Przydomowe oczyszczalnie ścieków

Tam, gdzie nie ma kanalizacji, warto zbudować własną oczyszczalnię, która pozwoli w ekologiczny sposób zagospodarować ścieki powstające w gospodarstwie domowym.

Oczyszczalnie z osadem czynnym

W procesie oczyszczania wykorzystują mikroorganizmy, które rozkładają związki organiczne zawarte w ściekach. Mają zwykle budowę wielokomorową. W pierwszej, wstępnej komorze denitryfikacji następuje wstępne oczyszczenie – zatrzymywane są większe zanieczyszczenia i związki nieorganiczne. Ten proces odpowiada temu, co się dzieje w osadnikach gnilnych, czyli beztlenowemu rozkładowi zanieczyszczeń.

W głównej komorze przebiegają procesy oczyszczania tlenowego. Odpowiadają za nie mikroorganizmy tworzące osad czynny, czyli wyselekcjonowane szczepy bakterii oraz pierwotniaki (orzęski i wiciowce), nicienie, wrotki, larwy owadów itp.

W oczyszczalniach z osadem czynnym mikroorganizmy są zawieszone w toni. Komora jest napowietrzana, żeby mikroorganizmy się w niej utrzymywały i aby proces rozkładu zanieczyszczeń przebiegał z odpowiednią intensywnością.

Drobnoustroje mineralizują zanieczyszczenia organiczne. Żywią się mineralnymi formami azotu, węgla, fosforu i siarki powstającymi w czasie ich rozkładu. Rosnące i namnażające się mikroorganizmy łączą się, tworząc tak zwane kłaczki osadu czynnego. Na tym etapie oczyszczania ciecz z unoszącym się w niej osadem czynnym jest przekazywana do osadnika wtórnego, w którym następuje oddzielenie osadu nadmiernego. Może on opadać na dno tej części bioreaktora lub być przekazywany do specjalnego pojemnika. Część osadu nadmiernego może być z powrotem przekierowywana do pierwszej komory osadnika.

Otrzymaliśmy cztery propozycje takich urządzeń o zróżnicowanej cenie – od niespełna 5,5 do ponad 9,5 tys. zł. Najtańsza spośród wszystkich oczyszczalni jest VH6 Light z podwójnym systemem recyrkulacji i napowietrzania. Jest wyposażona w prosty automat do sterowania pracą dmuchawy. Oczyszczalnia MCA-SBR firmy Ekosystem jest niewiele droższa, ale osiąga najlepsze parametry oczyszczenia ścieków wśród przedstawionych urządzeń. Cztery z badanych wskaźników (oprócz azotu) mają najwyższy poziom redukcji.

Oczyszczalnia One2Clean firmy Graf ma budowę jednokomorową – wszystkie procesy odbywają się w jednym osadniku. Ma on tylko przegrodę w górnej części, która oddziela świeże ścieki od oczyszczonej wody nadmiarowej kierowanej do odpływu.

Najdroższa (9618 zł) jest w pełni zautomatyzowana oczyszczalnia ZBS-6C działająca w trybie oczyszczania porcjowego.

Podane ceny wszystkich oczyszczalni biologicznych obejmują tylko reaktor. Oceniając ich realny koszt, należy jeszcze doliczyć wydatki związane z utylizacją oczyszczonych ścieków, na przykład mniej więcej 3 tys. zł za rozsączanie drenażowe.

Oczyszczalnie ze złożem biologicznym

To urządzenia, w których do oczyszczania ścieków również wykorzystuje się mikroorganizmy, jednak nie w postaci swobodnie pływającej, lecz tworzące błonę biologiczną, czyli warstwę o grubości 1-3 mm pokrywającą złoże. Obecnie najpopularniejsze są złoża z kształtek z tworzyw sztucznych. Mają one ażurową budowę. Im więcej jest w nich dziurawych ścianek, tym więcej błony może się na nich utworzyć. Najprostszym podłożem, na którym może rozwinąć się błona biologiczna, są kamienie, tłuczeń, kształtki betonowe lub ceramiczne. Spotyka się je w oczyszczalniach starszego typu. Grubość warstwy mikroorganizmów przytwierdzonych do powierzchni elementów wypełniających złoże nie przekracza 2-3 mm. W przydomowych oczyszczalniach wykorzystuje się złoża zanurzone bądź zawieszone (fluidalne). Te pierwsze to zespół kształtek umieszczonych na odpowiedniej wysokości w reaktorze. Przepływają przez nie intensywnie natleniane ścieki i tworzą błonę biologiczną. W kontakcie z mikroorganizmami następuje rozkład nieczystości i wzrasta grubość warstwy odżywianych i rozmnażających się mikroorganizmów. Gdy jest ich zbyt dużo, pojedyncze kłaczki odrywają się i opadają na dno.

