W ostatnich latach małe (przydomowe) oczyszczalnie ścieków stały się jednym z podstawowych elementów infrastruktury sanitarnej na wsi.
Przydomowe oczyszczalnie ścieków budowane są w Polsce głównie na terenach o rozproszonej zabudowie, gdzie ze względu na zbyt wysokie koszty instalacja sieci kanalizacyjnej zakończonej oczyszczalnią zbiorczą jest ekonomicznie nieuzasadniona.
Według Polskiej Normy PN-EN 12566 przydomowe oczyszczalnie ścieków definiowane są jako obiekty obsługujące do 50 mieszkańców. Z kolei zgodnie z ustawą z dnia 18 lipca 2001 r. – Prawo wodne graniczna przepustowość obiektów tego typu przyjmowana jest na poziomie 5 m3·d-1, a według Prawa budowlanego z dnia 27 marca 2003 r. – 7,5 m3·d-1.
Przydomowe oczyszczalnie ścieków na większą skalę w Polsce zaczęto budować w połowie lat 90. XX w. przede wszystkim dlatego, że mieszkańcy na wsi zaczęli zwracać większą uwagę na stan i ochronę środowiska. Szczególnie dużego tempa prace przy budowie oczyszczalni przydomowych nabrały po 2004 r., od momentu przystąpienia Polski do Unii Europejskiej. Stosownie do art. 7 dyrektywy Rady 91/271/EWG z dnia 21 maja 1991 r. Polska zobowiązała się, że do końca 2015 r. aglomeracje mniejsze od 2000 RLM* zostaną wyposażone w oczyszczalnie ścieków zapewniające odpowiedni poziom oczyszczania. Przyjęte w art. 7 sformułowanie: odpowiedniego oczyszczania ścieków przed zrzutem do wód powierzchniowych i estuariów, oznacza, że stopień oczyszczania powinien:
? zapobiegać zanieczyszczeniu i degradacji wód odbiorników oraz wód podziemnych,
? chronić i poprawiać stan ekosystemów wodnych,
? umożliwić wodom odbiornika osiągnięcie celów jakościowych i zapewnić wypełnianie postanowień dyrektywy Rady 91/271/EWG i innych odpowiednich dyrektyw, a w szczególności Ramowej Dyrektywy Wodnej.
Rys. 1 Liczba przydomowych oczyszczalni ścieków w poszczególnych województwach w Polsce w 2010 r.
* RLM – Równoważna Liczba Mieszkańców.
Z danych GUS [1] wynika, że w 2007 r. w około 2,6 mln gospodarstw indywidualnych na terenach wiejskich w Polsce zamieszkiwało blisko 14,8 mln mieszkańców. Ocenia się, że około 26% polskich wsi charakteryzuje się zabudową rozproszoną – odległości między gospodarstwami indywidualnymi wynoszą powyżej 100 m. Zakładając, że na takich terenach będą budowane wyłącznie przydomowe oczyszczalnie ścieków, można stwierdzić, że należy je zainstalować przy 670 tys. gospodarstw oraz że obiekty te mogłyby obsługiwać prawie 3,8 mln mieszkańców wsi, a ilość ścieków w nich oczyszczanych może wynosić około 385 tys. m3?d-1 (przy założeniu jednostkowego ich odpływu na poziomie 0,1 m3?M-1?d-1) [3].
Do 2010 r. [2] w Polsce wybudowano 82 632 przydomowe oczyszczalnie ścieków (rys. 1), natomiast w najbliższych latach w naszym kraju może powstać ich jeszcze ponad 587 tys.
W przypadku budowy tak dużej liczby obiektów konieczne jest stosowanie technologii sprawdzonych w praktyce, które charakteryzują się wysoką skutecznością działania oraz są proste w budowie i eksploatacji [3]. Przy wyborze rozwiązania technologicznego przydomowej oczyszczalni ścieków niezbędne powinno być wykonanie starannej analizy dostępnych systemów, uwzględniającej kryteria zrównoważonego rozwoju (rys. 2).
Rys. 2 Kryteria wyboru przydomowych (małych) oczyszczalni ścieków zgodne z podstawowymi zasadami zrównoważonego rozwoju [4]
Zgodnie z podstawowymi zasadami zrównoważonego rozwoju nadrzędnym kryterium oceny i wyboru małej oczyszczalni jest kryterium ekologiczne, czyli efektywność oczyszczania ścieków. Pozostałe kryteria obejmują:
? prostotę i łatwość obsługi oraz nowoczesność rozwiązania – kryteria techniczne,
? koszty inwestycyjne i eksploatacyjne – kryterium ekonomiczne,
? niezawodność działania – kryterium niezawodnościowe,
? wpływ na środowisko naturalne i estetykę – kryteria przyrodniczo-środowiskowe [4].
