Badania skuteczności oczyszczania ścieków w wybranych systemach gruntowo-roślinnych

Zaopatrzenie w wodę oraz właściwe zagospodarowanie ścieków należą do
głównych zadań każdej gminy, jak również są warunkiem wielofunkcyjnego rozwoju
obszarów wiejskich. Pozytywne zmiany w zakresie wyposażenia gmin w
podstawowe urządzenia infrastruktury wodno-ściekowej oznaczają poprawę warunków
życia ludności oraz funkcjonowania przedsiębiorstw. W Polsce od wielu
lat trwają intensywne prace, mające na celu zapewnienie odpowiedniego stanu
środowiska, szczególnie na terenach wiejskich, gdzie zaległości w tym zakresie są
nadal bardzo duże. Pod koniec XX oraz na początku XXI wieku na terenach tych
wybudowano wiele systemów wodociągowych i kanalizacyjnych oraz zbiorczych
i przydomowych oczyszczalni ścieków. Jednym z województw, na terenie którego
powstało najwięcej oczyszczalni przydomowych jest woj. lubelskie. Do najczę-
ściej stosowanych rozwiązań technologicznych zalicza się tu systemy oparte na
wykorzystaniu osadnika gnilnego i drenażu rozsączającego, oczyszczalnie ze zło-
żem biologicznym lub z osadem czynnym, jak również systemy hybrydowe (osad
czynny + złoże biologiczne). Mniejszą popularnością, cieszą się natomiast oczyszczalnie
gruntowo-roślinne, prawdopodobnie dlatego, że do ich budowy wymagana
jest działka o większej powierzchni. Jednak systemy te, już od około 50 lat z du-
żym powodzeniem stosowane są w wielu krajach europejskich, jak również na
innych kontynentach. Dotychczasowe doświadczenia z funkcjonowania oczyszczalni
gruntowo-roślinnych wskazują, że obiekty te cechują się prostą obsługą
i eksploatacją oraz dużą odpornościa na nierównomierny dopływ ścieków. Również koszty instalacji tych systemów są podobne do tych, które ponosi się przy
budowie tradycyjnych rozwiązań.
Oczyszczalnie gruntowo-roślinne od dawna są przedmiotem badań wielu
ośrodków naukowych na świecie i w Polsce, ciągle jednak poszukiwane są rozwi
ązania technologiczne, które umożliwiają uzyskiwanie wysokich efektów usuwania
zanieczyszczeń, a szczególnie związków biogennych. Nadal niezbyt liczne
są także prace, na temat efektywności oczyszczania ścieków w systemach gruntowo-
roślinnych, w okresie ich wieloletniej eksploatacji. Dlatego autor przedmiotowej
pracy postanowił podjąć ten temat i przeprowadził badania w tym zakresie.
Głównym celem pracy jest analiza 11 i 10-letnich wyników badań nad
skutecznością usuwania zanieczyszczeń ze ścieków bytowych w dwóch jednostopniowych
gruntowo-roślinnych oczyszczalniach z poziomym i pionowym
przepływem, z wierzbą wiciową Salix viminalis L. (obiekt nr 1 typu HF ) i z trzciną pospolitą Phragmites australis Cav. Trin. Ex Steud. (obiekt nr 2 typu VF), jak
również kilkuletnich wyników badań, wykonanych w tym zakresie, w dwóch
wielostopniowych (hybrydowych) oczyszczalniach gruntowo-roślinnych (obiekt
nr 3 – układ I typu HF-VF i układ II typu VF-HF oraz obiekt nr 4 typu VF-HF).
