Zakład wraz z terenami obiektów z nim związanych oraz strefą ochronną zajmuje powierzchnię 366 ha, w tym część podstawowa 41,3 ha. Przyjrzyjmy się działaniu tego największego obiektu w Polsce.

Trochę historii
Historia budowy GOŚ rozpoczęła się już w 1973 r., kiedy powstały pierwsze założenia technicznoekonomiczne. Była ona budowana etapowo. Pierwsze obiekty zostały oddane do eksploatacji w 1988 roku – była to część mechaniczna, oczywiście nie w takim stanie jak obecnie. W 1994 r. wszystkie ścieki łódzkie skierowano na GOŚ. W międzyczasie trwał proces uporządkowania gospodarki ściekowej w mieście. Zlikwidowano m.in. kilka podczyszczalni. W 1997 roku uruchomiona została część biologiczna oczyszczalni, w 1999 – część osadowa. Z końcem 2002 r. dołączono również ścieki z Pabianic, od lipca 2005 roku także z Konstantynowa Łódzkiego. Wraz ze zmianami przepisów prawa zmieniały się rozwiązania i technologie zastosowane w oczyszczalni.

Mechaniczne oczyszczanie ścieków
Część mechaniczna oczyszczalni składa się z następujących elementów:

• główna komora wlotowa,
• krata rzadka,
• kraty gęste,
• piaskowniki,
• osadniki wstępne.

Komora wlotowa
Ścieki dopływają do oczyszczalni grawitacyjnie, jednym z dwóch równoległych kolektorów o przekroju prostokątnym o wymiarze 3,35 x 2,50 m każdy. W głównej komorzewlotowej ścieki są rozdzielane na linie 1÷4 w zależności od wielkości napływu. Podczas pogody suchej pracują maksymalnie dwie linie. 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 czyszczarką . Usunięte części są gromadzone w kontenerze i unieszkodliwiane na składowisku odpadów skratek. 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, dezynfekowane i następnie w kontenerach wywożone na wydzielone składowisko skratek. Po rozruchu Instalacji Termicznego Przekształcania wyseparowane skratki będą unieszkodliwiane w procesie termicznym.

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 podwójnych separatorów zgrzebłowych. Z separatorów częściowo wypłukany piasek trafia  na 2 płuczki komorowe. Wypłukany z części organicznych (poniżej 5%) piasek składowany jest na wydzielonym składowisku odpadów oczyszczalni.

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 pompowany do komór fermentacyjnych. Wydzielone na powierzchni osadników kożuch i tłuszcz zgarniane są do rynien i podawane porcjowo do osadu kierowanego 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 est 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 oddzielenie osadu od oczyszczonych ścieków 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.

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 nitryfikacji 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 z rurą centralną usuwającą osad syfonowo w sposób ciągły do kanału i dalej do pompowni osadu 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 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 do rzeki Ner. Na odcinku kanału zakrytego znajduje się przepływomierz. Na wylocie z oczyszczalni część ścieków oczyszczonych ujmowana jest do celów technologicznych przez dwie pompownie podające ścieki do sieci wody  technologicznej. Z jednego ujęcia ścieki oczyszczane są na zamkniętym samoczyszczącym filtrze piaskowym. Ścieki uzdatnione wykorzystywane są do przygotowania i rozcieńczania flokulantów oraz do smarowania pomp recyrkulacji osadu czynnego. Niepodczyszczane ścieki używane są m.in. do: płukania skratek i piasku w hali krat, płukania lejów osadowych OWS, czyszczenia urządzeń przeróbki osadów oraz do płukania odpadów w instalacji odbioru i oczyszczania osadów z wpustów ulicznych i sieci kanalizacyjnej.

Spalarnia osadów jest aktualnie w fazie rozruchu. Jej otwarcie planowane jest na wrzesień 2010.

Przeróbka osadów
W GOŚ przeróbka osadu przebiega w trzech etapach: zagęszczania, fermentacji oraz odwadniania osadu (w trakcie prób końcowych (rozruchu) 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.

Spalarnia osadów jest aktualnie w fazie rozruchu. Jej otwarcie planowane jest na wrzesień 2010.

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 w procesie oczyszczania ścieków osad czynny (nadmierny) 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  10 000 m³ każda. Wpompowany do komór osad nadmierny i wstępny jest podgrzewany do temperatury 33÷37°C i mieszany mieszadłem pompującym z centralną rurą znośną z częstotliwością 7 wymian/dobę. Czas zatrzymania osadu wynosi 20÷24 doby.

Suszarki osadów w nowo wybudowanej spalarni osadów.

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 - w wyniku fermentacji osadów ściekowych. W elektrociepłowni zamontowano trzy agregaty energii skojarzonej firmy DEUTZ. Łączna moc elektryczna elektrociepłowni wynosi 2,799 MW, natomiast 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 docelową moc szczytowa cieplna będzie wynosić 3,75 MW, a elektryczna 3,556 MW. 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 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: elektryczna16,8 tys. MWh, cieplna 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 się 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 spalin i wykorzystania odebranego ciepła do podgrzewania powietrza fluidyzacyjnego oraz do 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.

Roczna ilość energii wyprodukowanej w obiektach elektrociepłowni i kotłowni to: elektryczna 16,8 tys. MWh, cieplna 88,9 tys. GJ.

Modernizacje
Kontrakt nr 3 obejmował rozbudowę hali dmuchaw oraz budowę zbiornika biogazu. Kontrakt nr 1 dotyczył rozbudowy części biologicznej o trzy kolejne reaktory, realizację zagęszczaczy-fermenterów osadu surowego, wymianę krat 1-4 na gęste o prześwicie 6 mm, a kontrakt nr 2 modernizacji już wybudowanych linii 1-4 części biologicznej do zastosowanej obecnie technologii. Do kolejnych działań, mających na celu usprawnienie działania oczyszczalni, możemy zaliczyć automatyzację poszczególnych węzłów m.in. części biologicznej, jak również wizualizację pracy całej oczyszczalni (kontrakt nr 5). Kontrakt nr 4 dotyczy gospodarki osadowej w zakresie realizacji Instalacji Termicznej Przeróbki osadów i skratek. Dodatkowo w ramach funduszu Spójności realizowano Kontrakt „Wodociągi i oczyszczalnia ścieków w Łodzi II” - „Modernizacja na GOŚ ŁAM”, w ramach którego zmodernizowano m.in. Główną Komorę wlotową, kraty 5-8, pompownie osadu recyrkulowanego 4.1 i 4.2 oraz wykonano   drugi odsiarczalnik biogazu.

Autor: Mateusz Pomiotło

Artykuł został opublikowany w  magazynie "Ochrona Środowiska" nr 4/2010

Fot. Mateusz Pomiotło