Menu

Oczyszczalnie ścieków hydrofitowe

 Wstęp

Oczyszczalnie ścieków hydrofitowe, zwane też hydrobotanicznymi stanowią najczęściej ostatni etap oczyszczania ścieków tak w małych jak i dużych oczyszczalniach, przed wprowadzeniem ich bezpośrednio do odbiornika (rzeki, jeziora, ziemi). Wykorzystują w swojej technologii tzw. hydrofity, czyli specjalne gatunki roślin, które w czasie wzrostu wykorzystują zawarte w ściekach składniki biogenne, takie jak azot i fosfor przyswajając je w swojej strefie korzeniowej, lub sorbując na swojej powierzchni. Jako rośliny najczęściej stosowane są:

- trzcina pospolita (Phragmites kommunis)

- wierzba krzewiasta, albo wiciowa (Salix Viminalis)

- turzyce (Carix)

- pałka wodna (Typha)

Pierwszym elementem małej oczyszczalni hydrobotanicznej jest osadnik gnilny do usuwania zanieczyszczeń nie rozkładalnych, lub trudno rozkładalnych takich jak tłuszcze i zawiesiny mineralne i organiczne, w których ścieki przebywają na ogół do trzech dni. Po przepływie przez złoże hydrofitowe ścieki są zbierane w studni zbiorczej skąd grawitacyjnie lub przy użyciu pompy mogą być odprowadzane do odbiornika. Oczyszczalnie hydrobotaniczne można dzielić ze względu na rodzaj stosowanej roślinności na:

- Oczyszczalnie z roślinnością bagienną (tzw. RZM – ang. Root Zone Method)

- Oczyszczalnie z roślinnością wodną zakorzenioną

- Oczyszczalnie z roślinnością wodną pływającą np. rzęsą wodną (Lemna minor)

Lub biorąc pod uwagę sposób przepływu ścieków na:

- Systemy z powierzchniowym przepływem ścieków (systemy SF, ang. surface flow)

- Systemy z podpowierzchniowym, poziomym przepływem ścieków (systemy HSF, ang. horizontal subsurface flow);

- Systemy z podpowierzchniowym, pionowym przepływem ścieków (systemy VSF, ang. vertical subsurface flow)

oczysz14.jpg  

Rys. Systemy hydrofitowe z przepływem A- podpowierzchniowym z roślinnością pływającą (rzęsą wodną), B- powierzchniowym z roślinnością wodną zakorzenioną, C- podpowierzchniowym z roślinnością bagienną, D- pionowym z roślinnością bagienną

 

Zarówno systemy HSF jak i VSF znajdują zastosowanie w oczyszczaniu ścieków bytowych, ścieków z zakładów
przetwórstwa rolno-spożywczego oraz odcieków ze składowisk odpadów. Najwięcej tego typu oczyszczalni funkcjonuje w Niemczech – około 50000 obiektów. W Polsce eksploatuje się około 70 złóż gruntowo-roślinnych, głównie z trzciną pospolitą. Najpopularniejszy jest system Kickutha, bazujący na złożu gruntowo-roślinnym z trzciną
pospolitą i wypełnieniem gruntem rodzimym z domieszkami kompostu, kory drzewnej, słomy itp.

 

 Oczyszczalnie trzcinowe

oczysz15.jpg

Rys. Oczyszczalnia hydrofitowa systemu Kickutha z trzciną pospolitą. Ozn. 1-dopływ ścieków, 2-osadnik gnilny, 3-studzienka rozdzielcza, 4-rura PVC 110mm, 5-złoże żwirowe ϕ 6-10mm, 6-wypełnienie (piasek, żwir, kora, itd.) 7-uszczelnienie, folia PE, 8-rura perforowana PVC, 9-rura odpływowa PVC 110mm, 10-trzcina

 

Glebowo-korzeniowa oczyszczalnia ścieków systemem prof. Kickutha określana popularnie jako „oczyszczalnia trzcinowa” wykonywana jest najczęściej jako III stopniowa. Podczyszczanie wstępne ścieków zachodzi w 3-komorowym, betonowym osadniku gnilnym. Drugi stopień oczyszczania to filtr glebowo-korzeniowy umieszczony w wyfoliowanym wykopie, aby zapewnić szczelność przed przenikaniem niedoczyszczonych ścieków do wód gruntowych. Filtr wypełniony jest głównie gruntem rodzimym, torfem, ale także słomą, korą, bentonitem i opiłkami żelaza. Złoże takie obsadzone jest trzciną. Odbiornikiem ścieków jest usytuowany obok staw, który jednocześnie stanowi III stopień oczyszczania.

oczysz20.jpg

Fot. Oczyszczalnia trzcinowa

 

  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:
- transportowanie tlenu poprzez źdźbła do kłączy i korzeni, a następnie do strefy gruntu wokół korzenia,
- rozluźnienie struktury gruntu poprzez przerastanie korzeniami, a tym samym zwiększenie współczynnika filtracji,
- biokatalityczne działanie korzeni pozwalające na optymalny przyrost mikroorganizmów w strefie gruntowo-wodnej,
- asymilacja przez roślinę substancji pokarmowych i wbudowywanie ich w swoje komórki.

