Czym są osady ściekowe?
Osady ściekowe są produktem oczyszczania ścieków i powstają jako efektszeregu procesów fizycznych, fizyko-chemicznych i biologicznych zachodzącychw oczyszczalni ścieków. Według definicji zaproponowanej przezEuropejski Komitet Normalizacyjny, osadem ściekowym nazywamy mieszaninęwody i ciał stałych oddzielonych z różnych typów wody w rezultacie procesównaturalnych lub sztucznych.
Wzrost ilości komunalnych osadów ściekowych jako problem współczesnego świata
Według danych Krajowego Planu Gospodarki Odpadami (KPGO) w 2015 roku, w Polsce wytworzono 642,5 tys. ton suchej masy, a w 2018 ponad 706 tys. ton suchej masy osadów ściekowych w komunalnych oczyszczalniach ścieków. Oznacza to wzrost produkcji odpowiednio o 62% i 65% w stosunku do roku 2002.
Tak znaczy wzrost produkowanych osadów ściekowych związany jest z wymogiem uregulowania gospodarki ściekowej naszego kraju co jest efektem wejścia Polski do Unii Europejskiej. W celu uregulowania gospodarki ściekowej w naszym kraju wprowadzono tzw. Krajowy Program Oczyszczania Ścieków Komunalnych (KPOŚK). Program ten narzuca każdej aglomeracji, w której wytwarzane są ścieki o ładunku zanieczyszczeń równoważnym ściekom generowanym przez 2000 dorosłych osób, zaopatrzenie się w system zbierania oraz oczyszczania ścieków – inaczej mówiąc kanalizację i oczyszczalnię ścieków. Dlatego też skutkiem wdrożenia KPOŚK, oprócz poprawy parametrów jakościowych wód, jest zwiększenie produkcji osadów ściekowych, a co z tym związane konieczność ich zagospodarowania.
Wykorzystanie i zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych
Sposób wykorzystania i zagospodarowania osadów ściekowych reguluje Ustawa o odpadach z dnia 14 grudnia 2012 r. oraz Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r w sprawie komunalnych osadów ściekowych.
Do niedawna osady ściekowe były najczęściej wywożone poza teren oczyszczalni i składowane na składowiskach lub spalane. Z danych KPGO wynika iż w roku 2004 ponad 34% osadów ściekowych podlegało składowaniu. W roku 2008 odsetek składowanych osadów spadł do 16%, a w roku 2014 do niecałych 6%. Tak drastyczny spadek składowanych osadów ściekowych związany jest z wejściem w życie zapisów Ustawy o odpadach, która zabrania składowania osadów ściekowych charakteryzujących się zawartością ogólnego węgla organicznego powyżej 5% suchej masy, stratą przy prażeniu powyżej 8% suchej masy i ciepłem spalania powyżej 6 MJ/kg suchej masy. Sprawia to, że większość wytwarzanych osadów ściekowych nie kwalifikuje się do składowania, co powoduje konieczność opracowania efektywnych ekonomicznie i przyjaznych środowiskowo metod ich zagospodarowania.
Przyrodnicze zagospodarowanie osadów ściekowych jako alternatywna metoda ich utylizacji
Jedną z metod utylizacji osadów ściekowych jest zagospodarowanie przyrodnicze, czemu sprzyja ich charakterystyka fizyko-chemiczna, tj. zasobność w substancje organiczne oraz biogeny (azot, fosfor) i makroelementy (magnez, wapń i siarka). Taki osad charakteryzuje się zatem wysoką wartością nawozową i może być wykorzystany m.in. do nawożenia gleb lub rekultywacji gruntów bezglebowych. W istocie, wg KPGO jednym z najbardziej rozpowszechnionych sposobów zagospodarowania osadów ściekowych w roku 2008 było ich użytkowanie w rolnictwie (ok 20%) oraz w rekultywacji (ok 19%) . W 2014 r. odsetek osadów wykorzystywanych w rolnictwie był bardzo zbliżony do danych z 2008 r. i wynosił ok 19%, natomiast zupełnie odwrócił się trend wykorzystywania osadów w rekultywacji, gdzie wykorzystano zaledwie 4% całkowitej masy wyprodukowanych osadów.
Ubytek materii organicznej w glebie jako istotny problem współczesnego rolnictwa
Podstawowym źródłem dopływu do gleby substancji organicznych są nawozy naturalne (głównie obornik oraz resztki pożniwne). Jednakże w wyniku zmian w rolnictwie(specjalizacja, uproszczenia w płodozmianie) źródła te nie zapewniają obecnie utrzymania zawartości próchnicy w glebie na stałym poziomie, co jest bezwzględnym warunkiem otrzymywania obfitych i stabilnych plonów. Ocenia się, iż w ostatnich 30 latach zawartość próchnicy w glebie spadła o 40%. Jednocześnie średnia zawartość węgla w glebach Polski wynosi obecnie 1,25%. Jest to wartość niezmiernie niska, zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że zawartość materii organicznej w glebie poniżej 1,7% poprzedza pustynnienie obszarów, podnosi ryzyko degradacji gleb i konieczności intensywnej rekultywacji dla podtrzymania ich produktywności. Stąd też istotnym problemem dla współczesnego rolnictwa staje się konieczność pozyskiwania substancji organicznej także ze źródeł niekonwencjonalnych, do których zaliczamy m.in. osady ściekowe.
Komunalne osady ściekowe jako źródło materii organicznej i substancji nawozowych w rolnictwie
Osady z komunalnych oczyszczalni ścieków mogą stanowić znaczącą pozycję w bilansie substancji organicznej w glebie. Takie osady mogą być także wykorzystane do rekultywacji terenów i gleb zdegradowanych, a także w celu ukształtowania szaty roślinnej nieużytków.
