Woda jest jednym z podstawowych elementów warunkujących życie na naszej planecie. Dla życia człowieka zajmuje drugie miejsce za powietrzem do oddychania – bez dostawy tleny przeżyjemy około 3 minut, a bez wody około 3 dni. Woda jest też potrzebna do produkcji pokarmu, który jest na trzecim miejscu w tym zestawieniu. Nic więc dziwnego, że w historii rozwoju ludzkich osad, kluczowym czynnikiem ich lokalizacji był dostęp do wody pitnej. Odprowadzanie nieczystości było natomiast sprawą drugorzędną. Do czasu powstania pierwszych większych ludzkich osiedli pojęcie ścieków nie występowało. Dopiero rozwój starożytnych miast wymusił poszukiwanie rozwiązań. Zaczęto budować kanały, które miały odprowadzać ścieki do wód. Początkowo były to odkryte kanały, jednakże z czasem zastąpiono jest kanałami zakrytymi, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się chorób. I taki system gospodarowania ściekami istniał przez setki lat. Dopiero pod koniec XIX wieku zwrócono uwagę na problem pogarszającej się jakości wód w rzekach i zaczęto stosować pierwsze systemy oczyszczania ścieków.
Pierwsze systemy oczyszczania ścieków nie różniły się co do zasady działania od współcześnie stosowanych metod. W większości oczyszczalni stosuje się oczyszczanie mechaniczne. W przeszłości były to zbiorniki sedymentacyjne, w których zanieczyszczenia opadały na dno i były regularnie z nich usuwane. Współcześnie są to systemy kratownic, piaskowników i separatorów, które mają usunąć ze ścieków wszystkie śmieci, które nie powinny się tam znaleźć oraz zanieczyszczenia mineralne, np. piasek. Samo mechaniczne oczyszczanie ścieków było już dużym krokiem w przód, ponieważ w procesie sedymentacji ze ścieków usuwane były znaczne ilości związków biogennych – tych samych, które są odpowiedzialne za rosnącą żyzność wód powierzchniowych (eutrofizacja), która zwiększa szanse na rozwój sinicowych zakwitów wody. Warto jednak pamiętać, że takie mechaniczne oczyszczenie w Polsce istnieje od trochę ponad wieku, więc wcześniej wszystko trafiało do rzek i osiadało na dnie zbiorników czy morza Bałtyckiego przyczyniając się do ich degradacji.
Współcześnie mechaniczne oczyszczanie jest równie ważne, szczególnie, że pomimo wielu kampanii prowadzonych przez liczne spółki wodociągowej w kraju, wielu nadal traktuje toaletę jako śmietnik i wrzuca do niej odpadki, które powinny wylądować w koszu. Jeśli zaśmiecający ma trochę szczęścia, to śmieć ten opuści kanalizację w jego budynku i stworzy problem gdzieś dalej – albo na przepompowniach ścieków rozmieszczonych w sieci kanalizacyjnej lub już na oczyszczalni. Jak tego szczęścia nie ma to karma wraca w postaci zapchanych rur i problemów z drożnością kanalizacji. Niezależnie od miejsca powstania zatoru to wszystko są dodatkowe koszty, które później i tak wracają do nas w opłatach za gospodarowanie ściekami.
Drugim problemem są obszary, gdzie ścieki komunalne łączą się z woda opadowymi i roztopowymi w tzw. system kanalizacji ogólnospławnej. Istnieje ona głównie w centralnych częściach miast i jest swoistym reliktem przeszłości, gdy o oczyszczaniu ścieków nie myślało się jeszcze tak jak to robi się dziś. W trakcie opadów z ulic i chodników wymywane są wszelkie zanieczyszczenia od piasku i pyłów po śmieci (których oczywiście nie powinna tam być) to trafia do kanalizacji ogólnospławnej i razem ze ściekami komunalnymi płynie do oczyszczalni. Jednakże w przypadku intensywniejszych opadów, gdy ilość mieszaniny ścieków i wód opadowych jest za duża, jej część poprzez przelewy burzowe trafia bez oczyszczania do naszych rzek. Z obu powyższych powodów dąży się do rozłącznego systemu kanalizacji oraz do rozwoju retencji wód opadowych w miastach, co ma jeszcze dodatkowe zalety w postaci przeciwdziałania powodzi i suszy, a także poprawa mikroklimatu i oszczędności w zarządzaniu terenami zielonymi.
