oczyszczalnie_baner

Hydrobotaniczne oczyszczanie ścieków

 

Stale wzrastające koszty zaopatrzenia w wodę oraz utylizacji ścieków dotyczą obecnie wszystkich. Wielu ludzi martwi się także rosnącym deficytem wody i pogarszającym się stanem wód powierzchniowych. Na skutek regulacji, czyli skracania koryt potoków i rzek i osuszania terenów podmokłych woda spływa coraz szybciej. Przyczyniło się to w ostatnich latach w znacznym stopniu do cyklicznie występujących powodzi w rejonach wielkich rzek. (W Europie Zachodniej przeznacza się ogromne środki na usuwanie technicznych regulacji cieków wodnych, odtwarzanie starorzeczy, meandrów i terenów zalewowych).

Zamiast jak dotąd starać się o jak najszybsze odprowadzenie wody ze zlewni do odbiornika, obecnie dąży się do jak najdłuższego zatrzymywania wody w zlewniach i zasilania wód gruntowych.

Poszukuje się zatem sposobów i środków lokalnego odprowadzenia wody opadowej do gleby i przyczynienia się w ten sposób do odnawiania zasobów wody gruntowej. W przypadku wody opadowej, której odprowadzanie do kanalizacji ogólnospławnej jest nie tylko nieekologiczne, ale także sprzeczne z sadami ekonomii (w Nadrenii -Westwalii za odprowadzanie wód opadowych do kanalizacji obowązują wysokie opłaty lub wręcz stosuje się zakazy, coraz częściej stosowane są systemy retencjonowania, oczyszczania, a następnie odprowadzania do wód gruntowych). W odniesieniu do ścieków coraz częściej odchodzi się od dotychczasowej strategii tworzenia centralnych systemów kanalizacji (szczególnie na terenach o zabudowie rozproszonej, gdzie koszty budowy kanalizacji są wysokie) na rzecz rozwiązań decentralnych, wśród których oczyszczanie z zastosowaniem filtrów glebowo-roślinnych zasługuje na szczególne zainteresowanie.

Przy pomocy techniki oczyszczania z zastosowaniem roślin oraz różnych technik infiltracji do gruntu woda oczyszczana jest w naturalny sposób i może być wykorzystana powtórnie lub przyczyniać się do odtwarzania lokalnych wód gruntowych.

W małych miejscowościach i na wsi potrzebne są oczyszczalnie nie wymagające stałego nadzoru i dopływu energii oraz odporne na ewentualne zakłócenia w dostawie i składzie ścieków. Przy opracowywaniu takiego rodzaju oczyszczalni pomocna okazała się ekotechnologia. Wykorzystuje ona fakt, że procesy biochemiczne w organizmach i ich oddziaływanie na zewnątrz są w naturalny sposób podporządkowane wzajemnym relacjom pomiędzy ożywionymi i nieożywionymi składnikami systemu. jest to sieć wzajemnie powiązanych procesów i funkcji o zróżnicowanej strukturze poziomej, wewnętrznych cyklach regulacji i własnej dynamice. Przy technologicznym wykorzystaniu tych procesów ponosi się mniejsze nakłady na konstrukcję przy małym zużyciu energii. Procesy zachodzące w bioreaktorze charakteryzuje duża stabilność, nawet przy zmieniających się warunkach (tzw. sprzężenie zwrotne). Konieczna jest jednak duża różnorodność składników fizycznych, chemicznych i biologicznych, aby mogły zachodzić procesy zarówno rozkładu, jak i syntezy. Ważny jest też czynnik czasu, gdyż szybkość reakcji jest zwykle niewielka; stąd zachodzi konieczność stosowania bioreaktora o dużej pojemności.

 

Każdy problem związany ze ściekami wymaga indywidualnego rozwiązania.

 

Każde ścieki mają inny skład i muszą być w różny sposób oczyszczane w zależności od dalszego przeznaczenia. Woda oczyszczona przez glebowokorzeniową oczyszczalnię ścieków może być np. rozsączkowana do gleby lub wykorzystana do nawadniania czy zasilić zbiornik wodny.

Stopień oczyszczenia jest zatem różny w zależności od celu dalszego zastosowania, dlatego też należy dobrać odpowiednią koncepcje takiej oczyszczalni.

W trakcie wielu przeprowadzonych prób z wykorzystaniem różnych substratów i różnej roślinności udało się zoptymalizować znane dotąd powszechnie systemy oczyszczania i dostosować je do rozwiązywania poszczególnych problemów ściekowych.