Efekt oczyszczania to redukcja

BZT5 85 - 97%
ChZT 72 - 93%
Zawiesina ogólna 82 - 99%

Azot ogólny 56 - 83%
Azot amonowy 62 - 88%
Fosfor całkowity 56 - 82%

Oczyszczalnia taka może działać także zimą. Nie zaobserwowano zamarzania złoża. Spadała tylko jego wydajność o około 12-18%. (żr. http://beta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/cw13/korzenie.html)

 

Oczyszczalnie typu Lemna

Wykorzystują w procesach oczyszczania ścieków rośliny wodne pływające, głównie rzęsę wodną drobną (Lemna minor, fot. u dołu)

 

oczysz16.jpg

 

Lemna Minor jest gatunkiem, który unika bardzo czystych wód o niskiej koncentracji biofilnej, natomiast lubi wody bardzo żyzne. Jest rośliną dobrą do hodowli, gdyż w optymalnych warunkach bardzo szybko namnaża się pobierając składniki pokarmowe z wody jak również z powietrza. Z drugiej strony jest to gatunek wymagający, ‘pracuje’ tylko przy odpowiedniej temperaturze i nasłonecznieniu. Oczyszczalnie tego typu uzależnione są od warunków klimatycznych, pracują tylko w sezonie letnim przez kilka miesięcy. Nie można ich wykorzystywać przez cały rok.
Ich zaletą jest to, że rzęsa występuje od bardzo kwaśnych do bardzo zasadowych środowisk (zakres pH 3,5 – 10,4) oraz ma  bardzo duży zakres tolerancji na pierwiastki (m.in. wapń, magnez, sód, potas, fosfor, wodorowęglany, chlor, siarkę). Oczyszczanie rzęsowe wymaga, aby ścieki przeszły w pierwszej kolejności przez osadnik wstępny, 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.

oczysz21.jpg

Fot. Oczyszczalnia ścieków z rzęsą wodną w Bąkowcu.

 

 Problemem tego typu oczyszczalni jest konieczność okresowego usuwania z powierzchni wody namnażającej się rzęsy, której nadmiar utrudnia dostęp światła. W wielu wypadkach oczyszczalnie tego typu w wyniku wysokich temperatur i parowania powodują powstawanie odorów, trudno akceptowalnych przez lokalną społeczność, dlatego w Polsce nie znajdują szerszego zastosowania.

 

Oczyszczalnie wierzbowe

 

oczysz17.jpg

Fot. Oczyszczalnia hydrofitowe z wierzbą w miejscowości Kock

 

Mogą być wykonywane o przepływie poziomym jak i pionowym,  a nawet, przy sprzyjających warunkach i ukształtowaniu terenu z dużym spadkiem - kaskadowym. Wierzba jest rośliną o szybkim przyroście, doskonale przyswajającą składniki biogenne.

oczysz18.jpg

Rys. Oczyszczalnia z przepływem poziomym

 

oczysz19.jpg

Rys. Oczyszczalnia z przepływem pionowym.

 

Oczyszczalnie wierzbowe działają podpowierzchniowe, dzięki czemu nie wydzielają zapachu. Nie są też siedliskiem komarów. Filtr, szczelnie odizolowany od gruntu, wypełniony jest materiałem filtracyjnym (piasek o odpowiedniej granulacji, keramzyt, kora drzew lub słoma, materiały wzbogacające) dobieranym przez projektanta do ilości i jakości ścieków. Materiał ten obsadza się wierzbą wiciową, lub wierzbą krzewiastą. W przypadku przepływu poziomego przyjmuje się od 5-7m2 powierzchni na jednego mieszkańca. Przy przepływie pionowym powierzchnia może być mniejsza, rzędu 3,5-4m2. Wysokość złoża przyjmuje się od 1-1,5m. Dno powinno być wykonane ze spadkiem 1-2% aby umożliwić spływ ścieków w kierunku rury zbierającej drenażowej. Po wyprofilowaniu dna, całe złoże (dno i wszystkie boki) wysypuje się niekiedy cienką warstwą piasku płukanego, na której układa się geowłókninę i folię. Ten zabieg ma na celu zabezpieczenie folii przed uszkodzeniem przez ostre przedmioty (kamienie) znajdujące się w gruncie.
Całe złoże powinno być odizolowane od gruntu poprzez wyłożenie go materiałem nieprzepuszczalnym, najczęściej jest to wspomniana folia PEHD o grubości co najmniej 1mm lub bentomata. Folia tej grubości powinna być ponoć barierą nawet dla kretów. 

  Wybierając miejsce na filtr gruntowo-roślinny musimy pamiętać o tym, że powinno być nasłonecznione przez minimum 6h w ciągu doby.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});