18. ROŚLINNE METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW I PRZERÓBKI OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Hydrobotaniczna (roślinna) metoda oczyszczania ścieków polega na wykorzystaniu procesów sorpcji zanieczyszczeń, chemicznych reakcji utleniająco - redukujących oraz biologicznej aktywności odpowiednio dobranych roślin wodnolubnych lub wodnych , zasiedlających ekosystemy bagienne.

Ekosystemy takie zasiedlone są najczęściej przez trzcinę pospolitą, pałkę wodną, sit, wiklinę.

Trzcina charakteryzuje się zdolnością do tworzenia rozległego systemu kłączy i korzeni do głębokości przekraczającej 100cm (nawet do 14m). Ma ona zdolność do transportowania powietrza atmosfery przez arenechymiczne łodygi i liście części podziemnych. Korzenie i kłącza uwalniają tlen do gleby, tworząc natlenione przestrzenie w beztlenowym środowisku. W tych warunkach następuje rozkład substancji organicznej oraz rozwój bakterii nitryfikacyjnych. Wokół kłączy i korzeni tworzy się warstewka aerobowa. W następnej kolejności, licząc od korzeni, występuje warstewka niedotleniona (anoksyczna) i wreszcie anaerobowa. Substancja organiczna zawarta w ściekach przepływających przez grunt ulega mikrobiologicznemu rozkładowi. Azot amonowy jest utleniany do azotanów, które w warstewkach anaerobowych w obecności substancji organicznej są przekształcane w gazowy azot (denitryfikacja). Natomiast jony fosforanowe i metale ciężkie, często obecne w ściekach, są sorbowane na cząsteczkach glebowych. Metale ciężkie są ponadto usuwane z fazy wodnej wraz z biomasą roślinną lub wskutek m.in. wytrącania w glebie siarczków.

ZAKRES STOSOWANIA HYDROBOTANICZNEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

Oczyszczaniu hydrobotanicznemu można poddawać ścieki pochodzące od 1 do 5000 osób. Zastosowanie oczyszczalni hydrobotanicznych jest uniwersalne, może służyć do oczyszczenia ścieków pochodzących z:

• pojedynczego domu (także letniskowego),

• domów szeregowych,

• małych zespołów mieszkalnych,

• ośrodków wypoczynkowych i innych obiektów,

• jako kolejny stopień oczyszczania w rozwiązaniach konwencjonalnych.

Do oczyszczalni hydrobotanicznej można odprowadzić ścieki:

• bytowo - gospodarcze,

• przemysłowe: np. mleczarni, browarów, fabryk papieru, cukrowni.

RODZAJE HYDROBOTANICZNEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

Wyróżnia się trzy podstawowe typy tych oczyszczalni:

1. Złoża z zakorzenioną roślinnością bagienną - filtry gruntowo roślinne w których ścieki przepływają pod powierzchnią złoża w kierunku poziomym, pionowym lub poziomo - pionowym.

2. Płytkie zbiorniki z zakorzenioną roślinnością wodną - powierzchnia zbiornika jest otwarta, a odprowadzane powierzchniowo ścieki przepływają między korzeniami i łodygami roślin bagiennych zasiedlających zbiornik.

3. Zbiornik z roślinnością pływającą - głębsze, izolowane stawy, w których w sposób kontrolowany następuje na powierzchni rozwój odpowiednich roślin wodnych np. rzęsy wodnej.

SCHEMATY FILTRÓW GRUNTOWO ROŚLINNYCH

A - o przepływie poziomym

B - o przepływie pionowym

C - o przepływie poziomo - pionowym

TECHNOLOGIA WYKONANIA FILTRÓW ROŚLINNYCH O PRZEPŁYWIE POZIOMYM

1. Wykonanie wykopu.
2. Wyrównanie dna i skarp wykopu.
3. wykonanie 10 cm warstwy podsypki z piasku.
4. Ułożenie folii PEHD grubości 1mm - na całej powierzchni dna i skarp do wysokości projektowania spiętrzenia ścieków.
5. Wykonanie otworów w folii dla przewodów odprowadzających i doprowadzających ścieki do złoża.
6. Uszczelnienie folii wokół przechodzących przewodów (kołnierz z kawałka folii, który skleja się z rurą oraz z folią, ułożoną na skarpach filtra). 
7. Wykonanie warstwy rozprowadzającej:

a)	wykonanie 10 cm podsypki z piasku zabezpieczającej folię przed ostrymi krawędziami,
b)	wysypanie tłucznia w specjalnie wykonany szalunek z desek aby utrzymać go zanim filtr się wypełni warstwą filtracyjną.
c)	ułożenie drenażu rozprowadzającego,

