W artykule omówiona zostanie kwestia doboru oczyszczalni dla niewielkiego obiektu hotelowego wraz z restauracją. Zwrócona zostanie uwaga na ważne kwestie, które należy brać pod uwagę przy doborze tego typu instalacji. Przedstawiony zostanie jeden z podstawowych schematów doboru oczyszczalni na podstawie ilości wytwarzanych ścieków. Krótko zostanie omówiona kwestia dodatkowych elementów, które są niezbędne w całej instalacji jak na przykład separator tłuszczu oraz odbiornik gruntowy oczyszczonych ścieków.

Oczyszczalnia indywidualna czy zbiornik bezodpływowy?
Wybudowany dom lub każdy inny obiekt na działce, która nie jest uzbrojona w zbiorczą sieć kanalizacyjną może przysparzać pewnych problemów. Praktycznie w każdym obiekcie gdzie pobierana jest woda muszą także powstawać ścieki. Odpady płynne zgodnie z prawem powinny być odprowadzane siecią kanalizacyjną do zbiorczej oczyszczalni ścieków.

Jeśli brak jest zbiorczego systemu powinny być magazynowane w zbiorniku bezodpływowym a następnie wywożone do oczyszczalni ścieków lub też unieszkodliwiane na miejscu za pomocą lokalnej oczyszczalni ścieków. Rozwiązaniem z pewnością jest wybudowanie szczelnego zbiornika bezodpływowego i regularne wywozy szamba wozem asenizacyjnym na lokalną komunalną oczyszczalnię ścieków. Istnieje także możliwość skorzystania z indywidualnej oczyszczalni ścieków. Pierwsze z rozwiązań jest tańsze w budowie, ale zdecydowanie kosztowniejsze w eksploatacji. Jak podają różne firmy zajmujące się wywozem nieczystości płynnych średni koszt wywozu 10 m³ ścieków ze zbiornika bezopływowego waha się w granicach 180 ÷ 220 PLN. Można przyjąć, że tej objętości zbiornik wystarczy na zebranie ścieków od czteroosobowej rodziny przez około miesiąc. Trochę inaczej sytuacja wygląda w przypadku indywidualnej oczyszczalni ścieków, gdyż koszt inwestycyjny jest na początku wyższy, ale za to koszty eksploatacyjne są zdecydowanie niższe. Poniżej na wykresie zobrazowano koszty budowy i eksploatacji zbiornika bezodpływowego i oczyszczalni indywidualnej przy korzystaniu z instalacji przez 6 osób.
Przydomowa oczyszczalnia ścieków jest zdecydowanie droższa, przy instalacji dla 6 osób, inwestor musi liczyć się z wydatkiem około 14 000 PLN wraz z odbiornikiem oczyszczonych ścieków. Sumując koszty związane z eksploatacją – głównie zużywaną energię elektryczną oraz wymaganym dla prawidłowej pracy przeglądem rocznym nie przekraczamy kwoty 700 PLN na rok.
Z przedstawionego wykresu (rys. 2.) wynika, że instalacja szczelnego zbiornika jest korzystniejsza tylko w przypadku kiedy inwestor chce korzystać niego przez krótki okres (za kilka miesięcy zostanie wybudowana zbiorcza sieć kanalizacyjna). W przypadku kiedy inwestor będzie korzystał z oczyszczalni minimum powyżej 3 lat, eksploatacja systemu indywidualnego jest zdecydowanie bardziej opłacalna. Okres, w jakim zwróci się inwestycja w dużym stopniu zależy od kosztowności zainstalowanego systemu oraz możliwości uzyskania dofinansowania z gminy, lub innej jednostki finansującej.

