Rozwój technologii oczyszczania ścieków, czyli jakie POŚ montowano wczoraj i …dziś

Przydomowe oczyszczalnie ścieków funkcjonują na rynku instalacyjnym już długi czas. Wciąż bowiem stanowią jedyne racjonalne rozwiązanie problemu ścieków bytowych dla terenów nieposiadających infrastruktury zbiorczej kanalizacji. Tym bardziej, w obliczu obowiązującego europejskiego prawa unijnego w zakresie ochrony środowiska i wody, w miejscach, gdzie budowa systemów kanalizacji zbiorczej nie przyniosłaby korzyści dla środowiska lub powodowałaby nadmierne koszty, należy wyłącznie stosować systemy indywidualne lub inne rozwiązania zapewniające ochronę środowiska – wymogi te spełniają wyłącznie przydomowe oczyszczalnie ścieków.

Przydomowa oczyszczalnia według prawa

Przydomowa oczyszczalnia stanowi zespół urządzeń służący do neutralizacji ścieków wytwarzanych w jednym lub kilku gospodarstwach domowych.
Na skutek zachodzących w tym systemie procesów rozkładu tlenowego i beztlenowego, większość ścieków jest oczyszczana do postaci wody drugiej klasy czystości, co pozwala na ich bezpieczne odprowadzenie do gruntu lub pobliskich wód powierzchniowych (rzek, strumieni, rowów, stawów, jezior). Oczyszczalnia przydomowa składa się z osadnika gnilnego (wstępnego) oraz systemu doczyszczającego. W zależności od rodzaju systemu doczyszczającego występują oczyszczalnie z:
– drenażem rozsączającym,
– filtrem piaskowym,
– złożem roślinnym (filtry gruntowo-roślinne, złoża hydroponiczne),
– złożem biologicznym (oczyszczalnia kontenerowa),
– osadem czynnym (oczyszczalnia kontenerowa)

(źródło definicji: GUS)

Kompleksowa definicja „przydomowej oczyszczalni ścieków” jest wielopłaszczyznowa, dlatego że funkcjonuje w kilku istotnych dokumentach odniesienia. Mam tu na myśli przede wszystkim obowiązującą kraje europejskie, w tym i Polskę, zharmonizowaną normę PN EN 12566-3+A2, która charakteryzuje przydomową oczyszczalnię jako instalację oczyszczającą ścieki bytowe do deklarowanej jakości i obsługującą do 50 OLM (Obliczeniowej Liczby Mieszkańców).
Wspomniana deklarowana jakość oczyszczonych ścieków regulowana jest krajowym rozporządzeniem ministra środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego.

POBIERZ:  Tabela 1. Jakość ścieków na odpływie (rozporządzenie ministra środowiska z dnia 18 listopada 2014 r.)

Indywidualna przydomowa oczyszczalnia ścieków odnosi się jeszcze do dwóch granicznych wartości przepustowości: 5 m³/d (względem „Prawa wodnego ścieki” pochodzące z gospodarstwa domowego w takiej ilości mogą zostać odprowadzone do ziemi
w granicach gruntu będącego własnością wprowadzającego) i 7,5 m³/d (względem „Prawa budowlanego” oczyszczalnia nie wymaga pozwolenia na budowę).

Ile mamy przydomowych oczyszczalni, a ile szamb w Polsce?

Najnowsze oficjalne dane odnośnie liczby przydomowych oczyszczalni w Polsce, wg Głównego Urzędu Statystycznego pochodzą z roku 2014. Publikowane dane potwierdzają, że wciąż mamy do czynienia z przeważającą rozproszoną i luźną zabudową. Koncentracja budów jednorodzinnych skupia się zatem na terenach niezurbanizowanych, z dala od zgiełku miejskiego, gdzie nie jest zapewniona infrastruktura kanalizacyjna. W taki sposób kanalizacja zbiorcza nigdy nie będzie miała szansy „nas dogonić”. Człowiek ciągle ucieka w nieznane…

I tak w roku 2014 łącznie funkcjonowało 2373 tys. alternatywnych urządzeń kanalizacyjnych, z czego ok. 92% stanowiły zbiorniki bezodpływowe (popularne szamba), a tylko pozostała ilość to przydomowe oczyszczalnie.

