33

OchrOna rOdOwiska i ZasObw naturalnych nr 50, 2011 r.

Ewa Szyprowska*, Aleksandra Nechay*

CHARAKTERYSTYKA OSADW POWSTAJCYCH W PROCESIE OCZYSZCZANIA CIEKW OPADOWYCH ZE ZLEWNI STACJI

BENZYNOWYCH AGLOMERACJI WARSZAWSKIEJ

CHARACTERISTICS OF THE SLUDGE PRODUCED IN RAINWATER FROM THE CATCHMENT OF PETROL STATIONS IN THE WARSAW

AGGLOMERATION

Sowa kluczowe: zaolejone osady (szlamy), skad fizyczno-chemiczny osadw, substan-cje ropopochodne, wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne (WWA), polichlorowane bifenyle (PCB), analiza granulometryczna osadw.Key words: Oily sludge, physical-chemical composition of sediments, petroleum substanc-es, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated, granulometric analysis of sediments.

Streszczenie

Wwynikuproceswsedymentacjiiflotacjiwurzdzeniachoczyszczajcychciekiopadowegromadzsisubstancjeropopochodneorazzaolejoneosady.Odpadyteszaliczanedoniebezpiecznych.Wniniejszymartykulepodanowynikibadadotyczceskadufizyczno--chemicznegoigranulometrycznegoosadwpowstajcychwurzdzeniachdooczyszcza-niaciekwopadowychodprowadzanychzestacjibenzynowychaglomeracjiwarszawskiej.

Summary Asa resultofsedimentationandflotationdevices,wastewaterpurificationprecipitationaccumulatedpetroleumsubstancesandoilysludgeasanunwantedby-products.Thesewastesareclassifiedashazardous.Thispaperpresentstheresultsofstudiesonthephysi-

* Mgr Ewa Szyprowska, mgr in. Aleksandra Nechay Zakad Technologii ciekw i Biologii Sanitarnej, Instytut Ochrony rodowiska - Pastwowy Instytut Badawczy, ul. Kolektorska 4, 01-692 Warszawa; tel.: 22 833 42 41 w. 22; e-mail: ewasz@ios.edu.pl

34

Ewa Szyprowska, Aleksandra Nechay

calandchemicalcompositionandsizedistributionofsludgearisingfromwastewatertreat-mentfacilitiesdischargingrainwaterfromthecatchmentofpetrolstationsintheWarsawagglomeration.

1. WPROWADZENIE

W cigu ostatnich 25 lat w Polsce nastpi przyspieszony rozwj motoryzacji, ktry spowodowa budow wielu stacji benzynowych wraz z niewielkimi parkingami. Powierzch-nie stacji benzynowych i parkingw s utwardzane asfaltem, betonem lub kostk brukow. Tereny te s zanieczyszczone przede wszystkim piaskiem i substancjami ropopochodny-mi, tj. benzynami, olejami napdowymi, olejami smarowymi, olejami mineralnymi, smarami syntetycznymi i psyntetycznymi, pynami hamulcowymi oraz produktami spalania oleju napdowego i zuytymi substancjami smarowymi.

Zuyte oleje oraz spalone skadniki oleju smarowego zawieraj w swym skadzie wielo-piercieniowe wglowodory aromatyczne (WWA) i polichlorowane bifenyle (PCB). Substan-cje te, w rnych steniach, mog zanieczyszcza powierzchni zlewni stacji benzyno-wych, ktre w czasie opadu s zmywane z naniesionym piachem, powodujc powstawanie zaolejonych ciekw.

Stopie trudnoci oczyszczania ciekw zaolejonych wynika z rnorodnoci olejw, stopnia ich dyspersji, charakteru emulsji i wielu innych czynnikw. Dlatego nie ma uniwer-salnych systemw odolejajcych. Stosowane metody i urzdzenia dobiera si do cile okrelonych warunkw zlewni odwadnianej. Z tego powodu podczyszczanie ciekw opa-dowych prowadzi si najczciej z zastosowaniem kilku procesw, takich jak sedymentacja i flotacja, filtracja, adsorpcja, koalescencja itp. [Anielak 2000].

Do oddzielania zawiesin oraz substancji olejowych (ropopochodnych), zawartych w ciekach opadowych odprowadzanych z parkingw, stacji benzynowych i drg, stoso-wane s w okrelonych warunkach oczyszczalnie mechaniczne, stanowice urzdzenia sedymentacyjno-flotacyjne [Sawicka-Siarkiewicz 2005].

