ŚCIEKI KOMUNALNE JAKO MOŻLIWE NOWE ŹRÓDŁO WODY

 

WPROWADZENIE

Z uwagi na stale pogłębiający się kryzys wodny, do roku 2030 świat może doświadczyć blisko 40% ograniczenia dostępności do wody. Według danych UNICEF i WHO, 2,1 mld ludzi nie ma dostępu do wody pitnej w miejscu zamieszkania, a 4,4 mld osób jest pozbawionych odpowiednich warunków sanitarnych [1]. Według Prognozy Światowego Instytutu Zasobów do 2040 r., 44 kraje staną w obliczu „niezwykle wysokiego” lub „wysokiego” poziomu niedoboru wody. Przykładowo prognozuje się, że w 2040 r. Polska zagrożona będzie stresem wodnym na poziomie średnim do wysokiego [2]. Pogarszająca się jakość wód na świecie i problemy z dostępem do niej mogą być podłożem do rywalizacji o zasoby wodne, a często wręcz do wywołania konfliktów o te zasoby.

W ostatnich latach problem z dostępem do czystej wody, jak również światowy kryzys wodny oraz surowe regulacje prawne w gospodarce ściekowej spowodował, że obiekty komunalne mimo wszystko decydują się na implementację trzeciego i czwartego stopnia oczyszczania ścieków. Pierwsza grupa procesów polega na usuwaniu z oczyszczonych (najczęściej biologicznie) ścieków substancji nieorganicznych oraz pozostałego azotu i fosforu. Są to między innymi procesy filtracji klasycznej (złoża piaskowe) czy biofiltracji (biologiczne węgle aktywne). Z kolei czwarty stopień oczyszczania ścieków nie jest obecnie powszechnie stosowany, natomiast jest niezwykle istotny z punktu widzenia zapewnienia dostaw wody bezpiecznej dla zdrowia i życia ludzi, pozbawionej zarówno zagrożenia mikrobiologicznego, jak i mikrozanieczyszczeń, takich jak substancje farmaceutyczne [3].

 

ASPEKTY PRAWNE

Aby zapobiec niedoborom wody w Unii Europejskiej, Parlament Europejski przyjął Rozporządzenie (UE) 2020/741 z dnia 25 maja 2020 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących ponownego użycia wody [4]. Celem tego Rozporządzenia jest ułatwienie przyjęcia ponownego wykorzystania wody, gdy jest to właściwe i opłacalne, a tym samym stworzenie ram umożliwiających tym państwom członkowskim, które chcą lub muszą praktykować ponowne wykorzystanie wody. Zgodnie z Rozporządzeniem uważa się, że ponowne wykorzystanie odpowiednio oczyszczonych ścieków, na przykład z komunalnych oczyszczalni ścieków, ma mniejszy wpływ na środowisko niż inne alternatywne metody zaopatrzenia w wodę, takie jak transfer wody lub odsalanie. Dlatego też konieczność określenia alternatywnych metod ponownego wykorzystania wody lub wtórnego oczyszczania ścieków jest uzasadniona.

 

WYZWANIA

 

Do głównych wyzwań związanych z odzyskiem wody ze ścieków komunalnych zaliczyć można zagrożenie mikrobiologiczne (wirusy, bakterie, grzyby, itp.). Pod względem bakteriologicznym jakość ścieków oczyszczonych nie spełnia zaleceń Światowej Organizacji Zdrowia ani zaleceń Unii Europejskiej odnośnie jakości ścieków odprowadzanych do wód przeznaczonych do celów rekreacyjnych [5].

Inne wyzwania związane z odnową wody ze ścieków to na przykład:

  • Docelowa jakość wody odzyskanej – dobór technologii musi uwzględniać pożądaną przez odbiorców jakość wody (np. mieszkańcy – woda pitna, woda do nawadniania; przedsiębiorstwa, przemysł – woda technologiczna, woda do nawadniania).
  • Obecność mikrozanieczyszczeń, tj. związków występujących w wodach i ściekach na poziomie ng/dm3 lub mg/dm3. Przykładem takich substancji są substancje farmaceutyczne, pestycydy, związki hormonalne. Mikrozanieczyszczenia występujące w wodzie i ściekach są tym groźniejsze, im niższe jest ich stężenie, z uwagi na trudności w usuwaniu śladowych ilości zanieczyszczeń. Ponadto o negatywnych efektach względem organizmów żywych decyduje również długi czas narażenia na te związki.
  • Twardość odzyskanej wody – w zależności od lokalizacji, twardość wody odzyskanej ze ścieków jest zróżnicowana. W przypadku rejonów, gdzie głównym źródłem ujmowanej wody są wody powierzchniowe, twardość odzyskanej wody może być niska. Zgodnie z [6], twardość wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi winna wynosić
    60-500 mg/dm3. W przypadku twardości poniżej 60 mg/dm3 i zastosowania odzyskanej wody jako źródło wody pitnej należałoby przewidzieć procesy remineralizacji wody o wapń i magnez. Odzysk ze ścieków wód o niskiej twardości jest z kolei korzystne pod względem wykorzystania takich wód w procesach technologicznych.

