Budowa i eksploatacja

przydomowych oczyszczalni ścieków hydrofitowych

oraz ze złożem biologicznym

Hydrofitowa metoda oczyszczania ścieków jest procesem biologicznym, zachodzącym z udziałem mikroorganizm ów heterotroficznych oraz roślin wodnych i wodolubnych, egzystujących w odpowiednio do tego zaprojektowanych obiektach tzn. filtrach gruntowych lub stawach. Dzięki określonym warunkom umożliwiającym rozwój hydrofitów następuje intensyfikacja procesów utleniania i redukcji, które są wspomagane przez procesy sorpcji, sedymentacji, asymilacji i są w stanie usunąć znaczne ilości zanieczyszczeń ze ścieków. Zalety to: małe nakłady, łatwa obsługa i duża odporność na zróżnicowany dopływ ścieków. Poza tym naturalny wygląd umożliwia proste wkomponowanie w krajobraz. Wady to: zapotrzebowanie terenu, trudność z adaptacja roślin na mineralnym podłożu oraz długi okres do pewnego rozwoju roślin. Powierzchnia nie może być mniejsza niż 5m2/MR. Natomiast układy, w których wlicza się usuwanie azotu i fosforu wynosi 10m2/MR. Przy niestosowaniu tych parametrów stopień oczyszczania będzie niedostateczny. Wadą jest również spadek sprawności oczyszczalni w okresie zimowym. Tego typu oczyszczalnie doskonale sprawdzają się w zabudowie rozproszonej.

Rośliny stosowane w oczyszczalniach hydrofitowych:

• trzcina pospolita- przeciętnie osiąga wysokość 4m. Żyje około 6 lat i rozprzestrzenia się w promieniu 10m z szybkością 1 m rocznie. Biorąc pod uwagę jej dostępność należy do roślin najczęściej stosowanych.

• manna mielec- posiada długie podziemne kłącze i osiąga wysokość ok. 2 m. Spotkać ją można w płytkich jeziorach eutroficznych, mule rzek, bagnach

• pałka szeroko i wąsko listna

• wierzba wiciowa- krzew lub drzewko. Posiada 2 cechy przemawiające za jej stosowanie. Po pierwsze ma olbrzymie zastosowanie pokarmowe, dzięki czemu eliminuje ze ścieków wszystko co się w nich znajduje (również metale ciężkie i szkodliwe substancje) wbudowując je w swoje tkanki. Po drugie olbrzymi przyrost masy w ciągu roku (15-20 ton suchej masy z hektara rocznie). Wartość opałowa – 50% mniejsza niż węgla kamiennego, ale oprócz oczyszczania ścieków otrzymuje się surowiec energetyczny.

• oczert jeziorny – gatunek osiąga wysokość 2 m. i dobrze oczyszcza wodę.

Rośliny hydrofitowe mają dobrze rozwinięty system kłączy i korzeni makrolitów, rozchodzący się na wszystkie kierunki w podłożu, co korzystnie wpływa na równomierne przesączanie ścieków. Obumierając ulegają rozkładowi i stwarzają organiczne środowisko zasiedlane przez organizmy biorące udział w oczyszczaniu ścieków. Makrofity to jedyne rośliny, które wykazują pełnienie funkcji życiowych w warunkach niedotlenienia.

Rodzaje systemów hydrofitowych i zastosowanie

Usuwanie zanieczyszczeń następuje w wyniki sorpcji zanieczyszczeń biochemicznych, reakcji utleniająco-redukujących oraz biologicznej aktywności roślin wodnych i wodolubnych. Ścieki doprowadzone do oczyszczania muszą być wstępnie oczyszczona z zanieczyszczeń ,które ulegają flotacjcji np. tłuszczy, czy substancji ropopochodnych oraz takich, które ulegają sedymentacji np. piasku, zawiesin organicznych. Istnieją różne metody wstępnego oczyszczania

Najczęściej stosuję się osadnik gnilny. Jest to szczelnie zamknięty obiekt gdzie następuje sedymentacja cząstek od gęstości większej od gęstości wody i flotacja cząstek o gęstości mniejszej od gęstości wody. Pierwsze zanieczyszczenia tworzą osad, drugie kożuch. Osad ulega stabilizacji w warunkach beztlenowych- fermentacja psychrofilna.

Osadnik Imhoffa- dwupoziomowy, przeważnie betonowy zbiornik, który składa się z dwóch zespolonych komór. W górnej zachodzą procesy sedymentacji, a w dolnej fermentacji. W górnej następuje oddzielenie zanieczyszczeń stałych, które zsuwają się po bocznych krawędziach ścian. Następnie ścieki przez szczelinę komory górnej spływają do beztlenowego rozkładu w komorze fermentacyjnej. Woda osadowa wypierana przez opadające zawiesiny odpływa do górnej komory przepływowej. Powstały gaz przechodzi przez wolne przestrzenie między ścianami osadnika i komory przepływowej. W dobrze zaprojektowanym osadniku można osiągną obniżenie stężenia zawiesin o 60-70% BZT5 o około 30-40%. Ścieki odpływające z osadnika Imhoffa zawierają niekiedy azotany i azotyny, których na ogół brak w wypływie z osadników gnilnych.

