Fitoreaktor w ogrodzie


Nie pierwszy raz zdarza się, że polski wynalazek cieszy się większą popularnością za granicą niż w kraju. I tak jest z oczyszczalnią EKOPAN: prawie dziesięć lat temu otrzymała złoty medal na Światowej Wystawie Wynalazczości w Brukseli, a zastosowane w niej rozwiązania opatentowano. W Polsce stopniowo zyskuje popularność.

Problem oczyszczania i odprowadzania ścieków z terenów nieskanalizowanych próbuje się rozwiązać od lat. Większość działań podejmowanych w gminach zmierza do budowy sieci kanalizacyjnych. Tymczasem na terenach o rozproszonej zabudowie, wiejskich czy podmiejskich, nie jest to rozwiązanie ani ekonomiczne, ani ekologiczne. Budowa sieci kanalizacyjnej na takich terenach jest kosztowna zarówno dla gminy, która ją finansuje, a później ponosi koszty eksploatacji, jak i dla mieszkańców płacących za budowę odcinków przyłączy kanalizacyjnych, często bardzo długich i przez to kosztownych. Dodatkowo odprowadzanie ścieków siecią kanalizacyjną do zbiorczej oczyszczalni sprawia, że oczyszczone nie zasilają już lokalnych wód gruntowych. Jest to niekorzystne, gdyż poziom wód gruntowych stale się obniża. W takiej sytuacji racjonalnym rozwiązaniem wydaje się budowa małych oczyszczalni dla kilku blisko położonych budynków lub indywidualnych oczyszczalni dla domów wolno stojących, znacznie oddalonych od innych. Jest to tak zwany zdecentralizowany system sanitacji. Całościowy koszt takiego przedsięwzięcia jest niższy niż budowa sieci kanalizacyjnej. Dodatkowo oczyszczone ścieki systematycznie zasilają wody gruntowe.
Dlaczego roślinne?
Oczyszczalnia przeznaczona dla indywidualnego gospodarstwa domowego powinna się opierać na prostej i niezawodnej technologii pozwalającej uzyskać wysoki stopień oczyszczania ścieków, powinna być łatwa w obsłudze i tania w eksploatacji, a także odporna na nierównomierny dopływ i zmieniającą się jakość ścieków. Ścieki powstające w pojedynczym gospodarstwie domowym mają swoją specyfikę: zmienia się ich ilość i jakość, zawierają detergenty i inne środki chemiczne powszechnie stosowane w domach. Metody oczyszczania wykorzystujące działanie osadu czynnego czy błony biologicznej z powodzeniem stosowane w dużych oczyszczalniach o stałym dopływie ścieków w przypadku małych oczyszczalni często się nie sprawdzają. Mikroorganizmy tworzące osad czynny lub błonę biologiczną są wrażliwe na nierównomierny dopływ ścieków oraz środki chemiczne, a w nieodpowiednich warunkach mogą obumrzeć, co spowoduje gwałtowne pogorszenie efektów oczyszczania. Z kolei oczyszczalnie z drenażem rozsączającym potrzebują dużo miejsca na działce (na samo urządzenie, ale i na zachowanie odpowiednich odległości od domu, studni itd.), a także odpowiedniego podłoża i zachowania odległości od wód gruntowych (co najmniej 1,5 m). Oczyszczalnie roślinne nie mają takich wymagań. Są proste w budowie, wykorzystują naturalne procesy zachodzące w przyrodzie, praktycznie nie potrzebują obsługi, a dodatkowo mogą być pięknym elementem krajobrazu.

