3. Filtr gruntowo-roślinny - oczyszczalnia hydrobotaniczna

Chociaż jest kilka typów oczyszczalni roślinno-gruntowych, zasada ich działania pozostaje zbliżona. Wyróżniamy wśród nich oczyszczalnie z podpowierzchniowym przepływem ścieków (tu mamy dwa rodzaje filtrów: wertykalny i horyzontalny), z powierzchniowym przepływem ścieków oraz z przepływem kombinowanym. Z kolei w zależności od zastosowanej roślinności, oczyszczalnie hydrobotaniczne możemy podzielić na rozwiązania z roślinnością: bagienną, wodną zakorzenioną, wodną pływającą i wreszcie wierzbowe. Zaletą oczyszczalni wykorzystującej filtr gruntowo-korzeniowy jest wysoka skuteczność – ścieki osiągają trzeci stopień oczyszczenia (niemal całkowicie, bo w 95%, jest z nich eliminowany fosfor, a w 90% - azot). Ponadto roślinność umożliwia efektownie i malowniczo zagospodarować teren, zaś oczyszczone ścieki nadają się do ponownego użycia np. do podlewania ogrodu. Niestety, z drugiej strony ten typ oczyszczalni jest drogi na etapie inwestycji i wymaga wyższych nakładów podczas eksploatacji. Niezbędna jest też duża powierzchnia działki.

Rys 4. Schemat (przykład) oczyszczalni przydomowej gruntowo-roślinnej
Zasada działania oczyszczalni jest prosta – wstępnie podczyszczone w osadniku gnilnym ścieki kierowane są na szczelnie odizolowane od podłoża poletka filtracyjne. To filtr glebowo-korzeniowy, na którym następuje mechaniczna i biologiczna filtracja przy pomocy błony biologicznej. W efekcie zachodzących procesów tlenowych i beztlenowych dochodzi do rozkładu białek i redukcji azotanów do azotu cząstkowego. Z kolei w strefie beztlenowej zachodzi proces defosfatacji i denitryfikacji - fosforany wytrącają się do nierozpuszczalnych związków; następuje też neutralizacja związków siarki ze ścieków. Następnie doczyszczone ścieki są kierowane do gruntu lub do odbiornika (np. stawu, jeziora, rzeki) – na ogół za pomocą systemu drenażu lub studni chłonnej. Ich bardzo wysoka czystość sprzyja ponownemu ich wykorzystaniu do nawadniania ogrodu itp.

Filtr glebowo-korzeniowy zbudowany jest z kilku warstw. Dno musi być zabezpieczone przed przenikaniem ścieków do wód gruntowych i do gruntu – może to być podłoże naturalne, jeśli jest niemal nieprzepuszczalne (np. jest to glina). Generalnie jednak dno wykopu wykłada się grubą folią z tworzywa sztucznego. Na nim znajduje się warstwa płukanego żwiru o granulacji 2-16 mm, która ma grubość ok. 20 cm. Następnie mamy ok. półmetrową warstwę żwiru o gr. do 2 mm, a na końcu warstwę z mieszaniny keramzytu, słomy i kory. Ostatnia to roślinność. Filtr można obsadzić dowolnym gatunkiem bagiennym – pałką wodną, sitowiem, oczeretem, wierzbą, trzciną itp.

Dobór odpowiednich roślin jest bardzo ważny, gdyż ich zadaniem jest spulchnianie i napowietrzanie substratu. Wielkość poletka zależy od tego, czy wybrany został filtr horyzontalny, czy wertykalny (bardziej efektywny). W pierwszym przypadku powierzchnia nie powinna być mniejsza niż 5 m2 na jednego mieszkańca, w drugim minimalny obszar na jednego mieszkańca to 3,5 m2. Przepływ ścieków i złoże powinny znajdować się na głębokości poniżej strefy przemarzania.

Do najbardziej znanych i efektywnych rozwiązań oczyszczania hydrobotanicznego należą oparte na podobnych założeniach systemy Seidl’a i Kickuth’a, czyli trzyetapowe technologie trzcinowe, wykorzystujące mikroorganizmy tlenowe i beztlenowe. Dzięki precyzyjnemu i ściśle określonemu doborowi składowych filtra mineralno-organicznego uzyskują one wyjątkową sprawność i skuteczność. Jako wypełnienie stosuje się grunt rodzimy z dodatkami takimi jak bentonit, słoma, kora, torf, opiłki żelaza; jako nasadzenia roślinne - trzcinę. Inna metoda budowy oczyszczalni trzcinowych wykorzystuje jako wypełnienie żwir. Oczyszczone na filtrze glebowo-korzeniowym ścieki trafiają do odbiornika (stawu), gdzie ma miejsce ich dalsze oczyszczanie (III stopień). Na podobnej zasadzie działa tzw. oczyszczalnia wierzbowa.

