Skuteczność oczyszczania ścieków w złożu gruntowym przydomowej oczyszczalni ścieków z drenażem rozsączającym
Effectiveness of wastewater treatment in the ground bed of a home sewage treatment plant under infiltration drainage
Rys. 1. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków z drenażem rozsączającym: a) rzut poziomy, b) przekrój podłużny; 1 – rurociąg doprowadzający ścieki, 2 – osadnik gnilny, 3 – dozownik, 4 – rurociąg rozsączający ścieki, 5 – powierzchnia infiltracji ścieków, 6 – rura wentylacyjna, 7 – grunt rodzimy, 8 – złoże rozsączające ścieki, 9 – geowłóknina
Mała skuteczność usuwania azotu i fosforu ogólnego ze ścieków oczyszczonych przez grunt dobrze przepuszczalny (piaszczysty) może powodować, że na terenach z dużą liczbą przydomowych oczyszczalni ścieków z drenażem rozsączającym powstanie ryzyko zanieczyszczenia wód gruntowych. Pomóc może wykorzystanie warstw wspomagających ze skał porowatych – dolomitu i chalcedonitu oraz specjalnych szczepów grzybów. Przeprowadzone przez autora badania zastosowania warstw klinoptylolitu i opoki w złożach gruntowych pod drenażem rozsączającym potwierdziły ich skuteczność w oczyszczaniu ścieków bytowych w zakresie podstawowych wymaganych wskaźników jakościowych.
Budowa zbiorczych systemów do zbierania i unieszkodliwiania ścieków na obszarach wiejskich jest w wielu przypadkach niemożliwa z powodu rozproszonej zabudowy, niekorzystnej topografii terenu i dużych kosztów inwestycyjnych. W takich warunkach alternatywą mogą być przydomowe oczyszczalnie z drenażem rozsączającym, w których stosuje się dwustopniowy układ czyszczenia ścieków (rys. 1), czyli oczyszczanie mechaniczne i biologiczne. Mechaniczne oczyszczanie realizowane jest w osadniku gnilnym, gdzie zachodzą procesy sedymentacji, flotacji i fermentacji, podczas których ze ścieków usuwane są zanieczyszczenia mineralne i organiczne o gęstości większej od gęstości cieczy (piasek, fekalia, papier) oraz mniejszej (tłuszcze). Natomiast biologiczne oczyszczanie ścieków realizowane jest w złożu gruntowym pod drenażem rozsączającym, gdzie zachodzą procesy nitryfikacji (usuwanie azotu), adsorpcji i strącania (usuwanie fosforu). W wyniku przesączania przez naturalne warstwy gruntu ścieki ulegają procesom biologicznego oczyszczania pod wpływem bakterii aerobowych i innych mikroorganizmów, które pobierają tlen z powietrza znajdującego się w gruncie. Drobne zawiesiny i koloidy są zatrzymywane na powierzchni ziaren gruntu. Część ścieków rozsączanych w gruncie jest pobierana przez korzenie roślin, część podnosi się ku powierzchni terenu w kapilarach gruntu, skąd paruje woda, natomiast pozostała ilość infiltruje do wód podziemnych.
