Rodzaje oczyszczalni schematy budowy - porównanie - wady i zalety

W miastach i gminach gdzie istnieją oczyszczalnie ścieków sprawa jest prosta:  przyłącze kanalizacyjne, opłata za odprowadzanie ścieków (najczęściej doliczana do  rachunku za wodę) i ścieki zostają unieszkodliwione. Inaczej wygląda sprawa w małych  miejscowościach i gminach które nie posiadają oczyszczalni zbiorczych.

W takich  przypadkach istnieją dwa sposoby radzenia sobie z nieczystościami:

1. Pierwszy sposób to wywóz nieczystości z szamba przez  specjalistyczną firmę która przetransportuje ścieki i zrzuci je w oczyszczalni zbiorczej.
2. Drugi  sposób to oczyszczalnia przydomowa i właśnie tą kwestia zajmiemy się w tym dziale.

Niejednokrotnie możemy się spotkać z wywozem nieczystości płynnych na pola uprawne,  nieużytki bądź inne. Należy zaznaczyć, że jest to działanie nielegalne i grozi karą finansową.

Podział oczyszczalni na 5 rodzajów

Poniżej typowy podział oczyszczalni na pięć rodzajów: 

1. przydomowa oczyszczalnia ścieków z drenażem rozsączającym, 
2. przydomowa oczyszczalnia ścieków z filtrem piaskowym, 
3. przydomowa oczyszczalnia ścieków z filtrem gruntowo – roślinnym, 
4. przydomowa oczyszczalnia ścieków ze złożem biologicznym, 
5. przydomowa oczyszczalnia ścieków z komorą osadu czynnego. 

Budowa przydomowych oczyszczalni - elementy

Elementy poszczególnych rodzajów oczyszczalni: 

1. Elementy budowy oczyszczalni z drenażem rozsączającym,

   • separator tłuszczów (opcjonalnie),
   • osadnik gnilny (jedno lub kilku komorowy),
   • rura PCV o średnicy zazwyczaj 100 -110 mm łącząca osadnik ze studzienką  rozdzielczą,
   • studzienka rozdzielcza,
   • rury drenażowe,
   • napowietrzanie (wentylacja wysoka i wentylacja niska - studzienka zbiorcza).

2. Elementy budowy oczyszczalni z filtrem piaskowym,

   • osadnik gnilny,
   • studzienka rozdzielcza,
   • drenaż rozsączający,
   • warstwa filtracyjna,
   • drenaż zbierający,
   • folia uszczelniająca (ewentualnie grunt zagęszczony o dobrych właściwościach  izolacyjnych, np.: glina),
   • studzienka zbiorcza (w razie konieczności przetłoczenia oczyszczonych  ścieków stosuje się pompę pływakową),
   • odprowadzenie oczyszczonych ścieków (warianty: studnia chłonna, drenaż  rozsączający, zbiornik wodny).

3. Elementy budowy oczyszczalni z filtrem gruntowo – roślinnym,

   • osadnik gnilny,
   • przepompownia (o ile jest taka konieczność),
   • studzienka rozdzielcza,
   • filtr gruntowo – roślinny,
   • drenaż rozsączający i zbierający
   • odprowadzenie oczyszczonych ścieków (warianty: studnia chłonna, drenaż  rozsączający, zbiornik wodny).

4. Elementy budowy oczyszczalni ze złożem biologicznym,

   • osadnik gnilny,
   • złoże biologiczne,
   • odprowadzenie oczyszczonych ścieków (warianty: studnia chłonna, drenaż  rozsączający, zbiornik wodny).

5. Elementy budowy oczyszczalni z komorą osadu czynnego.

   • osadnik gnilny,
   • komora osadu czynnego
   • osadnik wtórny
   • odprowadzenie oczyszczonych ścieków (warianty: studnia chłonna, drenaż  rozsączający, zbiornik wodny).

Schemat instalacji przydomowej oczyszczalni

Uproszczony schemat instalacji przydomowej oczyszczalni ścieków przedstawia  poniższa ilustracja: 

Rys. 5. Schemat przydomowej hybrydowej oczyszczalni ścieków

Opis głównych części składowych oczyszczalni

Osadnik gnilny

Jest to zamknięty, szczelny zbiornik, w którym zachodzą wstępne procesy  oczyszczania ścieków. Najczęściej stosuje się osadniki z tworzyw sztucznych (głównie z polietylenu o wysokiej gęstości), ze względu na dużą trwałość, odporność na korozję i  łatwość montażu. Osadniki mogą być także wykonane z betonu. Na rynku są dostępne jako  prefabrykaty (jako jeden element są dostarczane na miejsce budowy) lub półprefabrykaty,  które wymagają łączenia dwóch lub więcej elementów. Osadniki mogą być złożone z jednej  lub wielu komór.

Do montażu przydomowych oczyszczalni najczęściej stosuje się zbiorniki o  budowie jedno-, dwu-, oraz trzykomorowej. Pełnią one rolę wstępnego urządzenia w  przydomowych oczyszczalniach ścieków. Podstawową ich funkcją jest retencjonowanie  ścieków, odprowadzanych w sposób bardzo nierównomierny oraz uśrednianie ich składu. W  osadnikach zachodzą zjawiska sedymentacji i flotacji, które powodują oddzielenie substancji  lekkich (oleje, tłuszcze) od substancji opadających na dno zbiornika. Proces przetwarzania  dokonywany jest za pomocą bakterii, wprowadzanych do środowiska za pomocą  odpowiednich preparatów. Bakterie przetwarzają zanieczyszczenia w substancję stałą.

