INSTALACJE DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH  

- Rozwiązywanie problemów ścieków w gospodarstwach rolniczych w zabudowie rozproszonej.  - plik do ściągnięcia  

W wyniku kilkuletniego procesu badawczo-wdrożeniowego  zaproponowano przykładowe rozwiązanie ciągu technologicznego oczyszczania ścieków, przy czym zastosowanie odpowiednich elementów  zależy od konkretnych warunków lokalizacyjnych gospodarstwa, jak również charakterystyki fizyko-chemicznej ścieków poddawanych oczyszczaniu. 

 Zagrodowa instalacja do oczyszczania ścieków bytowych do 10 RLM.

W skład proponowanych rozwiązań przyzagrodowych instalacji do oczyszczania i zagospodarowania ścieków bytowych wchodzą następujące urządzenia :

1. Trzykomorowy osadnik przepływowy  z odpowiednim układem rurowych separatorów zanieczyszczeń pływających.

2. Złoże filtracyjne o pionowym przepływie ścieków wraz z układem pompowym do cyklicznej dystrybucji ścieków na jego powierzchnię.

3. Złoże roślinno-gruntowe o poziomym ciągłym przepływie ścieków  z odpowiednim układem studzienek, rur dystrybucyjnych i zbierających ścieki i nasadzeniami roślinnymi .

4. Stokowe złoża trawiasto-glebowe lub trawiasto-gruntowe  z nasadzeniami traw wodnolubnych.

5. Układ dystrybucyjno-rozsączający do odbioru i końcowego doczyszczenia odcieków z instalacji.

6. Zanikowe oczka wodne zasiedlone roślinnością typu bagiennego, jako alternatywne układy odbierające oczyszczone ścieki.

Konfiguracja poszczególnych członów oczyszczających dobierana jest indywidualnie w zależności od ilości ścieków oraz istniejących warunków terenowych. 

Warunkiem prawidłowej pracy i wynikającej z tego wysokiej jakości oczyszczania całej instalacji jest wstępne, tzw. mechaniczne, oczyszczenie surowych ścieków w prawidłowo wykonanym i należycie obsługiwanym wielokomorowym osadniku przepływowym (optymalnie trzykomorowym), wyposażonym w międzykomorowe, rurowe separatory zanieczyszczeń pływających (kożuchów), które usytuowane są w miejscach przepływu ścieków do sąsiednich komór.

W pierwszej komorze osadnika ścieki są wstępnie oczyszczane mechanicznie (sedymentacja zawiesin nawet do 70 %), a także rozpoczyna się biochemiczny rozkład zawartej w nich substancji organicznej (gnicie, fermentacja). W pozostałych komorach ciecz jest klarowana i trwają dalsze procesy biochemiczne.

Wypływające z ostatniej komory osadnika ścieki, choć znacznie oczyszczone w stosunku do doprowadzonych (sprawność oczyszczania substancji organicznej wyrażonej w BZT₅ i ChZT zawiera się w przedziale 25 ÷ 50 %, a biogenów : azotu całkowitego i fosforu ogólnego w przedziale 10÷15 %), nie spełniają wymagań sanitarnych i nie można ich absolutnie odprowadzać do gruntu lub do wód powierzchniowych.

Ścieki oczyszczone tylko w osadniku charakteryzują się jeszcze bardzo wysoką koncentracją zanieczyszczeń, wśród nich - szczególnie wysoką zawartością azotu całkowitego, a w nim: jego formy amonowej N-­NH­₄, której stężenia sięgają wartości nawet do 180 mg/l, co powoduje poważne trudności technologiczne przy usuwaniu tego zanieczyszczenia z każdego układu oczyszczającego.

Jak wykazały badania IBMER w Tyliczu, urządzeniem które decyduje o znaczącym zmniejszeniu w ściekach stężeń substancji węglowych BZT₅ i ChZT (>90 % i >83 %  zarówno w zimie jak i w lecie), a także stwarza sprzyjające warunki do wydajnej nitryfikacji azotu amonowego do azotu azotanowego (>60 % zarówno w lecie jak i zimie) jest złoże filtracyjne o przepływie pionowym.

Ścieki oczyszczone wstępnie w osadniku, podawane są cyklicznie na powierzchnię tego złoża za pomocą odpowiednio dobranego układu pompowego i tryskaczy lub alternatywnie : naczynia wywrotnego i układu rur perforowanych. Infiltrując przez wierzchnią warstwę wypełnienia materiału filtracyjnego, stopniowo przesiąkają w dół złoża poprzez kolejne warstwy, od drobnej do grubej granulacji, a następnie, znacząco już oczyszczone, kierowane są odpowiednimi przewodami do następnych urządzeń w założonym ciągu oczyszczającym. Całkowita miąższość materiału filtracyjnego tego złoża może dochodzić do 100 cm.

W efekcie procesów oczyszczania ścieków na złożu pionowym uzyskujemy prawie całkowite zmniejszenie zanieczyszczeń organicznych BZT₅ i ChZT i częściowo fosforanów P-PO₄.  W znacznym stopniu zmniejsza się też koncentracja N-NH₄­ (azotu amonowego).