W wyniku procesw sedymentacji i flotacji w urzdzeniach oczyszczajcych gro-madz si substancje ropopochodne oraz zaolejone osady, jako niepodane produkty uboczne. Odpady te s zaliczane do niebezpiecznych. Wedug klasyfikacji odpadw za-wartej w rozporzdzeniu Ministra rodowiska z dnia 27 wrzenia 2001 r. w sprawie katalo-gu odpadw [Dz. U. Nr 112, poz. 1206] odpady gromadzone w osadnikach (piaskownikach) i separatorach w postaci szlamw i mieszaniny olejw oznaczone s kodem 13.05.01 do 13.05.08.

W kraju konserwacj urzdze oczyszczajcych cieki opadowe, wybieraniem, wywo-zem i unieszkodliwianiem powstajcych odpadw, mog zajmowa si wycznie zakady specjalistyczne. Wszystkie czynnoci zwizane z wybieraniem, transportem i unieszkodli-wianiem szlamw zaolejonych oraz emulsji wodno-olejowych musz by zgodne z warun-

35

Charakterystyka osadw powstajcych w procesie oczyszczania ciekw opadowych...

kami okrelonymi w odpowiednich przepisach, dotyczcych materiaw niebezpiecznych.W niniejszym artykule podano wstpne wyniki bada dotyczce skadu fizyczno-che-

micznego i granulometrycznego osadw (odpadw), powstajcych w urzdzeniach do oczyszczania ciekw opadowych, zlokalizowanych na terenie stacji benzynowych aglo-meracji warszawskiej. Wyniki bada s niezbdne do okrelenia sposobu utylizacji i zago-spodarowania powstajcych odpadw. Istniejce obecnie sposoby utylizacji nie pokrywaj wci rosncych potrzeb w tym zakresie.

2. OBIEKTY BADA

Obiektami bada byy losowo wybrane 4 stacje paliw z miejscami parkingowymi, o r-nej powierzchni, rnej liczbie stanowisk z dystrybutorami paliw, pooone na obszarze aglomeracji warszawskiej. Wszystkie stacje paliw posiaday urzdzenia do oczyszczania ciekw opadowych, z ktrych do bada pobrano prbki osadw (szlamw) po wypompo-waniu cieczy nadosadowej. Byy to nastpujce obiekty:

obiekt 1 teren stacji benzynowej o powierzchni 4000 m2, z 8 miejscami parkingo-wymi, utwardzony kostk brukow; stacja wyposaona jest w 6 stanowisk z dystrybu-torami paliwa; cieki deszczowe z terenu stacji benzynowej s oczyszczane w sepa-ratorze koalescencyjnym, po podczyszczeniu w osadniku; do bada pobrano prbk osadu z osadnika o pojemnoci 6 m3; osad stanowi okoo 10 % pojemnoci osadnika; osadnik jest czyszczony dwa razy w cigu roku;

obiekt 2 teren stacji benzynowej o powierzchni 2200 m2, utwardzony kostk brukow, z 7 miejscami parkingowymi; stacja wyposaona jest w 8 stanowisk z dystrybutorami paliwa, cieki deszczowe z terenu stacji benzynowej s oczyszczane w separatorze koalescencyjnym zintegrowanym z osadnikiem; do bada pobrano prbk osadu z ko-mory osadnika o pojemnoci 16 m3; osad stanowi okoo 15 % pojemnoci osadnika; osadnik jest czyszczony dwa razy w cigu roku;

obiekt 3 teren stacji benzynowej o powierzchni 4600 m2 jest utwardzony kostk bru-kow, z 8 miejscami parkingowymi; na terenie stacji znajduje si 6 stanowisk z dystry-butorami paliwa oraz jeden dystrybutor oleju napdowego; cieki deszczowe z terenu stacji benzynowej s oczyszczane w separatorze z wkadem koalescencyjnym zin-tegrowanym z osadnikiem, urzdzenie to nie posiada przegrody oddzielajcej cz osadow od separatora koalescencyjnego; prbk do bada pobrano z dna separa-tora (brak wydzielonej komory) o pojemnoci 2,8 m3; po wypompowaniu cieczy nado-sadowej osad stanowi okoo 15 % pojemnoci urzdzenia; separator czyszczony jest dwa razy w cigu roku;

obiekt 4 teren stacji benzynowej o powierzchni 8200 m2, utwardzony kostk bruko-w z 12 miejscami parkingowymi; stacja jest wyposaona w 8 stanowisk z dystrybu-

36

Ewa Szyprowska, Aleksandra Nechay

torami paliwa, oraz jeden dystrybutor oleju napdowego; cieki deszczowe z terenu stacji benzynowej s oczyszczane w urzdzeniu sedymentacyjno-flotacyjnym typu TOS (separator starego typu) o pojemnoci 46 m3, z wydzielonymi czterema komora-mi; prbk do bada pobrano z dwch pierwszych komr po wypompowaniu cieczy nadosadowej, w pozostaych komorach nie stwierdzono obecnoci osadu; czyszcze-nie separatora odbywa si raz w roku.