Pocieszające jest jednak, że od kilku lat możemy zaobserwować regularny spadek liczby zbiorników szambowych, zwiększa się natomiast liczba przydomowych oczyszczalni ścieków.
Liczba szamb spadła z około 2257 tys. w 2013 r. do 2192 tys. w 2014 r. (o 2,9%), podczas gdy liczba przydomowych oczyszczalni ścieków wzrosła z około 155 tys. w 2013 r. do około 181 tys. w 2014 r. (o 17,0%). Przeważająca, bo, prawie 84% przydomowych urządzeń do odprowadzania nieczystości, zlokalizowanych było na obszarach wiejskich. Znajdowało się tam ok. 83% ogółu zbiorników bezodpływowych i ok. 91% ogólnej liczby przydomowych oczyszczalni ścieków. (źródło: GUS)
GUS rokrocznie publikuje dane odnośnie rynku infrastruktury kanalizacyjnej w Polsce. Zebrane dane na przestrzeni kilku lat, pomogą dokładniej zobrazować postęp w budowie przydomowych oczyszczalni ścieków i ich zauważalny przyrost.

Wiele rozwiązań przydomowych oczyszczalni – najpopularniejsze i cechy

Historycznie… Temat przydomowych oczyszczalni znany jest mi osobiście od roku 2006. Wtedy nie było jeszcze obowiązujących restrykcyjnych przepisów i wymogów dla tych urządzeń. To okres aprobaty technicznej wydawanej przez IOŚ (Instytut Ochrony Środowiska), brak CE i jedynie projekt normy pr 12566-3. Ale od tego czasu wiele się wydarzyło, szczegółowo o tym w dalszej części artykułu, tak najstarsze urządzenie i obecne do dziś określane jest mianem osadnika gnilnego z rozsączaniem do gruntu, czyli tzw. oczyszczalnie drenażowe.
Na tym jednak nie koniec. Pokusiłam się o pewne krótkie tabelaryczne zestawienie rekomendowanych technologii przydomowych oczyszczalni funkcjonujących na tamte czasy.

POBIERZ: Tabela 2. Zestawienie rekomendowanych technologii przydomowych oczyszczalni w latach 2005-2006. (opracowanie własne z archiwum autora)

Jak można zauważyć, w zestawieniu bezwzględnie królują trzy rodzaje przydomowych oczyszczalni:
– z drenażem rozsączającym,
– z osadem czynnym przy zastosowaniu biopreparatów oraz
– z odmianami złoża.

Pierwsza z nich – osadnik gnilny z drenażem rozsączającym przedstawia dwuetapowy proces oczyszczania ścieków. Pierwszy etap oczyszczania następuje w zbiorniku określanym jako osadnik gnilny. Nieczystości z gospodarstwa domowego doprowadzane są do osadnika grawitacyjnie. Dopływające do niego ścieki podczyszczane są w warunkach beztlenowych
w wyniku procesów sedymentacji (osadzania), flotacji (separacja typu ciało stałe a ciecz lub ciecz-ciecz) i fermentacji (oddychanie beztlenowe). Zanieczyszczenia rozkładane są na substancje rozpuszczalne w wodzie oraz nierozpuszczalne związki mineralne, które opadają na dno osadnika. Instalacja jest wentylowana przez przyłącze kanalizacyjne doprowadzające ścieki do osadnika i domowy system odpowietrzenia w postaci wywiewki zainstalowanej na końcu pionu kanalizacyjnego ponad krawędź kalenicy dachu. Klarowne już ścieki wypływające z osadnika wstępnego przepływają na drugi stopień oczyszczania do drenażu rozsączającego – układu perforowanych/ponacinanych rur, ułożonych na warstwie żwiru i geowłókninie, które rozsączają ścieki do gruntu i tam doczyszczają je w warunkach tlenowych. Zarówno żwir otaczający dreny oraz gleba, działają jak filtr tzn. chłoną większe cząstki.

Osadnik gnilny z drenażem rozsączającym jest najtańszą opcją urządzenia do oczyszczania ścieków. Tylko pozornie! Zakup urządzeń w postaci zbiornika, rur drenarskich, żwiru
i geowłókniny nie obciąży znacznie portfela Inwestora, ale…po kilku latach eksploatacji, grunt nadaje się wyłącznie do wymiany. Po pierwsze rury drenarskie zamulają się osadem (kolmatacja), a sam grunt, który dotychczas zachowywał się jak gąbka, ostatecznie traci właściwości chłonne. Metod remontu oczyszczalni drenażowych jest wiele, poprzez ciśnieniowe czyszczenie drenażu rozsączającego (poprawia pracę oczyszczalni na okres 2-5 lat, koszty netto: ca. 1500 zł), przebudowę drenażu na studnię chłonną (koszty netto: ca. 4000 zł), do całkowitej modernizacji oczyszczalni z dostawieniem osadnika biologicznego i eliminacją drenażu rozsączającego na rzecz studni chłonnej (najwyższa cena koszty netto: ca. 12 000 zł). Koszty funkcjonowania oczyszczalni drenażowych po naprawie zwiększają się kilkakrotnie. Mimo tego, ciągle jeszcze powstaje bardzo wiele takich oczyszczalni.

Druga faworyzowana technologia oczyszczalni opiera się na osadzie czynnym
z zastosowaniem biopreparatów.

