Przydomowe oczyszczalnie ścieków w codziennej eksploatacji

Analiza zalet i wad różnych rozwiązań

Przydomowe oczyszczalnie ścieków w skrócie

Przydomowa oczyszczalnia ścieków jest to zespół urządzeń służących do oczyszczania nieczystości ciekłych, powstających w pojedynczych domach lub ich zbiorowiskach. Przydomowe oczyszczalnie ścieków wykorzystują procesy mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania. Na procesy mechaniczne składają się sedymentacja, filtracja i flotacja. Cząstki cięższe od wody opadają na dno – sedymentują, natomiast lżejsze unoszą się ku jej powierzchni, czyli flotują. Urządzenia realizujące te procesy to osadniki gnilne i osadniki Imhoffa. Procesy biologiczne polegają na wykorzystaniu mikroorganizmów. Mogą one zachodzić zarówno w warunkach tlenowych, niedotlenionych, jak i beztlenowych. Są one realizowane w przydomowych oczyszczalniach w drenażu rozsączającym, filtrach piaskowych, zminiaturyzowanych złożach biologicznych i komorach osadu czynnego, jak również w wymienionych wcześniej osadnikach gnilnych (Heidrich i inni, 2008).

Osadnik gnilny – jak wiele zależy od pojemności i liczby zbiorników

Dobór osadnika
Pierwszym urządzeniem stosowanym w przydomowej oczyszczalni jest osadnik gnilny. Osadniki gnilne są zbiornikami jedno-, dwu- lub trzykomorowymi. Według DIN 4261 zaleca się przyjmować jednostkową pojemność osadnika równą 0,3 m3/M, jednakże z wymaganiem, żeby ogólna pojemność osadnika nie była mniejsza niż 3 m3. W normie podano, że do 4 m3 należy stosować osadniki dwukomorowe, natomiast powyżej tej pojemności – trzykomorowe. W osadnikach dwukomorowych pierwsza komora powinna mieć 2/3 pojemności ogólnej, w trzykomorowych pierwsza komora powinna mieć objętość równą ½ objętości ogólnej. Zastosowanie więcej niż jednej komory w osadniku pozwala uniknąć niekorzystnego wpływu nierównomierności dopływu ścieków, co może powodować porywanie i wynoszenie zawiesiny. W przypadku osadników jednokomorowych odpływ ścieków musi być chroniony przed wypłynięciem kożucha. Może być to zrealizowane poprzez wbudowanie filtra doczyszczającego lub zastosowanie osłony wylotu.

Poprawna eksploatacja = właściwy czas przetrzymywania ścieków i usuwanie przefermentowanego osadu
Wielu producentów oczyszczalni prezentuje pogląd, że proces mechanicznego podczyszczania ścieków przebiega w sposób optymalny,gdy zapewnione jest 3-dobowe przetrzymanie ścieków w osadniku gnilnym. Przy długim czasie przetrzymania może nastąpić całkowite odtlenienie ścieków, a nawet ich zagnicie. W konsekwencji wystąpią problemy z dalszym biologicznym oczyszczaniem, które przebiega głównie w warunkach tlenowych.Określając czas zatrzymania ścieków w osadniku należy brać pod uwagę specyfikę przydomowych oczyszczalni, a szczególnie nierównomierność spływu ścieków i ładunków zanieczyszczeń. Z tego też względu przy ustalaniu pojemności części przepływowej osadnika gnilnego można przyjmować czas zatrzymania ścieków w godzinach (4-8 godzin), anie w dobach.
Eksploatując osadnik gnilny, należy liczyć się z koniecznością okresowego usuwania osadu. Czas zatrzymania osadu w osadniku powinien być na tyle długi, aby mogła nastąpić jego stabilizacja w procesie fermentacji psychrofilowej. Zaleca się przyjmować czas nie krótszy niż 180 dni. Ilość zatrzymanego osadu zależy od układu technologicznego oczyszczalni przydomowej. W przypadku osadnika gnilnego współpracującego z drenażem rozsączającym lub filtrem piaskowym, zatrzymywany w osadniku gnilnym osad to wyłącznie osad wstępny, powstający z sedymentacji zawiesin zawartych w ściekach dopływających do oczyszczalni. Jeżeli osadnik będzie współpracował z urządzeniami do biologicznego oczyszczania w warunkach sztucznych (komora osadu czynnego, złoże biologiczne), to w osadniku gnilnym będzie unieszkodliwiany osad wstępny oraz osad nadmierny powstający w procesie biologicznego oczyszczania.
Prawidłowo wykonany osadnik gnilny nie wymaga żadnych zabiegów konserwacyjnych. Do zabiegów eksploatacyjnych należy jedynie usuwanie przefermentowanego osadu.
Podczas odpompowywania osadu nie należy opróżniać go całkowicie ze ścieków, ponieważ niezbędne jest pozostawienie wytworzonej tam flory bakteryjnej. Wchodzenie do osadnika, nawet opróżnionego, jest niebezpieczne, gdyż w osadniku mogą znajdować się toksyczne gazy (Osmulska-Mróz, 1995).