3. METODY BADA

Badania fizyczno-chemiczne pobranych prbek wykonano nastpujcymi metodami akredytowanymi i podanymi w Polskich Normach: warto pH metod elektrometryczn PN-EN 12176:2002; sucha masa metod wagow PN-EN 14346:2007; strata po praeniu metod wagow PN-EN 15169:2007; pozostao po praeniu metod wagow PN-EN 15169:2007; wglowodory (to gwnie zwizki niepolarne o dugim acuchu lub rozgazione alifa-

tyczne alicykliczne wielopiercieniowe lub alkilowo podstawione wglowodory aroma-tyczne) metod grawimetryczn PN-EN-14345:2008;

WWA wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne metod HPCL, BL-PB-14; PCB polichlorowanre bifenyle metod chromatografii gazowej, BL- PB-15; cynk po mineralizacji metod ICP-AES, BL-PB-11; ow po mineralizacji metod ICP-AES, BL-PB-11; analiza granulometryczna piasku metod sitow BN-65/6728-01.

4. WYNIKI BADA

4.1. Wyniki bada fizyczno-chemicznych

W badanych osadach oznaczono pH, such mas i pozostao po praeniu. Skad substancji ropopochodnych ograniczono do oznaczenia oglnej iloci wglowodorw, z ktrej wyodrbniono 13 zwizkw wielopiercieniowych wglowodorw aromatycznych (WWA). Ponadto oznaczono zawarto cynku i oowiu oraz polichlorowanych bifenyli (PCB). Wyniki bada osadw powstajcych w procesie oczyszczania ciekw opadowych ze zlew-ni stacji benzynowych podano w tabelach 1, 2 i 3.

37

Charakterystyka osadw powstajcych w procesie oczyszczania ciekw opadowych...

Tabela 1. Fizyczno chemiczne wyniki bada osadw pobranych z urzdze do oczyszczania ciekw opadowych z terenw stacji benzynowych

Table 1. Physicochemical studies of sediments collected from sewage treatment facilities rain-water from the area of petrol stations

Wskanik Jednostka Obiekt 1 Obiekt 2 Obiekt 3 Obiekt 4Warto pH 7,0 7,5 7,4 7,4Sucha masa % 79,5 52,2 34,4 6,34Pozostao po praeniu % s.m. 97,3 88,6 77,5 94,4Strata po praeniu % s.m. 2,7 11,4 22,5 4,6Wglowodory (ropopochodne) mg/kg s.m. 15000 11000 28000 9400Suma WWA mg/kg s.m. 17,86 36,78 9,39 38,97Suma PCB mg/kg s.m. 0,68 0,32 1,43 0,65CynkOw

mg Zn/kg s.m.mg Pb/kg s.m.

95383

85971

1195120

104895

Analiza granulometryczna rednica frakcji w mm:2

%

0,833,717,3217,4210,2017,5611,9517,002,254,912,794,04

13,5418,2217,7829,368,108,033,211,420,170,18

7,7817,8039,4523,553,237,300,430,46

9,202,8815,7925,4113,4514,425,757,650,751,941,401,36

Tabela 2. Zawartoci zwizkw wchodzcych w skad wielopiercieniowych wglowodorw aromatycznych (WWA) oznaczonych w osadach powstajcych w urzdzeniach do oczyszczania ciekw opadowych pobranych z terenu stacji benzynowych

Table 2. Content of compounds comprising the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) identi-fied in sediments formed in wastewater treatment facilities for rainwater collected from the area of petrol stations

Zwizki wchodzce w skad WWAObiekt 1 Obiekt 2 Obiekt 3 Obiekt 4

mg/kg s.m.