Studzienka rozdzielcza

Element oczyszczalni drenażowej odpowiadający za równomierne rozprowadzenie  ścieków do poszczególnych nitek drenażu Studzienka może posiadać maksymalnie siedem  otworów o średnicy 110mm.

Ilość otworów uzależniona jest od ilości nitek drenażu, a tym  samym m. in. od warunków terenowych. Jeden z otworów przeznaczony jest zawsze do  instalacji rury doprowadzającej ściek, równocześnie stanowi on połączenie między  osadnikiem, a studzienką rozdzielczą. Pozostałe otwory służą do podłączenia rur  drenażowych.

Drenaż rozsączający

Jest to układ drenów ułożonych pod powierzchnią terenu. Zadaniem drenażu jest  równomierne (rozłożone na dużej powierzchni) wprowadzenie do gruntu ścieków wstępnie  oczyszczonych wypływających z osadnika. Ścieki te muszą dopływać do gruntu w bardzo  małych dawkach. Jest to warunek ich dalszego skutecznego unieszkodliwienia, dlatego drenaż  rozsączający powinien mieć odpowiednią długość.

Łączna długość drenażu rozsączającego  zależy od przepuszczalności gruntu i liczby mieszkańców domu, dla którego budujemy  oczyszczalnię przydomową. Np. dla domu zamieszkanego przez 4 osoby, w przypadku gruntu  o dobrej przepuszczalności, wystarczy drenaż o długości całkowitej 60m ułożony w trzech  ciągach.

Drenaż taki zajmuje powierzchnię około 100 m2. Dla prawidłowego procesu  oczyszczania ścieków konieczne jest, by warstwa gruntu przepuszczalnego, przez którą  przesączają się ścieki, była grubsza niż 1,5 m (licząc od dolnej krawędzi drenów do  powierzchni zwierciadła wody gruntowej). Dreny mogą być wykonane z różnych materiałów.  Mogą to być zwykłe sączki ceramiczne ułożone na styk (wyciek ścieków będzie następował  szczelinami pomiędzy sączkami) szczeliny między rurkami powinny być przykryte od góry  folią lub paskami papy. Można też wykorzystać rury z PCV z odpowiednio naciętymi lub  wywierconymi otworami lub gotowe rury perforowane. Praktyka pokazuje, że w ostatnich  latach powszechnie stosowanym materiałem na dreny rozsączające są rury PCV z odpowiednimi nacięciami. Nie zaleca się stosowania rur PCV melioracyjnych, ich  wewnętrzna struktura utrudnia równomierny rozpływ ścieków.

Przepompownia ścieków

Przepompownie stosowane są w celu przetłoczenia ścieków na wyższy poziom. W  przypadku przydomowych oczyszczalni ścieków wymagane są dla głęboko położonego  wyjścia rury kanalizacyjnej z budynku oraz przy zastosowaniu kopca filtracyjnego. Innym  przypadkiem, w którym może okazać się konieczne zastosowanie przepompowni w celu  przetłoczenia oczyszczonego ścieku do odbiornika są oczyszczalnie biologiczno 

mechaniczne, bądź oczyszczalnie ze złożem biologicznym, w których zastosowano dolny  odpływ oczyszczonych ścieków. Przepompownia jest to szczelny zbiornik (najczęściej z  tworzywa sztucznego, choć niekiedy wykorzystywane są zbiorniki lub kręgi betonowe), w  którym umieszczona jest pompa pływakowa (czyli pompa, do której przymocowany jest  czujnik poziomu cieczy nazywany pływakiem), która okresowo (po napłynięciu określonej  porcji ścieków) włącza się i przetłacza ścieki do kolejnych elementów systemu związanego z  oczyszczaniem ścieków. Dobór pompy nie jest sprawą łatwą i musi uwzględniać szereg aspektów związanych z warunkami organizacyjno-technicznymi na działce oraz parametrami  samego urządzenia. Jeśli pompa ma służyć tylko podniesieniu już podczyszczonych w  osadniku ścieków na wyższy poziom możemy zastosować pompę przystosowaną do tłoczenia  tzw. wody brudnej (pompy do brudnej wody). Tego typu pompę możemy również zastosować  do przetłoczenia podczyszczonych ścieków na złoże biologiczne, bądź do odbiornika którym  może być np.: studnia chłonna. W przypadku konieczności tłoczenia ścieków surowych (np.:  do osadnika), niezbędne są specjalnie przystosowane urządzenia (pompy do ścieków  surowych), które mogą posiadać tzw. rozdrabniacze (wirniki, zaopatrzone w ostre „noże”,  które są montowane od dołu pompy, czyli tam gdzie ścieki są zasysane).