Oczyszczalnia indywidualna w hotelu?
Podobnie jak w przypadku budynku mieszkalnego także i w obiekcie hotelowym, który nie ma dostępu do zbiorczej sieci kanalizacyjnej, nieczystości płynne można gromadzić w zbiorniku bezodpływowym lub oczyszczać w indywidualnej oczyszczalni ścieków. Zdecydowanie inaczej aniżeli dla domu jedno- lub wielorodzinnego wygląda dobór oczyszczalni dla tego typu obiektu. W budynku mieszkalnym zazwyczaj mamy przez cały okres bardzo porównywalną ilość osób wytwarzających ścieki, więc dobór oczyszczalni jest dość prosty, pod uwagę bierzemy ilość ścieków oraz ładunek zanieczyszczeń generowany przez mieszkańców, bazując na rozporządzeniu dotyczącym zużycia wody. Zdecydowanie inaczej sytuacja wygląda w hotelu lub każdym innym obiekcie, gdzie jest duża nierównomierność związana z ilością wytwarzanych ścieków oraz zróżnicowanym ładunkiem zanieczyszczeń. Tego typu obiekty, które zazwyczaj wyposażone są dodatkowo w restaurację, niekiedy także w salę bankietową potrafią wytwarzać bardzo różne ilości o różnym ładunku zanieczyszczeń. Dlatego też przystępując do doboru oczyszczalni ścieków dla hotelu, należy wykonać dokładną analizę funkcjonowania obiektu, tak aby dobór instalacji był jak najbardziej optymalny. Żadna oczyszczalnia nie lubi jeśli w jednym dniu jest do oczyszczenia 3 m³ ścieków, a za chwilę przez kilka dni 1 m³ ścieków. Przygotowując się do projektowania urządzenia, należy podejść do tematu bardzo indywidualnie, należy policzyć ilość wytwarzanych ścieków oraz ładunek zanieczyszczeń. Tworząc analizę obiektu, należy zwrócić uwagę na następujące informacje:

• czy obiekt jest całoroczny czy sezonowy,
• położenie obiektu (miasto, góry, morze, jezioro itp.),
• maksymalna ilość osób, która może korzystać z noclegów w hotelu,
• jakiej klasy (głównie mowa o ilości gwiazdek) jest analizowany obiekt,
• ilość miejsc w restauracji (restauracja otwarta jest tylko dla gości hotelowych czy także dla gości spoza hotelu?),
• czy obiekt posiada salę bankietową, jeśli tak, to na ile osób maksymalnie może zostać przygotowane przyjęcie, jak często mogą być organizowane przyjęcia,
• czy w hotelu znajduje się strefa basenowa wraz ze SPA,
• ilość osób z obsługi hotelowej.

W tego typu obiektach (pensjonaty, motele, hotele) należy przy doborze oczyszczalni rozpatrywać maksymalne przepływy ścieków, a następnie obliczyć przepływy średnie, które zostaną odniesione do większego interwału czasowego np. tygodnia lub nawet miesiąca. W obiektach tych, o czym już wspomniano, występują duże wahania dopływu tak w czasie doby, jak i np. tygodnia, miesiąca, a także sezonu – np. hotel w kurorcie wypoczynkowym. W tego typu sytuacjach należy raczej unikać oczyszczalni, które pracują w systemie przepływowym. Najbardziej optymalne urządzenia to oczyszczalnie dostosowane indywidualnie do obiektu, oczyszczalnie z tzw. systemem dozowania ścieków z osadnika do bioreaktora oraz oczyszczalnie, które mogą współpracować z buforami uśredniającymi, dzięki którym można zdecydowanie zwiększyć retencję własną osadnika wstępnego. W urządzeniu, które wyposażone jest w system dozowania ścieków oraz możliwość współpracy z dodatkowym buforem, maksymalny dopływ ścieków będzie gromadzony w buforze, a następnie dozowany do reaktora oczyszczalni w odpowiednich porcjach za pomocą pompy mamutowej, pompy wirowej czy za pomocą systemu „kubeczkowego", jak wykonano to w oczyszczalni BioDisc firmy Kingspan. Oczyszczalnia z systemem dozowania, pracując systematycznie, opróżnia bufor własny (lub dodatkowy) w okresach zmniejszonego zrzutu ścieków z obiektu. Tego typu rozwiązanie ma tylko i wyłącznie sens w przypadku, gdy oczyszczalnia posiada dozowanie ścieków do bioreaktora. W przypadku oczyszczalni przepływowych dostawienie dodatkowego bufora (powiększenie objętości osadnika wstępnego) nie przyniesie zakładanego efektu, gdyż dopływ ścieków z osadnika do bioreaktora w tego tupu urządzenia jest realizowany tylko przez przepływ grawitacyjny (gdy dopłyną ścieki z obiektu, taka sama ilość ścieków zostanie przepchnięta z osadnika do bioreaktora). 
Wybór odpowiedniej technologii oczyszczania ścieków jest ważny, ale nie jest on najważniejszy. Zastosowanie jednak podstawowych technologii, takich jak osad czynny pracujący w systemie SBR, złoża biologiczne czy też systemy mieszane/hybrydowe gwarantują przy odpowiedniej i prze wszystkim właściwej eksploatacji wieloletnią oraz bezawaryjną pracę urządzeń. Ważne aby rozwiązania te były wyposażone w dobrej jakości automatykę sterującą, która będzie kierowała pracą oczyszczalni w taki sposób, aby jej efektywność była jak najwyższa.

