Computer simulation of activated sludge process to obtain the minimum eutrophication potential of municipal wastewater

Po 15 latach wdrażania Ramowej Dyrektywy Wodnej, której podstawowym celem było osiągniecie w 2015 r. dobrego stanu wszystkich wód w państwach unijnych, okazało się, że tylko 53% wód powierzchniowych w Europie osiągnęło ten cel, a nadmiar substancji biogennych występuje w około 30% wód w 17 państwach członkowskich, w tym także w Polsce. Taki stan powoduje dalszy rozwój eutrofizacji i związane z tym poważne komplikacje w zakresie wszystkich kategorii użytkowania wód. Fakty te wskazują na niekorzystny bilans poniesionych kosztów i uzyskanych korzyści w zakresie zapobiegania negatywnym skutkom eutrofizacji poprzez ograniczanie wprowadzania do wód powierzchniowych substancji biogennych z oczyszczalni ścieków, a także na brak osiągnięcia założonych efektów ekologicznych przy ogromnych nakładach inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Oznacza to, że nadal występują luki w zakresie ustalania warunków wprowadzenia ścieków do wód, które nie uwzględniają wiedzy na temat postaci substancji biogennych potęgujących proces eutrofizacji. W środowisku wodnym takimi formami biogenów są ich formy bioprzyswajalne (mineralne), bezpośrednio dostępne dla autotroficznych organizmów roślinnych. Wyniki przeprowadzonych badań symulacyjnych, nakierowanych na poszukiwanie prostszych i tańszych technologii biologicznego usuwania substancji biogennych i odprowadzanie do odbiornika ścieków oczyszczonych o niskim potencjale eutrofizującym, potwierdziły możliwość doboru skutecznych technologii usuwania substancji biogennych, które jednocześnie pozwolą na ograniczenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych oczyszczania ścieków i bardziej skuteczną ochronę odbiorników przed eutrofizacją.15 years from starting the implementation of Water Framework Directive, primary objective of which was to achieve good status of all waters in the EU countries by 2015, only 53% of surface waters in Europe have reached the set goal, and excessive amounts of nutrients are observed in about 30% of water bodies in 17 member states, including Poland. Consequently, the eutrophication progresses causing serious complications with regard to all the water use categories. These facts indicate an unfavorable cost-benefit balance in terms of preventing adverse effects of eutrophication by reducing nutrient discharge from wastewater treatment plants and failure to achieve the set ecological goals despite huge capital expenditures and operating costs. This means that gaps in respect of determining the conditions of wastewater discharge into the receivers still exist, which prevent taking into account the knowledge on nutrient forms accelerating eutrophication. In the aquatic environment such forms of nutrients are their bioavailable mineral forms, immediately assimilable by autotrophic plant organisms. The results of computer simulations, aimed at identification of simpler and cheaper technologies of biological nutrient removal and discharge of an effluent of low eutrophication potential, confirmed feasibility of selecting effective nutrient removal technologies that would also limit the investment and operational costs of sludge wastewater treatment and provide more effective protection of receivers against eutrophication