Statyczna oczyszczalnia roślinna
W oczyszczalniach roślinnych ścieki wstępnie podczyszczone na osadniku trafiają na złoże obsadzone roślinnością typowo wodną lub występującą na terenach podmokłych, na przykład trzciną lub wierzbą korzeniową. Rozbudowany system korzeniowy roślin przerasta złoże, udrażniając je i zapewniając stały przepływ ścieków. Dostarcza też tlen do głębszych warstw złoża, gdzie mikroorganizmy wykorzystują go do tlenowego rozkładu zawartych w ściekach substancji organicznych. Przepływ ścieków przez złoże odbywa się statycznie, bez udziału urządzeń mechanicznych. Może być poziomy (powierzchniowy lub podpowierzchniowy), pionowy lub mieszany. Aby ścieki oczyściły się w wymaganym stopniu, muszą mieć zapewniony odpowiednio długi czas kontaktu ze złożem. Powinny płynąć wolno i na znacznej powierzchni – przyjmuje się, że jest to od 5 do 15 m² na jednego mieszkańca. Powolny ruch ścieków, szczególnie w złożach o przepływie poziomym, może też prowadzić do deficytu tlenowego w złożu, a więc i osłabienia efektów oczyszczania.

Dynamiczny fitoreaktor
W nowym systemie oczyszczalni roślinnych – nazwanych fitoreaktorami – liniowy, powolny przepływ ścieków przez złoże roślinne (gruntowo-korzeniowe) zastąpiono dynamicznym – w zamkniętych kanałach cyrkulacyjnych. Podczyszczone ścieki krążą w kanałach cyrkulacyjnych pod złożem roślinnym z prędkością 1-2 m na sekundę. Przepływ wymuszają niewielkie pompy mamucie, tłocząc powietrze. Dzięki temu krążące ścieki są napowietrzane (natleniane). Nadmiar gazów w postaci mikropęcherzyków powoduje unoszenie (flotację) zawiesiny w kierunku złoża roślinnego. Jest to specjalne wielofunkcyjne złoże biologiczne. Służy ono jako oparcie dla korzeni porastających je roślin, ale przede wszystkim zapewnia korzystne środowisko do rozwoju błony biologicznej. Cząsteczki zawiesiny flotujące ze ścieków krążących pod złożem są pożywieniem dla mikroorganizmów tworzących błonę biologiczną. Na złożu rozwijają się też bezkręgowce wodne, które konsumują błonę biologiczną. Wielokrotny, dynamiczny przepływ dobrze natlenionych ścieków pod złożem korzeniowym powoduje wiele korzystnych procesów: szybki tlenowy rozkład i mineralizację związków organicznych, stałe usuwanie zawiesiny oraz brak sedymentacji i kumulacji (gromadzenia) osadu. Ścieki w oczyszczalni nigdy nie zamarzają, nawet zimą, gdy temperatura spada poniżej zera. Oczyszczalnie z fitoreaktorami można podzielić na dwie grupy: małe – o przepustowości około 1m³ na dobę – oraz duże – od 5 do 100 m³ na dobę.
Mała oczyszczalnia
Jak w każdej oczyszczalni przydomowej, tak i tu pierwszy etap oczyszczania ścieków odbywa się w osadniku wstępnym. Może on być z tworzywa sztucznego lub betonu. Pojemność dobiera się do przewidywanej liczby mieszkańców domu (dla czterech osób są to niecałe 2 m3, dla sześciu – prawie 3 m³). Aby efekty podczyszczania ścieków były lepsze, osadnik powinien być dwu- lub trzykomorowy. Dopływ podczyszczonych ścieków do fitoreaktora jest wymuszany przez pompę zanurzeniową (zatapialną) umieszczoną w ostatniej komorze osadnika wstępnego. Jest ona wyposażona w czujnik poziomu cieczy. Kolejny element oczyszczalni to zrobiony z polietylenu fitoreaktor. Ma on kształt walca o średnicy 2 m i wysokości 2 m. W jego wnętrzu jest osiowo umieszczony drugi walec o takiej samej wysokości, ale mniejszej średnicy – 0,8 m. W dolnej części mniejszego walca znajduje się otwór, dzięki któremu tworzy on z większym walcem system naczyń połączonych (poziom cieczy jest w nich jednakowy). W górnej części mniejszego walca jest otwór (bocznik), przez który odpływają oczyszczone ścieki. Przestrzeń między obu walcami (tak zwany kanał cyrkulacyjny) do głębokości 1,3 m wypełnia się wielofunkcyjnym złożem biologicznym. Jest to siatka z czarnego polietylenu o dużej wytrzymałości (można po niej chodzić). Pozostała pod złożem pusta przestrzeń o wysokości 0,7 m to kanał cyrkulacyjny dla