Separator tłuszczów

Separatory tłuszczu są urządzeniami przepływowymi, w których w sposób grawitacyjny  następuje oddzielenie lżejszych od wody tłuszczów i ich gromadzenie się na powierzchni  ścieków. Dzięki zasyfonowanemu wlotowi i wylotowi nie mogą się one wydostać się z  separatora. Dla sprawności usuwania tłuszczów decydujące znaczenie ma obciążenie  hydrauliczne, stąd powierzchnia czynna separatorów zwiększa się wraz z ich przepływem  nominalnym. Separatory tłuszczów spełniają również funkcję osadników, gdzie następuje  gromadzenie się wytrąconych zawiesin i części stałych. Są one projektowane zgodnie z  wymogami normy PN-EN 1825:2005 oraz DIN 4040. Separatory tłuszczu są wykonywane w  postaci prostopadłościennych zbiorników. Wlot i wylot są zasyfonowane. W górnej części  separatora znajduje się rama służąca do osadzenia prostokątnych pokryw rewizyjnych lub  ustawienia nadstawki (nadstawek) przy głębokościach instalacyjnych przekraczających 230  mm. Standardowo separatory są wykonywane z bosymi króćcami przyłączeniowymi. Na życzenie istnieje możliwość wykonania innych rodzajów króćców. Króćce wentylacyjne dla  każdego typu separatora mają tą samą średnicę DN 100. Od góry nadstawka jest zamykana za  pomocą pokryw, identycznych jak dla separatora. Powierzchnia pokryw odpowiada dokładnie  powierzchni dna separatora, stąd po ich otwarciu jest doskonały dostęp do każdej części  urządzenia a tym samym obsługa jest łatwa i bezpieczna. Separatory i nadstawki są  wykonywane ze stali St3S. Wszystkie powierzchnie stalowe po oczyszczeniu do stopnia Sa  2.5 pokryte są specjalnymi powłokami w celu zabezpieczenia separatora przed korozją i  zapewnienia maksymalnego okresu jego żywotności. W przypadku zabudowy w gruntach  nawodnionych korpus separatora zostaje przystosowany do kotwienia go za pomocą śrub  rozporowych do żelbetowego fundamentu, zapobiegających jego wypłynięciu. 

Istnieją pewne ograniczenia co do instalowania separatorów tłuszczu i skrobi. Nie można  ich instalować w sieciach służących do odprowadzania: 

• ścieków sanitarnych,
• ścieków deszczowych, 
• ścieków zawierających węglowodory.

Zasada działania przydomowych oczyszczalni ścieków

Oczyszczanie ścieków składa się z kilku procesów, które usuwają lub neutralizują  ogromną część substancji szkodliwych i uśmiercają organizmy chorobotwórcze występujące  w ściekach. Pierwszy z nich usuwa zanieczyszczenia występujące w postaci cząstek stałych.  Ten pierwszy stopień oczyszczania to filtrowanie lub przetrzymanie ścieków w zbiorniku tak,  aby cząstki stałe mogły opaść na dno. W ściekach (przy dostępie tlenu) rozwijają się  pożyteczne bakterie, które rozkładają substancje zawarte w ściekach. Dalsze oczyszczanie  zależy od rodzaju dopływających ścieków. Zwykle jest to połączony proces filtracji z  oczyszczaniem biologicznym (a więc przy pomocy samoczynnie rozwijających się bakterii).  Takie oczyszczanie jest wystarczające, gdy mamy do czynienia ze ściekami pochodzącymi  tylko z gospodarstwa domowego. W większych oczyszczalniach ścieki mogą (czasami  muszą) być poddawane procesowi oczyszczania chemicznego. Przydomowe oczyszczalnie  ścieków - oczyszczanie ścieków bytowo-gospodarczych zachodzi w dwóch następujących po  sobie etapach:

PODCZYSZCZANIE: osadnik gnilny W osadniku gnilnym ścieki zostają wstępnie  oczyszczone. Cząstki unoszące się w ściekach opadają na dno i tworzą osad. Osad ten ulega  powolnemu procesowi fermentacji, w czasie której cząstki zanieczyszczeń są rozkładane na  substancje rozpuszczalne w wodzie oraz nierozpuszczalne substancje mineralne, które  odkładają się na dnie osadnika. Na powierzchni ścieków w osadniku gnilnym tworzy się tzw.  kożuch (utworzony z zanieczyszczeń lżejszych od wody - najczęściej tłuszczów), czyli piana  powstająca przy procesie fermentacji ( w warunkach beztlenowych) różnych substancji  zawartych w ściekach. Aby proces ten był skuteczny musi trwać co najmniej 3 dni - stąd  wymaganie właściwej pojemności zbiornika w zależności od ilości podczyszczanych  ścieków. Ogólnie można przyjąć, iż ścieki na wylocie z osadnika są podczyszczone w ok.  65%. W celu wyeliminowania przykrego zapachu z osadnika potrzebna jest dobra wentylacja.  Osiąga się to poprzez podłączenia osadnika do wentylacyjnej sieci kanalizacyjnej budynku, z  wyprowadzeniem poprzez dach na zewnątrz. Wentylacja następuje dzięki naturalnemu  ciągowi kominowemu występującemu w pionie kanalizacyjnym. 

DOCZYSZCZANIE: O ile etap wstępny, podczyszczanie odbywa się obligatoryjnie w  osadniku gnilnym (inaczej: osadnik gnilny jest jedynym możliwym miejscem podczyszczania  ścieków w przydomowej oczyszczalni ścieków) – o tyle etap doczyszczania może odbywać  się w różnych konstrukcjach. Jakakolwiek by ta konstrukcja nie była, musi ona służyć  jednemu celowi: ma stworzyć optymalne warunki do tlenowego doczyszczania ścieków  wypływających z osadnika gnilnego. 

Oczyszczalnia z drenażem rozsączającym

Jest to układ równolegle połączonych ze sobą rur, które mają za zadanie równomierne  rozprowadzenie podczyszczonych ścieków na powierzchni zwanej poletkiem filtracyjnym.  Jako drenaż rozsączający najczęściej stosowane są rury PCV o średnicy 100 - 110 mm, z  otworami w formie nacięć bądź nawiercanych otworów.

