Na początek pytanie „z lotu ptaka”: jak ogólnie ocenia Pan nową dyrektywę ściekową? Jakie ma ona znaczenie dla sektora? Czy to będzie ewolucja, czy rewolucja? Czy to dobre regulacje?
Piotr Banaszek: Sektor gospodarki wodno‑ściekowej w Polsce ma duże zaległości. Nie udało nam się w pełni dostosować nawet do poprzedniej dyrektywy z 1991 roku. Wciąż istnieje bardzo wiele gmin i miejscowości, w których ścieki po prostu „znikają”, bo nie ma kanalizacji ani systemów nadzoru nad odbiorem nieczystości z szamb.
Jeśli chodzi o oczyszczalnie, duże obiekty – powyżej 50 tys. RLM – funkcjonują dobrze. To nowoczesne instalacje. Natomiast ogromny problem dotyczy mniejszych oczyszczalni, zwłaszcza poniżej 10 tys. RLM oraz tych z przedziału 10–15 tys. RLM. Wynika to m.in. z błędnej implementacji poprzedniej dyrektywy: w Polsce uznano, że oczyszczalnie w tym zakresie nie muszą usuwać związków biogennych, czyli azotu i fosforu. Unia Europejska zakwestionowała te przepisy i uznała je za błędne. Tymczasem właśnie takich oczyszczalni jest w Polsce najwięcej.
Nowa dyrektywa wprowadza bardzo wiele zmian o charakterze rewolucyjnym. Najważniejsza to obowiązek czwartego stopnia oczyszczania, czyli usuwania mikrozanieczyszczeń. W Polsce nie ma ani jednej oczyszczalni, która miałaby taki stopień w skali pełnowymiarowej. Do tej pory praktycznie nikt nie badał mikrozanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych, a teraz stanie się to standardem. Czwarty stopień będzie bardzo kosztowny zarówno inwestycyjnie, jak i eksploatacyjnie.
Kolejna kwestia to samowystarczalność energetyczna oczyszczalni powyżej 10 tys. RLM. Każdy kraj będzie rozliczany jako całość – trzeba będzie wykazać, że wszystkie oczyszczalnie razem produkują więcej energii, niż zużywają. To ogromne wyzwanie, bo w Polsce są pojedyncze obiekty, które produkują nadwyżkę energii, ale większość pokrywa swoje zapotrzebowanie w kilkunastu lub kilkudziesięciu procentach, a wiele nie produkuje energii wcale.
Dyrektywa zaostrza też normy dla azotu i fosforu w oczyszczalniach powyżej 150 tys. RLM. Usuwanie azotu jest procesem energochłonnym, więc mamy sytuację paradoksalną: z jednej strony musimy zwiększać zużycie energii, aby spełnić normy, a z drugiej mamy być energetycznie samowystarczalni.
A jak to wygląda od strony modernizacyjnej? Jakie technologie będą musiały być wdrażane? Co będzie najtrudniejsze – dobór technologii, ich dostępność, koszty, czy może organizacja prac, bo modernizacja może zakłócić działanie oczyszczalni?
Modernizacja musi być prowadzona tak, aby oczyszczalnia cały czas spełniała wymagania pozwolenia wodnoprawnego. To ogromne wyzwanie. Część instalacji trzeba przekazać wykonawcy, który prowadzi prace, a jednocześnie trzeba utrzymać efekt ekologiczny.
Niektóre oczyszczalnie mają instalacje rezerwowe, które pozwalają na bezpieczne wyłączenia, ale wiele obiektów ich nie posiada. To znacząco utrudnia modernizację.
Najtrudniejszy będzie czwarty stopień oczyszczania. W Polsce nie mamy doświadczenia ani w projektowaniu, ani w eksploatacji takich instalacji. Nie możemy – jak to zwykle w branży – zadzwonić do kolegi i zapytać, jak to działa, jakie są problemy, na co uważać. Pierwsze oczyszczalnie będą się uczyć na własnych błędach. Ci, którzy będą budować później, będą mieli łatwiej.
