Typ oczyszczalni ze złożem biologicznym, której konstrukcja pozwala na bezprądowy sposób oczyszczania ścieków przy bardzo wysokiej skuteczności oczyszczania. Oczyszczalnia tego typu charakteryzuje się również wysokim stopniem bezobsługowości.
3.1 Jak jest zbudowana oraz jak działa bezprądowa oczyszczalnia biologiczna Biorock?
Budowa i zasada działania oczyszczalni bezprądowej zostanie opisana na przykładzie oczyszczalni Monoblock firmy Biorock. Bezprądowa oczyszczalnia biologiczna składa się ze zbiornika dwukomorowego, w którym pierwszą komorę stanowi osadnik wstępny (gnilny), natomiast druga to bioreaktor wypełniony złożem biologicznym. Ze względu na wysoki stopień oczyszczania ścieków ten typ oczyszczalni może współpracować ze wszystkimi rozwiązaniami odprowadzania ścieków do gruntu.
3.1.1 Jak jest zbudowana bezprądowa oczyszczalnia ścieków Biorock?
Bezprądowa oczyszczalnia ścieków Biorock – schemat
Elementy składowe oczyszczalni bezprądowej:
– deflektor wlotowy, element umieszczony w komorze osadnika wstępnego, wytracający energię kinetyczną dopływających ścieków. Bez tego elementu dopływające ścieki powodują wzburzenie zgromadzonych na dnie osadów, co zmniejsza skuteczność oczyszczania osadnika.
– osadnik wstępny – pierwsza komora zbiornika oczyszczalni pełniąca funkcję podczyszczającą głównie z zawiesiny opadającej oraz zanieczyszczeń lżejszych od wody. Osadnik pełni również funkcję uśredniającą skład ścieków dopływających do bioreaktora. Dodatkowo mineralizowane są w nim osady w warunkach beztlenowych.
– filtr doczyszczający, element służący do doczyszczenia przepływających do bioreaktora ścieków z drobnych zawiesin, które nie uległy sedymentacji ani flotacji w osadniku. Filtr doczyszczający oczyszczalni bezprądowej Biorock wykonany jest jako filtr szczotkowy, który charakteryzuje się bardzo wysoką skutecznością działania.
– bioreaktor – druga komora zbiornika oczyszczalni ze zraszanym złożem biologicznym. W bioreaktorze następuje zasadniczy proces oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń organicznych jak również drobnej zawiesiny, która nie została usunięta w osadniku wstępnym.
– dawkownik – element oczyszczalni zapewniający powtarzalną ilość jednorazowo odprowadzanych ścieków na złoże biologiczne. Dawkowanie ścieków w równych porcjach niweluje dobowe nierównomierności w dopływie ścieków, co poprawia skuteczność działania oczyszczalni.
– talerz dystrybucji – element równomierne obciążający hydrauliczne całą powierzchnię złoża biologicznego, co zapewnia wykorzystanie jego całej objętości w procesie oczyszczania.
– złoże biologiczne – elementy mineralne o bardzo dużej powierzchni właściwej będące podłożem do rozwoju mikroorganizmów oczyszczających ścieki.
– alarm pływakowy – mechaniczny element informujący użytkownika o wystąpieniu spiętrzenia ścieków w komorze bioreaktora
– włazy rewizyjne, elementy umożliwiające przeprowadzenie kontroli pracy osadnika oraz bioreaktora i dokonanie czynności serwisowych w poszczególnych komorach. Minimalna średnica włazów rewizyjnych powinna wynosić DN600, ponieważ mniejsze włazy utrudniają wszelkie czynności eksploatacyjne;
3.1.2 Bezprądowa oczyszczalnia biologiczna Biorock – zasada działania.
Pierwszy etap oczyszczania w oczyszczalni bezprądowej odbywa się w osadniku wstępnym. Zanieczyszczenia cięższe od wody sedymentują na dno zbiornika natomiast lżejsze od wody flotują na powierzchnię tworząc tzw. kożuch. Osadnik wstępny pełni funkcję podczyszczającą dopływające ścieki oraz uśrednia ich skład przed odpływem do bioreaktora. Dodatkowo w osadniku wstępnym następuje mineralizacja zatrzymanych zanieczyszczeń na drodze beztlenowej. Odpływ ścieków z osadnika do bioreaktora odbywa się w sposób grawitacyjny (bez wykorzystania podzespołów zasilanych elektrycznie) poprzez filtr szczotkowy charakteryzujący się bardzo wysoką skutecznością oczyszczania.
