Jednym z obowiązków władz samorządowych w zakresie przypisanych im zadań publicznych jest rozwiązanie problemu ścieków przez budowę systemu zbiorowego odprowadzenia ścieków komunalnych. Wysoki koszt takich inwestycji zmusza do sięgnięcia po dofinansowanie z zewnątrz, ale co zrobić, gdy uzyskanie go jest obwarowane wymaganiami zawężającymi zakres planowanej inwestycji?

Ustawa o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzeniu ścieków (DzU z 2001 r., nr 72, poz. 747, art. 3, z późn. zm.) uściśla zadania gminy określone w ustawie samorządowej w odniesieniu do zaspakajania zbiorowych potrzeb, określając je jako zadania własne. Wiele władz samorządowych ma jednak poważny dylemat, jak rozwiązać problem odbioru ścieków dla całego terytorium gminy, łącznie z terenami kolonijnymi. Wysokość wsparcia ze środków krajowych na budowę systemu zbiorowego odprowadzenia ścieków jest zbyt niska na kompleksowe sfinansowanie programów, dodatkowo wsparcie ze środków unijnych dostępnych w latach 2014-2020 zostało obwarowane wymaganiami, których gminy często nie mogą spełnić (patrz ramka). Z konieczności, głównym czynnikiem warunkującym przyjęcie przez władze gminy danego wariantu odprowadzenia i oczyszczenia ścieków sanitarnych jest nakreślona przez przepisy ekonomiczna „opłacalność” budowy i eksploatacji urządzeń oczyszczalni. Wystarczy przeanalizować zabudowę na terenie gmin, by wyodrębnić obszary, które – z przyczyn formalnych uniemożliwiających pozyskanie dofinansowania na budowę sieci – mogą być skanalizowane jedynie przy wykorzystaniu przydomowych oczyszczalni ścieków (POŚ). Wiele gmin decyduje się więc na ich budowę, a rynek takich oczyszczalni w naszym kraju już od 10 lat dynamicznie się rozwija. Obecnie do wyboru jest kilka technologii pracy przydomowych oczyszczalni. Najpopularniejsze rozwiązanie to osadnik gnilny z drenażem rozsączającym. Dużą grupę stanowią też oczyszczalnie z tzw. napowietrzaniem, zgodne z normą PN-EN 12566-3, z których najbardziej znane są technologie przepływowego osadu czynnego, hybrydowa – połączenia niskoobciążonego osadu czynnego i złoża biologicznego, SBR – sekwencyjny reaktor biologiczny oraz złoża fluidalne i złoża tarczowe. Oczyszczalnie te przed wprowadzeniem na rynek europejski muszą oczywiście zostać poddane badaniom w laboratorium z notyfikacją Komisji Europejskiej na zgodność z normą PN-EN 12566-3. Poniżej pokrótce o tym, jak funkcjonują oczyszczalnie oraz jakie mają zalety i wady.

Osadnik gnilny z drenażem rozsączającym

Oczyszczalnia przepływowa w technologii niskoobciążonego osadu czynnego

Oczyszczalnia hybrydowa

Oczyszczanie ścieków odbywa się w tym przypadku dwuetapowo: w osadniku gnilnym zachodzą procesy beztlenowe, a na złożu biologicznym pod drenażem rozsączającym – doczyszczanie tlenowe.

Przebieg oczyszczania. Ścieki bytowe z wewnętrznej instalacji kanalizacyjnej są doprowadzane do osadnika gnilnego grawitacyjnie lub przewodem tłocznym. We wlocie każdego osadnika umieszczony jest deflektor, który powoduje spowolnienie strumienia ścieków, eliminując możliwość wymieszania osadu mineralnego i organicznego. Osadnik musi mieć wydłużony kształt, który gwarantuje powolny i stabilny przepływ ścieków. Sedymentujące zanieczyszczenia tworzą osad, który poddany jest działaniu bakterii fakultatywnych i beztlenowych. Fermentacja beztlenowa prowadzi do częściowego rozkładu osadu i pozwala na znaczne jego uwodnienie. Zanieczyszczenia lekkie, w tym tłuszcze, flotują i tworzą na powierzchni tzw. kożuch.

Proces obróbki beztlenowej ścieków powinien być wspomagany przez regularne zadawanie biopreparatów. W wyniku działania bakterii powstają bardziej ustabilizowane związki organiczne oraz gazy: siarkowodór, dwutlenek węgla i metan. Znacznie redukowane są również przykre zapachy.

Gazy pochodzące z fermentacji są odprowadzane przez otwór dekompresyjny i wentylację wysoką. Siarkowodór łączy się z metalami zawartymi w osadzie, tworząc nierozpuszczalne siarczki, co znacznie eliminuje uciążliwość zapachową osadników gnilnych. Sklarowane ścieki, ze znacząco zredukowaną zawartością zawiesin oraz BZT5, przepływają przez zintegrowany filtr szczelinowy i kierowane są do studzienki rozdzielczej rozprowadzającej równomiernie ściek do nitek drenażu rozsączającego w gruncie, czyli do złoża biologicznego. Taki drenaż wykonuje się ze żwiru płukanego o granulacji 20-40 mm. Podczas przesączania przez złoże ścieki ulegają doczyszczeniu biologicznemu pod wpływem bakterii aerobowych. Dostęp tlenu zapewnia kominek wentylacyjny umieszczony na końcu drenażu oraz wentylacja wysoka wyprowadzona ponad dach budynku. Lokalizacja urządzeń na działce oraz pojemność osadnika gnilnego i długość drenażu rozsączającego muszą zostać dobrane przez projektanta z uprawnieniami.

