Oczyszczalnia jak ogród
Problem oczyszczania i odprowadzania ścieków z terenów nieskanalizowanych próbuje się rozwiązać od lat...
Autor: Agnieszka Sternicka|Marek Sternicki
Schemat przydomowej oczyszczalni z osadnikiem wstępnym i fitoreaktorem (przekrój oraz rzut fitoreaktora)
Oczyszczalnia przeznaczona dla indywidualnego gospodarstwa domowego powinna się opierać na prostej i niezawodnej technologii pozwalającej uzyskać wysoki stopień oczyszczania ścieków, powinna być łatwa w obsłudze i tania w eksploatacji, a także odporna na nierównomierny dopływ i zmieniającą się jakość ścieków. Ścieki powstające w pojedynczym gospodarstwie domowym mają swoją specyfikę: zmienia się ich ilość i jakość, zawierają detergenty i inne środki chemiczne powszechnie stosowane w domach.
Metody oczyszczania wykorzystujące działanie osadu czynnego czy błony biologicznej z powodzeniem stosowane w dużych oczyszczalniach o stałym dopływie ścieków w przypadku małych oczyszczalni często się nie sprawdzają. Mikroorganizmy tworzące osad czynny lub błonę biologiczną są wrażliwe na nierównomierny dopływ ścieków oraz środki chemiczne, a w nieodpowiednich warunkach mogą obumrzeć, co spowoduje gwałtowne pogorszenie efektów oczyszczania. Z kolei oczyszczalnie z drenażem rozsączającym potrzebują dużo miejsca na działce (na samo urządzenie, ale i na zachowanie odpowiednich odległości od domu, studni itd.), a także odpowiedniego podłoża i zachowania odległości od wód gruntowych (co najmniej 1,5 m). Oczyszczalnie roślinne nie mają takich wymagań. Są proste w budowie, wykorzystują naturalne procesy zachodzące w przyrodzie, praktycznie nie potrzebują obsługi, a dodatkowo mogą być pięknym elementem krajobrazu.
Statyczna oczyszczalnia roślinna
W oczyszczalniach roślinnych ścieki wstępnie podczyszczone na osadniku trafiają na złoże obsadzone roślinnością typowo wodną lub występującą na terenach podmokłych, na przykład trzciną lub wierzbą korzeniową. Rozbudowany system korzeniowy roślin przerasta złoże, udrażniając je i zapewniając stały przepływ ścieków.
Dostarcza też tlen do głębszych warstw złoża, gdzie mikroorganizmy wykorzystują go do tlenowego rozkładu zawartych w ściekach substancji organicznych. Przepływ ścieków przez złoże odbywa się statycznie, bez udziału urządzeń mechanicznych. Może być poziomy (powierzchniowy lub podpowierzchniowy), pionowy lub mieszany. Aby ścieki oczyściły się w wymaganym stopniu, muszą mieć zapewniony odpowiednio długi czas kontaktu ze złożem. Powinny płynąć wolno i na znacznej powierzchni – przyjmuje się, że jest to od 5 do 15 m2 na jednego mieszkańca. Powolny ruch ścieków, szczególnie w złożach o przepływie poziomym, może też prowadzić do deficytu tlenowego w złożu, a więc i osłabienia efektów oczyszczania.
Autor: archiwum muratordom
Przydomowa oczyszczalnia roślinna z fitoreaktorem jest efektownym elementem ogrodu, a przy tym nie jest uciążliwa dla sąsiadów
Dynamiczny fitoreaktor
W nowym systemie oczyszczalni roślinnych – nazwanych fitoreaktorami – liniowy, powolny przepływ ścieków przez złoże roślinne (gruntowo-korzeniowe) zastąpiono dynamicznym – w zamkniętych kanałach cyrkulacyjnych. Podczyszczone ścieki krążą w kanałach cyrkulacyjnych pod złożem roślinnym z prędkością 1-2 m na sekundę. Przepływ wymuszają niewielkie pompy mamucie, tłocząc powietrze. Dzięki temu krążące ścieki są napowietrzane (natleniane). Nadmiar gazów w postaci mikropęcherzyków powoduje unoszenie (flotację) zawiesiny w kierunku złoża roślinnego.