Przy planowaniu głębokości  wykopów pod drenaż, podstawowym wymogiem jest zachowanie minimalnej odległości  drenażu od maksymalnego rocznego poziomu wód gruntowych – 150 cm. Wykopy na  poszczególne rury mają zwykle szerokość ok. 50 cm. Wielkość tą możemy zmniejszyć do 30  - 40 cm.

Górna część rury drenażowej powinna być zabezpieczona geowłókniną. Jest to  specjalny materiał z tworzywa sztucznego (mata o grubości ok. 0,3 - 0,5 mm), która  zabezpiecza drenaż przed zamulaniem i zarastaniem układu, co jest szczególnie ważne w  przypadku ulewnych deszczy. Warstwa filtracyjna, pod drenażem, powinna być wykonana ze  żwiru (optymalnie płukanego) o uziarnieniu 16 - 32 mm, alternatywnie można zastosować  drobny tłuczeń, tzw. drogowy.

Rys. 1. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków z drenażem rozsączającym

Odpowiednie uziarnienie filtra jest niezbędne, aby zapewnić  właściwy dostęp tlenu i zminimalizować ryzyko kolmatacji (zarastania, zamulania warstwy  filtracyjnej). Prawidłowe wyprowadzenie drenażu rozsączającego ze studzienki rozdzielającej  polega na podłączeniu każdej nitki drenażu do jednego wyjścia w studzience. Podczas  układania rur drenażowych zalecane jest zachowanie odpowiednich spadków. Mają one  zapewnić prawidłową pracę całego systemu drenażowego, czyli równomierne rozprowadzenie  ścieków po całym poletku filtracyjnym.

Rys. 2. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków z drenażem w nasypie

Spadki rur powinny wynosić od 0,0% do 3,0%.  Zalecane minimalne odległości między poszczególnymi nitkami drenażu wynoszą od 1,5 do 2  m, zaś maksymalne ich zagłębienie w gruncie wynosi 1,0 - 1,30 m. Zależy ono zarówno od  głębokości wyprowadzenia rury kanalizacyjnej z domu (instalacja wewnętrzna), jak również  od strefy klimatycznej i rodzaju gruntu. 

Wielkości powyższe są determinowane dwoma głównymi czynnikami: 

1. kosztami wykonania (wykopów, kruszywa, robocizny),
2. czynnikami biologicznymi - w związku z tym, iż na warstwie filtracyjnej pod drenem,  rozwijają się mikroorganizmy tlenowe, zdecydowanie nie jest wskazane zbyt głębokie  posadowienie drenów; im głębiej, tym ilość niezbędnego dla mikroorganizmów tlenu jest  mniejsza.

Maksymalna długość jednej nitki drenażu wynosi 20 - 25 m. Przy większych  odległościach istnieje duże prawdopodobieństwo, iż układ drenacyjny nie będzie pracował  prawidłowo, ponieważ do końcowych odcinków ścieki nie będą dopływały. Zalecana długość  minimalna: 6 - 8 m.

Obszar, na którym ułożony jest drenaż można użytkować w sposób  ograniczony. Nie może być on poddawany obciążeniom mechanicznym związanym z  przemieszczaniem się pojazdów. Bezwzględnie zabronione jest nasadzanie roślin (szczególnie  o rozwiniętych systemach korzeniowych), ze względu na możliwość zmniejszenia światła  kanału, a niekiedy wręcz zatkania rur drenażowych. Najczęściej jest on porośnięty trawą. 

Tabela 1. Zestawienie wybranych przydomowych oczyszczalni ścieków z drenażem rozsączającym [21, 22, 23, 24].

Główne zalety oczyszczalni z drenażem rozsączającym: 

• prosta konstrukcja,
• niskie koszty zakupu urządzeń, 
• nie wymaga specjalistycznej wiedzy ani nadzoru (praktycznie bezobsługowa), ∙ duża odporność na nierównomierności w dopływie ścieków, 
• niskie koszty eksploatacji; ewentualnym kosztem może być zakup specjalnych  biopreparatów wspomagających procesy oczyszczania w szczególnych  okolicznościach, 
• długa żywotność urządzeń, 
• niska awaryjność, o ile przestrzegane są zalecenia producenta co do prawidłowej  eksploatacji oraz okresowych przeglądów najważniejszych elementów. 

Główne wady oczyszczalni z drenażem rozsączającym: 

• stosunkowo duża powierzchnia działki niezbędna do jej instalacji, 
• brak kontroli sprawności oczyszczalni (efektów oczyszczania) ze względu na to, iż  dreny są ułożone w ziemi, bardzo trudny jest pobór próbek do badania efektywności  oczyszczania, jak również jakakolwiek regulacja zachodzących procesów, 
• istnieje poważne ryzyko związane ze zmianami fizyko-biologicznymi, które mogą  mieć miejsce niezależnie od człowieka, 
• sumienne i bezsprzecznie wymagane stosowanie biopreparatów w celu utrzymania  odpowiedniej jakości flory bakteryjnej, 
• możliwość przewymiarowania podczas projektowania.