  • Opór społeczny – istotną rolę w przełamaniu oporu społecznego przed wykorzystaniem wody odzyskanej ze ścieków są kampanie informacyjne, broszury reklamowe, spotkania. Niewątpliwie za sukcesem ponownego wykorzystania ścieków stać będą demonstratory i instalacje pilotażowe, pokazujące lokalnym społecznościom sposób odnowy wody i uzdatniania ścieków przed ich powtórnym wykorzystaniem. Aktualnie stosowane technologie pozwalają oczyszczać ścieki do standardów spełniających kryteria wody bezpiecznej do spożycia przez ludzi, co potwierdzają również wyniki badań, jak również praktyczne zastosowanie tych technologii na całym świecie. Przykładowo, około 20 000 m3 ścieków komunalnych dziennie przetwarzane jest w zakładzie uzdatniania ścieków miasta Windhoek (Namibia) na wodę pitną. Badania jakości odzyskanej wody wykonywane są co 30 minut [7]. Z kolei we francuskim mieście turystycznym Sainte-Maxime część wody odzyskanej ze ścieków komunalnych (około 10 000 m3/d), po uprzednim podczyszczeniu metodami filtracji, dezynfekcji UV i chlorem, wykorzystywana jest do nawadniania pola golfowego (65 ha) [8]. Należy również przytoczyć rodzime przykłady zastosowania wody odzyskanej ze ścieków, w tym między innymi zastosowanie technologii reaktorów biomembranowych (MBR) dla Stacji Narciarskiej Kasina Ski & Bike Park. Technologia MBR zastosowana w kompleksie zakłada zastosowanie technologii membranowej wraz z powtórnym wykorzystaniem ścieków oczyszczonych po dezynfekcji lampą UV – do naśnieżania stoku w okresie zimowym, a w okresie letnim do nawadniania terenów zielonych [9].

KORZYŚCI

  • Wykorzystanie lokalnych zasobów – odzysk wody ze ścieków komunalnych zasadniczo nie jest ograniczony położeniem geograficznym, w porównaniu, np. do technologii odsalania wody morskiej. Generalnie w większości jednostek osadniczych zlokalizowane są mniejsze lub większe obiekty komunalne zajmujące się oczyszczaniem ścieków.
  • Ograniczenie poboru wody z ujęć komunalnych.
  • Woda o różnych parametrach jakościowych, w zależności od wymagań odbiorcy lub potrzeb technologicznych (np. woda pitna, woda do nawadniania, woda technologiczna), zakładając odpowiedni dobór technologii oczyszczania.
  • Realizacja idei gospodarki obiegu zamkniętego – pogarszająca się jakość i wielkość zasobów wody pitnej uzasadnia konieczność poszukiwania nowych możliwości zapewnienia bezpieczeństwa systemów zaopatrzenia w wodę, w tym poprzez m.in. odzyskiwanie ze ścieków wody jako cennego surowca, w celu zapewnienia odporności na niedobory wody i zrównoważonego wykorzystania zasobów wodnych.

PODSUMOWANIE

Wdrożenie technologii odzysku wody ze ścieków jest ważnym elementem gospodarki obiegu zamkniętego. Odzysk wody ze ścieków powinien pozwolić ograniczyć zużycie wody na świecie, jak również zmniejszyć ilość zanieczyszczeń odprowadzanych do środowiska. Stosowane na świecie technologie zapewniają odzysk wody spełniającej standardy bezpieczeństwa fizykochemicznego i mikrobiologicznego systemów zaopatrzenia w wodę. Obecnie istotny nacisk należy kłaść na edukację społeczną w zakresie ponownego wykorzystania wody, w tym szczególnie realizację projektów demonstracyjnych i pilotażowych pokazujące lokalnym społecznościom sposób odnowy wody i uzdatniania ścieków przed ich powtórnym wykorzystaniem.

 

AUTOR

Jan BONDARUK1*, Piotr ZAWADZKI1, Janusz KARWOT2, Anna STRUSKA2

1 Główny Instytut Górnictwa w Katowicach, 40-166 Katowice, Plac Gwarków 1

2 Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o., 44-210 Rybnik, ul. Pod Lasem 62

*e-mail: jbondaruk@gig.eu

 

LITERATURA

[1] World health Organization, URL: https://www.who.int/news/item/18-06-2019-1-in-3-people-globally-do-not-have-access-to-safe-drinking-water-unicef-who, dostęp: 27.03.2023 r.

[2] https://forsal.pl/biznes/ekologia/artykuly/8686757,gdzie-do-2040-r-beda-najwieksze-niedobory-wody-mapa.html, dostęp: 27.03.2023 r.

[3] Zawadzki P., 2022, Trendy w gospodarce wodno-ściekowej w zakresie zaawansowanego odzysku wody ze ścieków, Ekologia, Tom 101/1, 35-37

[4] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/741 z dnia 25 maja 2020 r. w sprawie minimalnych wymogów dotyczących ponownego wykorzystania wody

[5] Olańczuk-Neyman K., Bray R., Fudala-Książek S., Jankowska K., Kulbat E., Łuczkiewicz A., Quant B., Sokołowska A. 2012. Wybrane, mikrobiologiczne aspekty dezynfekcji ścieków oczyszczonych. Forum Eksploatatora, 1, 58, 46-53

[6] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U. 2017 poz. 2294)

[7] https://www.planet.veolia.com/en/wastewater-recycling-drinking-water-windhoek-namibia, dostęp: 27.03.2023 r.

[8] Joint Mediterranean EUWI/WFD process. Mediterranean Wastewater Reuse Report Annex B: Case Studies. Mediterranean Wastewater Reuse Working Group, 2007

[9] https://www.schwander.pl/pl/nws/w-tym-roku-ue-wdrozy-rozporzadzenie-umozliwiajace-odzyskanie-wody-ze-sciekow-oczyszczonych-polska-firma-technologiczna-od-lat-opracowuje-takie-rozwiazania, dostęp: 27.03.2023 r.