Woda w strumieniach odpadowych: ponowne wykorzystanie ścieków, deszczówki i pofermentu

Woda zawarta w ściekach, wodach opadowych i odpadach przemysłowych może być odzyskiwana i ponownie wykorzystywana, a technologie takie jak ultrafiltracja czy odwrócona osmoza pozwalają uzyskać z oczyszczonych ścieków wodę o jakości zbliżonej do wody pitnej; wymaga to jednak energii, regulacji i akceptacji społecznej. Temat coraz częściej łączy się z gospodarką odpadami, bo to te same instalacje (oczyszczalnie, biogazownie) stanowią jednocześnie źródło energii, nawozów i wody.

Źródła wody w strumieniach odpadowych

Ścieki komunalne

To najbardziej oczywiste źródło. Po oczyszczeniu woda może służyć do nawadniania terenów zielonych, mycia ulic i chłodzenia w przemyśle, a po zaawansowanym uzdatnianiu także do celów pitnych. Przykłady bezpośredniego lub pośredniego ponownego użycia do picia to Singapur (NEWater) i Windhuk w Namibii, gdzie ścieki są uzdatniane do jakości wody pitnej od wielu dekad. Izrael jest uznawany za lidera recyklingu wody, wykorzystując ponownie ponad 80% oczyszczonych ścieków komunalnych, głównie w rolnictwie (wartość zależy od roku i metody liczenia).

Odpady przemysłowe

Przemysł spożywczy (browary, mleczarnie, zakłady mięsne) zużywa dużo wody w mycie i chłodzeniu. Zamknięte obiegi wody pozwalają ograniczyć pobór świeżej wody, a ścieki o dużej zawartości materii organicznej mogą jednocześnie zasilać biogazownię.

Wody opadowe

Deszczówka spływająca po nieprzepuszczalnych powierzchniach zwykle trafia do kanalizacji. Zbiorniki retencyjne, ogrody deszczowe i przepuszczalne nawierzchnie pozwalają zatrzymać ją lokalnie. Krajowy program dofinansowania „Moja Woda” (NFOŚiGW) wspiera przydomowe systemy retencji; szczegóły naboru i warunki należy sprawdzać w aktualnych komunikatach programu.

Dlaczego to ważne

Według raportów ONZ liczba osób mieszkających w obszarach z okresowym niedoborem wody ma rosnąć, a rolnictwo odpowiada za ok. 70% światowego poboru wody słodkiej (dane FAO). Odzysk wody może zmniejszyć presję na zasoby, ale nie zastąpi oszczędzania.

Technologie odzysku

Konwencjonalne oczyszczalnie mają trzy stopnie: mechaniczny (kraty, piaskowniki, osadniki), biologiczny (osad czynny, złoża) i chemiczny (strącanie fosforu, dezynfekcja). Czwarty stopień obejmuje technologie membranowe: ultrafiltrację, nanofiltrację i odwróconą osmozę, które usuwają drobne cząstki, związki rozpuszczone i patogeny. Wadą są koszty energii i konieczność zagospodarowania koncentratu soli i zanieczyszczeń. Podobnie odsalanie wody morskiej metodą odwróconej osmozy zużywa rzędu kilku kWh na metr sześcienny, a energia może pochodzić z biogazu lub innych źródeł odnawialnych.

Poferment i woda

Płynny poferment z biogazowni składa się w ponad 90% z wody, ale zawiera też składniki nawozowe (azot, fosfor, potas), więc jego głównym zastosowaniem jest nawożenie, nie odzysk wody. Separacja mechaniczna daje frakcję stałą i płynną; woda z dalszego oczyszczania (np. stripping amoniaku, membrany) może wracać do procesu lub służyć do nawadniania. Technologie opisuje wpis Separacja pofermentu, a odsalanie amoniaku z pofermentu Stripping amoniaku z pofermentu. Z kolei zawartość wody w substratach i jej wpływ na proces opisuje wpis o suchej masie (TS i VS w badaniach BMP).

Korzyści i bariery

• Środowisko: oczyszczanie na zaawansowanym poziomie ogranicza eutrofizację rzek i jezior; mniejszy pobór wody utrzymuje przepływy biologiczne.
• Ekonomia: zamknięte obiegi obniżają rachunki za wodę i ścieki, a retencja ogranicza koszty kanalizacji burzowej i szkód powodziowych.
• Bariery: koszty inwestycyjne i energetyczne, brak ram prawnych w niektórych krajach, ograniczona akceptacja społeczna dla ponownego użycia wody pitnej.

Odzysk wody jest więc elementem gospodarki obiegu zamkniętego, uzupełniającym odzysk energii i surowców z odpadów.

Wniosek dla biogazowni

Biogazownie są jednym z miejsc, w których woda i odpady spotykają się najbardziej bezpośrednio: substraty płynne dostarczają wodę procesowi, a poferment ją odprowadza. Planując instalację, warto więc zbilansować wodę: ile jest wprowadzane z substratem, ile odparowuje, ile opuszcza instalację z pofermentem i jak może zostać zagospodarowane. Bilans taki pomaga unikać nadmiernych kosztów magazynowania pofermentu i planować separację.

Warto też pamiętać, że w polskich warunkach ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków w rolnictwie i przemyśle wymaga zgodności z przepisami krajowymi i unijnymi o jakości wody do takich celów, co trzeba sprawdzić przed projektem.