Oczyszczalnia z filtrem piaskowym

Oczyszczalnie z filtrem piaskowym stosowane są w przypadku gruntu zbyt  przepuszczalnego lub gruntu nieprzepuszczalnego. Pierwszym elementem takiego  rozwiązania jest osadnik gnilny, w którym następuje I faza oczyszczania. Następnie ścieki  przepływają grawitacyjnie, bądź są przetłaczane przez przepompownie na filtr piaskowy. Na  filtrze piaskowym ścieki są równomiernie rozprowadzane poprzez drenaż rozsączający.  Następuje tu II etap oczyszczania – biologiczny. Na żwirze, który stanowi główne  wypełnienie filtra, rozwijają się bakterie tlenowe i beztlenowe oraz inne mikroorganizmy,  które są odpowiedzialne za proces doczyszczania. Przefiltrowane ścieki są odprowadzane  przez dreny zbierające do studni zbiorczej, a stamtąd do odbiornika. Pierwsze elementy  oczyszczalni: osadnik i studzienka rozdzielcza są analogiczne, jak w przypadku innych  rodzajów oczyszczalni. Podobnie drenaż rozsączający stanowią rury PCV o średnicy 100 -110  mm. Faza doczyszczania ścieków przebiega w filtrze piaskowym. Stanowi go warstwa filtracyjna uszczelniona w sposób naturalny gruntem trudno przepuszczalnym lub folią o gr.  min. 0,5 mm, chociaż w praktyce zaleca się stosowanie folii grubszej - tj. 0,8 - 1 mm, ze  względu na ewentualne uszkodzenia podczas montażu. Wypełnieniem filtra piaskowego jest  najczęściej żwir lub piasek. Grubość tej warstwy to 0,8 -1 m. Całkowitą jej powierzchnię  określa się na podstawie ilości drenów.

Doczyszczone ścieki dostają się poprzez drenaż  zbierający do studzienki zbiorczej. Mogą one być wykorzystywane do celów gospodarczych  (np.: do mycia samochodu, podlewania trawników itp.). Należy pamiętać, że wody tego typu  nie mogą być używane do podlewania upraw warzywnych. Związane jest to z tym, iż w  wodach tego typu mogą znajdować się formy przetrwalnikowe mikroorganizmów  chorobotwórczych.

W innym przypadku ścieki trafiają do odbiornika. Zależnie od lokalnych  warunków gruntowo – wodnych, wielkości działki, preferencji inwestora, można je  odprowadzić do studni chłonnej, drenażu rozsączającego lub wód powierzchniowych.  Zastosowanie studni chłonnej jest możliwe, o ile poziom wód gruntowych nie jest wyższy, niż  1 m od jej dna. Studnię chłonną stanowić mogą np.: kręgi betonowe z otworami (o średnicy  20 - 30 mm) wykonanymi na poziomie właściwej warstwy filtracyjnej, zaleca się wykonanie  obsypki wokół kręgów z materiału o właściwościach filtracyjnych (gruby żwir, kruszywo).

Drenaż rozsączający do gruntu można stosować, o ile poziom wód gruntowych nie jest  wyższy, niż 1,5 m od dna drenu i są to grunty dobrze przepuszczalne. Długość nitek  drenażowych jest o 50-60% krótsza, niż drenażu stosowanego jako metoda doczyszczania  ścieków.

Dla 4 -5 osobowej rodziny, na gruntach gdzie zastosowano osadnik o pojemności 2  m3 wystarczy ok. 10 -14 m drenażu odprowadzającego oczyszczone ścieki. Kolejny możliwy  odbiornik oczyszczonych ścieków to wody powierzchniowe, przy czym odprowadzane ścieki  nie mogą pogorszyć stanu czystości wód, co wynika z obowiązujących aktów prawnych  (Prawo Wodne). W tym wypadku istnieje konieczność posiadania pozwolenia  wodnoprawnego i okresowej kontroli stopnia oczyszczania ścieków.

W przypadku, gdy  stosowny odbiornik wodny znajduje się na działce inwestora i jest w całości jego własnością,  obostrzenia wynikające ze wspomnianego powyżej aktu prawnego nie obowiązują. Stopień  oczyszczania ścieków w filtrze piaskowym jest nieco wyższy, niż w przypadku drenażu  rozsączającego. Tego typu rozwiązanie gwarantuje znaczną redukcję BZT5 1 oraz zawiesin.  Znacznie gorsze efekty uzyskuje się, jeżeli chodzi o związki azotu. Także redukcja fosforu,  która w początkowej fazie oczyszczania następuje bardzo efektywnie, z biegiem czasu  maleje.

Główne zalety oczyszczalni z filtrem piaskowym: 

• prosta konstrukcja, 
• niskie koszty zakupu urządzeń, 
• duża odporność na nierównomierności w dopływie ścieków, 
• niskie koszty eksploatacji (ewentualnie, o ile występuje przepompownia - koszty  energii elektrycznej związanej z pracą pompy pływakowej), 
• możliwość gospodarczego wykorzystania ścieków oczyszczonych (np.: do podlewania  trawnika, mycia samochodu, itp.). 

Główne wady oczyszczalni z filtrem piaskowym: 

• stosunkowo duża powierzchnia działki niezbędna do jej instalacji, 
• wyższe koszty i większy nakład pracy związany z wykonaniem filtra piaskowego,  wynikający głównie z faktu, iż filtry najczęściej są wykonywane jako  napowierzchniowe, m. in. ze względu na konieczność zachowania podstawowego  warunku jakim jest 1,5 m od dna drenów do powierzchni zwierciadła wód  gruntownych; w związku z tym integralnym elementem takiego rozwiązania często  bywa także przepompownia. Istotnym kosztem jest także zakup folii uszczelniającej, 
• konieczność wykonania zabezpieczenia przed uszkodzeniem filtra piaskowego przez  czynniki atmosferyczne np.:: poprzez palikowanie obrzeży filtra lub czynniki  mechaniczne (zwierzęta gospodarcze, itp.) poprzez wykonanie ogrodzenia. 