Czytaj również: Jak wybrać najlepszy domek narzędziowy dla swojego ogrodu >>
W tego typu przydomowej oczyszczalni ścieków zbyt duże obciążenie złoża gruntowego zawiesinami i koloidami prowadzi do tworzenia się na powierzchni gruntu i w jego porach tzw. placka kolmatacyjnego [1] oraz spadku przepuszczalności gruntu [2]. Zawartość zawiesin ogólnych w ściekach surowych wypływających z osadnika gnilnego do złoża gruntowego może się wahać od 20 g · m–3 aż do 475 g · m–3 [1]. Duże różnice wartości zawiesin ogólnych w ściekach wypływających z osadnika gnilnego są skorelowane z objętością nagromadzonego w nim osadu. Podczas przepływu ścieków przez osadnik gnilny osad jest z niego wypłukiwany. Im większa jest objętość nagromadzonego osadu, tym zawartość zawiesiny ogólnej w ściekach wypływających z osadnika gnilnego jest wyższa. Analizy mikroskopowe wykazały, że powstający w gruncie placek kolmatacyjny zawiera głównie nitkowate włóka papieru toaletowego, który jest wypłukiwany z osadnika gnilnego i ulega biodegradacji znacznie wolniej niż akumulacji w gruncie [1]. Placek kolmatacyjny powstaje przeważnie w gruntach słabo przepuszczalnych. Przeprowadzone badania pokazują [3], że w złożu gruntowym pod drenażem rozsączającym chętnie bytują dżdżownice, które spulchniają złoże (tworzą kanaliki pionowe i poziome), zwiększając jego przepuszczalność. Badania przeprowadzone w półtechnicznych warunkach wykazały, że jeżeli do zakolmatowanego złoża gruntowego pod drenażem rozsączającym wprowadzimy dżdżownice, to po dwóch tygodniach doprowadzą one do zwiększenia jego przepuszczalności i zmniejszenia ilości substancji organicznej [4].
Literatura
1. Spychała M, Nieć J., Impact of septic tank sludge on filter permeability, „Environ. Prot. Eng.” 2013, 39(2), 77–89
2. Neć J., Spychała M.. Hydraulic conductivity estimation test impact on long-term acceptance rate and soil absorption system design, „Water” 2014, 6, 2808–2820
3. Hawkins C.L., Shipitalo M.J., Moye Rutledge E., Savin M.C, Brye K.R., Earthworm populations in septic system filter fields and potential effects on wastewater renovation, „Appl. Soil Ecol.” 2008, 40(1), 195–200
4. Spychała M., Pilc L., Can Earthworms De-Clog Sand Filters?, „Polish J. Environ. Stud.” 2011, 20(4), 1037–1041
5. Kalenik M., Wancerz M., Research of sewage treatment in mean sand with assisting layer with chalcedonic – laboratory scale, „Infra. Eco. Rural Areas” 2013, 1(3), 163–173
6. Gill L.W., O’luanaigh N., Johnston P.M., Misstear B.D.R., O’suilleabhain C., Nutrient loading on subsoils from on-site wastewater effluent, comparing septic tank and secondary treatment systems, „Water Res.” 2009, 43(10), 2739–2749
7. Van Cuyk S., Siegrist R., Logan A., Masson S., Fischer E., Figueroa L., Hydraulic and purification behaviors and their infiltrations during wastewater treatment in soil infiltration systems, „Water Res.” 2001, 35(4), 953–964
8. Heatwole K.K., Mccray J.E., Modeling potential vadose – zone transport of nitrogen from onsite wastewater systems at the development scale, „J. Contam. Hydrol.” 2007, 91(1–2), 184–201
9. Eveborn D., Kong D., Gustafsson J.P., Wastewater treatment by soil infiltration: Long-term phosphorus removal, „J. Contam. Hydrol.” 2012, 140–141(10), 24–33
10. Kvarnström M.E., Morel C.A.L., Krogstad T., Plant-availability of phosphorus in filter substrates derived from small-scale wastewater treatment systems, „Ecol. Eng.” 2004, 22(1), 1–15
11. Thanh N. C., Simar R.E., Biological treatment of domestic sewage by fungi, „Mycopath. Mycol. Appl.” 1973, 51, 223–232
12. Kalenik M., Cieśluk M., Sewage treatment in gravel with assisting dolomite layer. SĄDEJ W., Sewages and waste materials in environment, Printing by Warmia and Mazury Center of Agriculture Consulting Service in Olsztyn, Olsztyn 2009, 23–33