Oczyszczanie w osadniku Imhoffa wymaga budowy poletek trzcinowych, lub plantacji wikliny do suszenia osadów.

Zbiorniki retencyjne- stosowane są do ścieków opadowych. Separator lamelowy służy do oczyszczania z błota i olej, natomiast separator koalescencyjny jest stosowany w przypadku stacji paliw do usuwania substancji ropopochodnych. Podczas eksploatacji oczyszczalni przydomowej zazwyczaj w osadniku wstępnym powstaje osad (zawiesiny organiczne i mineralne zawarte w ściekach). W czasie fermentacji następuje rozkład i zagęszczanie osadu, który wymaga zagospodarowania:

• wywóz do dużych oczyszczalni (w celu zagospodarowania)

• kompostowanie (dla pojedynczych odbiorców nieopłacalne)

• naturalne zagospodarowanie w złożach trzcinowych

Po mechanicznym oczyszczeniu np. w osadnikach gnilnych następuje drugi etap. Oczyszczalnie hydrofitowe można podzielić wg przepływu:

• systemy z przepływem powierzchniowym SF- stawy i rowy z roślinnością makrofitową

• systemy z przepływem podpowierzchniowym HSF

• systemy z przepływem pionowym VSF- złoża gruntowo roślinne

W systemach z powierzchniowym przepływem poziom ścieków musi być utrzymany ponad powierzchnią gruntu, a rośliny wynurzone ponad powierzchnię wody . Przepływ odbywa się ponad mułem dennym i zalecany jest spadek dna mniejszy lub równy 0,5%, po to by można osuszać kwaterę na czas konserwacji obiektu. Dno uszczelnia się folią, lub rzadziej gliną.

W systemach z podpowierzchniowym przepływem poziom ścieków musi być poniżej gruntu, a przepływ odbywa się przez złoża wypełnione żwirem, piaskiem lub innym gruntem o dobrej przewodności hydraulicznej. Pod warstwą złoża znajduje się szczelna folia. Głębokość złoża od 0,6 - 1,2 m q obawie o przemarzanie zaleca się głębokość do 2m. Ze względu na dobre oczyszczanie powierzchnia powinna wynosić 5-10 m2 na 1 mieszkańca.

Złoża z poziomym przepływem ścieków typu HF-CW są najczęściej stosowane. Zasilanie złoża ściekami jest równomierne dzięki rurze perforowanej na wlocie. Ścieki płyną poziomo przez system i oczyszczane są na skutek sorpcji, filtracji i rozkład mikrobiologiczny. Część związków jak azot, fosfor rośliny przyswajają okresowo w skutek asymilacji.

Oczyszanie może być również realizowane w złożach z pionowym przepływem ścieków typu VF-CW

W tym przypadku proces oczyszczania polega na nitryfikacji azotu amonowego, który w obecności substancji organicznej umożliwia proces denitryfikacji powstających jonów azotanowych do azotu. Budowa podobna do złóż poziomych przy czym w VF-CW na dnie układa się drenaż odprowadzający ścieki. Zaletą jest to, że oczyszczanie może odbywać się również w warunkach zimowych. Powierzchnia nie powinna być mniejsza niż 15 m2.

Złoża biologiczne

Ścieki poddawano oczyszczaniu w złożach biologicznych muszą być wstępnie oczyszczone mechanicznie np. dwu lub trzy komorowy osadnik gnilny lub osadnik Imhoffa. System wymaga zastosowania złoża biologicznego i osadnika wtórnego (które są ze sobą połączone) dodatkowo stosuje się urządzenie do zawracania (recyrkulacji) części oczyszczonych ścieków. Recyrkulacja ma za zadanie zmieszenia stężenia zanieczyszczeń doprowadzanych do złoża lub uzyskanie takiego obciążenia by było możliwe zrywanie części błony biologicznej. Zasadniczym elementem złoża jest materiał, na którego powierzchni rozwija się błona biologiczna składająca się z mikroorganizmów roślinnych i zwierzęcych, głownie bakterii. Bakterie wykorzystują zanieczyszczenie jako pokarm i rozkładają substancje zawarte w ściekach kontaktujących się z błoną. Przy spływie ścieków po powierzchni błony następuje odrywanie jej nadmiaru od powierzchni złoża oraz odpływ oczyszczonych ścieków z kawałkami błony. Ostatnim etapem jest oddzielenie kawałków błony od ścieków oczyszczonych- odbywa się to w osadniku wtórnym.

Złoża biologiczne dzielimy na:

• z wypełnieniem stałym:

1. zraszane

2. zalewane

• z wypełnieniem ruchomym:

1. zanurzane

2. zawieszone