8. Wykonanie warstwy odprowadzającej:

a)	wykonanie 10 cm podsypki z piasku,
b)	ułożenie drenażu zbierającego,
c)	wysypanie tłucznia w szalunek z desek,
9. Wypełnienie całości filtra materiałem ziemnym, gwarantującym dobrą przesiąkliwość ścieków. 10. Nasadzenie roślinności bagiennej np. trzciny pospolitej - 4szt /m^2.

ZALETY OCZYSZCZALNI HYDROBOTANICZNYCH

• dwa etapy oczyszczania: mechaniczne i bardzo skuteczne oczyszczanie biologiczne, co zapewnia wysoki stopień redukcji BZT₅ i zawiesin,

• stabilność procesu (odporność na nierównomierny dopływ ścieków),

• prosta eksploatacja,

• naturalny wygląd, nieuciążliwość dla otoczenia, łatwość wkomponowania w krajobraz,

• duża niezawodność - trwałość technologii (50 - 100 lat),

• niska energochłonność,

• możliwość dostosowania do potrzeb użytkowników,

• przy małej ilości ścieków możliwość oczyszczania z pominięciem mechanicznego oczyszczania ścieków.

WADY OCZYSZCZALNI HYDROBOTANICZNYCH

• większe zapotrzebowanie terenu,

• trudności związane z adaptacją roślin w mineralnym podłożu,

• długi okres (dochodzący do 3 lat) pełnego rozwóju rizosfery

PRZERÓBKA OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Systemy trzcinowe mogą stanowić użyteczne rozwiązanie problemów utylizacji osadów ściekowych w gminach, uwzględniające aspekty ekonomiczne i prawne zagadnienia. System korzeniowy umożliwia powstawanie otwartych krętych kanałów od warstwy piasku i żwiru do osadów, które umożliwiają ich odwadnianie w wyniku drenowania. Odwadnianie zachodzi także dzięki transpiracji przez rośliny. W ten sposób następuje utrata wody i stabilizacja osadów deponowanych w złożach trzcinowych.

W metodzie hydrofitowej warstwy osadu pozostają na złożu i są kumulowane przez wiele lat, zanim zostaną usunięte. Z tego powodu konieczne jest podwyższenie ścianek tradycyjnych poletek do wysokości 1-1,5m lub wybudowanie szczelnego zbiornika ziemnego o odpowiedniej głębokości. Według doświadczeń Nielsena (1990) okres eksploatacji obiektów wynosi 8-10 lat. Po tym czasie osady są usuwane ze złoża, które ponownie jest zasiedlane trzciną i zaczyna się kolejny cykl pracy. Przed usunięciem osadów ze złoża zaleca się ich pozostawienie na pewien czas w spoczynku.
Wg źródeł duńskich okres ten powinien trwać od 3 do 4 miesięcy. W tym czasie możliwe jest dalsze osuszanie osadów oraz ich higienizacja na skutek procesów naturalnych.

Prawidłowa eksploatacja złóż trzcinowych wymaga określenia optymalnych dawek osadów; ich ilości oraz częstotliwości doprowadzania w celu zapewnienia okresu spoczynku pomiędzy kolejnymi zalewami. Ilość doprowadzanych osadów w czasie musi być dostosowana do wieku roślin oraz zależy od rodzaju osadów i zawartości w nich suchej masy. W pierwszym sezonie eksploatacji stosuje się małe obciążenie osadem. W tym czasie następuje gwałtowne rozprzestrzenianie się systemu korzeniowego i rozwój roślin.
Kiedy rośliny rozwiną się, można rozpocząć doprowadzanie osadów zgodnie
z założeniami. Płynne osady są doprowadzane do złóż okresowo, w ciągu całego roku. Osady można doprowadzać raz w tygodniu - w ciągu sezonu wegetacyjnego 100 l/m².
W zimie należy stosować dłuższe przerwy.

Jedynym obiektem Polsce północno-wschodniej stosującym metodę hydrofitową do odwadniania osadów ściekowych jest oczyszczalnia ścieków komunalnych w Zambrowie. Na obiekcie tym, działają laguny osadowe zasiedlone trzcina pospolitą od ponad 10 lat.

---