W przypadku budowy bardzo dużej liczby przydomowych oczyszczalni ścieków na terenie np. jednej gminy należałoby przy wyborze rozwiązania technologicznego uwzględniać w miarę możliwości wszystkie wymienione wyżej kryteria.
Przy projektowaniu oczyszczalni i podczas przetargów wybór technologii oczyszczania opiera się głównie na kryterium ekonomicznym (najważniejsze są najniższe koszty inwestycyjne). Sytuacja taka powoduje, że wybierane i instalowane są przydomowe oczyszczalnie ścieków niespełniające kryteriów wyboru zgodnych z podstawowymi zasadami zrównoważonego rozwoju.
Rys. 4 Schemat dwukomorowego osadnika gnilnego w konstrukcji żelbetowej wg niemieckiej normy DIN 4261 [8]
Warunki odprowadzania ścieków z oczyszczalni przydomowych
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska [5] ścieki pochodzące z własnego gospodarstwa domowego lub rolnego mogą być wprowadzane do ziemi w granicach gruntu stanowiącego własność wprowadzającego, jeżeli spełnione są łącznie następujące warunki:
? ilość ścieków nie przekracza 5,0 m3 na dobę;
? miejsce wprowadzania ścieków oddzielone jest warstwą gruntu o miąższości co najmniej 1,5 m od najwyższego użytkowego poziomu wodonośnego wód podziemnych;
? BZT5 ścieków dopływających jest redukowane co najmniej o 20%, a zawartość zawiesin ogólnych co najmniej o 50%.
Zgodnie z [5] ścieki pochodzące z własnego gospodarstwa domowego lub rolnego mogą być wprowadzane do urządzeń wodnych w granicach gruntu stanowiącego własność wprowadzającego, jeżeli spełnione są łącznie warunki:
? ilość ścieków nie przekracza 5,0 m3 na dobę;
? najwyższy użytkowy poziom wodonośny wód podziemnych znajduje się co najmniej 1,5 m pod dnem tych urządzeń;
? ścieki oczyszczone odpowiadają wymaganiom określonym dla oczyszczalni o RLM od 2000 do 9999, zawartym w załączniku nr 1 do rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. W takim przypadku wymaga się, aby wartości wskaźników zanieczyszczeń w ściekach odprowadzanych z oczyszczalni nie przekraczały:
–dla zawiesiny ogólnej – 35 mg·dm-3,
–dla BZT5 – 25 mg O2·dm-3,
–dla ChZT – 125 mg O2·dm-3.
Rys. 3 Kształty i wzajemne połączenia komór w osadnikach gnilnych żelbetowych według [9]
Rodzaje rozwiązań technologicznych przydomowych oczyszczalni ścieków
W Polsce stosowane są różne rozwiązania technologiczne przydomowych oczyszczalni ścieków. Zalicza się do nich przede wszystkim:
? systemy z drenażem rozsączającym,
? filtry piaskowe,
? oczyszczalnie z osadem czynnym,
? oczyszczalnie ze złożem biologicznym,
? systemy hybrydowe (osad czynny + złoże biologiczne),
? systemy hydrofitowe.
Pierwszym elementem każdej przydomowej oczyszczalni powinien być osadnik gnilny, ponieważ zapewnia on eliminację największych zanieczyszczeń, które usuwane są ze ścieków w wyniku procesów sedymentacji, flotacji i fermentacji [7]. Osadniki gnilne wykonuje się zazwyczaj w konstrukcji żelbetowej lub z tworzyw sztucznych jako zbiorniki dwu- lub trzykomorowe. Stosunek pojemności komór w osadnikach dwukomorowych wynosi zazwyczaj 2:1, a w trzykomorowych 2:1:1 [7]. Zgodnie z normą DIN 4261 [8] jednostkowa pojemność czynna osadnika gnilnego powinna wynosić przynajmniej 0,3 m3/mieszkańca, a ogólna jego pojemność powinna być większa od 3 m3. Natomiast według PN-EN 12566-1:2004/A1 minimalna pojemność osadnika gnilnego powinna wynosić 2 m3. Zazwyczaj zaleca się, aby czas zatrzymania ścieków w osadniku wynosił 3–4 dni, co zapewnia ich mechaniczne oczyszczenie. Wydłużenie czasu przetrzymania ścieków do 10 dni umożliwia natomiast ich pełne biologiczne oczyszczanie w procesach beztlenowych [7].
Na rys. 3 przedstawiono przykładowe kształty osadników gnilnych trzykomorowych według Z. Heidricha [9], a na rys. 4 – schemat dwukomorowego osadnika gnilnego według normy DIN 4261 [8].