Drenaż rozsączający – prosty w działaniu i dość popularny
Prawidłowa eksploatacja drenażu rozsączającego wymaga wysokiej redukcji zawiesiny ogólnej w osadniku gnilnym, aby nie doszło do kolmatacji gruntu w wyniku kumulowania się substancji organicznych, które tworzą trudno przepuszczalną warstwę. Czynnikiem sprzyjającym kolmatacji mogą być również oleje i tłuszcze. W celu ograniczenia tego zjawiska, oprócz oczyszczania mechanicznego ścieków z zawiesin, można stosować różnego rodzaju biopreparaty. Mikroorganizmy znajdujące się w biopreparatach rozkładają substancje organiczne zatrzymane w gruncie. W przypadku stwierdzenia nadmiernej kolmatacji gruntu należy usunąć lub zmniejszyć warstwę kolmatacyjną.

Rozpoznanie warunków gruntowych podstawą właściwej pracy drenażu rozsączającego
W bardzo wielu państwach UE, układy z drenażem rozsączającym są najczęściej stosowanym rozwiązaniem przydomowych
oczyszczalni ścieków, a to ze względu na fakt, iż małe oczyszczalnie ścieków powinny charakteryzować się prostotą działania i
dużą niezawodnością. Określenie charakteru gruntu jest konieczne dla poprawnego funkcjonowania drenażu. Może być ono realizowane jedną z metod:
• wiercenie w celu uzyskania próbek gruntu i wyznaczenia krzywej uziarnienia,
• testu perkolacyjnego.
W zależności od warunków lokalnych stosuje się (Błażejewski, 1999):
• drenaż zwykły – przy maksymalnym poziomie wód gruntowych na głębokości większej od 2,1-2,3 m i przy odpowiedniej wodoprzepuszczalności podłoża,
• drenaż z warstwą wspomagającą – przy bardzo małej lub bardzo dużej przepuszczalności
podłoża.
Częstym i bardzo kosztownym błędem jest złe rozpoznanie warunków gruntowych. Zastosowanie oczyszczalni drenażowej na
nieprzepuszczalnym gruncie lub w terenie podmokłym może wiązać się z koniecznością wymiany urządzeń na inne rozwiązania.
W gruntach o małej przepuszczalność lub przy wysokim poziomie wód gruntowych istnieje możliwość zastosowania drenażu z warstwą wspomagającą lub kopca filtracyjnego. W przypadku gruntu bardzo dobrze przepuszczalnego (np. żwir) należy zastosować
warstwę wspomagającą z piasku o uziarnieniu 0,5-1,0 mm i miąższości 60 cm, gwarantującą właściwe doczyszczanie ścieków (Błażejewski, 1999). Norma DIN 4261 zaleca układanie drenów na głębokości nie mniejszej niż 60 cm. W celu wentylacji warstwy filtracyjnej i odpowietrzenia drenażu na końcach ciągów rozsączających należy zamontować rury wywiewne o średnicy 100 mm z otworami wyniesionymi 0,5 m nad poziom terenu.

