Roślinne
oczyszczalnie ścieków
Opracowanie: Anna
Kwarciak*
W ostatnich latach jako alternatywa dla małych "technicznych" oczyszczalni ścieków, szczególnie dla jednego lub grupy budynków, pojawiły się oczyszczalnie ścieków z udziałem roślin. Technologia oczyszczalni ścieków przy użyciu roślin jest stosunkowo młoda. Pierwsza tego typu oczyszczalnia powstała w latach pięćdziesiątych w Izraelu, a w Europie pierwsze prace badawcze zostały podjęte równolegle przez Kathe Seidel z Instytutu Limnologii Maxa Planka w Plon oraz R. Kickutha z Instytutu Gleboznawstwa Uniwersytetu w Getyndze w latach sześćdziesiątych. Zaczęto również wykorzystywać
funkcje jakie pełnią zadrzewienia w oczyszczaniu gleb ze związków mineralnych.
Spowalniając spływ powierzchniowy zmniejszają migrację rozpuszczonych w
wodzie składników mineralnych. Efektywnie oczyszczają przesączającą się
przez korzenie wodę z zawartych w niej składników pokarmowych. Badania
PAN prowadzone w Turwii udowodniły, że w wodzie przesączającej się pod
zadrzewieniem o powierzchni ok. 0,6 ha i zróżnicowanym składzie gatunkowym
nastąpiło ponad 26-krotne zmniejszenie koncentracji azotanów. Okazało się,
że najbardziej efektywnie migrację pierwiastków i zanieczyszczeń ograniczają
drzewa i krzewy z rodziny wierzbowatych, wierzby i topole.
Ogólnie oczyszczalnie roślinne można podzielić na:
Rys. 2. Typowa budowa poletek do oczyszczania ścieków (dla powiększenia kliknij tu). Oczyszczanie ścieków w oczyszczalniach trzcinowych jest wynikiem współdziałania procesów mechanicznych, chemicznych i biologicznych zachodzących w środowisku gruntowo-wodnym. Trzcina posadzona w tej oczyszczalni ma na celu:
W wyniku transportu tlenu poprzez pędy do korzeni, wokół korzeni powstaje strefa tlenowa, w której wyniku oddziaływania bakterii tlenowych zostają utlenione związki węgla oraz zachodzi proces nitryfikacji azotu amonowego. Poza strefą tlenową, istniejącą w bezpośrednim sąsiedztwie, istnieje strefa beztlenowa, w której zachodzi proces defosfatacji i denitryfikacji. Taki efekt mozaikowy stref tlenowej i beztlenowej zwany "efektem rezosferycznym" powoduje znaczne zwiększenie ilości mikroorganizmów w glebie (od 10-100 miliardów mikroorganizmów na 1 gram gleby) niż w przypadku terenów nie porośniętych roślinami. Ilości te są porównywalne z ilością mikroorganizmów w metodach technicznych. Na przykład: firma Transformer Dansk Roodzone Teknik, która ma na swojej liście referencyjnej ponad dwieście obiektów oczyszczalni trzcinowych socjalno-bytowych oraz przemysłowych o przepustowości od 1 m3/d do 1000 m3/d, proponuje oczyszczalnie o przepływie poziomym wypełnione gruntem rodzimym (jak w metodzie Kickutha) z dodatkami, które są tajemnicą firmy. W Polsce firma Dansk Roodzone Teknik ma cztery obiekty zrealizowane oraz cztery będące w realizacji. Największym obiektem zrealizowanym wg technologii tej firmy jest oczyszczalnia ścieków w Inwałdzie, a najstarszą pracującą oczyszczalnią jest oczyszczalnia dla Zespołu Szkół Rolniczych w Bujnach k/Piotrkowa (ponad czteroletnia). Po dwóch latach pracy oczyszczalni w Bujnach parametry ścieków na odpływie spełniają wymagania jakim powinny odpowiadać ścieki oczyszczone odprowadzane do wód powierzchniowych lub gruntu. Efekty oczyszczania wahają
się w granicach:
W okresie zimowym nie zaobserwowano zamarzania pól trzcinowych, a efekt oczyszczania był ok. 12-18% niższy niż w sezonie wegetacyjnym. Cechy oczyszczalni trzcinowej:
Oczyszczalnia hydrobotaniczna ze złożem o przepływie poziomym z nasadzeniem wierzby. Obiegowa nazwa tej oczyszczalni funkcjonuje jako „oczyszczalnia wierzbowa”. Wstępne podczyszczanie ścieków odbywa się w dwukomorowym osadniku gnilnym. Filtr gruntowo - roślinny o pojemności 180 m3 stanowiący II stopień oczyszczania wykonany jest jako niecka. Dno i skarpy tej niecki wykłada się folią z tworzywa sztucznego Wypełnienie stanowi rodzimy grunt przepuszczalny. Filtr obsadza się wierzbą Salix viminalis. Odbiornikiem oczyszczonych ścieków jest staw usytuowany w obrębie gospodarstwa lub inny zbiornik wodny znajdujący się w okolicy, który jednocześnie spełnia rolę III stopnia oczyszczania. Przy projektowaniu oczyszczalni biologicznych można również wykorzystać naturalne spadki terenu. Na nich buduje się tzn. oczyszczalnie kaskadowe. W tym rozwiązaniu ścieki po 3-komorowym osadniku gnilnym spływają do dwóch filtrów – poletek, gruntowo-roślinnych usytuowanych względem siebie w sposób kaskadowy. Wypełnienie obu poletek stanowi pospółka. Górne obsadzono trzciną, natomiast dolne oczeretem. Stąd ścieki kierowane są do niewielkiego stawu (300 m2) w celu ostatecznego doczyszczenia. Posiada cztery stopnie oczyszczania. Przedstawione powyżej oczyszczalnie
biologiczne są tylko przykładem, ponieważ tego typu oczyszczalnie buduje
się w zależności od właściwości fizycznych i ukształtowania terenu jak
i rodzaju i charakteru ścieków, które maja zostać oczyszczone.