Bioreaktor składa się z kilku niezależnych warstw złoża biologicznego wykonanego z materiału mineralnego. Złoże biologiczne zraszane jest ściekami poprzez specjalny dawkownik oraz talerz dystrybucji, które regulują obciążenie powtarzalnymi dawkami ścieków całej powierzchni oraz objętości złoża, co bardzo poprawia skuteczność działania oczyszczalni.
Wypełnienie złoża biologicznego posiada bardzo dużą powierzchnię właściwą, na której rozwija się tzw. błona biologiczna, czyli skupiska mikroorganizmów oczyszczających ścieki w procesach biochemicznych. Duża powierzchnia właściwa złoża, poza podłożem dla błony biologicznej, zapewnia również zatrzymywanie zanieczyszczeń na zasadzie cedzenia (filtrowania) ścieków.
Wypełnienie złoża jest wykonane z materiałów mineralnych, co zabezpiecza je przed biodegradacją i powoduje, iż nie wymaga ono uzupełniania oraz spulchniania (jak wszystkie złoża organiczne np. wykonane z wypełnienia kokosowego).
Złoże biologiczne umieszczone jest na kilku rusztach w taki sposób, aby z każdej strony następował równomierny dopływ powietrza do wypełnienia złoża niezbędnego dla mikroorganizmów oczyszczających ścieki.
Konstrukcja złoża nie wymaga żadnych urządzeń elektrycznych wymuszających przepływ ścieków lub zapewniających dopływ powietrza. Ścieki spływają grawitacyjnie przez wszystkie warstwy złoża, natomiast powietrze dostarczane jest w sposób naturalny poprzez odpowiednio skonstruowany układ wentylacyjny.
Bioreaktor ze złożem biologicznym wyposażony jest w alarm informujący o zalaniu bioreaktora ściekami wskutek np. niedrożności elementu odprowadzającego ścieki oczyszczone do środowiska. Alarm jest urządzeniem w pełni mechanicznym (bez podzespołów zasilanych elektrycznie) i charakteryzuje się prostym wykonaniem przy zachowaniu bardzo wysokiej niezawodności.
Cechą charakterystyczną oczyszczalni bezprądowej ze złożem zraszanym jest bardzo wysoka odporność na długotrwałe braki w dopływie ścieków (nawet do 6 miesięcy) w wyniku zdolności kumulacyjnej wilgoci oraz substancji odżywczych niezbędnych dla mikroorganizmów. Powyższa cecha powoduje, iż ten typ oczyszczalni świetnie nadaje się wszędzie tam, gdzie ścieki dopływają w sposób nieregularny lub z dłuższymi przerwami (np. budynki biurowe małych firm, budynki sezonowe itp.)
Żywotność mineralnego złoża biologicznego wynosi 10 lat. Trzeba jednak zaznaczyć, że jest to okres minimalny (producent udziela gwarancji na ten okres). Regularnie czyszczone złoże nadaje się do ponownego wykorzystania nawet po 10 latach eksploatacji (w ramach odświeżania złoża można wymienić tylko część złoża), co obniża koszty wymiany.
3.2 Bezprądowa oczyszczalnia biologiczna – dobór.
Bezprądową przydomową oczyszczalnię ścieków powinno się dobierać na podstawie dwóch parametrów tj:
- dobowy ładunek zanieczyszczeń organicznych określonych jako BZT5. Producenci określają dobowy ładunek zanieczyszczeń organicznych wyrażony jako BZT5 jaki może zostać doprowadzony do oczyszczalni. Jednostkowy ładunek zanieczyszczeń organicznych przypadający na jednego mieszkańca jest wartością stałą i wynosi 60 mg O2/d i jest odpowiednikiem 1 RLM (równoważnej liczby mieszkańców).