Systemy hydrobotaniczne – na wsiach, najmniej obsługowe i najtańsze w eksploatacji
Rozwiązaniem stosowanym w terenach podmiejskich lub wiejskich są systemy hydrobotaniczne. Mogą one stanowić uzupełnienie konwencjonalnych systemów, albo być samodzielnymi rozwiązaniami. Praktycznie bezobsługowa praca, brak urządzeń pobierających energię i brak osadów czyni tego typu oczyszczalnie bardzo tanimi w eksploatacji. Naturalny wygląd umożliwia ich łatwe wkomponowanie w krajobraz wiejski. Systemy hydrobotaniczne polecane są, jako tania alternatywa usuwania zanieczyszczeń organicznych w porównaniu do konwencjonalnych rozwiązań przydomowych oczyszczalni ścieków z zastosowaniem złóż biologicznych i urządzeń osadu czynnego. Prawidłowo funkcjonującej oczyszczalni roślinnej nie przeszkadza zima, co często bywa zarzutem oponentów. Procesy oczyszczania nie ulegają przerwaniu, a jedynie nieznacznie pogarszają się wskaźniki jakości oczyszczonych ścieków. Projektując powierzchnie oczyszczalni, należyjednak pamiętać o uwzględnieniu wskaźników dla warunków zimowych. Systemy hydrobotaniczne można budować w postaci pojedynczej kwatery lub większej liczby kwater. Stosowanie co najmniej dwóch kwater zapewnia możliwość konserwacji i remontu bez konieczności wyłączania całego układu. Oczyszczalnia hydrobotaniczna pracuje prawidłowo po 2-3 latach. W tym czasie powinno odbywać się profesjonalne pielęgnowanie roślin. Rośliny muszą mieć wystarczającą ilość wody oraz związków biogennych (azotu i fosforu). W przypadku oczyszczalni gruntowo-roślinnych, charakterystyczną czynnością konserwacyjną jest zabezpieczenie filtra przed przemarzaniem, usuwanie chwastów, uzupełnianie ubytków roślin. Nie można dopuścić do kolmatacji złoża, tak więc należy zapewnić skuteczne mechaniczne oczyszczanie ścieków w osadniku gnilnym oraz nie dopuszczać do przeciążania oczyszczalni ładunkiem związków organicznych.

Złoża biologiczne – prosta obsługa i niższe koszty eksploatacji
Złoża biologiczne są jednym z rozwiązań stosowanych w przydomowych oczyszczalniach ścieków do oczyszczania ścieków w warunkach sztucznych. Obsługa ich nie jest uciążliwa i skomplikowana. Polega na kontroli urządzeń pompowych i napowietrzających oraz okresowym oczyszczaniu złoża. Podczas eksploatacji złóż biologicznych mogą wystąpić następujące problemy (Osmulska – Mróz, 1995):
• zatykanie się złoża powodowane zbyt drobnym jego uziarnieniem lub przeciążeniem ładunkiem zanieczyszczeń organicznych lub niedostatecznym wstępnym podczyszczaniem ścieków w osadniku gnilnym,
• pojawienie się owadów wskutek nierównomiernego zalewania powierzchni złoża oraz wystąpienia uciążliwych zapachów wskutek
złego napowietrzania ścieków,
• nadmierna akumulacja biomasy w złożu spowodowana jego przeciążeniem ładunkiem zanieczyszczeń, niskim pH ścieków lub
warunkami anaerobowymi,
• słaba sedymentacja wypłukanej ze złoża biomasy wskutek przeciążenia hydraulicznego oczyszczalni lub zachodzenia procesu denitryfikacji w osadniku.

