Projektowanie, dobór i specyfikowanie biologicznej przydomowej oczyszczalni ścieków

Wstęp

Ścieki powstające w wyniku działalności bytowej i produkcyjnej człowieka, odprowadzane są bardzo często na terenach niezurbanizowanych do oczyszczalni przydomowych. Urządzenia te pracują z wykorzystaniem różnych technologii, urządzeń oraz  zbiorników. Technologia wykorzystywana do oczyszczania ścieków ma kluczowe znaczenia z punktu widzenia środowiska, gdyż wody oczyszczone z oczyszczalni odprowadzane są następnie do odbiorników jakimi są gleba ewentualnie wody płynące i stojące. Im bardziej dopracowana, skuteczna i efektywna technologia, tym mniej zanieczyszczone środowisko naturalne.

Jednakże, oprócz wyboru samej technologii oczyszczania, kluczowym aspektem poprawnie przeprowadzonego procesu projektowania urządzenia oraz systemu rozsączania jest odpowiednie dobranie urządzenia do warunków terenowo-gruntowo-wodnych. 

Najczęstsze problemy projektowe 

Zaprojektowanie odpowiednio, efektywnie i bezproblemowo działającej przez wiele lat oczyszczalni przydomowej stanowi złożone zadanie inżynierskie. Wydawać by się mogło, iż wystarczy tylko spełnić wymagania co do lokalizacji urządzeń w stosunku do istniejących obiektów i sąsiednich posesji, a urządzenie będzie pracować bezawaryjnie, ale tak jednak nie jest. Poniżej zestawiono listę najczęściej popełnianych błędów projektowych dotyczących systemów indywidualnych:

• brak dokładnej analizy miejsca, w którym posadowiona ma być oczyszczalnia (np. pod kątem spływu powierzchniowego) 
• brak badań geologicznych miejsca posadowienia układu rozsączającego lub ich wyniki nie odzwierciedlające rzeczywistości
• zaprojektowanie oczyszczalni o zbyt małej przepustowości 
• niedowymiarowanie układu rozsączającego
• nieodpowiednia jakościowo i ilościowo podsypka i obsypka układu rozsączającego
• zaprojektowanie niewystarczająco wydajnej instalacji wentylacyjnej

W ramach obecnego artykułu postaram się po krótce omówić po wszystkie błędy.

Brak dokładnej analizy miejsca, w którym posadowiona ma być oczyszczalnia

Projektant często projektuje miejsce posadowienia urządzenia nie będąc w ogóle na wizji lokalnej na działce, a także bardzo często ulega namowom użytkownika lub właściciela posesji co do wyboru miejsca posadowienia. Niekiedy więc oczyszczalnia zlokalizowana jest w miejscowych nieckach lub zagłębieniach terenowych, co prowadzi  do gromadzenia się w nich wód opadowych i roztopowych, a w konsekwencji do napływania do oczyszczalni sporych ilości dodatkowych ścieków, na które oczyszczalnia nie była projektowana. A więc układ rozsączający ścieków oczyszczalnych jest w takiej sytuacji niewystarczająco przepustowy i może dochodzić do zalania oczyszczalni i wymieszania cieczy pomiędzy komorami osadnika i biologicznej. Konsekwencją wymieszania się cieczy będzie chociażby przeniknięcie nieoczyszczanych ścieków do komory biologicznej, i jej zanieczyszczenie. Trzeba więc będzie okresowo wypompowywać część nieoczyszczonych ścieków z tej komory, co spowoduje tez obniżenie zawartości pożytecznego z punktu widzenia procesu oczyszczania  osadu czynnego.

Brak badań geologicznych miejsca posadowienia układu rozsączającego lub ich wyniki nie odzwierciedlające rzeczywistości

W praktyce zdarza się, iż badania geologiczne gruntu nie odzwierciedlają faktycznych właściwości rozsączających gruntu. Dzieje się wtedy tak, gdy odwierty wykonane zostały nie w miejscu posadowienia układu, ale w pewnej odległości od niego. W takich sytuacjach do zwymiarowania układu rozsączającego przyjmuje się grunt określony w badaniu, a wtedy może okazać się, iż grunt w miejscu układu ma już znacznie gorsze właściwości rozsączające (to np. piasek gliniasty lub wręcz nieprzepuszczalna glina). Badania wykonane w porze letniej również nie są miarodajne, gdyż poziom wody gruntowej jest najwyższy wczesną wiosną, tuż po zakończeniu roztopów.  Zbyt mała odległość zwierciadła wody gruntowej od dna układu rozsączającego może powodować znaczne spowolnienie odpływu ścieków do gruntu. Wg wytycznych niemieckich odległość  minimalna to 60 cm. Aby mieć całkowitą pewność co do przepuszczalności i poziomu wody gruntowej należy wykonać co najmniej dwa odwierty : na początku i na końcu planowanego układu rozsączającego oraz wykonać je na początku wiosny.