krążących ścieków. Mniejszy, wewnętrzny walec jest wypełniony złożem filtracyjnym (na przykład keramzytem) i pełni funkcję osadnika wtórnego. Ruch cieczy w kanale cyrkulacyjnym wymusza mała pompa powietrzna, tak zwana pompa mamucia, zamontowana na powierzchni terenu, w bezpośrednim sąsiedztwie fitoreaktora, zasilana powietrzem z dmuchawki membranowej (50 l/minutę). Pompa jest cichobieżna, prawie nie słychać, gdy pracuje. Fitoreaktor zwykle zagłębia się 1,5 m pod powierzchnią terenu, a pozostałe 0,5 m wystające ponad poziom terenu obsypuje się ziemią. Dzięki temu oczyszczone ścieki można grawitacyjnie odprowadzać w dowolne miejsce działki. Taki sposób posadowienia fitoreaktora jest najpopularniejszy, ale można go umieścić na dowolnej głębokości (niezależnie od poziomu wód gruntowych) i w dowolnym miejscu działki. Trzeba wówczas odpowiednio dobrać parametry pracy (wysokość podnoszenia i wydajność) pompy zatapialnej znajdującej się w osadniku wstępnym. Oczyszczone ścieki mogą:
- zasilać oczko wodne;
- spływać kaskadą do gleby i dalej do wód gruntowych;
- być wykorzystywane w miejscu powstawania, na przykład do podlewania ogrodu.
Dla kilku domów
Oczyszczalnie o większej wydajności mają postać okrągłych betonowych zbiorników o wysokości 2 m. Najczęściej posadawia się je mniej więcej 1,5 m pod powierzchnią terenu, a pozostałe 0,5 m przysypuje ziemią. Wielkość zbiornika (a więc jego średnicę) określa się indywidualnie dla każdej oczyszczalni przy założeniu, że ścieki będą przebywać w fitoreaktorze przez sześć dób. Wewnątrz zbiornika znajdują się kanały cyrkulacyjne o wysokości 2 m i szerokości 1,5 m każdy. Do głębokości 1,3 m wypełnia się je wielofunkcyjnym złożem biologicznym. Między nim a dnem pozostaje pusta przestrzeń dla krążących ścieków. W każdym kanale montuje się pompy mamucie, które wymuszają przepływ cieczy i ją napowietrzają. Liczba pomp jest dobierana do długości kanału cyrkulacyjnego przy założeniu, że ścieki mają krążyć z prędkością 1-2 m na sekundę.
Jak górski strumień
Wszystkie kanały cyrkulacyjne w oczyszczalni stanowią system naczyń połączonych. Kiedy nie dopływają do nich świeże ścieki (na przykład nocą), te, które znajdują się w fitoreaktorze, krążą niezależnie w każdym kanale (jednakowy poziom cieczy we wszystkich kanałach sprawia, że nie ma przepływu między nimi). Gdy w ciągu dnia świeże ścieki dopłyną do pierwszego kanału cyrkulacyjnego, powstaje różnica poziomów, która wymusza przepływ cieczy między kanałami, przy stałym przepływie cyrkulacyjnym w obrębie każdego kanału. Przez sześć dni retencji ścieków w fitoreaktorze przebywają one drogę kilkuset kilometrów w warunkach przypominających szybko płynący strumień – dobrze natleniany i będący w stałym kontakcie ze złożem biologicznym.
Prawie same zalety
Podstawową zaletą oczyszczalni z fitoreaktorem jest wysoki stopień oczyszczania ścieków. Zostają one oczyszczone do poziomu II klasy czystości wód. Jakość i ilość ścieków nie mają wpływu na efekt oczyszczania. W gospodarstwie domowym można bez obaw stosować detergenty i inne środki chemiczne. Zbyt mały lub za duży dopływ ścieków mogą wprawdzie nieznacznie pogorszyć efekt ich oczyszczania, ale nie powodują zatrzymania procesów zachodzących w fitoreaktorze. Ważne jest również to, że w pobliżu oczyszczalni nie można wyczuć żadnych przykrych zapachów. Jeśli się pojawią, to znak, że nie działa ona prawidłowo, na przykład do kanałów cyrkulacyjnych dopływa zbyt mała ilość tlenu. Oczyszczalnie z fitoreaktorem są mało wymagające – zajmują niewiele miejsca (około 9 m²) i można je montować niezależnie od poziomu wód gruntowych i rodzaju gruntu. Teren przy oczyszczalni można zagospodarować, utworzyć skalniak lub oczko wodne, które będzie ciekawym elementem krajobrazu. Oczyszczalnia idealna? Prawie. Jej główną wadą są wysokie koszty inwestycyjne – około 12 tys. zł za komplet urządzeń, montaż i nadzór autorski. Ale i na to znaleziono sposób.