Jest to specjalne wielofunkcyjne złoże biologiczne. Służy ono jako oparcie dla korzeni porastających je roślin, ale przede wszystkim zapewnia korzystne środowisko do rozwoju błony biologicznej. Cząsteczki zawiesiny flotujące ze ścieków krążących pod złożem są pożywieniem dla mikroorganizmów tworzących błonę biologiczną. Na złożu rozwijają się też bezkręgowce wodne, które konsumują błonę biologiczną. Wielokrotny, dynamiczny przepływ dobrze natlenionych ścieków pod złożem korzeniowym powoduje wiele korzystnych procesów: szybki tlenowy rozkład i mineralizację związków organicznych, stałe usuwanie zawiesiny oraz brak sedymentacji i kumulacji (gromadzenia) osadu. Ścieki w oczyszczalni nigdy nie zamarzają, nawet zimą, gdy temperatura spada poniżej zera. Oczyszczalnie z fitoreaktorami można podzielić na dwie grupy: małe – o przepustowości około 1 m3 na dobę – oraz duże – od 5 do 100 m3 na dobę.
Autor: archiwum muratordom
Już po roku elementy oczyszczalni ukryte pod roślinami stają się mało widoczne
Mała oczyszczalnia
Jak w każdej oczyszczalni przydomowej, tak i tu pierwszy etap oczyszczania ścieków odbywa się w osadniku wstępnym. Może on być z tworzywa sztucznego lub betonu. Pojemność dobiera się do przewidywanej liczby mieszkańców domu (dla czterech osób są to niecałe 2 m3, dla sześciu – prawie 3 m3). Aby efekty podczyszczania ścieków były lepsze, osadnik powinien być dwu- lub trzykomorowy. Dopływ podczyszczonych ścieków do fito- reaktora jest wymuszany przez pompę zanurzeniową (zatapialną) umieszczoną w ostatniej komorze osadnika wstępnego. Jest ona wyposażona w czujnik poziomu cieczy.
Kolejny element oczyszczalni to zrobiony z polietylenu fitoreaktor. Ma on kształt walca o średnicy 2 m i wysokości 2 m. W jego wnętrzu jest osiowo umieszczony drugi walec o takiej samej wysokości, ale mniejszej średnicy – 0,8 m. W dolnej części mniejszego walca znajduje się otwór, dzięki któremu tworzy on z większym walcem system naczyń połączonych (poziom cieczy jest w nich jednakowy). W górnej części mniejszego walca jest otwór (bocznik), przez który odpływają oczyszczone ścieki. Przestrzeń między obu walcami (tak zwany kanał cyrkulacyjny) do głębokości 1,3 m wypełnia się wielofunkcyjnym złożem biologicznym. Jest to siatka z czarnego polietylenu o dużej wytrzymałości (można po niej chodzić). Pozostała pod złożem pusta przestrzeń o wysokości 0,7 m to kanał cyrkulacyjny dla krążących ścieków. Mniejszy, wewnętrzny walec jest wypełniony złożem filtracyjnym (na przykład keramzytem) i pełni funkcję osadnika wtórnego.