Wykorzystanie osadów do rekultywacji stanowi najtańszą metodę ich utylizacji i pozwala na obniżenie zużycia nawozów sztucznych, gdyż osady ściekowe zawierają znaczne ilości składników nawozowych, przede wszystkim związków azotu i fosforu. Nawożenie osadami ściekowymi może uzupełnić lub całkowicie zastąpić stosowanie obornika.
Osad ściekowy, będący szczególnie bogaty w substancje organiczne, w tym fosfor i azot, zapewnia dostarczenie roślinom składników pokarmowych i zachowanie próchnicy w glebie. Badania naukowe wskazują na dobroczynny wpływ nawożenia gleb osadami ściekowymi – m.in. wykazano 47% wzrost plonu jęczmienia i nawet 73% wzrost biomasy wierzby. Ponadto rośliny nawożone osadami charakteryzowały się zwiększonym tempem fotosyntezy, większą produkcją białka i masą ziarna, a także większą odpornością na niekorzystne warunki srodowiskowe takie jak susza, zasolenie, czy niska temperatura.
Komunalne osady ściekowe jako cenny surowiec do produkcji kompostu i wermikompostu
Osady ściekowe stanowią również cenny surowiec do produkcji kompostu. Po przetworzeniu na kompost mogą one być wykorzystane jako materiał nawozowy, strukturotwórczy i rekultywacyjny. Taki kompost można wykorzystać do celów rekultywacyjnych m.in. do rekultywacji gleb zdegradowanych, a także w gospodarce leśnej, może on również być wykorzystany w rolnictwie jako zastępstwo nawozów sztucznych i obornika.
Innym sposobem wykorzystania osadów ściekowych jest produkcja wermikompostu, czyli kompostu powstałego poprzez działanie dżdżownic. Wermikompost cechuje się bardziej korzystnymi właściwościami w porównaniu do kompostu otrzymanego tradycyjną drogą. Dzieje się tak ponieważ wermikompost zawiera duże ilości enzymów i mikroorganizmów związanych z metabolizmem dżdżownic. Zastosowanie wermikompostu pobudza aktywność mikrobiologiczną gleb, co ma szczególne znaczenie dla gleb zanieczyszczonych. Ponadto badania wskazują, że wermikompost powstały na bazie osadu ściekowego przyczynia się do zwiększenia przyrostu biomasy roślin o 35%
Komunalne osady ściekowe jako źródło niebezpiecznych dla zdrowia zanieczyszczeń
Pomimo niewątpliwie wysokiej wartości nawozowej komunalnych osadów ściekowych, należy podkreślić iż często wykazują one niedobór potasu, co w konsekwencji może prowadzić do zaburzenia gospodarki wodnej, dezaktywacji enzymów oraz zmniejszenia biomasy roślinnej. Ponadto jedną z glównych przeszkód, zwłaszcza w rolniczym wykorzystaniu osadów, jest zawartość w nich substancji toksycznych, głównie metali ciężkich, które przy długotrwałym stosowaniu osadów ściekowych i kompostów komunalnych akumulują się w glebie. Osady ściekowe zawierają także zanieczyszczenia organiczne, m.in. WWA, dioksyny i polichlorowane bifenyle, co obniża ich wartość nawozową i ogranicza wykorzystanie w środowisku ze względu na ryzyko zanieczyszczenia gleby i wód.
Komunalne osady ściekowe jako źródło chorobotwórczych mikroorganizmów
Kolejnym ograniczeniem dla wykorzystania osadów w rolnictwie jest obecność bakterii chorobotwórczych i jaj pasożytów. Osady ściekowe ze względu na skład fizyko-chemiczny, a zwłaszcza dużą zawartość materii organicznej, zasiedlone są przez szereg mikroorganizmów, w skład których wchodzą wirusy, bakterie, grzyby, pasożytnicze bezkręgowce i ich jaja. Część z nich ma charakter patogenny, groźny dla człowieka, a część wykazuje właściwości obojętne z sanitarnego punktu widzenia. Obecne przepisy regulują dopuszczalną liczbę bakterii Salmonella spp. oraz żywych jaj pasożytów glisty ludzkiej, glisty odzwierzęcej oraz nicieni z rodziny Trichuridae. Jednak osady ściekowe mogą zawierać również inne, niemonitorowane rodzaje i gatunki bakterii, w tym chorobotwórczych m.in. Escherichia coli. Dlatego też w przypadku planowanego przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych, ważna jest znajomość czasu przeżywalności tego rodzaju organizmów chorobotwórczych, tak by zminimalizować ryzyko rozprzestrzeniania się infekcji.
Podsumowanie
Osady ściekowe, spełniające kryteria zawartości substancji toksycznych, w tym głównie metali ciężkich oraz zanieczyszczeń mikrobiologicznych, są istotnym źródłem materii organicznej i pierwiastków biogennych dla ekosystemu glebowego i roślin. Są one zatem cennym zasobem, którego wykorzystanie do nawożenia lub rekultywacji gleb może pomóc w restytucji obiegu materii organicznej w glebie, a tym samym pomóc w rekultywacji gruntów ubogich w próchnicę i zmniejszyć ilość stosowanych nawozów mineralnych. Jednocześnie wykorzystanie osadów ściekowych jako nawozu charakteryzuje się korzystnym wpływem na kondycję i plonowanie roślin, co niewątpliwie wpływa korzystnie na ilość i jakość płodów rolnych.