Przykładowy dobór oczyszczalni
Przykładowe obliczenia i dobór oczyszczalni dla projektowanego hotelu wraz z restauracją zostanie przedstawiony na przykładzie oczyszczalni EURO-TRYLOGIC firmy Euro-Plast. Przykładowe obliczenia wykonano dla niewielkiego hotelu wraz z restauracją i salą bankietową, w której co pewien czas, głównie w weekendy, odbywają się różne przyjęcia. Podstawowe dane, które posłużą do określenia ilości wytwarzanych ścieków oraz doboru oczyszczalni:

• Typ obiektu: Hotel*** z restauracją,
• Maksymalna ilość gości hotelowych – 40 osób · 100 l/os,
• Obsługa obiektu – 8 osób · 15 l/os,
• Weekendowe imprezy okolicznościowe (sala bankietowa) – max 60 osób · 50 l/os,
• Odbiornik – grunt (tunele rozsączające lub drenaż rozsączający).

Oczyszczalnia powinna być dobrana w taki sposób, aby w ciągu doby nie było przekroczenia przepływu maksymalnych wartości dotyczących ilości ścieków oraz maksymalnych wartości ładunków zanieczyszczeń.
Dobór należy rozpocząć od określenia maksymalnego dobowego przepływu ścieków. W zależności od obiektu dopływ ten może wystąpić np. w weekendy, ale też i w każdy inny dzień tygodnia.