Oczyszczalnie to bardzo złożone obiekty. Modernizacja często oznacza ingerencję w istniejące sieci: energetyczne, sterowania, technologiczne. Dodanie jednego elementu może zaburzyć pracę całego układu. Przykładowo: nowa instalacja może wymagać więcej ciepła, a istniejąca sieć cieplna może nie mieć wystarczającej przepustowości. Albo nowa instalacja może mieć duże zapotrzebowanie na energię elektryczną, co wymusi modernizację rozdzielni.
Najlepiej byłoby robić kompleksowe modernizacje – wymieniać sterowniki, urządzenia pomiarowe, ujednolicać automatykę, stosować jednego producenta pomp czy napędów. Ale koszty dyrektywy sprawią, że większość oczyszczalni będzie modernizować się etapami, co zwiększa ryzyko problemów.
Automatyka starzeje się bardzo szybko – 10–15 lat to dużo. Często nie ma już sterowników czy przekaźników, które były stosowane wcześniej, więc trzeba łączyć stare systemy z nowymi, pracującymi na innym oprogramowaniu. To rodzi problemy z komunikacją i stabilnością.
Wspomniał Pan o bardzo wysokich kosztach modernizacji, które będą konieczne dla średnich i dużych oczyszczalni. Jakiego rzędu mogą to być koszty?
Trudno mówić o konkretnych kwotach, bo każda oczyszczalnia jest inna. Koszty zależą od warunków terenowych, gruntowych, od tego, jakim terenem dysponuje obiekt, czy w ogóle jest miejsce na nową instalację. Czasem budowa nowej instalacji wymusza przebudowę innych instalacji/obiektów znajdujących się już w danym miejscu. To wszystko wpływa na koszty. W Polsce nie mamy żadnych pełnowymiarowych instalacji czwartego stopnia, więc nie mamy nawet punktu odniesienia. Nie możemy powiedzieć: „u kolegi kosztowało tyle, więc u nas będzie podobnie”. Tu zaczynamy od zera.
Porozmawiajmy o finansowaniu. Czy uważa Pan, że – podobnie jak w przypadku wodociągów – pojawią się programy rządowe, systemy dofinansowań? I druga część pytania: jak Pan ocenia mechanizm udziału producentów kosmetyków i chemikaliów w finansowaniu czwartego stopnia? (ROP)
W dyrektywie zapisano, że producenci kosmetyków i farmaceutyków – uznani za branże wprowadzające mikrozanieczyszczenia do środowiska – mają zasilać specjalny fundusz. Z tego funduszu mają być finansowane instalacje oczyszczania czwartego stopnia. Już teraz do Trybunału Europejskiego wpływają protesty tych branż. Twierdzą, że nie tylko one odpowiadają za mikrozanieczyszczenia. Polski rząd również zgłosił sprzeciw, pytając, dlaczego obciążono akurat te dwie branże.
Dyrektywa jest ogólna. Nie wiemy:
jakie będą szczegółowe zasady finansowania,
czy dofinansowanie będzie wypłacane z góry czy jako refundacja,
czy będzie to 20%, 50% czy 80%.
Wyznaczenie obszarów na których stężenie lub nagromadzenie mikrozanieczyszczeń z oczyszczalni ścieków komunalnych stanowi zagrożenie dla środowiska lub dla zdrowia ludzkiego zagrożonych ma nastąpić do końca 2030 roku. Dopiero wtedy dowiemy się, które oczyszczalnie – poza tymi powyżej 150 tys. RLM, które mają obowiązek bezwarunkowy – będą musiały wdrożyć czwarty stopień.
To oznacza, że dopiero na początku 2031 roku oczyszczalnie będą wiedziały, czy muszą inwestować w czwarty stopień oczyszczania.
Od momentu wpisania odbiornika na listę zagrożonych będzie 7 lat na realizację inwestycji. To niby dużo, ale w praktyce:
1,5 roku zajmuje sama budowa,
zostaje ok. 5,5 roku na przygotowanie dokumentacji, przetargów, uzgodnień.