- dobowy przepływ nominalny oczyszczalni (obciążenie hydrauliczne) określony przez producenta, czyli nominalna ilość ścieków doprowadzanych do oczyszczalni. Wartość przepływu przyrównujemy do średniego dobowego zużycia wody na cele bytowo-gospodarcze (bez uwzględnienia zużycia np. do podlewania ogrodu). Jeżeli instalacja posiada wodomierz (dodatkowy wodomierz wyprowadzony na ogród ułatwia określenie zużycia wody na cele bytowo-gospodarcze) określenie wymaganego zużycia wody jest proste. W przypadku braku wodomierza można się posłużyć wytycznymi z Dz.U.2002 nr 8 poz. 70 w którym określono dzienne normy zużycia wody. Dla typowego budownictwa jednorodzinnego będzie to wartość 100 litrów/osobę dziennie. Na tej podstawie, uwzględniając liczbę domowników, określimy średnie dobowe zużycie wody dla gospodarstwa domowego, które ma obsługiwać oczyszczalnia.
UWAGA! W przypadku doboru bezprądowych oczyszczalni ścieków ze złożem zraszanym dla budownictwa mieszkalnego parametrem decydującym jest dobowy ładunek zanieczyszczeń organicznych określonych jako BZT5. Obciążenie hydrauliczne oczyszczalni zaczyna posiadać nadrzędny wpływ dopiero po przekroczeniu dziennego zużycia wody w ilości 150 l przez jedną osobę.
Występują modele oczyszczalni bezprądowych o tym samym dobowym obciążeniu hydraulicznym i dopuszczalnym obciążeniu ładunkiem zanieczyszczeń organicznych, jednak o innej pojemności osadnika wstępnego (np. modele oczyszczalni Biorock Monoblock 2-900 i 3-900). Większy osadnik lepiej uśrednia ścieki oraz ma większą pojemność dla sedymentujących zanieczyszczeń, co ma znaczenie w gospodarstwach domowych w których ilość domowej chemii oraz zawiesin w ściekach jest większa niż standardowo (np. małe dzieci w gospodarstwie generują większą liczbę prań oraz brudnych naczyń). Natomiast w standardowych warunkach większy osadnik zmniejsza częstotliwość jego opróżniania, co umożliwia wygenerowanie oszczędności związanych z rzadszym wywozem osadów.
PRZYKŁAD DOBORU OCZYSZCZALNI BEZPRĄDOWEJ
- oczyszczalnia dla 4 osobowej rodziny:
– dobowe obciążenie hydrauliczne = 4 os. * 100 l/dobę = 400 l/d = 0,4 m3/d
– dobowy ładunek zanieczyszczeń organicznych (BZT5) = 4 os. * 60 mg O2/d = 240 mg O2/d = 0,24 kg O2/d
Poprawnie dobranym modelem oczyszczalni bezprądowej ze złożem zraszanym będzie Biorock Monoblock 2-700 charakteryzujący się dobowym ładunkiem zanieczyszczeń organicznych równym 0,24 kg O2/d oraz dobowym obciążeniem hydraulicznym równym 600 l/d. Ten model oczyszczalni jest odpowiedni dla 4 osób odprowadzających łącznie dziennie do 600 litrów ścieków.
- oczyszczalnia dla 4 osobowej rodziny (większe zużycie wody):
– dobowe obciążenie hydrauliczne = 4 os. * 180 l/dobę = 720 l/d = 0,72 m3/d
– dobowy ładunek zanieczyszczeń organicznych (BZT5) = 4 os. * 60 mg O2/d = 240 mg O2/d = 0,24 kg O2/d
Poprawnie dobranym modelem oczyszczalni bezprądowej ze złożem zraszanym będzie Biorock Monoblock 2-800 charakteryzujący się dobowym obciążeniem hydraulicznym równym 750 l/d oraz dobowym ładunkiem zanieczyszczeń organicznych równym 0,30 kg O2/d. Model oczyszczalni Biorock Monoblock 2-700 pomimo odpowiedniego dobowego ładunku zanieczyszczeń organicznych byłby przeciążony hydraulicznie. W przypadku Biorock Monoblock 2-800 dopływający mniejszy ładunek zanieczyszczeń organicznych nie stanowi problemu, ponieważ ten typ oczyszczalni bardzo dobrze sobie radzi z tego typu niedociążeniem.