Zalety i wady. Technologia osadnika gnilnego z drenażem rozsączającym jest bardzo popularna z uwagi na dość prosty montaż i przystępną cenę zakupu urządzeń – szczególnie wśród inwestorów indywidualnych oraz części jednostek samorządu terytorialnego (JST). Jednak obecnie jest ona dyskredytowana przez NFOŚiGW, który nie dopuszcza finansowania takich POŚ ze środków funduszu. Tymczasem, według danych producentów, zakładane parametry ścieku na odpływie z osadnika kształtują się w zakresie:

• BZT5 – powyżej 60%;
• zawiesiny ogólnej – powyżej 30%.

Redukcja stężenia zanieczyszczeń na głębokości 90 cm pod drenażem rozsączającym zarówno dla BZT5 jak i zawiesiny ogólnej wynosi ponad 90%. Wielkości stężenia zanieczyszczeń w ścieku oczyszczonym są więc zgodne z odpowiednim rozporządzeniem Ministra Środowiska (patrz ramka).

Oczyszczalnie przepływowe

Praca oczyszczalni przepływowych w układzie niskoobciążonego osadu czynnego polega na stabilizacji ścieku w warunkach tlenowych i beztlenowych. Powoduje to redukcję podstawowych wskaźników zanieczyszczeń, tj. BZT5, ChZT i zawiesiny ogólnej oraz redukcję związków azotu i fosforu (biogenów) i związków węgla. W procesach oczyszczania ze ścieków usuwane są zawiesiny, cząstki stałe, rozpuszczone substancje organiczne i koloidy. Zostaje zredukowana zawartość wirusów i bakterii. Poszczególne procesy technologiczne realizowane są w kompaktowym zbiorniku oczyszczalni, podzielonym przegrodami wykonanymi (najczęściej) z polietylenu PEHD na przestrzenie technologiczne – komory reakcji.

Przebieg oczyszczania. Ścieki komunalno-bytowe wpływają do pierwszej komory oczyszczalni, gdzie następuje oddzielenie grubych zanieczyszczeń (skratki). Po wstępnym mechanicznym oczyszczeniu przepływają do komory drugiej, która podzielona jest na dwie przestrzenie. Pierwsza stanowi wydzieloną strefę beztlenową, do której trafia mieszanina ścieku surowego po wstępnej separacji mechanicznej oraz recyrkulowany z osadnika wtórnego osad czynny. Druga to strefa intensywnego napowietrzania, tlenowa, i w niej następuje proces nitryfikacji. Z tej strefy mieszanina osadu czynnego i ścieków oczyszczonych trafia do trzeciej komory – osadnika wtórnego. Następuje tu sedymentacja osadu czynnego, który przy dnie komory tworzy złoże fluidalne, natomiast sklarowane i oczyszczone ścieki – przez otwór wylotowy w górnej części zbiornika oczyszczalni – odprowadzane są do odbiornika. Pływające w ściekach skupiska mikroorganizmów tlenowych (kłaczki osadu czynnego) czyszczą ścieki, wykorzystując je jako pożywkę. Zanieczyszczenia organiczne są przetwarzane na wodę, dwutlenek węgla, związki mineralne oraz biomasę osadu czynnego. Do napowietrzania ścieków w komorze osadu czynnego należy zastosować sprężarkę napowietrzającą, która będzie pracować okresowo. Pozwoli to uzyskać w komorze osadu czynnego warunki tlenowe i beztlenowe, dzięki czemu będą tam zachodzić procesy denitryfikacji i defosfatacji biologicznej. Napowietrzanie ścieku powinno być drobnopęcherzykowe z wykorzystaniem dyfuzorów rurowych. Powietrze do dyfuzorów dostarcza się przez rozdzielacz powietrza lub wyspę zaworową za pomocą sprężarki umieszczonej w oddzielnej szafce.

Wskazane jest, aby sterowanie pracą oczyszczalni odbywało się w sposób w pełni automatyczny, ale nie wszyscy producenci oferują odpowiednie sterowniki. Część dostępnych na rynku urządzeń ma ręcznie regulowane rozdzielacze powietrza, które nawet po przypadkowym rozregulowaniu może ustawić tylko serwis.

Zalety i wady. Podstawową zaletą technologii przepływowej jest kompaktowa konstrukcja i stosunkowo niska cena, natomiast do jej wad można zaliczyć:

• bardzo małą objętość osadnika wstępnego, co oznacza dużą wrażliwość systemu na zmieniającą się ilość oraz na jakość dopływających ścieków;
• system przepływowy/brak dozowania – brak kontroli nad równomiernym obciążeniem;
• niski efekt oczyszczania – wtórne zanieczyszczenie środowiska;
• ręczną, prowizoryczną regulację napowietrzania – konieczność wykonywania czynności serwisowych wielokrotnie w ciągu roku;
• zwiększoną ilość osadów (osad nadmierny wtórny) – konieczność częstego usuwania.

Autor: Adam Zawadzki

O oczyszczalniach hybrydowych, obrotowych złożach biologicznych, doświadczeniach z Niemiec i Francji oraz o warunkach wprowadzania ścieków do wód lub ziemi i rozbudowie sieci kanalizacyjnej w gminach i przeszkodach formalnych można przeczytać w 6 numerze Polskiego Instalatora PI 6/2015