Dokładny skład, wielkość oraz budowa dopasowana jest do wymogów planowanej efektywności oczyszczania, która z kolei uwarunkowana jest nie tylko obowiązującymi normami, ale także sposobem dalszego wykorzystania oczyszczonych ścieków. Przeniesienie zasady działania jednej oczyszczalni na inną możliwe jest tylko w ogólnym zarysie. Z uwagi na to, że każde ścieki różnią się co do składu oraz ilości, każdy problem związany ze ściekami powinien być rozpatrywany indywidualnie. Pozorna prostota technologiczna może prowadzić do tego, że niedoświadczony projektant czy wykonawca może być rozczarowany końcowym efektem. Zbudowano już wiele niesprawnych oczyszczalni, które psują obraz całej technologii. Z takim zastrzeżeniem możliwa jest własna inicjatywa przy pracach budowlanych, co szczególnie powinno zainteresować gospodarstwa rolne i gminy rolnicze.

 

Zasada działania glebowo-korzeniowej oczyszczalni ścieków.

 

Najbardziej złożonym ekosystemem jest gleba. Miarą owej złożoności jest ilość występujących w niej gatunków żyjących we wzajemnej zależności. W obciążonej ściekami, przerośniętej korzeniami glebie występuje ok. 2000 gatunków bakterii i wiele dziesiątków tysięcy gatunków grzybów. Proces oczyszczania ekotechnicznego odbywa się w praktyce w ten sposób, że ścieki przepływają przez szczelnie odizolowane od podłoża złoże porośnięte najczęściej trzciną (Phragmites communis). Korzenie przerastające glebę do głębokości ok 1.2m. zapewniają drożność złoża i tym samym stały przepływ ścieków. Tkanka powietrzna roślin (arenchyma) zaopatruje system korzeniowy w tlen. Gaz ten przenika do przestrzeni między korzeniami, gdzie mikroorganizmy wykorzystują go do tlenowego rozkładu zanieczyszczeń. Jednocześnie w pewnej odległości od włośników powstają obszary pozbawione tlenu, gdzie zachodzą reakcje beztlenowe.W całym złożu (3 -5 m2 złoża IRM) przebiegają równolegle reakcje łączenia się substancji zawartych w ściekach (z różnymi związkami glebowymi oraz reakcje wytrącania się produktów tych reakcji.

Zastosowaniu w złożu odpowiednich minerałów czy tzw. jonitów wymiennych ( m.in. Zamonitu, Zeolitu, Silmonitu) pozwala wykorzystać w procesie oczyszczania zjawisko adsorpcji szczególnie w odniesieniu do zw. azotu. Duża powierzchnia czynna niektórych minerałów (1 g = 10 – 800 m2) zapewnia optymalne warunki rozwoju błony bakteryjnej. W oczyszczalniach konwencjonalnych problemem jest usuwanie związków azotu powstających między innymi w wyniku rozkładu zawartych w ściekach białek. Konieczne jest dobudowywanie specjalnych komór denitryfikacyjnych.

Przy zastosowaniu filtra glebowo-korzeniowego problem ten rozwiązuje się sam, gdyż w złożu zachodzi równolegle zarówno tlenowy rozkład białek, jak i beztlenowa redukcja azotanów do azotu cząsteczkowego.

Podobnie rozwiązuje się problem fosforanów. W filtrze glebowo-korzeniowym, dzięki np. zawartym w złożu związkom glinu, wapnia i żelaza, dochodzi wyniku reakcji tlenowych i beztlenowych do wytrącania się nierozpuszczalnych związków.

Wyjątkową cechą eko-technologicznej metody oczyszczania jest eliminacja związków siarki ze ścieków . Tysiące oczyszczalni ścieków pracują w oparciu o rozwiązania eko-technologiczne. Obsługują one od kilku osób (domy jednorodzinne, gospodarstwa rolne) po zakłady przemysłowe czy miasta (np.20 000 RLM w Chinach). Znajdują zastosowanie przy zagospodarowaniu osadów ściekowych, rekultywacji jezior i ochronie wód powierzchniowych, czy budowie stawów kąpielowych. Nawet trudne ścieki przemysłowe mogą być utylizowane sposobem hydrobotanicznyn- np. na dachach firmy John Deere w Rosselsheim czyszczone są zaolejone scieki z lakierni. Ze względu na stosunkowo niski koszt, dużą stabilność pracy odporność na przeciążenia oraz niespotykaną w innych rozwiązaniach wartość krajobrazowo – przyrodniczą rozwiązania ekotechnologiczne zasługują na szerszą popularyzację.

W oczyszczalni glebowo-korzeniowej po wstępnym oczyszczeniu mechanicznym ścieki kierowane są na obsadzone roślinnością poletka filtracyjne, gdzie następuje ich rozkład z udziałem drobnoustrojów. Oczyszczone ścieki rozsączkowywane są do gleby lub odprowadzane do odbiornika.