To się sprawdziło
Głównym problemem dla mieszkańców terenów nieskanalizowanych, którzy chcieliby wybudować przydomową oczyszczalnię, są koszty inwestycyjne. Kilkanaście tysięcy złotych, jakie trzeba wyłożyć na zakup i montaż oczyszczalni, często jest barierą nie do pokonania.
W jednej z podwarszawskich gmin, w Ożarowie Mazowieckim, rozwiązano ten problem. Twórcami nowatorskiego systemu sanitacji byli Włodzimierz Ławacz (EKOPAN), Piotr Szumski (inż. architekt, współwłaściciel firmy EKOPAN) i naczelnik wydziału ochrony środowiska Zdzisław Lewandowski. Program sanitacji polega na tym, że każde gospodarstwo domowe dostaje od gminy przydomową oczyszczalnię nieodpłatnie (lub gmina finansuje częściowo inwestycję), ponosi natomiast comiesięczne opłaty za wyprodukowane ścieki. Ilość ścieków wylicza się na podstawie ilości zużywanej wody, którą wskazuje wodomierz. Warunkiem uczestnictwa w programie jest zamontowanie w domu wodomierza. W zależności od umowy z gminą montaż oczyszczalni (koszt około 2 tys. zł) może być finansowany przez nią lub przez mieszkańców. Gmina stopniowo odzyskuje wyłożone pieniądze, trwa to dwa-trzy lata. Jest też zobowiązana do właściwego doboru technologii oczyszczania ścieków, monitorowania procesów oczyszczania (na przykład sprawdzania jakości ścieków wypływających z oczyszczalni), a także serwisowania i naprawy urządzeń. Na zastosowaniu przedstawionego programu sanitacji korzystają wszyscy: gmina i mieszkańcy, a także środowisko. Mieszkańcy nie ponoszą wysokich kosztów inwestycyjnych, a od momentu zamontowania oczyszczalni nie płacą już za wywóz szamba. Opłaty za ścieki zależą od ilości zużytej wody i są zwykle niższe od kosztów wywozu szamba. Oczyszczone ścieki można wykorzystać do podlewania ogrodu lub mycia samochodu, a tym samym ograniczyć zużywanie wody wodociągowej. Szacuje się, że gmina, która zamiast rozległej sieci kanalizacyjnej buduje przydomowe oczyszczalnie, może zaoszczędzić około 50% nakładów inwestycyjnych. Mniejsze są też koszty eksploatacyjne, nie ponosi się opłat na przykład za konserwację sieci czy eksploatację dużych oczyszczalni ścieków. Korzyści dla środowiska to bardziej racjonalne użytkowanie wody przez mieszkańców, a także uzupełnianie zasobów wód gruntowych w miejscu działania oczyszczalni. Monitorowanie przez gminę procesów oczyszczania daje gwarancję, że ścieki odpływające z oczyszczalni są odpowiedniej jakości, czyli nie zanieczyszczają środowiska naturalnego.




Poznaj swoją przyszłość

Jedna z najlepszych wróżek w Polsce Wróżka Mira Elżbieta Sobczyk odpowiada na pytania na swoim Facebooku  lub przez e-mail. Problemy ze zdrowiem lub w sprawach "miłosnych" ? A może interesują Cię kwestie finansowe?  Sprawdź swoją przyszłość. Jej odpowiedzi pomogły już tysiącom ludzi w Polsce. Można się z nią skontaktować Jej profil na Facebooku lub http://twojawrozka24.pl
Podobne posty