Oczyszczalnie gruntowo-roślinne

Oczyszczalnie gruntowo - roślinne są obiektami, które można określić jako sztuczne  ekosystemy bagienne. Ścieki oczyszczane są poprzez zachodzące procesy biochemiczne oraz  filtrację. Za wysoką efektywność oczyszczania ścieków odpowiada m.in. złożony kompleks,  w którym istotną rolę odgrywają rośliny, zastosowane podłoże mineralne i organiczne oraz  duża różnorodność gatunkowa mikroorganizmów. Podział oczyszczalni gruntowo - roślinnych: 

1. oczyszczalnie z przepływem podpowierzchniowym:

   • z przepływem poziomym,
   • z przepływem pionowym

2. oczyszczalnie z przepływem powierzchniowym: 

   • z wynurzonymi makrofitami,
   • z pływającymi makrofitami, 
   • z makrofitami zakorzenionymi o pływających liściach, 
   • z makrofitami tworzącymi pływające maty, 
   • z zanurzonymi makrofitami. 

3. oczyszczalnie z przepływem kombinowanym. 

Makrofity dosłownie "duże rośliny", termin używany przez hydrobiologów na określenie  zakorzenionych roślin stawów i jezior, u których większa część powierzchni jest wynurzona z  wody. Makrofity dwutlenek węgla pobierają (asymilacja) z powietrza, natomiast składniki  mineralne - z wody. Typowi przedstawiciele to gatunki pałki wodnej, sitowie, strzałka wodna  i in. 

W Polsce najczęściej stosowane są oczyszczalnie z przepływem podpowierzchniowym,  różniące się między sobą głównie rozwiązaniami związanymi ze składem poszczególnych  warstw w filtrze gruntowo - roślinnym oraz składem gatunkowym nasad roślinnych.

Pierwszy etap oczyszczania przebiega analogicznie, jak w przypadku innych oczyszczalni. Ze  zbiornika gnilnego ścieki trafiają do studzienki rozdzielczej. Jeżeli jest taka konieczność  ścieki są do niej przepompowywane mechanicznie. Ze studzienki ścieki przedostają się za  pomocą drenażu rozsączającego do filtra gruntowo-roślinnego. Jego forma może być różna, w zależności od warunków lokalnych. Filtr od spodu powinien być uszczelniony folią o  zalecanej grubości 1 mm.

Filtr gruntowo-roślinny posiada kilka warstw, np.: 

• warstwę dolną o grubości około 20 cm, wykonaną ze żwiru płukanego o granulacji 2 – 16 mm, w szczególnych przypadkach 2 – 32 mm, 
• warstwę środkową o grubości ok. 50 cm, o składzie: piasek lub żwir drobny o  granulacji do 2 mm; jeśli grunt rodzimy (czyli ziemia z wykopu) charakteryzuje się  dobrą przepuszczalnością może zostać ona wykorzystana do wykonania tej warstwy 
• warstwę górną o grubości 20 – 25 cm, wykonaną z piasku i dobrze przepuszczalnej  ziemi z dodatkiem składników organicznych, np.: wiórów, słomy lub kory w stosunku  4:1 lub 3:1 (stosunek ziemi do składników organicznych) 

Po doczyszczeniu w filtrze ścieki są zbierane przez drenaż. Są to zazwyczaj rury PCV (o  średnicy 100 bądź 110 mm) z nacięciami, bądź rury tzw. melioracyjne, albo giętkie, służące  do odwadniania terenów. W rzadkich przypadkach profiluje się dno filtra tak, aby woda  samoczynnie spływała do określonego miejsca, z którego dalej jest odprowadzana do  odbiornika. Oczyszczone ścieki mogą trafić do wody płynącej, stojącej lub do gruntu za  pośrednictwem studni chłonnej lub drenażu rozsączającego. 

Na filtrze gruntowo-roślinnym zdecydowanie zaleca się stosowanie roślin  charakterystycznych dla ekosystemów bagiennych, np.: Trzcina pospolita (Phragnites  communis), Pałka wodna (Typha sp.), Sit (Juncus sp.), Turzyca (Carex sp.), Manna mielec  (Glyceria maxima), Kosaciec żółty (Iris pseudocorus), Wierzby krzewiaste (Salix cinerea,  Salix peuntandra). 

Możliwe jest również stosowanie innych gatunków bytujących w odmiennych  ekosystemach, niemniej rośliny powinny charakteryzować się: intensywnym przyrostem w  ciągu roku, łatwością adaptacji w danym środowisku i warunkach klimatycznych,  odpornością na szkodniki, rozwiniętym systemem korzeniowym. 

Główne zalety oczyszczalni z filtrem gruntowo- roślinnym: 

• prosta konstrukcja, 
• bardzo wysoka sprawność (redukcja zanieczyszczeń),
• możliwość wykorzystania (zagospodarowania) filtra jako elementu dekoracyjnego na  działce, 
• możliwość wykorzystania lokalnej roślinności bagiennej, 
• duża odporność na nierównomierność, a nawet okresowy brak w dopływie ścieków, ∙ możliwość wykorzystania istniejącego szamba (o ile jest ono szczelne), ∙ możliwość wykorzystania gospodarczego oczyszczonych ścieków 

Główne wady oczyszczalni z filtrem gruntowo- roślinnym: 

• stosunkowo duża powierzchnia działki niezbędna do jej instalacji, 
• wysoki koszt zakupu folii, pompy, wypełnienia filtra, 
• konieczność zakupu roślin do nasadzeń na filtrze. 