Pamiętajmy też, że przedsiębiorstwa wodociągowe planują budżety w okresach 3-letnich - jako taryfy 3-letnie.
Jeśli wiele oczyszczalni ruszy jednocześnie, pojawi się problem: nie mamy w kraju wykonawców z doświadczeniem, więc popyt przewyższy podaż, a ceny wzrosną. Do tego cała Europa będzie wdrażać te instalacje, więc ceny materiałów i urządzeń również mogą skoczyć.
Czy w takim razie mieszkańcy odczują to w rachunkach?
Obawiam się, że tak. Jeśli mamy wybudować instalację, która jest droga inwestycyjnie i droga w eksploatacji, to koszty muszą się gdzieś pojawić. Nawet jeśli dostaniemy wysokie dofinansowanie inwestycyjne, to koszty eksploatacyjne pozostaną.
Najpopularniejszą metodą usuwania mikrozanieczyszczeń jest ozonowanie. Produkcja ozonu wymaga ogromnych ilości energii. A przecież równocześnie mamy dążyć do samowystarczalności energetycznej. To się ze sobą kłóci.
Wyższe koszty oczyszczania metra sześciennego ścieków przełożą się na ceny dla mieszkańców.
Jednocześnie warto zauważyć, że ścieki po czwartym stopniu będą miały bardzo wysoką jakość. Ozon działa jak środek dezynfekujący. W Polsce mamy małe zasoby wody pitnej – porównywalne do Egiptu, który jest w 90% pustynią. Dlatego powinniśmy rozwijać ponowne wykorzystanie ścieków oczyszczonych:
w rolnictwie,
w utrzymaniu zieleni miejskiej,
w systemach szarej wody.
Skoro wydamy ogromne pieniądze na oczyszczenie wody, to powinniśmy traktować ją jako produkt, a nie „ściek oczyszczony”.
Ostatnio wspominał Pan, że nowe regulacje to także konieczność bardziej zaawansowanej analizy, która dziś często nie jest prowadzona. Jakie dane będą musiały być zbierane i analizowane?
Nowych danych nie będzie bardzo dużo. Dyrektywa wymaga częstszych badań jakości ścieków oczyszczonych oraz rozpoczęcia badań mikrozanieczyszczeń. To będą robić laboratoria zewnętrzne.
Natomiast ogromną zmianą będzie konieczność osiągnięcia samowystarczalności energetycznej. To ciągła optymalizacja pracy obiektu, zmniejszanie zużycia energii i zwiększanie produkcji energii, głównie z biogazu.
Fotowoltaika nie rozwiąże problemu – na obiektach najczęściej brakuje powierzchni. Dlatego kluczowy jest proces fermentacji metanowej.
Ścieki surowe to źródło węgla, azotu i fosforu. Węgiel jest potrzebny zarówno do produkcji biogazu, jak i do procesów biologicznych usuwania azotu. Trzeba będzie bardzo precyzyjnie zarządzać dystrybucją węgla między procesami.
To wymaga zaawansowanych algorytmów sterowania. Dziś wiele oczyszczalni działa na prostych algorytmach typu: utrzymaj poziom w zbiorniku, utrzymaj stężenie tlenu, utrzymaj recyrkulację na 300%.
To za mało. Aby osiągnąć neutralność energetyczną, konieczne będą zaawansowane systemy sterowania oparte o sieci neuronowe i uczenie maszynowe, o systemy predykcyjne.
Każda oczyszczalnia jest inna – nawet dwie identyczne technologicznie będą pracować inaczej, bo np. mają inną zlewnię. Dlatego system sterowania musi być szyty na miarę.
Dziś mamy ogromną liczbę danych – przykładowo na mojej oczyszczalni system SCADA odbiera ponad 10 tysięcy sygnałów, a ja podczas bieżącej pracy przeglądam może 200. Człowiek nie jest w stanie analizować wszystkiego. Potrzebujemy narzędzi, które przykładowo: wykryją spadek sprawności pompy, przewidzą wzrost dopływu ścieków, zoptymalizują napowietrzanie, a tym samym zminimalizują zużycie energii.