Kolejnym etapem rozwoju oczyszczania ścieków były procesy biologicznego oczyszczania skupione głównie na usuwaniu azotu i fosforu jako głównych składników ścieków. Tym bardziej, że to właśnie te dwa pierwiastki są odpowiedzialne za wspomnianą wcześniej eutrofizację. Są one składnikiem nie tylko związków organicznych, ale mogą także występować w formie rozpuszczonych w wodzie jonów (np. azotanów, o których pisaliśmy wcześniej Jakość wody – azotany) lub prostych związków, których nie da się usunąć w procesie sedymentacji. Badając świat przyrody naukowcy zauważyli liczne naturalne procesy, które są odpowiedzialne za samooczyszczanie się wód. Dzięki licznymi badaniom udało się tą technologię natury zaadaptować do oczyszczalni ścieków, a dzięki kontroli podstawowych parametrów fizykochemicznych jak temperatura, pH, zwartość tlenu w wodzie czy czas przepływu, efektywność tych biologicznych procesów jest wyższa niż w naturze. Podstawą tego systemu jest osad czynny, czyli złoże bakterii, które niczym ludzkie fabryki zajmują się przetwarzaniem zanieczyszczeń. Część z tych związków jest wbudowywanych w ich komórki i okresowo nadmiar osadu jest usuwany poza system oczyszczania ścieków, a można go wykorzystać m.in. jako nawóz. Azotany są natomiast przerabiane na formę azotu gazowego, który wędruje do powietrza. W przypadku większej ilości fosforanów proces oczyszczania jest jeszcze wspomagany chemicznie poprzez strącenie tego jonu do osadów przy użyciu soli wapnia, żelaza lub glinu, które bardzo dobrze wiążą się z fosforanami, tworząc trudno rozpuszczalne związki. W kontrolowanych warunkach oczyszczalni ścieków łatwo jest utrzymać stabilność tak powstałego osadu, więc ryzyko, że fosforany uwolnią się znów do wody jest niewielkie. Podobniej jak w przypadku osadu czynnego, nadmiar osadów fosforanowych także jest usuwany, a po odwodnieniu może być użyty jako nawóz.
Na przestrzeni ostatnich dwóch dekad ilość i sprawność oczyszczalni ścieków znacząco wzrosła. Równolegle, oprócz gospodarki ściekami komunalnymi, rozwiały się przepisy i technologie oczyszczania i ograniczania ścieków przemysłowych. W efekcie chemiczna jakość wód powierzchniowych znacząco się poprawia. Nie oznacza to jednak, że wszystko już zostało zrobione. Szczególnie, że w ściekach komunalnych mamy bardzo złożoną mieszaninę zanieczyszczeń, co jest dużym wyzwaniem w ich oczyszczaniu. W przypadku ścieków przemysłowych łatwo określić jakich zanieczyszczeń możemy się spodziewać i dostosować do tego odpowiednie metody oczyszczania. Natomiast w ściekach komunalnych oprócz zanieczyszczeń organicznych mamy szereg innych związków, które w ostatnich latach są pod lupą naukowców, a w jednostkach zajmujących się przepisami prawnymi i zarządzaniem jakością środowiska zaczyna się rozmawiać i rozważać jak zmierzyć się z nowymi wyzwaniami. Wśród nich znajdują się pozostałości leków, które wydalamy ze swojego organizmu, a do których usuwania oczyszczalnie nie są dostosowane i jeśli udaje się część z nich usunąć to zachodzi to przy okazji innych procesów. Do tego dochodząc jeszcze środki chemiczne używane w wielu domach do wielu różnych czynności w porządkowych. Niektóre ze związków chemicznych są toksyczne nawet w niewielkich dawkach, po których przekroczeniu organizmy żywe albo giną albo znacząco ograniczają swoją aktywność. Dotyczy to także bakterii osadu czynnego. Jeśli wraz ze ściekami dostaną one za duża dawkę jakiś związków to efektywność oczyszczalni okresowo spada i więcej azotu i fosforu trafia do rzek. To tylko niektóre z wyzwań gospodarki ściekowej, z którymi musi mierzyć się branża, która swoją pracą wpływa na jakość wód powierzchniowych. Należy jednak pamiętać, że poziom oczyszczania ścieków zależy także od naszej domowe aktywności, a przede wszystkim pamiętajcie: TOALETA TO NIE ŚMIETNIK.