Oczyszczalnie ze złożem biologicznym

W technologii złóż biologicznych można wyróżnić kilka podstawowych rozwiązań  konstrukcyjnych: 

1. Złoża zalewane to pierwszy i najstarszy rodzaj złóż biologicznych. Złoża zalewane były  zbiornikami najczęściej żelbetowymi, wypełnionymi materiałem naturalnym np. kamieniem,  lawą wulkaniczną czy koksem hutniczym. Złoże takie było okresowo zalewane wstępnie  oczyszczonymi ściekami. Po kilkugodzinnym kontakcie z błoną biologiczną na wypełnieniu  ścieki były odprowadzane jako oczyszczone. Obecnie złoża zalewane nie znajdują  zastosowania, gdyż sprawność ich jest mała i szybko zasklepiają się zatrzymanymi osadami. Zostały one wyparte przez złoża zraszane (przez które ścieki stale przesączają się, bez  zatapiania złoża, dzięki czemu możliwa jest stała wymiana powietrza). 
2. Złoża zraszane są to obecnie najczęściej spotykane konstrukcje złóż biologicznych. Złoże  zraszane to zbiornik szczelny najczęściej o przekroju okrągłym. W przypadku niewielkich  oczyszczalni ścieków większość obecnych konstrukcji złóż biologicznych zraszanych  budowanych jest w oparciu o laminaty i inne tworzywa sztuczne. Zasada działania złóż  biologicznych zraszanych jest prosta. Ścieki doprowadzane są od dołu złoża i grawitacyjnie  lub pompowo doprowadzane są ponad złoże do zraszacza obrotowego lub specjalnej dyszy  rozbryzgowej. System zraszania złoża rozprowadza ścieki równomiernie po powierzchni  złoża. Oczyszczone ścieki zbierane są pod złożem i odprowadzane do osadnika wtórnego.  Napowietrzanie ścieków odbywa się poprzez kontakt ścieków z powietrzem atmosferycznym  podczas zraszania złoża. Złoża otwarte wykorzystują różnicę temperatur powietrza i ścieków,  która wytwarza pewien ciąg kominowy. W konstrukcjach zamkniętych nieprzerwany dopływ  powietrza zapewnia wentylator umieszczony w obudowie złoża. 
3. Złoża zanurzone (zalane) jest rodzajem złoża biologicznego stale umieszczonego pod  powierzchnią ścieków. W tych konstrukcjach najczęściej wykorzystuje się pakietowe  wypełnienia z tworzyw sztucznych. Tlen wymagany do procesów biologicznych dostarczany  jest w formie sprężonej poprzez dyfuzory umieszczone pod złożem. 
4. Złoża tarczowe (obrotowe) to rodzaj oczyszczalni z ruchomym wypełnieniem. Złoże tworzy  szereg tarcz umieszczonych współosiowo. Tarcze są częściowo umieszczone w ściekach.  Ruch obrotowy tarcz pozwala na dostarczenie tlenu atmosferycznego wymaganego do  procesów tlenowego rozkładu oraz dostarczenie materii organicznej ze ścieków. Nadmiar  błony biologicznej usuwany jest w osadniku umieszczonym pod obracającymi się tarczami  lub odprowadzany do wydzielonego osadnika wtórnego. 
5. Złoża zawieszone (fluidalne) można uznać za system hybrydowy łączący w sobie cechy  osadu czynnego i złóż biologicznych. Lekkie kształtki wykonane z tworzyw sztucznych  utrzymywane są w toni ścieków przy użyciu sprężonego powietrza lub mieszadeł. Takie  rozwiązanie pozwala prowadzić procesy oczyszczania ścieków w sposób bardzo podobny do  technologii osadu czynnego. Możliwość transportu masy biologicznej pomiędzy reaktorami o  zmiennym stężeniu tlenu pozawala także na usuwanie fosforu na drodze biologicznej. 

Rys. 3. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków ze złożem biologicznym

Rozwiązania takie stosowane są w niektórych krajach dla oczyszczania bardzo małych ilości  ścieków. Obecnie można także spotkać takie rozwiązania na większych oczyszczalniach  ścieków pracujących w technologii osadu czynnego. Wprowadzenie do reaktorów z biomasą  zawieszoną niewielkich kształtek lub innego materiału umożliwiającego rozwój  mikroorganizmów prowadzi do zwiększenia koncentracji materii biologicznej, co ma  znaczący wpływ na szybkość usuwania zanieczyszczeń ze ścieków 

Tabela 3. Zestawienie wybranych przydomowych oczyszczalni ścieków ze złożem biologicznym [24, 28, 29, 30].