Budowa układu rozsączającego

Zaprojektowanie oczyszczalni o zbyt małej przepustowości 

Podczas projektowania oczyszczalni pojawia się zawsze pytanie, ilu stałych mieszkańców korzystać będzie z oczyszczalni. Gdy oczyszczalnia zaprojektowana jest np. dla 6 RLM (czyli 6 stałych mieszkańców), nie będzie pracowała optymalnie z punktu widzenia jakości oczyszczanych ścieków, gdy np. w budynku mieszka 6 osób dorosłych oraz dwójka dzieci. Szczególnie w przypadku bardzo małych dzieci trzeba wziąć pod uwagę niekiedy dużo większe dobowe zużycie wody niż normatywne 150 l/osobę/ dobę.

Zwiększona ilość osób korzystających z oczyszczalni w stosunku do jej zaprojektowanej przepustowości będzie miała swoje konsekwencji również w częstotliwości wywozu osadu z komory osadnika. Przyjęło się, iż osad należy wywozić pomiędzy 6 a 12 miesięcy. Praktyka pokazuje jednak, iż gdy przepustowość oczyszczalni jest niewystarczająca w stosunku do  ilości osób z niej korzystających, częstotliwość wywozu osadu może zwiększyć się nawet do 3 miesięcy. A konsekwencje niewywiezienia na czas osadu z osadnika opisane zostaną w dalszych częściach artykułu.

Oczyszczalnia SBR dwukomorowa 2-6 RLM

Niedowymiarowanie układu rozsączającego

Podczas projektowania oczyszczalni pojawia się zawsze pytanie, ilu stałych mieszkańców korzystać będzie z oczyszczalni. Gdy oczyszczalnia zaprojektowana jest np. dla 6 RLM (czyli 6 stałych mieszkańców), nie będzie pracowała optymalnie z punktu widzenia jakości oczyszczanych ścieków, gdy np. w budynku mieszka 6 osób dorosłych oraz dwójka małych dzieci. Szczególnie w przypadku małych dzieci trzeba wziąć pod uwagę niekiedy dużo większe dobowe zużycie wody niż normatywne 150 l/osobę/ dobę.

Projektując oczyszczalnię należy pamiętać także o prawidłowym zwymiarowaniu układu rozsączającego. Obecnie na rynku dostępne są różne systemy służące do odprowadzenia ścieków oczyszczonych do gruntu, a wśród nich najpopularniejsze to : skrzynki, rury lub tunele rozsączające, a także studnie chłonne itp. Przy wymiarowaniu systemów rozsączających należy wziąć pod uwagę dwie kwestie: wodoprzepuszczalność gruntu oraz ilość stałych mieszkańców. Niektóre wytyczne zachodnie (gdyż polskich jak na razie brak) mówią o 1 m2 powierzchni styku urządzenia do rozsączania z gruntem dobrze przepuszczalnym, a w przypadku gruntu średnio i słabo przepuszczalnego nawet o 2 m2 powierzchni styku. Dobór odpowiedniej ilości urządzeń rozsączającym musi więc uwzględniać wyniki bardzo skrupulatnie wykonanych badań geologicznych w miejscu lokalizacji układu. Jeśli układ rozsączający będzie niedowymiarowany, może okresowo dochodzić do podniesienia się poziomu ścieków w oczyszczalni, a co za tym idzie do przepłynięcia ścieków nieoczyszczonych do komory biologicznej. W najbardziej niekorzystnych okresach, gdy zrzut ścieków z oczyszczalni na rozsączanie jest znacznie zwiększony, może dochodzić do cofki w instalację kanalizacyjną wewnętrzną. Jeśli taka sytuacja będzie miała miejsce często, z oczyszczalni do układu rozsączającego będą odpływały ścieki nieoczyszczone zawierające materię organiczną. Ta materia z czasem będzie kolmatowała (zaklejała) system rozsączający aż do jego całkowitego zablokowania. I wtedy pozostanie już tylko wymiana układu wraz z gruntem go otaczającym, lub zbudowanie nowego systemu rozsączającego w nowym miejscu.