W odpływających ściekach pozostają jeszcze nadmierne ilości azotu całkowitego N_C, w którym dominują sole azotanowe. Ich usunięcie wymaga więc dalszych procesów oczyszczania w kolejnych urządzeniach, których ilość i rodzaj zależy od jakości i ilości poddawanych dalszemu oczyszczaniu ścieków oraz od wymaganego stopnia ich ostatecznego oczyszczenia.

Kolejnym więc urządzeniem jest złoże gruntowo-roślinne o poziomym, podpowierzchniowym przepływie ścieków.

Ścieki dopływają do niego poprzez studzienkę umieszczoną w jego warstwie kamienistej skąd następnie są rozprowadzane do całej objętości  filtracyjnej złoża za pomocą specjalnie przygotowanych rur dystrybucyjnych. Wyposażenie wlotów do rur dystrybucyjnych ( wewnątrz studzienki ) w regulowane kolanka umożliwia równomierne rozdzielanie cieczy na obie strony szerokości złoża.

Całoroczną, niezakłóconą hydraulicznie  pracę złoża filtracyjnego zapewnia odpowiednio dobrany i luźno zasypany materiał filtracyjny oraz odpowiednio dobrana i nasadzona roślinność. Preferowane są nasadzenia mieszane w postaci jednorodnych pasów wybranych roślin wodnych lub wodnolubnych.

Do wypełnienia przestrzeni filtracyjnej stosowane są materiały nieorganiczne, będące mieszanką żwirów i piasków, a także sortowana pospółka rzeczna.

Rodzaj materiału wypełnienia złoża i jego granulacje dobierany jest indywidualnie w zależności od potrzeb filtracyjnych i lokalnych możliwości pozyskania.

Nie powinno się stosować wypełnień zawierających domieszki ilaste, pyłowe oraz wtrącenia glebowe. Chociaż materiały ilaste mają zdolność wiązania, a tym samym usuwania ze ścieków fosforanów, to jednak mogą powodować trudności w utrzymaniu wymaganych warunków podpowierzchniowego przepływu ścieków w złożu (kolmatacja przestrzeni filtracyjnej) co z kolei nie sprzyja procesom oczyszczania pozostałych zanieczyszczeń.

Zastosowanie wypełnienia żwirowo-piaskowego umożliwia bardzo szybki rozruch technologiczny złoża, a stopniowy rozwój biologiczny nasadzeń roślinnych ma za zadanie, oprócz poboru części związków biogennych i zmniejszenia ładunku odpływających zanieczyszczeń (parowanie wody), zapewnić w rozwiniętej strefie korzeniowej dogodne warunki dla rozwoju osiedlających się tam bakterii i innych mikroorganizmów, mających istotny udział w procesach oczyszczania ścieków.

Podczas oczyszczania ścieków w złożu filtracyjnym o przepływie poziomym występują dalsze procesy biochemicznych reakcji utleniająco-redukcyjnych, fizycznej sorpcji zawiesin i koloidów, chemicznej sorpcji związków nieorganicznych (fosfor), jak również asymilacji i wbudowywania w masę roślinną zmineralizowanych produktów tych reakcji. Może następować znacząca eliminacja ewentualnych mikroorganizmów chorobotwórczych i jaj pasożytów, przy czym pierwszym urządzeniem, w którym następuje ich zatrzymywanie jest osadnik.

W okresie zimowym funkcja oczyszczania ścieków przejmowana jest całkowicie przez materiał filtracyjny złoża , które wraz z systemem korzeniowym roślin i z osiadłymi nań bakteriami tworzy symbiotyczną całość. Nie biorą udziału w procesach oczyszczania w zimie   co jest oczywiste  nadziemne części roślin. Spełniają one jednak w tym czasie inną ważną rolę: izolatora termicznego powierzchni złoża.

Dno i boki złoża są odizolowane od gruntu nieprzepuszczalną membraną foliową, której układanie musi być szczególnie staranne, gdyż ewentualne przebicie folii uniemożliwi odpowiednie wypełnienie cieczą materiału filtracyjnego i tym samym procesy oczyszczania będą niepełne lub nie będą w ogóle zachodzić.

Nieszczelności złoża umożliwiają infiltrację nieoczyszczonych ścieków w głąb profilu glebowego co prowadzi do praktycznie nieodwracalnego skażenia zalegających pod nim wód podziemnych

Na dnie złoża, w jego końcowej części, usytuowana jest rura zbierająca, która gromadzi oczyszczone ścieki i odprowadza je do studzienki odpływowej. Studzienka ta pełni również rolę kontrolno-regulacyjną poprzez zastosowanie w niej odpowiednio wykonanej rury kolankowej, pełniącej rolę regulatora poziomu ścieków w złożu.

W sekwencji zaproponowanych urządzeń, złoże gruntowo-roślinne o poziomym przepływie ścieków ma stwarzać warunki do denitryfikacji azotanów, do zatrzymania związków fosforu i dalszej mineralizacji substancji węglowych, w efekcie czego w odpływających z niego ściekach powinien zostać osiągnięty wymagany przepisami poziom stężeń azotu i fosforu.