4. Filtr piaskowy

To rozwiązanie wykorzystywane przede wszystkim na działkach z wysokim poziomem wód gruntowych lub z gruntami zbyt przepuszczalnymi albo ilastymi czy gliniastymi, nieprzepuszczalnymi, wykluczającymi ułożenie drenażu rozsączającego. Podczyszczone w osadniku gnilnym ścieki kierowane są - w sposób grawitacyjny lub mechanicznie przy użyciu przepompowni – do studzienki rozdzielczej i dalej na filtr piaskowy, na którym są równomiernie rozsączane przewodami drenarskimi. Dla czteroosobowej rodziny optymalna wielkość filtra pionowego to 5×4 m, poziomego - 6×5,5 m.

Rys 5. Schemat (przykład) oczyszczalni przydomowej z filtrem piaskowym
Filtr piaskowy można wykonać napowierzchniowo – umieszczany jest w nasypie, nad poziomem gruntu – lub podpowierzchniowo. Dno wykopu, w którym budowany jest filtr – poziomy lub pionowy - może stanowić nieprzepuszczalny grunt (np. glina). Jeśli mamy do czynienia z gruntami o bardzo wysokiej przepuszczalności lub takimi, na których lustro wód podziemnych położone jest tuż przy powierzchni – aby uniknąć przesączenia ścieków do gruntu i wody – dno i brzegi wykopu należy wyłożyć mocną folią z tworzywa sztucznego.



Następnie układa się perforowane rury drenażu zbierającego ścieki biologicznie oczyszczone (otworami do dołu) – na głębokości min. 140 cm, zasypując je zasadniczą warstwą filtracyjną, czyli żwirem o dużej granulacji. Pozwala to na dobre napowietrzenie warstwy filtracyjnej i intensywny rozwój błony biologicznej rozrastającej się na materiale filtrującym. Grubość filtra piaskowego powinna oscylować w granicach 60-100 cm i kończyć się na wysokości drenażu zbierającego (na głębokości min. 60 cm pod powierzchnią gruntu), który – po przysypaniu cienką warstwą kruszywa zabezpiecza się geowłókniną i przysypuje gruntem rodzimym. Powierzchnię poletka filtracyjnego można obsiać trawą.

Biologicznie oczyszczone ścieki trafiają do drenażu zbierającego, a następnie do studzienki kontrolnej, skąd kierowane są do odbiornika. Może być nim woda (płynąca, stojąca) lub grunt (trafiają do niego za pomocą drenażu rozsączającego lub studni chłonnej).

Ten typ oczyszczalni jest bardzo prosty w budowie i tani w eksploatacji. Jego zaletą jest też obojętność na nierównomierny dopływ ścieków. Jednak w porównaniu z drenażem rozsączającym wymaga większych nakładów inwestycyjnych (folia, budowa filtra, często przepompownia).

5. Oczyszczalnia ze złożem biologicznym

Charakteryzuje ją to, że proces oczyszczania ścieków przebiega w hermetycznym zamknięciu, wewnątrz zbiornika. W efekcie technologia ta znakomicie sprawdza się wszędzie tam, gdzie warunki gruntowo-wodne czy niewielka powierzchnia działki (lub niechęć do jej rozkopywania w celu budowy filtra) utrudniają lub uniemożliwiają zastosowanie innego rozwiązania.

Rys 6. Schemat (przykład) oczyszczalni przydomowej ze złożem biologicznym
Wstępnie oczyszczone w osadniku gnilnym ścieki trafiają do szczelnego zbiornika o dużej pojemności. Można go wykonać samodzielnie, jednak najczęściej komorę stanowi gotowy pojemnik z tworzywa sztucznego, o wzmacnianych żebrowaniem, grubych ścianach, mocny, odporny na uszkodzenia mechaniczne, ekstremalne temperatury oraz korozję biologiczną i chemiczną. Zbiornik ten może być jedno- lub kilkukomorowy, o pojemności od ok. 2 tys. litrów wzwyż. Jest on wyposażony we właz z hermetycznie zamykaną pokrywą.

Złoże biologiczne składa się z grubej warstwy kształtek z tworzywa sztucznego, tłucznia, żużlu, koksu czy innego tego typu kruszywa o właściwościach filtracyjnych, na powierzchni którego rozwija się błona biologiczna. Mikroorganizmy i bakterie neutralizują zanieczyszczenia rozpuszczone w wolno przesączającej się przez filtr cieczy i usuwają je z niej. Bardzo ważny jest dobór granulacji kruszywa – musi ono gwarantować dopływ powietrza na całej swej powierzchni i jak największej grubości.