1. Maksymalna ilość zużytej wody wg normy w ciągu doby – Q_dmaxob
   Q_dmaxob = (40 · 100 l) + (8 · 15 l) + (50 · 50 l) = 6620 l (6,62 m³)
2. Maksymalne zużycie wody w danym okresie – Vtmax
   Vtmax = Q_dmaxob · T1 = 6,62 m³ · 2 doby = 13,24 m³
   gdzie:
   T₁ – czas, w którym występuje maksymalne zużycie wody – w tym przypadku przyjęto 2 doby.
   W następnym kroku należy obliczyć średnią ilość wody zużywanej w okresie mniejszej aktywności obiektu.
3. Średnia ilość zużytej wody wg normy w ciągu doby w okresie mniejszej aktywności obiektu – Q_dminob
   Q_dminob= 0,6 (40 · 100 l) + (8 · 15 l) = 2,52 m³
   gdzie:
   0,6 – współczynnik zmniejszonej ilości gości w obiekcie (0,2 – 0,6).
4. Minimalne zużycie wody w danym okresie – V_tmin 
   V_tmin = Q_dminob · T₂ = 2,52 m³ · 5 dób = 12,6 m³
   gdzie:
   T₂ – czas, w którym występuje minimalne zużycie wody – w tym przypadku przyjęto 5 dób.
5. Całkowite zużycie wody w rozpatrywanym okresie – V_całk
   V_całk = V_tmax + V_tmin = 13,24 m³ + 12,6 m³ = 25,84 m³
6. Ilość wytworzonych ścieków
   V_ściek = V_całk · 0,9 = 25,84 m³ · 0,9 = 23,26 m³
   gdzie:
   0,9 to współczynnik zmniejszający woda/ścieki.
7. Obliczeniowa średnio-dobowa wymagana wydajność oczyszczalni
   O_obl = V_ściek/ΣT = 23,26 m³/d/7 = 3,32 m³/d
   Otrzymana wielkość określa nam obliczeniową wydajność oczyszczalni. Na tej podstawie dobieramy model z dostępnego typoszeregu producenta, który może oczyścić obliczoną ilość ścieków. Na podstawie Qobl. do analizy przyjęto oczyszczalnię EURO-TRYLOGIC 5,4 (średnio-dobowa przepustowość 3,6 m³/d – Qocz). Jak łatwo zauważyć dobowo oczyszczalnia ta może oczyścić średnio 3,6 m³, a maksymalny zrzut ścieków w okresie zwiększonej aktywności obiektu czyli Q_dmaxob. = 6,62 m³/d, czyli prawie dwukrotnie więcej niż możliwości oczyszczalni. W tym momencie wykorzystana zostanie właśnie możliwość retencjonowania ścieków w osadniku wstępnym. Osadnik oprócz swojej nominalnej objętości posiada także dodatkową objętość retencyjną, która dla oczyszczalni tej wynosi 4,3 m³. Ma ona za zadanie przyjąć zwiększone ilości ścieków i nie dopuścić do niekontrolowanego przeciążenia bioreaktora. W tym celu należy od maksymalnego zrzutu ścieków odjąć średnio-dobową wydajność oczyszczalni pomnożoną przez czas trwania zrzutu maksymalnego.
8. Sprawdzenie wymaganej objętości retencyjnej układu
   V_ret = V_tmax – (Q_ocz · T₁) = 13,24 m³– (3,6 m³/d · 2) = 6,04 m³
   Uzyskaną wartość należy porównać z wartością „własnej retencji buforowej" dla analizowanej oczyszczalni – dane te są zestawione w tabeli technologicznej oczyszczalni. Jeżeli uzyskamy V_ret < własnej retencji buforowej, to system nie wymaga instalacji dodatkowych zbiorników retencyjnych. W przypadku odwrotnym należy dołożyć dodatkową pojemność buforową, przy czym pojemność ta musi spełnić następujące warunki:
   - nie może spowodować przetrzymania ścieków dłuższego niż 14 dni,
   - ilość zgromadzonych (zbuforowanych) dodatkowo ścieków zostanie przerobiona w okresach ich mniejszego zrzutu.
9. Brakująca pojemność retencyjna
   V_ret.dodat. = V_ret – własna retencja buforowa oczyszczalni < = Q_ob · 14 [m³]
   W przypadku oczyszczalni EURO-TRYLOGIC 5,4 własna retencja buforowa wynosi 4,3 m³
   V_ret.dodat = 6,04 m³– 4,3 m³= 1,74 m³
   Zgodnie z powyższym warunkiem jest to mniejsza wartość od wymaganego warunku
   Q_obl · 14 = 3,32 · 14 = 46,48 m³. Własna retencja buforowa – jest to dodatkowa objętość osadnika wstępnego, która pozwoli przyjąć i przetrzymać nadmiar ścieków, amortyzując jednocześnie bioreaktor przed przeciążeniem. Jest to bardzo ważna cecha oczyszczalni, która pracuje z systemem dozowania ścieków do bioreaktora. W żadnym układzie przepływowym nie da się uzyskać tejże właśnie funkcji poprzez zwiększenie objętości osadnika.
10. W ostatnim kroku doboru oczyszczalni należy sprawdzić możliwości „przerobowe" proponowanej oczyszczalni. Sprawdzenie pozwoli określić czy dobrana oczyszczalnia wraz z dodatkowym buforem jest w stanie oczyścić ścieki z całego okresu (w naszym przypadku 7 dób).
    Q_możl = [V_ret + (Q_obl · T₂)]/T₂ = [6,04 + (3,32 · 5)]/5 = 4,52

Z przeprowadzonej analizy wraz z doborem wynika, że nawet po zainstalowaniu dodatkowego bufora o objętości 2 m³ oczyszczalnia nie będzie w stanie oczyścić zgromadzonych ścieków w buforze w ciągu okresu obliczeniowego – przypomnę, że zakładano 7 dób. W takim przypadku należy dobrać oczyszczalnię z typoszeregu o jeden wyższą i wykonać ponownie obliczenia od pkt. 7 – obliczenie wymaganej retencji dodatkowej.
Obliczenia dla oczyszczalni EURO-TRYLOGIC 7,2 (średniodobowa wydajność oczyszczalni Q_ocz = 4,8 m³)
V_ret = V_tmax – (Q_ocz· T₁) = 13,24 m³– (4,8 m³/d · 2) = 3,64 m³
Po odczytaniu z tabeli technologicznej dla rozpatrywanej oczyszczalni danych dotyczących własnej retencji buforowej, która dla EURO-TRYLOGIC 7,2 = 6,0 m³ – nie ma konieczności obliczać dodatkowej objętości, gdyż jak widzimy własna retencja buforowa 6,0 m³ > 3,64 m³. W takim przypadku należy przejść do ostatniego punktu, jakim jest sprawdzenie możliwości oczyszczenia ścieków w tej wielkości oczyszczalni.
Q_możl = [V_ret + (Q_obl · T₂)]/T₂ = [3,64 + (3,32 · 5)]/5 = 4,05 m³/d
Po zastosowaniu oczyszczalni o większej dobowej przepustowości hydraulicznej i sprawdzeniu możliwości „przerobowych" oczyszczalni, z wyliczeń wynika, że w przypadku tego obiektu możliwe jest zastosowanie oczyszczalni o dobowej przepustowości równej 4,8 m³/d. Dzięki systemowi dozowania ścieków z osadnika do bioreaktora i odpowiedniej retencji własnej nie było konieczności zastosowania oczyszczalni na przepływ maksymalny, jaki powstawałby w dwóch dobach. Zastosowanie oczyszczalni na obliczony maksymalny przepływ mogłoby mieć niekorzystny wpływ na pracę oczyszczalni (mniejsza skuteczność oczyszczania) poprzez spore niedociążenie w dniach o mniejszym przepływie.