Do doczyszczenia ścieków można zastosować kolejne urządzenie: tzw. stokowe złoże trawiasto-glebowe lub trawiasto-gruntowe (w zależności od rodzaju zastosowanego wypełnienia).

Ogólnie, jest to budowla  ukształtowana w formie pasa z odpowiednio skonfigurowanym i izolowanym dnem, na który ścieki podawane są w sposób cykliczny za pomocą urządzeń z naczyniem wywrotnym, przy czym powierzchnia i długość tego złoża, zależy od ilości zadawanych ścieków i stężeń zawartych w nich  pozostałych jeszcze zanieczyszczeń.

Dotychczasowe badania wykazały, że opisane wyżej złoża stokowe mogą spełniać znaczącą rolę  w procesach oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych z zagród górskich.

Złoża te można bowiem stosować albo do doczyszczania ścieków, jako kolejny stopień w sekwencji urządzeń oczyszczających, lub również, jako główny element instalacji oczyszczających ścieki surowe, pochodzące wprost z osadnika.

Konieczne jest jednakże, w tym przypadku, zastosowanie na ich początku  wstępnego złoża o przepływie pionowym, ale już o zmniejszonym module powierzchni.

Przy oczyszczaniu ścieków surowych w tego typu stokowym złożu darniowo-glebowym osiągnięto (badania IBMER Tylicz) bardzo wysoką skuteczność zmniejszania stężeń jonów amonowych, sięgającą w okresie letnim nawet 95 %, uzyskując w odciekach tylko śladowe ilości N-NH₄, przy pierwotnych stężeniach tego zanieczyszczenia w ściekach dopływających do złoża sięgających 180 mg/l !

Końcowym członem w prezentowanych instalacjach są specjalne układy dystrybucyjno-rozsączające (odpowiedni układ płytkiego rozsączania ) służące do podpowierzchniowego odprowadzania oczyszczonych wód pościekowych do biologicznie czynnej warstwy gleby.

W warstwie tej, pokrytej trwałym użytkiem trawiastym, ewentualne, pozostałe w odcieku resztki zanieczyszczeń, w tym związków nawozowych, podlegają procesom właściwym dla filtracji w glebowym ośrodku porowatym i są wykorzystywane przez rośliny.

Wybrany obszar użytku zielonego może być uzupełniony nasadzeniami krzewiastymi (głównie wierzba), które odpowiednio rozmieszczone mogą spełniać rolę dodatkowych roślinnych pasów filtracyjnych (np. roślinna przegroda buforowa zabezpieczająca strefę brzegową potoku.

Alternatywnym rozwiązaniem odbiornika oczyszczonych ścieków może być zanikowe oczko wodne obsadzone roślinnością bagienną, którego kształt i wielkość można pozostawić inwencji własnej mieszkańców gospodarstwa.

Instalacja do oczyszczania ścieków dla grupy gospodarstw, szkół wiejskich itp.

Przy pomocy zaprezentowanych instalacji można całkowicie unieszkodliwić i zagospodarować ścieki w obrębie posesji. Zastosowane rozwiązania są połączeniem osiągnięć klasycznej techniki sanitarnej, złóż gruntowo-roślinnych o różnej konfiguracji, użytków zielonych (wraz z dodatkowymi nasadzeniami krzewów i drzew) i gleby, jako środowiska w którym następuje końcowe doczyszczanie odcieków, przede wszystkim z pozostałości biogennych. Nie ma przy tym niekorzystnego oddziaływania instalacji na mieszkańców i na inwentarz.

W wyniku zamierzonych działań realizowane jest bezodciekowe zagospodarowanie końcowych odcieków w środowisku glebowo roślinnym z wykluczeniem bezpośredniego zrzutu tych odcieków do odbiorników wodnych. Koncepcja IBMER przewiduje również  uzdatnianie, a następnie wykorzystanie przerobionych osadów pierwotnych z osadnika jako nawozu.

Istotną cechą oferowanych przez IBMER rozwiązań jest wielowariantowa możliwość ich rozbudowy i uzbrajania w elementy intensyfikujące procesy oczyszczające, w razie potrzeby wynikającej z oceny działania poszczególnego obiektu.

Szczególną zaletą omawianego sposobu oczyszczania - w odróżnieniu od lansowanych przez niektóre firmy oczyszczalni z systemem drenaży rozsączających ścieki, które są poddawane tylko oczyszczaniu mechanicznemu (IBMER  Tylicz jest zdecydowanym przeciwnikiem tych rozwiązań), jest to, że w koncepcji Instytutu do środowiska glebowo-roślinnego (w celu ostatecznego doczyszczenia) podawane są odcieki już oczyszczone w procesach mechaniczno-biologicznych oraz to, że jest możliwość stałej kontroli ich jakości.

Po wstępnym oczyszczeniu ścieków w osadnikach, a następnie w złożach gruntowo-roślinnych i glebowo-roślinnych oraz po końcowym doczyszczeniu odcieków w glebie : nie należy się obawiać zagrożeń sanitarnych dla wód podziemnych zalegających pod nawadnianym terenem.

początek