Badane oczyszczalnie są zlokalizowane na terenie woj. lubelskiego, w miejscowo-
ściach Jastków, Sobieszyn, Dąbrowica i Janów koło Garbowa, a zastosowane w
nich rozwiązania technologiczne różnią się ilością i sposobem doprowadzania
ścieków (VF „vertical flow” – pionowy, HF „horizontal flow”– poziomy), ilością
i wielkością złóż gruntowo-roślinnych, rodzajem zastosowanej roślinności (wierzba
i trzcina), jak również objętością złóż ze skałą wapienną – opoką. Funkcjonowanie systemów wielostopniowych analizowano głównie pod
kątem określenia optymalnej konfiguracji złóz gruntowo-roślinnych, która zapewni
uzyskiwanie możliwie najwyższych efektów usuwania podstawowych wskaźników
zanieczyszczeń oraz związków biogennych. W trzech analizowanych obiektach
przeprowadzono badania nad zastosowaniem złóż ze skałą wapienną – opoką,
w celu zwiększenia skuteczności usuwania fosforu. W ramach badań określano
także, ilość i skład surowych ścieków bytowych oraz oceniono skuteczność usuwania
zanieczyszczeń w osadnikach gnilnych. Wykonywano również badania,
mające na celu określenie zmian wybranych właściwości fizykochemicznych,
materiału wypełniającego złoża gruntowo-roślinnych oczyszczalni ścieków, podczas
ich wieloletniej eksploatacji, a także przeanalizowano produktywność roślin
ze złóż gruntowych i ich wybrane właściwości chemiczne.
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że jednostopniowe
systemy gruntowo-roslinne typu VF i HF, podczas wieloletniej eksploatacji, zapewniały skuteczność usuwania zawiesin ogólnych na poziomie około 65%,
a efekty zmniejszania BZT5 i ChZT wynosiły od 78 do 85%. Obiekty te w mniejszym
stopniu usuway zwizki biogenne – azot i fosfor. Szczególnie wysokie
efekty usuwania podstawowych wskaźników zanieczyszczeń (ponad 90%),
stwierdzono natomiast w hybrydowych systemach gruntowo-roślinnych z trzciną
i wierzbą, o konfiguracji złóż VF-HF (z pionowym i poziomym przepływem).
Obiekty te zapewniały ponadto około 65% skuteczność usuwania azotu ogólnego
oraz 85-95% efektywność eliminacji fosforu ogólnego. Na podstawie wykonanej
analizy statystycznej, w systemach hybrydowych, nie odnotowano istotnego
wpływu niskich temperatur powietrza w okresie jesienno-zimowym, na zmniejszenie
efektów usuwania zanieczyszczeń. Mniej odporny na niskie temperatury,
okazał się system jednostopniowy typu VF. Ponadto analiza statystyczna wykazała, że systemy hybrydowe typu VF-HF i HF-VF charakteryzują się bardzo wysoką
– 99% niezawodnością działania. W okresie badań przez ponad 361 dni w roku w
systemach tych spełniane były wymogi określone, co do jakości ścieków oczyszczonych
dla zawiesiny ogólnej, BZT5 i ChZT. Mniejszą niezawodnością cechują
się natomiast jednostopniowe systemy gruntowo-roslinne, szczególnie typu VF.
Uzyskane wyniki badań wskazują, że jednostopniowe systemy gruntowo-roślinne mogą być wykorzystywane w większej skali na terenach wiejskich o rozproszonej
zabudowie. Natomiast obiekty hybrydowe, z dużym powodzeniem mogą być stosowane na terenie ośrodków wypoczynkowych, czy na obszarach chronionych,
gdzie ze względów estetycznych i krajobrazowych budowa tradycyjnych
oczyszczalni nie jest zazwyczaj zbyt mile widziana.
Wyniki badań zaprezentowane w rozprawie mogą znaleźć zastosowanie
w praktyce, przy projektowaniu i budowie wysokoefektywnych systemów oczyszczania
ścieków, jak również przy modernizacji już istniejących obiektów, w celu
optymalizacji ich pracy. Z wyników i obserwacji zaprezentowanych w rozprawie,
mogą skorzystać wszyscy inwestorzy, którzy rozpoczęli lub rozpoczynają rozwiązywać problemy gospodarki wodno-ściekowej na swoim terenie, poprzez budowę
przydomowych, ale również i małych – zbiorczych oczyszczalni ścieków.

Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
Dziedziny: nauki społeczne
Dyscypliny: geografia społeczno-ekonomiczna i gospodarka przestrzenna