Komory osadu czynnego – zalety i wady eksploatacji

W przydomowych oczyszczalniach ścieków, znajdują zastosowanie komory osadu czynnego nisko obciążonego ładunkiem zanieczyszczeń organicznych z tlenową stabilizacją osadu nadmiernego. W wyniku oczyszczania w reaktorach tych następuje usunięcie ze ścieków znacznej ilości rozpuszczonych substancji organicznych, nieopadających zawiesin i cząstek koloidalnych. W znacznym stopniu zmniejszana jest też zawartość wirusów, bakterii i innych mikroorganizmów. Nie ulegają w zasadzie usunięciu rozpuszczone substancje nieorganiczne, poza częściowym usunięciem związków przyswajalnych przez mikroorganizmy (związki azotu i fosforu). Rozruch oczyszczalni polega najczęściej na przywiezieniu osadu z innej dobrze pracującej oczyszczalni. Jeśli koszty takiej operacji są zbyt wysokie, można zaszczepić w komorach napowietrzania odpowiednie kultury bakterii. W trakcie eksploatacji celowa jest okresowa kontrola stanu zastosowanych urządzeń. Brak napowietrzania osadu może doprowadzić do obumarcia mikroorganizmów, które przejawia się pęcznieniem osadu i wypływaniem na powierzchnię. Dzieje się to zazwyczaj podczas przerwy w dostawie energii elektrycznej, rzadziej na skutek zmiany składu ścieków. Obumarły osad należy ponownie zaszczepić. Ponownej aktywacji wymagają również oczyszczalnie, z których osad czynny zostanie wypłukany z komory napowietrzania w wyniku przeciążenia hydraulicznego. W porównaniu ze złożami biologicznymi komory osadu czynnego są pozbawione much i zapachów, są też odporniejsze od nich na zmiany temperatury. Ujemnymi cechami tego rozwiązania jest trudna obsługa, duże ilości silnie uwodnionego osadu, konieczność intensywnego napowietrzania, wrażliwość na nierównomierny dopływ ładunku zanieczyszczeń (Szpindor, 1992).
W dzisiejszych czasach użytkownicy oczyszczalni wymagają, aby zakupione przez nich urządzenie pracowało w każdych warunkach gruntowo-wodnych, zapewniając jednocześnie najwyższy stopień redukcji zanieczyszczeń oraz zajmowało jak najmniej miejsca na działce. Dlatego też producenci podążając za potrzebą rynku stworzyli urządzenia spełniające wszystkie wyżej wymienione wymagania. Nowoczesne urządzenia pracują już w hybrydowej technologii oczyszczania opartej na złożu zanurzonym i osadzie czynnym. Instalacja zapewnia dozowanie i recyrkulację ścieku. Nad całością czuwa innowacyjny system sterowania oczyszczalnią, który może współpracować z systemem inteligentnego budynku. Zaawansowany system oczyszczania ścieków powstał przede wszystkim z myślą o komforcie i bezpieczeństwie użytkowników, a także ekologii i ekonomii.

Bibliografia
1. Heidrich Z. i inni: Sanitacja wsi. Warszawa: Seidel-Przywecki Sp. z o.o., 2008
2. DIN 4261 Kleinkläranlagen. Teil 1 . Juni 1994
3. Osmulska-Mróz B.; Lokalne systemy unieszkodliwiania ścieków, Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa,1995
4. Błażejewski R.; Przydomowe oczyszczalnie ścieków, Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Zarzeczewie, 1999
5. Szpindor A.: Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja wsi. Warszawa : Arkady, 1992

dr inż. Katarzyna Umiejewska Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków Autorka pracy doktorskiej pt. Racjonalne rozwiązania unieszkodliwiania ścieków powstających na terenach położonych poza zasięgiem kanalizacji. Współautorka podręczników akademickich pt. Technologia osadów ściekowych oraz Oczyszczanie ścieków przemysłowych.

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 4/2017 6/2016 2/2016