczania tlenowego odbywają się instalacji rozsączającej, pokrytej błoną biologiczną. W oczyszczalniach biologicznych ze złożem zanurzonym błona biologiczna wytwarza się na tarczach lub na specjalnie przygotowanych kształtkach z tworzywa sztucznego, które unoszą się swobodnie w zbiorniku (złoże fluidalne). 

Charakterystyczną odmianą instalacji przeznaczonej dla gospodarstw domowych jest oczyszczalnia biologiczna typu SBR. Oczyszczalnie biologiczne SBR wykorzystują osad czynny. Działanie Sequencing Batch Reactor opiera się na przetwarzaniu precyzyjnie odmierzanych ilości ścieków w ściśle określonym czasie. 

W pierwszym etapie ścieki wypełniają stopniowo zbiornik i są podczyszczane mechanicznie w warunkach beztlenowych: dochodzi do tworzenia się osadu powierzchniowego (flotacja) i opadania cząstek stałych na dno zbiornika (sedymentacja). Specjalne separatory odbierają ze ścieków tłuszcze i substancje oleiste. Kolejną fazą jest intensywne napowietrzanie, co prowadzi do aktywizacji bakterii tlenowych. Ta faza trwa zazwyczaj 60-90 minut. Po zakończeniu procesów utleniania, nitryfikacji i denitryfikacji ustaje napowietrzanie i reaktor wchodzi w fazę spoczynku. To moment, w którym pierwotniaki klarują oczyszczony ściek z kłaczków bakteryjnych: osad opada na dno zbiornika. Ostatnim etapem jest dekantacja, czyli zlewanie cieczy znad osadu. Po opróżnieniu zbiornika rozpoczyna się kolejna sekwencja procesów oczyszczania.

Oczyszczalnie biologiczne SBR z osadem czynnym są jednymi z najskuteczniejszych przydomowych oczyszczalni ścieków. Osiągają tak duży stopień neutralizacji szkodliwych substancji, że oczyszczony ściek można odprowadzić (po uzyskaniu pozwolenia), bezpośrednio do naturalnego cieku wodnego.