Prawidłowo skonstruowany i eksploatowany osadnik gnilny podczas wieloletniej eksploatacji jest w stanie zapewnić średnio 50-procentową eliminację zawiesin ogólnych oraz skuteczność zmniejszania BZT5 i ChZT na poziomie 30–40% [3]. Informacje z literatury światowej wskazują natomiast, że skuteczność usuwania zawiesin ogólnych w osadnikach może dochodzić nawet do 80–90% [10]. Przez wiele lat uważano, że skuteczność usuwania zanieczyszczeń w osadniku gnilnym zależy od liczby komór [11], jednak z najnowszych badań wynika, że efektywność oczyszczania ścieków w osadniku nie jest bezpośrednio uzależniona od liczby komór [3, 12].
Rys. 5 Minimalne odległości poszczególnych elementów przydomowej oczyszczalni ścieków od innych obiektów według [7], opracowano na podstawie rysunku R. Błażejewskiego [14]
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Infrastruktury [13] osadnik gnilny powinno się lokalizować jak najbliżej domu – przykanalik powinien być przedłużeniem poziomu kanalizacyjnego wewnątrz budynku i przebiegać bez załamań. Ułatwia to spływ ścieków, wentylację i ogranicza straty ciepła. Dopuszcza się instalację osadników w bezpośrednim sąsiedztwie budynków jednorodzinnych, pod warunkiem wyprowadzenia ich odpowietrzenia przez instalację kanalizacyjną co najmniej 0,6 m powyżej górnej krawędzi okien i drzwi zewnętrznych w tych budynkach. Osadnik powinien być też oddalony przynajmniej 15 m od studni stanowiącej ujęcie wody pitnej i 7,5 m od granicy działki, drogi publicznej lub chodnika przy ulicy. Ta ostatnia odległość jest zmniejszona do 2 m przy zabudowie indywidualnej lub zagrodowej (rys. 5). Lokalizacja osadnika powinna umożliwiać jego opróżnianie – odległość wozu asenizacyjnego od włazu zbiornika może dochodzić maksymalnie do 20–30 m.
Osadniki gnilne, które są prawidłowo wykonane, praktycznie nie wymagają żadnych zabiegów konserwacyjnych. Podstawowym zabiegiem eksploatacyjnym jest usuwanie osadu i kożucha z częstotliwością, która zależy od pojemności czynnej osadnika oraz od objętości i zanieczyszczenia dopływających ścieków. Najczęściej zaleca się usuwanie osadów z osadnika gnilnego raz w roku lub raz na dwa lata.
Krzysztof Jóźwiakowski
Katedra Melioracji
i Budownictwa Rolniczego
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
Bibliografia
1. Rocznik statystyczny rolnictwa i obszarów wiejskich, GUS, Warszawa 2008.
2. Infrastruktura komunalna w 2010 roku, Informacje i opracowania statystyczne, GUS, Warszawa 2011.
3. K. Jóźwiakowski, Badania skuteczności oczyszczania ścieków w wybranych systemach gruntowo-roślinnych, rozprawa habilitacyjna, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, PAN Oddział w Krakowie, 2012; http://www.infraeco.pl/pl/art/a_16497.htm
4. Z. Mucha, J. Mikosz, Racjonalne stosowanie małych oczyszczalni ścieków z uwzględnieniem kryteriów zrównoważonego rozwoju, „Czasopismo Techniczne. Środowisko,” Wyd. Politechniki Krakowskiej, zeszyt 2-Ś, 2009.
5. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. Nr 137, poz. 984).
6. Z. Sadecka, Oczyszczanie ścieków z małych miejscowości. Oczyszczanie ścieków i przeróbka osadów ściekowych, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2008.
7. Z. Heidrich, M. Kalenik, J. Podedworna, G. Stańko, Sanitacja wsi, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, 2008.
8. DIN 4261 Kleinklaranlagen, Juni 1994.
9. Z. Heidrich, Przydomowe oczyszczalnie ścieków. Poradnik, Centralny Ośrodek Informacji Budownictwa, Warszawa 1998.
10. Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse, McGraw Hill, New York 1991.
11. K. Kuczewski, Efekty oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych w trzykomorowym osadniku przepływowym, Zeszyty Probl. PZiTS nr 672, Technika Sanitarna Wsi: Kształtowanie wiejskich systemów zaopatrzenia w wodę oraz usuwania i oczyszczania ścieków, Wrocław 1993.
12. E.C. Jowett, Comparing the performance of prescribed septic tank to long, narrow flooded designs, WEFTEC Technical Program 16, San Diego 2007.
13. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2002 r. Nr 75, poz. 690).
14. R. Błażejewski, Kanalizacja wsi, Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Wielkopolski, Poznań 2003.