W zasadzie odpowiedział Pan już na moje kolejne pytanie, bo chciałam zapytać, jak będzie wyglądała oczyszczalnia przyszłości.
Tak, oczyszczalnia przyszłości będzie przede wszystkim obiektem dużo bardziej zoptymalizowanym pod kątem oprogramowania i sterowania. Już teraz widzimy, jak zmienia się rynek energii: są okresy, kiedy energia jest bardzo tania, i takie, kiedy jest bardzo droga. Obecnie kupujemy energię po stałej cenie i sprzedajemy ją po stałej cenie, ale to się zmieni.
W przyszłości będziemy dążyć do tego, aby:
kupować energię wtedy, gdy jest tania,
sprzedawać ją wtedy, gdy jest droga,
produkować jak najwięcej energii własnej,
optymalizować zużycie energii w czasie rzeczywistym.
To oznacza, że oczyszczalnie będą potrzebowały zaawansowanych narzędzi analitycznych, predykcyjnych i optymalizacyjnych. Systemy będą musiały przewidywać zmiany obciążenia, reagować wcześniej, dostosowywać napowietrzanie, recyrkulację, pracę pomp.
Oczyszczalnia przyszłości będzie obiektem, który „podpowiada” operatorowi, jak reagować. Będzie wyposażona w narzędzia, które przewidują sytuacje zanim do nich dojdzie. Przykład: jeśli system wie, że o 16:00–17:00 spodziewany jest większy dopływ ścieków, to zanim czujniki wykryją zmianę, sterowanie już zacznie przygotowywać reaktory – zwiększy napowietrzanie, zmieni recyrkulację, dostosuje parametry.
Mamy jednak trudną sytuację. Większość oczyszczalni w Polsce była budowana lub modernizowana w latach 80., 90. i 2000. W tamtym czasie nikt nie myślał o optymalizacji energetycznej. Modernizacje często polegały na tym, że „mamy takie reaktory, więc spróbujmy je wykorzystać”. Chodziło o to, żeby inwestycja była możliwie tania, bo brakowało pieniędzy. Nikt nie myślał: „wydajmy 10–20 milionów więcej, bo to się zwróci w ciągu 10 lat na energii”.
No właśnie - jakie błędy mogą popełniać zarządzający oczyszczalniami w kontekście nadchodzących zmian i modernizacji?
Błędów może być masa. Najważniejsze to znaleźć optymalne rozwiązanie pod kątem kosztów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych w przyszłości.
Największym błędem jest podejście inwestycyjne polegające na oszczędzaniu „tu i teraz”, bez patrzenia na koszty eksploatacyjne w przyszłości. Często wygląda to tak: skoro nie ma pieniędzy, to budujemy minimalnym kosztem, a o kosztach eksploatacji będziemy myśleć później. To jest bardzo krótkowzroczne.
Jeśli mamy 100 mln na modernizację, a potrzeby na 120 mln, to tniemy gdzie się da. To powoduje, że inwestycja nie jest kompleksowa, tylko wybiórcza. Często modernizacje robi się „na siłę”, dopasowując nowe elementy do starej infrastruktury, zamiast projektować rozwiązania optymalne. W efekcie powstają układy, które działają, ale są nieefektywne energetycznie i trudne w eksploatacji.
Kolejna sprawa – im większa modernizacja, tym bardziej skomplikowany układ sterowania. A my technolodzy na technicznych aspektach sterowania się nie znamy. Idziemy więc na spotkanie z automatykami, ale ich nie rozumiemy. Niby mówimy wszyscy po polsku, ale specjalistyczna terminologia z branży AKPiA to dla nas abstrakcja. Automatycy mają podobnie z technologami – my też mówimy o procesach, na których oni się nie znają. Kluczem będzie znalezienie wspólnego języka, żeby stworzyć układ, który będzie efektywny optymalny pod kątem procesu oczyszczania ścieków i pod kątem energetycznym.