W oczyszczalniach często stosuje się złoża zawieszone, które łączą cechy osadu czynnego i złoża biologicznego. Lekkie kształtki z tworzywa sztucznego są stale w ruchu w ściekach. Utrzymują je w toni ruchy mieszadeł albo sprężone powietrze dostarczane przez dyfuzor na dnie zbiornika. Taki proces oczyszczania ścieków jest podobny do działania osadu czynnego. W oczyszczalniach ze złożem biologicznym ścieki mogą być wielokrotnie przepuszczane przez nie aż do osiągnięcia odpowiedniego poziomu oczyszczenia.

Wśród prezentowanych oczyszczalni tylko jedna wykorzystuje technologię złoża biologicznego. Jest to urządzenie BioFicient firmy Kingspan Environmental wyposażone w dwa złoża fluidalne, między którymi krążą ścieki, aby osiągnąć odpowiedni poziom oczyszczenia.

Na rynku są także oczyszczalnie łączące obie te technologie. Celem takiego połączenia jest poprawienie ich efektywności oraz zniwelowanie mankamentów. Osad czynny zapewnia wysoki stopień oczyszczania ścieków, ale jest wrażliwy na zmianę ich ilości. Kiedy w krótkim czasie do oczyszczalni wpłynie nadmierna ilość ścieków (na przykład w wyniku wizyty licznych gości), mogą być one odprowadzane w postaci nie do końca oczyszczonej. Z kolei podczas wyjazdu domowników oczyszczalnia nie powinna być intensywnie napowietrzana, żeby osad nie był aktywizowany do pracy, bo przy braku pożywienia (świeżych ścieków) może obumrzeć. Dojrzałe złoże biologiczne umożliwia stabilną pracę oczyszczalni także przy zmniejszonym dopływie nieczystości.

Otrzymaliśmy cztery rekomendacje oczyszczalni wykorzystujących osad czynny i złoże biologiczne. Są one droższe od wcześniej przedstawionych. Kosztują 8-9,5 tys. zł. W tej grupie wyróżnia się oczyszczalnia firmy Haba RL skonstruowana tak, że kształtki złoża biologicznego wraz z pęcherzykami powietrza nieustannie wirują. Technologia Wiro maksymalizuje wykorzystanie tlenu, co pozwala uzyskać bardzo wysoki stopień oczyszczenia ścieków.

Oczyszczalnia EKO-BIOch została zaprojektowana z myślą o wykorzystaniu w największych aglomeracjach. Ma zasobnik dozujący koagulant Pix112, którego zadaniem jest rozkład związków fosforu.

Działanie oczyszczalni biologicznych

Oba typy oczyszczalni podczas uruchamiania zaszczepia się odpowiednimi zestawami bakterii (później nie należy dodawać do ścieków żadnych biopreparatów). Osad czynny właściwie działa od razu. Złoże biologiczne wymaga czasu, żeby dojrzeć – aby na kształtkach rozwinęła się błona z bakterii i innych mikroorganizmów.

W oczyszczalniach biologicznych osiąga się wysoki stopień oczyszczenia ścieków. Wodę można odprowadzić do rowu lub cieku wodnego albo rozsączać z użyciem studni chłonnej, pakietów bądź tuneli rozsączających. Można ją też wykorzystać jako gospodarczą do podlewania ogrodu.

Oczyszczalnie biologiczne pod względem zasady działania można podzielić na przepływowe i działające metodą SBR.

W przepływowych kolejne fazy oczyszczania ścieków ustawia się na określony czas działania. W momencie dostawy nowej porcji ścieków nadmiar przelewa się górą do następnej części zbiornika.

W oczyszczalniach typu SBR (sequencing batch reactor), czyli porcjowego dozowania ścieków, w bioreaktorze następują kolejno fazy oczyszczania. Najpierw ścieki podlegają sedymentacji w komorze wstępnej, następnie są cyklicznie porcjowane i przekazywane do komory reaktora. Kolejne fazy działania oczyszczalni to: napełnianie zbiornika, napowietrzanie i mieszanie, osadzanie osadu, odprowadzanie oczyszczonej wody i odprowadzanie nadmiaru osadu. Takie oczyszczalnie są zautomatyzowane. Fabrycznie jest ustawionych kilka podstawowych trybów pracy, na przykład ekonomiczny, wakacyjny, oszczędnościowy. Sterowniki można jednak odpowiednio zaprogramować, uwzględniając własne potrzeby. Informacje o stanie pracy urządzenia są wyświetlane na ekranie. Czujniki mogą mierzyć ciśnienie, poziom ścieków, sygnalizować awarię.