Fluoren 0,18 1,04 0,08 0,21

Fenantren 2,76 11,53 1,46 2,70

Antracen 0,49 0,53 0,06 1,06

Fluoranten 3,08 3,66 1,12 9,67

Piren 3,44 4,92 2,41 5,59

Benzo(a)antracen 1,03 5,38 1,12 3,93

Chryzen 1,24 3,20 0,67 3,33

c.d. tab. 2 na str. 38

38

Ewa Szyprowska, Aleksandra Nechay

Benzo(b)fluoranten 1,77 2,11 0,82 4,07

Benzo(k)fluoranten 0,72 0,78 0,32 1,78

Benzo(a)piren 1,18 1,37 0,52 3,04

Dibenzo(a,h)antracen 0,21 0,34 0,12 0,35

Benzo(g,h,I)perylen 1,13 1,10 0,41 1,87

Indeno(1,2,3-cd)piren 0,63 0,83 0,31 1,37

Suma WWA 17,86 36,78 9,39 38,97

Tabela 3. Wyniki bada zawartoci polichlorowanych bifenyli (PCB) oznaczonych w osadach powstajcych w urzdzeniach do oczyszczania ciekw opadowych pobranych z te-renu stacji benzynowych

Table 3. The results of the content of polychlorinated biphenyls (PCBs) identified in sediments formed in wastewater treatment facilities for rainwater collected from the area of pet-rol stations

Zawarto kongenerw PCBObiekt 1 Obiekt 2 Obiekt 3 Obiekt 4

mg/kg s.m.

28 0,10 0,08 0,27 0,07

52 0,34 0,18 0,82 0,06

101 0,00 0,00 0,02 0,05

118 0,03 0,00 0,02 0,08

153 0,03 0,00 0,05 0,08

138 0,13 0,06 0,20 0,23

180 0,05 0,00 0,04 0,07

Suma 0,68 0,32 1,43 0,65

Osady pobrane z osadnikw z obiektw 1 i 2 charakteryzowaa zawarto suchej masy od 52,2 % do 79,5 %, przy czym zawarto pozostaoci po praeniu (substancje mineral-ne) wynosia od 88,6 % s.m. do 97,3 % s.m. Zawarto wglowodorw wynosia z obiektu 1 15 000 mg/kg s.m., a z obiektu 2 11 000 mg/kg s.m. W mieszaninie wglowodorw znajdoway si wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne (WWA), ktrych suma wy-nosia 17,86 mg/kg s.m. obiekt 1 i 36,76 mg/kg s.m. obiekt 2. Skad poszczeglnych zwizkw chemicznych w WWA podano w tabeli 2. Ponadto badane osady zawieray poli-chlorowane bifenyle (PCB) w iloci 0,68 mg/kg s.m. z obiektu 1 i 0,32 mg/kg s.m. z obiektu 2. Zawarto poszczeglnych kongenerw PCB podano w tabeli 3.

Stenie cynku i oowiu w suchej masie osadu w obiektach 1 i 2 byo na zblionym po-ziomie i wynosio odpowiednio:

953 mg Zn/kg s.m. z obiektu 1 i 859 mg Zn/kg s.m. z obiektu 2, 83 mg Pb/kg s.m. z obiektu 1 i 71 mg Pb/kg s.m. z obiektu 2.

39

Charakterystyka osadw powstajcych w procesie oczyszczania ciekw opadowych...

Osad pobrany z czci osadowej separatora (obiekt 3) charakteryzowaa sucha masa sta-nowica 34,4 %, w ktrej pozostao po praeniu stanowia 77,5 % s.m. Zawarto wglowo-dorw bya bardzo dua i wynosia 28 000 mg/kg s.m. Suma wielopiercieniowych wglowodo-rw aromatycznych (WWA) w badanym osadzie wynosia 9,39 mg/kg s.m., a polichlorowanych bifenyli (PCB) 1,43 mg/kg s.m. Zawarto cynku i oowiu ksztatowaa si na poziomie:

1195 mg Zn/kg s.m., 120 mg Pb/kg s.m.

Osad pochodzcy z osadnika urzdzenia typu TOS (obiekt 4 separator starego typu) charakteryzowaa niewielka zawarto suchej masy 6,34 %. Pozostao po praeniu (substancje mineralne) stanowiy 94,4 % s.m. Zawarto wglowodorw wynosia 9400 mg/kg s.m. w tym WWA stanowiy 38,97 mg/kg s.m. Polichlorowane bifenyle wynosiy 0,65 mg/kg s.m. Zawarto cynku i oowiu ksztatowaa si na poziomie:

1048 mg Zn/kg s.m., 95 mg Pb/kg s.m.