- oczyszczalnia dla 6 osobowej rodziny:
– dobowe obciążenie hydrauliczne = 6 os. * 100 l/dobę = 600 l/d = 0,6 m3/d
– dobowy ładunek zanieczyszczeń organicznych (BZT5) = 6 os. * 60 mg O2/d = 360 mg O2/d = 0,36 kg O2/d
Poprawnie dobranym modelem oczyszczalni bezprądowej ze złożem zraszanym będzie Biorock Monoblock 2-900 charakteryzujący się dobowym obciążeniem hydraulicznym równym 900 l/d oraz dobowym ładunkiem zanieczyszczeń organicznych równym 0,36 kg O2/d. Ten model oczyszczalni jest odpowiedni dla 6 osób odprowadzających łącznie dziennie do 900 litrów ścieków. W przypadku, gdy w skład rodziny 6 osobowej wchodzą małe dzieci, poprawnie dobranym modelem oczyszczalni będzie Biorock Monoblock 3-900 charakteryzujący się większą pojemnością osadnika wstępnego, co zniweluje nierównomierności w składzie ścieków generowane przez większą liczbę prań oraz mycia naczyń.
3.3 Bezprądowa oczyszczalnia biologiczna: wady i zalety.
Przydomowa oczyszczalnia bezprądowa ma następujące ZALETY:
- Minimalne koszty eksploatacyjne. Bezprądowa oczyszczalnia ze zraszanym złożem biologicznym posiada najniższe koszty na etapie eksploatacji spośród wszystkich porównywanych systemów do indywidualnej gospodarki ściekowej. Zaleta ta wynika głównie z braku podzespołów zasilanych elektrycznie, które generują koszty związane z poborem prądu elektrycznego oraz ich naprawą lub wymianą.
- Bardzo wysoka skuteczność oczyszczania ścieków wynosząca ponad 90% zarówno dla zanieczyszczeń organicznych określonych jako BZT5 i ChZT, jak również dla zawiesiny ogólnej.
- Maksymalna bezobsługowość. Obsługa oczyszczalni bezprądowej ze złożem biologicznym nie wymaga od użytkownika wykonywania kwartalnych lub comiesięczne kontroli stanu podzespołów lub czynności serwisowych typu czyszczenie filtrów.
- Wysoka odporność na długotrwałe przerwy w użytkowaniu oczyszczalni (nawet do 6 miesięcy) oraz na dobowe nierównomierności w składzie i ilości dopływających ścieków.
- Bezgłośna praca wynikającą z braku podzespołów napędzanych elektrycznie lub pneumatycznie.
3.4 Bezprądowa oczyszczalnia biologiczna – cechy zależne od innych czynników.
- Konieczność stosowania przepompowni ścieku oczyszczonego. Wylot z bezprądowej oczyszczalni ze złożem zraszanym jest umieszczony dość nisko. W większości przypadków odpowiednie zlokalizowanie oczyszczalni umożliwia zniwelowanie tej głębokości naturalnym spadkiem terenu. W rzadkich przypadkach niekorzystnego ukształtowania terenu, aby wybudować system odprowadzający ścieki oczyszczone do gruntu w formie np. drenażu rozsączającego wymagana jest przepompownia ścieku oczyszczonego, co zwiększa koszty. Trzeba jednak zaznaczyć, że w wyniku wysokiej skuteczności oczyszczania ścieku przez oczyszczalnię, dopływające do przepompowni ścieki umożliwiają zastosowanie pompy do tzw. wody brudnej. Taki typ pompy jest niedrogi w zakupie (koszt ok. 200-250 zł) oraz nie jest elementem zużywającym duże ilości energii (moc pompy w okolicy 180-250 W, łączny czas pracy w ciągu dnia wynosi kilka minut, co generuje koszty roczne poniżej 10 zł). Sama przepompownia również nie jest urządzeniem dużym (wystarczy średnica DN600), co nie powoduje zajęcia dużej powierzchni działki oraz w sposób znaczny nie zwiększa kosztów inwestycyjnych.
- Łączne koszty eksploatacyjne. Oczyszczalnie bezprądowe ze złożem zraszanym są najdroższe pod względem inwestycyjnym. Jest to spowodowane zastosowaniem materiałów najwyższej jakości. Minimalne koszty eksploatacyjne tego typu oczyszczalni bardzo szybko niwelują koszty związane z zakupem oczyszczalni i sumaryczne koszty poniesione w dłuższym okresie eksploatacji kształtują się najkorzystniej właśnie dla oczyszczalni bezprądowej ze złożem zraszanym. Wartością dodaną są zaoszczędzone nerwy i czas.
3.5 Zestawienie cech bezprądowej oczyszczalni biologicznej.
Przykładem certyfikowanej bezprądowej oczyszczalni ścieków ze złożem biologicznym jest oczyszczalnia firmy.