Nieodpowiednia jakościowo i ilościowo podsypka i obsypka układu rozsączającego

Projektując  układ rozsączający ścieków oczyszczonych należy brać pod uwagę zarówno ilość, jak i granulację kruszywa stosowanego jako podsypkę układu, a także jako materiału do obsypania całości.

Jako podsypkę stosuje się najpierw kruszywo piaskowe o granulacji 2/16 i miąższości 5 cm, a na nie układa się tłuczeń o granulacji 16/32 w warstwie 15 cm. Na tej warstwie tłucznia układa się następnie skrzynki lub tunele rozsączające; po obu stronach w/w urządzenia rozsączającego stosuje się 20 cm tłucznia aż do samej góry urządzenia. Ponad tak wykonanym układem należy ułożyć geowłókninę zabezpieczającą układ przez dostawaniem się do niego wód opadowych. Odpowiednia granulacja kruszywa i jego ilość stanowią niezmiernie ważny element całego układu; nieodpowiednia ilość lub uziarnienie kruszywa może znacznie skrócić czas funkcjonowania układu. Z praktyki wiadomo, iż wykonując podsypkę i obsypkę układu stara się oszczędzić koszty, co powoduje szybsze zakolmatowanie się całego układu i konieczność jego wymiany.

Budowa układu rozsączającego na bazie kruszywa kamiennego i tuneli rozsączających

Zaprojektowanie niewystarczająco wydajnej instalacji wentylacyjnej

Temat  zaprojektowania efektywnej  i skutecznej wentylacji pełno biologicznej oczyszczalni przydomowej jest często traktowany po łebkach lub wręcz pomijany. A praktyka pokazuje, iż konsekwencje takiego potraktowania zagadnienia są dla układu bardzo negatywne. Po pierwsze (patrz schemat 1) powietrze musi przepływać od wentylacji niskiej czyli wywietrznika na zakończeniu układu rozsączającego, poprzez układ rozsączający i oczyszczalnię  aż do wentylacji wysokiej zlokalizowanej najczęściej na dachu, rzadziej niekiedy na ścianie budynku (zdjęcie 1). Jeśli występuje różnica wysokości pomiędzy lokalizacją wentylacji niskiej i wysokiej, powstaje naturalny „cug” umożliwiający przede wszystkim odprowadzania gazów powyżej kalenicę dachu, a więc przykre zapachy powstające w POŚ są usuwane poza obiekt. Kolejny aspekt to  spora ilość powietrza dystrybuowana przez sprężarkę do wnętrza oczyszczalni  w celu drobnopęcherzykowego napowietrzania osadu czynnego. Ta ilość, zależna od wielkości oczyszczalni, ale minimalnie na poziomie ok 45 l/min musi znaleźć swoje ujście, i najlepiej, gdy dzieje się to poprzez kominek wywiewny na dachu. 

Niedrożna lub nieefektywnie pracująca wentylacja ma często wpływ na powstawanie w układzie rozsączającym warunków beztlenowych, które sprzyjają powstawaniu sapropelu (muł jeziorny powstający w warunkach beztlenowych). Jego czarny kolor (widoczny na zdjęciu 2) pochodzi od zawartości w nim siarczanów. Przepuszczalność „czarnego gruntu” i gruntu rodzimego pobranego z powyższych lokalizacji potwierdza,  iż grunt zanieczyszczony czarnym osadem jest prawie zupełnie nieprzepuszczalny (przepuszczalność porównywalna z ciężkim gruntem gliniastym), natomiast grunt rodzimy jest dobrze przepuszczalny.

Biorąc pod uwagę powyższe, można stwierdzić, iż tego typu problemy powstają w warunkach niedostatecznie sprawnego przepływu powietrza przez układ rozsączający. Ogromny wpływ na powyższą sytuację me osadzanie się w układzie osadu, który może tam dopływać pod wpływem niedostatecznego oczyszczenia ścieków. 

Schemat przepływu powietrza przez system POŚ

Przykładowa wentylacja wysoka zlokalizowana na ścianie budynku

Zakolmatowany grunt ponizej wykopanego układu rozsączającego

Podsumowanie

Jak widać po powyższym artykule, rola projektanta w odpowiednim doborze urządzenia jest nie do przecenienia.  Musi on być jednak praktykiem, który potrafi powiązać kilka aspektów związanych z doborem urządzenia.

Również znajomość wszystkich warunków terenowo-gruntowo-wodnych jest w aspekcie projektowania systemu kluczowa.

Mgr. Inż. Mariusz Piasny