Zanieczyszczenia usuwane są w warunkach tlenowych, ale w tych fragmentach złoża, które pozostają niewystarczająco natlenione, zachodzą procesy oczyszczania beztlenowego (częściowa denitryfikacja). Złoże biologiczne może mieć wypełnienie stałe (zanurzone, zalewane i zraszane) lub ruchome (tarczowe i zawieszone). W przypadku złoża biologicznego stałego zraszanego ścieki rozsączane są równomiernie po powierzchni złoża za pomocą zraszacza. Zbiornik ma kształt cylindra, a ponieważ materiał filtrujący nie jest zalany, lecz ścieki stale się przez niego przesączają, cyrkulacja powietrza i jego wymiana nie jest niczym zakłócona. Doprowadzone z osadnika gnilnego ścieki są metodą grawitacyjną lub mechanicznie (przy użyciu pompy) transportowane do znajdującego się w górnej części zbiornika urządzenia zraszającego.

Następnie urządzenie to rozbryzguje je równomiernie na całej powierzchni filtra, przez który powoli przepływają. Każda porcja ścieków tak długo krąży i przepływa przez złoże, aż osiągnie wymagany stopień oczyszczenia i może zostać zebrana i odprowadzona do odbiornika.
Z kolei charakterystyczną cechą złoża ruchomego obrotowego jest wykorzystanie specjalnych tarcz zamocowanych na wale napędzanym elektrycznie i częściowo zanurzonych w ściekach. Pod wpływem ruchu obracających się tarcz do ścieków doprowadzany jest tlen, zaś pokrywająca je błona biologiczna neutralizuje zanieczyszczenia.

Oczyszczalnie ze złożem biologicznym są kompaktowe, zajmują mało miejsca, są bardzo efektywne i skuteczne. Ponieważ zachodzące w zbiorniku procesy praktycznie nie wymagają nadzoru, nie ma problemu z ich konserwacją i eksploatacją. Zbiorniki są trwałe, odporne na działanie czynników zewnętrznych. Niemniej jednak, w porównaniu z wcześniej opisanymi, ten typ oczyszczalni wymaga regularnych zabiegów konserwacyjnych, w tym przede wszystkim oczyszczania złoża. Dzięki wyjątkowo wysokiemu poziomowi oczyszczenia, ścieki można bez obaw odprowadzić do dowolnego zbiornika wodnego, rozsączyć w gruncie korzystając z drenażu lub przy użyciu studni chłonnej, wreszcie wykorzystać np. do podlewania trawnika.

6. Oczyszczalnia z osadem czynnym

W tym przypadku zbiornik, do którego wpływają ścieki, składa się z dwóch komór: osadu czynnego i osadnika wtórnego. Tutaj podczyszczone w osadniku gnilnym ścieki poddawane są procesom doczyszczenia, zachodzącym w warunkach tlenowych. W reaktorze (komorze osadu czynnego) znajdują się specjalne mikroorganizmy, które nie mają zdolności przyklejania się do podłoża, lecz unoszą się swobodnie tworząc tzw. kłaczki, a dzięki stałemu dopływowi tlenu są one zdolne do niezwykle szybkiego namnażania się i oddzielania zanieczyszczeń.

Rys 7. Schemat (przykład) oczyszczalni przydomowej z osadem czynnym
Dno komory osadu czynnego wyłożone jest membraną, a przez którą kompresor umieszczony poza biologicznym reaktorem nieustannie dostarcza odpowiednią ilość tlenu. Jednocześnie napowietrzanie sprawia, że drobiny osadu bez przerwy się unoszą w ściekach, co przekłada się na wysoką efektywność ich oczyszczenia.

Z komory osadu czynnego ścieki przepływają do osadnika wtórnego, gdzie ma miejsce sedymentacja i recyrkulacja osadu czynnego, a czystą już ciecz kieruje się do odbiornika.
Osad należy regularnie usuwać z osadnika wtórnego i neutralizować.

Ten typ oczyszczalni jest droższy i na etapie inwestycji, i eksploatacji. Przede wszystkim napowietrzanie wymaga stosowania urządzeń elektrycznych – niezbędny jest więc stały dopływ prądu. W razie przerw w dostępie do niego istnieje ryzyko zaburzenia efektywności pracy urządzenia.

Zobacz 1 część artykułu: KLIKNIJ: Przydomowa oczyszczalnia ścieków – podstawowe informacje