Ruch cieczy w kanale cyrkulacyjnym wymusza mała pompa powietrzna, tak zwana pompa mamucia, zamontowana na powierzchni terenu, w bezpośrednim sąsiedztwie fitoreaktora, zasilana powietrzem z dmuchawki membranowej (50 l/minutę). Pompa jest cichobieżna, prawie nie słychać, gdy pracuje. Fitoreaktor zwykle zagłębia się 1,5 m pod powierzchnią terenu, a pozostałe 0,5 m wystające ponad poziom terenu obsypuje się ziemią. Dzięki temu oczyszczone ścieki można grawitacyjnie odprowadzać w dowolne miejsce działki. Taki sposób posadowienia fitoreaktora jest najpopularniejszy, ale można go umieścić na dowolnej głębokości (niezależnie od poziomu wód gruntowych) i w dowolnym miejscu działki. Trzeba wówczas odpowiednio dobrać parametry pracy (wysokość podnoszenia i wydajność) pompy zatapialnej znajdującej się w osadniku wstępnym.
Oczyszczone ścieki mogą:
- zasilać oczko wodne;
- spływać kaskadą do gleby i dalej do wód gruntowych;
- być wykorzystywane w miejscu powstawania, na przykład do podlewania ogrodu.
Dla kilku domów
Oczyszczalnie o większej wydajności mają postać okrągłych betonowych zbiorników o wysokości 2 m. Najczęściej posadawia się je mniej więcej 1,5 m pod powierzchnią terenu, a pozostałe 0,5 m przysypuje ziemią. Wielkość zbiornika (a więc jego średnicę) określa się indywidualnie dla każdej oczyszczalni przy założeniu, że ścieki będą przebywać w fitoreaktorze przez sześć dób. Wewnątrz zbiornika znajdują się kanały cyrkulacyjne o wysokości 2 m i szerokości 1,5 m każdy. Do głębokości 1,3 m wypełnia się je wielofunkcyjnym złożem biologicznym. Między nim a dnem pozostaje pusta przestrzeń dla krążących ścieków. W każdym kanale montuje się pompy mamucie, które wymuszają przepływ cieczy i ją napowietrzają. Liczba pomp jest dobierana do długości kanału cyrkulacyjnego przy założeniu, że ścieki mają krążyć z prędkością 1-2 m na sekundę.
Jak górski strumień
Wszystkie kanały cyrkulacyjne w oczyszczalni stanowią system naczyń połączonych. Kiedy nie dopływają do nich świeże ścieki (na przykład nocą), te, które znajdują się w fitoreaktorze, krążą niezależnie w każdym kanale (jednakowy poziom cieczy we wszystkich kanałach sprawia, że nie ma przepływu między nimi). Gdy w ciągu dnia świeże ścieki dopłyną do pierwszego kanału cyrkulacyjnego, powstaje różnica poziomów, która wymusza przepływ cieczy między kanałami, przy stałym przepływie cyrkulacyjnym w obrębie każdego kanału. Przez sześć dni retencji ścieków w fitoreaktorze przebywają one drogę kilkuset kilometrów w warunkach przypominających szybko płynący strumień – dobrze natleniany i będący w stałym kontakcie ze złożem biologicznym.
Prawie same zalety
Podstawową zaletą oczyszczalni z fitoreaktorem jest wysoki stopień oczyszczania ścieków. Zostają one oczyszczo- ne do poziomu II klasy czystości wód. Jakość i ilość ścieków nie mają wpływu na efekt oczyszczania. W gospodarstwie domowym można bez obaw stosować detergenty i inne środki chemiczne. Zbyt mały lub za duży dopływ ścieków mogą wprawdzie nieznacznie pogorszyć efekt ich oczyszczania, ale nie powodują zatrzymania procesów zachodzących w fitoreaktorze. Ważne jest również to, że w pobliżu oczyszczalni nie można wyczuć żadnych przykrych zapachów. Jeśli się pojawią, to znak, że nie działa ona prawidłowo, na przykład do kanałów cyrkulacyjnych dopływa zbyt mała ilość tlenu. Oczyszczalnie z fitoreaktorem są mało wymagające – zajmują niewiele miejsca (około 9 m2) i można je montować niezależnie od poziomu wód gruntowych i rodzaju gruntu. Teren przy oczyszczalni można zagospodarować, utworzyć skalniak lub oczko wodne, które będzie ciekawym elementem krajobrazu.