Główne zalety oczyszczalni z filtrem gruntowo- roślinnym: 

• duża odporność na nierównomierności w dopływie ścieków, 
• wysoka odporność na zmienne temperatury zewnętrzne (zarówno wysokie jak i niskie)  - co jest związane m.in. z dobrą konstrukcją (izolacją) zbiornika i dużą stabilnością  zachodzących procesów biologicznych w złożu, 
• wysoka redukcja zanieczyszczeń (powyżej 95%), 
• brak konieczności posiadania fachowej wiedzy i sprawowania nadzoru nad  zastosowanym systemem (okresowe przeglądy raz, dwa razy w roku, może dokonać  osoba, która zapozna się uważnie z instrukcją obsługi i eksploatacji), 
• długa żywotność urządzeń (ponieważ są wykonane najczęściej z tworzyw sztucznych  o wzmocnionej konstrukcji), 
• niskie koszty eksploatacji; ewentualnym kosztem może być zakup specjalnych  biopreparatów wspomagających procesy oczyszczania w szczególnych  okolicznościach, 
• niewielka powierzchnia potrzebna do zamontowania złoża biologicznego  (uwzględniając osadnik, zbiornik ze złożem oraz rurę łączącą obydwa zbiorniki – ok.  1,5 - 2 m), potrzebujemy ok. 8 m2 (przy założeniu stałej liczby mieszkańców - 5 osób  lub osadnika o pojemności 2 m3). Zachowując powyższe założenia, oczyszczalnia  drenażowa zajęłaby ok. 72 - 80 m2. 

Główną wadą oczyszczalni ze złożem biologicznym jest konieczność  czyszczenia/przepłukiwania wypełnienia złoża, bądź wymiany części mechanicznych  potencjalnie najbardziej narażonych na zużycie.

Oczyszczalnie z osadem czynnym

Budowa tego rodzaju oczyszczalni jest zbliżona do oczyszczalni ze złożem biologicznym.  W pierwszej fazie następuje podczyszczenie ścieków w osadniku gnilnym. Następnie ścieki  przepływają do drugiego zbiornika. Składa się on z dwóch komór: komory osadu czynnego i  osadnika wtórnego. W nim następuje drugi etap doczyszczania ścieków. W odróżnieniu od  wcześniej opisywanych rozwiązań mikroorganizmy odpowiedzialne za rozkład zanieczyszczeń zawartych w ściekach, nie osiadają na żadnym podłożu, lecz unoszą się  swobodnie w zbiorniku zwanym komorą reakcji - jest to inna nazwa komory osadu czynnego.Dla zapewnienia prawidłowego funkcjonowania tego typu rozwiązań niezbędny jest stały  dopływ tlenu. W tym celu w zbiorniku, w którym zaszczepione zostały kłaczki osadu,  montuje się na dnie 30 specjalne membrany, przez które pompa napowietrzająca dostarcza  tlen. Takie rozwiązanie oprócz napowietrzenia samych ścieków, powoduje stałe unoszenie się  kłaczków osadu. Zapewnia to bardzo wysoką redukcję zanieczyszczeń zawartych w ściekach.  Następnie ścieki przepływają do drugiej komory - osadnika wtórnego, w którym oddziela się  pozostały osad. W prawidłowo funkcjonującej oczyszczalni powierzchnia i ilość kłaczków  osadu czynnego wzrasta, dlatego jego nadmiar jest zawracany pompką recyrkulacyjną do  osadnika wstępnego, z którego z kolei okresowo jest usuwany. Osad powinien zostać  poddany odpowiednim procesom unieszkodliwiania i przeróbki.

Rys. 4. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków z osadem czynnym

Oczyszczone ścieki mogą  być bezpośrednio odprowadzane do wód lub gleby poprzez drenaż bądź studnię chłonną.  Oczyszczalnie z osadem czynnym charakteryzują się wysoką sprawnością w zakresie redukcji  rozpuszczonych substancji organicznych, nieopadalnych zawiesin i cząstek koloidalnych. W  znacznym stopniu zmniejszana jest też zawartość w ściekach wirusów, bakterii i innych  organizmów żywych.

Gorsze efekty uzyskuje się, jeżeli chodzi o usuwanie rozpuszczonych substancji nieorganicznych (związki azotu i fosforu). Mimo tego, iż oczyszczalnia z osadem  czynnym charakteryzuje się wysoką sprawnością, to jej istotną wadą jest duża wrażliwość na  nierównomierności dopływu ścieków i ich skład, a także na okresowe braki prądu (przerwy w  pracy pomp i dmuchaw napowietrzających). 

Tabela 2. Zestawienie wybranych przydomowych oczyszczalni ścieków z osadem czynnym [21, 25, 26, 27].

Główne zalety oczyszczalni z filtrem gruntowo- roślinnym: 

• wysoka redukcja zanieczyszczeń zawartych w ściekach (w znacznym stopniu zachodzi  także unieszkodliwienie wirusów, bakterii, oraz innych mikroorganizmów), ∙ mała powierzchnia niezbędna do jej montażu, 
• długa żywotność urządzeń, 
• bardzo dobre napowietrzenie ścieków (przez co uzyskujemy wyższą redukcję  zanieczyszczeń), 
• równomierne i stabilne oczyszczanie ścieków , 
• możliwość gospodarczego wykorzystania ścieków oczyszczonych. 

Główne wady oczyszczalni z filtrem gruntowo- roślinnym: 

• wyższe koszty związane z eksploatacją, związane z poborem energii elektrycznej,  ewentualnym zakupem preparatów wspomagających procesy oczyszczania oraz z  pracą pompy przepompowującej osad, 
• duża wrażliwość na nierównomierności w dopływie ścieków, 
• duża wrażliwość na okresowy brak energii elektrycznej, 
• konieczność przeszkolenia potencjalnego użytkownika co do prawidłowej eksploatacji  oczyszczalni (np.: co do konieczności unikania stosowania niektórych preparatów  chemicznych mogących szczególnie negatywnie oddziaływać na mikroorganizmy  stanowiące osad czynny, wyłączania pomp napowietrzających, itp. ), 
• potencjalnie większa awaryjność elementów mechanicznych.