Największą
popularnością cieszy się oczyszczalnia typu osadnik gnilny z drenażem rozsączającym
ścieki do gruntu. Wielu inwestorow interesuje się oczyszczalniami hydrobotanicznymi,
ale są one zrealizowane rzadko zarówno w Polsce jak w innych krajach takich
jak: Francja. Szwecja, Kanada, Niemcy. Głównym powodem dla którego zdecydowana
większość potencjalnych inwestorów oczyszczalni przydomowej decyduje się
na osadnik gnilny z drenażem rozsączającym jest cena. Jest to rozwiązanie
zdecydowanie najtańsze wśród wszystkich pozostałych oferowanych na rynku.
Istotnym jest również fakt, że oczyszczone ścieki są rozsączane do gruntu.
Odpada więc problem odbiornika oczyszczonych ścieków, którego najczęściej
w pobliżu zagrody nie ma. A jeżeli nawet w pobliżu znajduje się staw lub
jezioro czy jakikolwiek inny ciek wodny, to zrzut oczyszczonych ścieków
do takiego odbiornika wymaga dodatkowych, dość kłopotliwych dla rolnika
zabiegów administracyjnych, a mianowicie uzyskania pozwolenia wodno-prawnego.
Osadnik gnilny z drenażem rozsączającym jest oczyszczalnią prostą w budowie,
praktycznie można ją samemu zainstalować, a przede wszystkim bardzo łatwą
i niekłopotliwą w eksploatacji. Ale rozwiązanie to posiada również wady,
z których do najuciążliwszych należy zaliczyć spełnienie wymaganych warunków
gruntowo-wodnych. Maksymalny poziom występowania wody gruntowej nie może
być wyższy aniżeli 1,5 m od poziomu terenu. Wymagana jest również odpowiednia
wodoprzepuszczalność gruntu. Przy niesprzyjających warunkach również można
zainstalować oczyszczalnię składającą się z osadnika gnilnego i drenażu
rozsączającego. Niestety wiążę się to z dużymi kosztami dodatkowymi.
Oczyszczalnie biologiczne z wykorzystaniem rzęsy wodnej (Lemna minor) Rzęsa
wodna jest kolejną rośliną, która zyskuje coraz większą popularność w oczyszczaniu
ścieków biologicznych. Należy do jednych z nowszych metod oczyszczania
biologicznego, dlatego jeszcze nie ma zbyt wiele dostępnych informacji
na jej temat.
Na podst. M.D. Smith and Moelyowati, I. "Duckweed based wastewater treatment (DWWT): design guidelines for hot climates." Water Sci. & Tech. 43 (11) (2001) : 291-299 Oczyszczanie rzęsowe wymaga, aby ścieki przeszły przez osadnik wstępny, a następnie wpuszczane są do napowietrzanego stawu o głębokości 3 m. Staw ten zaopatrywany jest w bariery pływające, aby uniemożliwić zdmuchiwanie rzęsy z wody przez wiatr. Rzęsa powinna pokryć całą powierzchnię wody, aby zapobiec namnażaniu się fitoplanktonu poniżej lustra wody. Poza tym, trzeba co jakiś czas wybierać cześć rzęsy, aby powstający kożuch z przyrastającej rzęsy nie zrobił się za gruby i aby dolna jego część, do której nie dociera światło słońca, nie obumierała wydzielając do wody dodatkowy ładunek związków organicznych. Oczyszczalnie biologiczne wykorzystujące rzęsę wodną są mało efektywne w klimacie jaki panuje w Polsce, ponieważ mamy za krótki okres wegetacji. Co więcej, podatna jest na wiele czynników, które w klimacie umiarkowanym są bardzo zmienne.
Literatura: 1. Kontenerowe i przydomowe
oczyszczalnie ścieków oraz stacje uzdatniania wody, Materiały z VIII Ogólnopolskiej
Konferencji Naukowo-Technicznej z cyklu „Problemy gospodarki wodno-ściekowej
w regionach rolniczo-przemysłowych”; Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko,
1996.
|