13. Kalenik M., Chalecki M,. Investigations on the effectiveness of wastewater purification in medium sand with assisting clinoptilolite layer, „Environ. Prot. Eng.” 2019, 45(2), 117–126
14. Kalenik M., Chalecki M., Investigations on the effectiveness of wastewater purification in medium sand with assisting opoka rock layer, „Environ. Prot. Eng.” 2021, 47(1), 53–65
15. Tabernacki J., Heidrich Z., Sikorski M., Kuczewski K., Łomotowski J., Jasiński P., Lipowski K., Album wzorcowych rozwiązań odprowadzania i unieszkodliwiania ścieków bytowo-gospodarczych z wiejskich gospodarstw zagrodowych, IMUZ, Falenty 1990
16. CEN/TR 12566-2:2005 Small wastewater treatment systems for up to 50 PT – Part 2: Soil infiltration system
17. PN-C-04616/10 Woda i ścieki. Badania specjalne osadów. Hodowla standardowego osadu czynnego w warunkach laboratoryjnych
18. Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego oraz warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu do wód lub do ziemi ścieków, a także przy odprowadzaniu wód opadowych lub roztopowych do wód lub do urządzeń wodnych (DzU 2019, poz. 1311)
19. Beal C.D., Gardner E.A., Menzies N.W., Process, performance, and pollution potential: A review of septic tank-soil absorption systems, „Aust. J. Soil Res.” 2005, 43(7), 781–802
20. Chmielowski K., Ślizowski R., Defining the optima range of a filter bed’s d10 replacement diameter in vertical flow sand filters, „Environ. Prot. Eng.” 2008, 34(3), 35–42
21. Wąsik E., Chmielowski K., Ammonia and indicator bacteria removal from domestic sewage in a vertical flow filter filled with plastic material, „Ecol. Eng.” 2017, 106, 378–384
22. Mycielska-Dowgiałło E., Woronko B., Analiza obtoczenia i zmatowienia ziaren kwarcowych frakcji piaszczystej i jej wartość interpretacyjna, „Prz. Geol.” 1998, 46(12), 1275–1281
|
W artykule: • Opis stanowiska pomiarowego i metody badań • Dyskusja wyników badań |
|
Streszczenie: Celem badań było sprawdzenie w warunkach laboratoryjnych, czy wprowadzenie do gruntu warstwy wspomagającej z klinoptylolitu o granulacji 1–5 mm i opoki o granulacji 1–6 mm poprawi skuteczność usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków bytowych. Przeprowadzone badania dotyczyły warstwy wspomagającej skuteczność oczyszczania ścieków bytowych w przydomowej oczyszczalni pod drenażem rozsączającym. Badania modelowe oczyszczania ścieków przeprowadzono w złożu z piasku średniego z warstwą wspomagającą z klinoptylolitu o miąższości 0,10 i 0,25 m oraz opoki o miąższości 0,10 i 0,20 m. Badania potwierdziły, że klinoptylolit o granulacji 1–5 mm i opoka o granulacji 1–6 mm mogą być stosowane do wspomagania usuwania związków azotu i fosforu ze ścieków z zastosowaniem drenaży rozsączających. |
|
Abstract: The study aimed to examine in laboratory conditions whether an introduction of supporting clinoptilolite rock layer of 1–5 mm granulation and supporting opoka rock layer of 1–6 mm granulation into the ground improves the removal efficiency of nitrogen and phosphorus compounds from domestic wastwater. The study concerned the layer supporting the efficiency of domestic wastewater treatment in a home sewage treatment plant under infiltration drainage. The model study of wastewater treatment was carried out in a medium sand bed with the supporting clinoptilolite rock layer, 0,10 and 0,20 m thick, and supporting opoka rock layer, 0,10 and 0,20 m thick. The results confirm that the clinoptilolite rock of 1–5 mm granulation and opoka rock of 1–6 mm granulation can be used to improve the removal of nitrogen and phosphorus compounds from wastewater when infiltration drainage is applied. |