Odbiornik ścieków oczyszczonych
Przy obliczonej średniej ilości ścieków na dobę na poziomie 3,32 m³ najłatwiej byłoby odprowadzić oczyszczone ścieki do urządzenia wodnego typu rzeka, kanał itp. Warunkiem byłoby tylko uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego. Może zdarzyć się taka sytuacja, że w pobliżu brak jest takiego cieku. Wtedy projektant wraz z inwestorem muszą szukać możliwości odprowadzenia oczyszczonych ścieków do gruntu. Można to zadanie wykonać za pomocą drenażu rozsączającego, tuneli filtracyjnych lub studni chłonnych. W artykule przedstawiony zostanie przykład obliczenia poletka filtracyjnego zbudowanego z typowych rur drenażowych służących do rozsączania ścieków oczyszczonych. W przypadku odbiornika gruntowego, inwestor przy takiej ilości ścieków musi liczyć się, że poletko to będzie wymagało dość dużej powierzchni.
Podstawowe parametry, jakie należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu takiego poletka to:

• dobowy zrzut ścieków,
• warunki gruntowo-wodne,
• współczynnik filtracji gruntu (na podstawie badań geotechnicznych),
• obciążenie hydrauliczne gruntu ściekami – qp (na podstawie badań geotechnicznych),
• możliwą powierzchnię, jaką inwestor może przeznaczyć na budowę poletka rozsączającego,
• odległości wg norm od studni, granic itp.

Wzór, z jakiego dobieramy drenaż rozsączający to:

L = Q/(q_p · s)

gdzie:
Q = Q_ocz = ilość ścieków m³/d;
qp – obciążenie hydrauliczne gruntu – parametr, który mówi o tym ile m³ ścieków dany grunt może przyjąć na 1 m² w ciągu doby, należy go odczytać z danych literaturowych, dla różnych gruntów będzie on inny. Współczynnik obciążenia hydraulicznego gruntu jest ściśle powiązany ze współczynnikiem filtracji „K";
K – współczynnik filtracji – charakteryzuje zdolność przesączania wody będącej w ruchu laminarnym przez skały porowate i jest miarą przepuszczalności hydraulicznej gruntów. Służy do wyznaczenia obciążenia hydraulicznego gruntu.
Przykładowe wartości qp:

• piasek średni – 0,08 do 0,048 m³/m²· d;
• piasek drobny – 0,048 do 0,032 m³/m²· d;
• piasek gliniasty – 0,032 do 0,028 m³/m²· d;
• glina piaszczysta, glina, glina pylasta – 0,028 do 0,018 m³/m²· d.

s = 0,5 m (przyjmuje się, że s – obwód zwilżony jest to szerokość rowu, w którym układane są rury drenażowe).
Założenia dla przykładu obliczeniowego:

Q = Q_ocz = 4,8 m³/d

q_^p = piasek średni – przyjmujemy bardziej niekorzystną wartość z podanego w literaturze zakresu – dla piasków średnich = 0,048 m³/m² · d;
Woda gruntowa – poniżej 3 m ppt;
Długość drenażu rozsączającego:

L = Q/(q_p · s) = 4,8/(0,048 · 0,5) = 200 mb

Zgodnie ze sztuką budowlaną pojedynczy ciąg drenażu rozsączającego nie powinien być dłuższy niż 30 mb. Dlatego też przy długości 200 mb należy zaprojektować 8 nitek rozsączających po 28 mb każda.

***

W drugiej części publikacji opisane zostaną urządzenia dodatkowe oraz jak przeprowadzićprawidłowy montaż.

Autor: mgr inż. Artur Stadnik