Oczyszczanie ścieków za pomocą osadu czynnego polega na wytworzeniu w objętości ścieków kłaczków o wymiarze 50 – 100 µm o bardzo rozwiniętej powierzchni. Na śluzowej otoczce kłaczków występują liczne bakterie z grupy heterotrofów (beztlenowe): Acinetebacterium, Pseudomonas, Zoologloea, Enterobactericeae, Aerosomonas, Flavobacterium, Achromobacter i Micrococus.

Zanieczyszczenia organiczne są absorbowane na powierzchni kłaczków i mineralizowane na skutek przemian zachodzących w mikroorganizmach. Aby zapewnić prawidłowy przebieg procesu, kłaczki unoszone są równomiernie w masie ścieków w wyniku napowietrzania. Metoda osadu czynnego wymaga bowiem doprowadzenia tlenu jako substratu bioutleniania zanieczyszczeń organicznych. Wówczas aktywizują się również bakterie z grupy autotrofów (tlenowe): Nitrosomonas, Nitrosococcus i Nitrobacter oraz Baggiatoa, Thioploca i Thiobacillus thioparus.

Powstanie osadu czynnego w komorze napowietrzania wymaga czasu. Stąd tez zalecenia, aby po upływie ca. dwóch tygodni od dopływu surowych ścieków do oczyszczalni, zaaplikować odpowiednie biopreparaty.

W składzie biopreparatów odnajdziemy suche rozdrobnione algi morskie, nie chorobotwórcze bakterie typu Bacillus, czy enzymy rozpuszczające typu Celluzyme, Neutrase oraz Alcalase. Zadanie każdego biopreparatu jest ściśle określone. Suche i rozdrobnione glony powodują osadzanie się mieszanki biopreparatu na ściekach. Umożliwiają proces samooczyszczania wody, tj. pobierają znaczną ilość substancji organicznych, a tym samym oddzielają substancje pływające od opadających.  Zdolność glonów do swobodnego unoszenia się w wodzie hamuje opadanie związków nierozpuszczalnych – m.in.  tłuszczy i białek, które unoszą się na powierzchni, a części stałe opadają na dno, tworząc osad. Mikroskopijne granulki morskich glonów biopreparatu tworzą materię organiczną – bezpośrednią pożywkę dla bakterii oczyszczających ścieki. Dzięki zdolnościom autotrofizacji (w chromatoforach posiadają barwnik fotosyntetyczny), glony asymilują CO₂ z otoczenia,
a w zamian dostarczają bakteriom produkty procesu fotosyntezy – O₂ i węglowodany. Powstaje baza rozwoju, idealny grunt do szybkiego i trwałego (poprzez rozmnażanie) utrzymania wysokiej aktywności bakterii, w głównym procesie tlenowego oczyszczania ścieków. Rozdrobnione glony stanowią substancje odżywcze dla licznej zawartości bakterii struktury granulatu. Zapewniają ciągłość krążenia pierwiastków, przede wszystkim tlenu i węgla, który poprawia efekt oczyszczania: większa redukcja związków azotu, zmniejszenie zabarwienia, pienienia się i odorów. Jako martwe organizmy wzbogacają wodę w związki mineralne.

Działanie środków wydaje się być nieocenione, ale istotna wada: konieczność ich uzupełniania np. raz na rok i ponoszone w związku z tym wydatki finansowe, nie stawiają takich oczyszczalni na szczycie zainteresowania.

Po zakończeniu procesu napowietrzania ścieki kierowane są do osadnika wtórnego, gdzie następuje oddzielenie resztek osadu od cieczy. Nadmierny osad wymaga wywiezienia przez wóz asenizacyjny po 1-2 lat eksploatacji.

Rodzynek w zestawieniu – oczyszczalnia „hydroponiczna” – livingmachines”, określana jest jako wielogatunkowy fragment naturalnej nadwodnej biocenozy, który został przełożony w wymuszone, ale zoptymalizowane warunki środowiska. Wymuszone warunki stanowią ciągły dopływ pożywienia do systemu w postaci ścieków, a także natlenianie i cyrkulacja wody zapobiegające zamarzaniu w czasie zimowym.

Podstawą funkcjonowania takich oczyszczalni jest zastosowanie biologicznego złoża stanowiącego nierozdzielny związek korzeni, kłączy roślin, wielogatunkowych bezkręgowców i mikroorganizmów wodnych. Urządzenie tworzy zamknięty układ krążenia pobudzany przez system pomp mamutowych, które jednocześnie dostarczają do układu tlen. System jest niezwykle efektowny w wykonawstwie, co więcej skuteczny w funkcjonowaniu.

 O najnowszej technologii przydomowych oczyszczalni ścieków SBB w kolejnym numerze IR 5/2016

Zdjęcia: firmy Roth