4.2. Wyniki bada analizy granulometrycznej

Analiz granulometryczn osadw wykonano dla substancji mineralnych po praeniu w temp. 550C. Osady po wysuszeniu w 105C byy scementowane i oddzielenie poszcze-glnych czstek byo niemoliwe. Do bada granulometrycznych osadu zastosowano sita o rednicy oczek od 0,062 mm do 2 mm.

Wyniki analizy granulometrycznej osadu przedstawiono graficznie na rysunkach 1 i 3, w postaci krzywej sumacji, ktra okrela udzia procentowy danej frakcji i mniejszych w ba-danym osadzie.

Rys. 1. Krzywa sumacji analizy sitowej osadw z obiektw 1, 2 i 4Fig. 1. The curve of aggregation of sieve analysis of sediments from sites 1, 2 and 4

40

Ewa Szyprowska, Aleksandra Nechay

Rys. 2. Udzia procentowy poszczeglnych frakcji w skadzie granulometrycznym osadw z osadnikw, powstajcych w procesie oczyszczania ciekw opadowych z terenw stacji benzynowych obiekty 1, 2 i 4

Fig. 2. Share of different granulometric fractions of sludge from septic tanks, the resulting in the purification process sewage rainwater from the area of petrol stations objects 1, 2 and 4

Rys. 3. Krzywa sumacji analizy sitowej osadu z obiektu 3Fig. 3. The curve of aggregation of sieve analysis of sediments from the object 3

41

Charakterystyka osadw powstajcych w procesie oczyszczania ciekw opadowych...

Rys. 4. Udzia procentowy poszczeglnych frakcji w skadzie granulometrycznym osadu z osad-nika zintegrowanego z separatorem powstajcego w procesie oczyszczania ciekw opadowych z terenu stacji benzynowej obiekt 3

Fig. 4. Share of different granulometric fractions of the sediment trap integrated with the separa-tor, the resulting in the purification process sewage rainwater from the area of petrol sta-tion object 3

Udzia poszczeglnych frakcji w osadzie przedstawiono na rysunkach 2 i 4. W osadni-kach zlokalizowanych na obiektach 1, 2 i 4 udzia frakcji 1 mm stanowi od 86% do 99,6% (rys.1). Udzia poszczeglnych frakcji w osadach z poszczeglnych obiektw bada by zrnicowany. W osadzie pobranym z osadnika zintegrowanego z separatorem (obiekt 3 zbiornik bez przegrody) 89% stanowi frakcje 0,3 mm (rys. 3).

5. WNIOSKI

1. Wyniki przeprowadzonych bada osadw powstajcych w procesie oczyszczania cie-kw opadowych ze zlewni stacji benzynowych wykazay zrnicowany poziom ste zanieczyszcze. Gwnym skadnikiem tych zanieczyszcze s substancje mineralne piasek, oraz wglowodory, w ktrych znajduj si wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne (WWA) i polichlorowane bifenyle (PCB).

42

Ewa Szyprowska, Aleksandra Nechay

2. Wysokie stenie takich zanieczyszcze jak: wglowodory od 9400 mg/kg s.m. do 28 000 mg/kg s.m., WWA (suma) od 9,39 mg/kg s.m. do 38,97 mg/kg s.m., PCB od 0,32 mg/kg s.m. do 1,43 mg/kg s.m.,

potwierdziy, e badane osady s odpadami niebezpiecznymi.

PIMIENNICTWO

Analiza granulometryczna piasku. BN-65/6728-01.ANIELAK A.M. 2000. Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ciekw. Wydawnictwo

Naukowe PWN, Warszawa.Charakterystyka osadw ciekowych. Oznaczanie wartoci pH. PN-EN 12176:2002. Charakteryzowanie odpadw. Oznaczanie strat przy praeniu odpadw, szlamw

i osadw. PN-EN 15169:2007.Charakteryzowanie odpadw. Oznaczanie suchej masy po oznaczeniu suchej pozo-

staoci lub zawartoci wody. PN-EN 14346:2007.Charakteryzowanie odpadw. Oznaczanie zawartoci wglowodorw metod grawi-

metryczn. PN-EN 14345:2005.Rozporzdzenie Ministra rodowiska z dnia 27 wrzenia 2001 r. w sprawie katalogu

odpadw (Dz. U. Nr 112, poz. 1206).SAWICKA-SIARKIEWICZ H. 2005. Separatory charakterystyka, dobr, warunki stoso-

wania. Przegld Komunalny Wodocigi Kanalizacja 3(12).