Oczyszczalnie drenażowe

Składają się z osadnika gnilnego, w którym ścieki są wstępnie oczyszczane na zasadzie beztlenowej, oraz systemu rozsączającego, w którym następuje właściwe oczyszczenie cieczy. Są proste w działaniu, dość tanie, nie wymagają zasilania energią elektryczną. Koszty ich eksploatacji są znikome – raz na miesiąc-dwa trzeba wrzucić do miski ustępowej kostkę z preparatem zawierającym bakterie, które będą działać w osadniku. Zwykle raz w roku wywozi się osad nadmierny. Jest go znacznie mniej, niż wynosi objętość zwykłego szamba, więc opłata jest także dużo niższa. Pozwalają osiągnąć dobry poziom oczyszczenia ścieków.

Mają jednak kilka wad. Oczyszczalnie drenażowe sprawdzają się na działkach o gruntach przepuszczalnych – piaszczystych lub gliniasto-piaszystych – i z niskim poziomem wód gruntowych. Odległość od rur, które zakopuje się na głębokości mniej więcej 40 cm, do lustra wody gruntowej powinna wynosić nie mniej niż 1,5 m. Na działkach o gruntach nieprzepuszczalnych bądź o wysokim poziomie wód gruntowych trzeba zbudować kopiec filtracyjny, czyli nasyp z gruntu przepuszczalnego.

Oczyszczalnia z drenażem wymaga na działce sporo miejsca. Osadnik gnilny (na przykład betonowy zbiornik taki jak na tradycyjne szambo albo specjalny zbiornik producenta oczyszczalni) zajmuje kilka metrów kwadratowych powierzchni. Na rozsączenie ścieków systemem rur drenarskich potrzeba mniej więcej 50 m². Tę powierzchnię można ograniczyć, jeśli zastosuje się pakiety rozsączające z umieszczoną na nich rurą drenażową. Pakiety to ażurowe skrzynki z tworzywa sztucznego o gęsto ustawionych przegródkach, na których może rozwinąć się flora bakteryjna tworząca błonę biologiczną rozkładającą zanieczyszczenia. Dzięki temu proces oczyszczania jest zintensyfikowany w porównaniu z tradycyjnym. Powierzchnia filtracyjna może mieć szerokość od 60 cm na piasku do niespełna 5 m na glinie. Nad drenażem nie można sadzić roślin o głębokim systemie korzeniowym, na przykład drzew lub krzewów. Powierzchnia ta nie może być oczywiście ani zabudowana, ani też intensywnie użytkowana.

Oczyszczalnie drenażowe jeszcze niedawno dominowały na rynku, teraz ustępują miejsca biologicznym. Otrzymaliśmy tylko jedną rekomendację takiej oczyszczalni. Model K64 firmy Fann jest przeznaczony dla czterech-pięciu osób i zawiera zestaw ośmiu pakietów rozsączających o wymiarach 120 x 60 x 20 cm każdy. Pozwala to ograniczyć powierzchnię potrzebną do jej zbudowania do 25 m². Zbiornik jest poziomy, więc nie wymaga bardzo głębokiego wykopu.

Oczyszczalnie roślinne

Mogą stanowić dekorację ogrodu, a jednocześnie bardzo dobrze oczyszczać ścieki. Warunki gruntowo-wodne na działce nie mają wpływu na funkcjonowanie takich oczyszczalni. Dojrzała oczyszczalnia roślinna pozwala osiągnąć wodę o II stopniu czystości. Sposób jej działania naśladuje ekosystem mokradeł. Wykorzystuje się w niej rośliny terenów podmokłych, głównie trzciny, pałki, wiklinę, sitowie, kosaćce.

Wstępne oczyszczenie ścieków następuje w osadniku gnilnym, z którego są one przepompowywane do zbiornika z filtrem gruntowo-korzeniowym albo ze złożem hydroponicznym. Filtr to zbiornik odizolowany od wód gruntowych (na przykład tak jak oczko wodne), w którym rośnie przede wszystkim trzcina. Oczyszczanie ścieków odbywa się między korzeniami i głębiej w podłożu. Ścieki rozprowadza się rurami drenarskimi na powierzchni filtra. Woda powoli przesącza się między korzeniami roślin. Mikroorganizmy żyjące w tym ekosystemie rozkładają substancje organiczne zawarte w ściekach do prostszych związków, które stają się ich pokarmem. W takim złożu proces oczyszczania wody trwa bardzo długo, nawet kilka dni.

Oczyszczalnię dobrze jest zbudować w miejscu nasłonecznionym i osłoniętym od wiatru, żeby rośliny szybko rosły. Przyjmuje się, że powinna mieć powierzchnię 5-10 m² na osobę.

W oczyszczalni ze złożem hydroponicznym również ostateczne usuwanie zanieczyszczeń odbywa się wśród roślin posadzonych w wodzie. Podczyszczone ścieki są przepompowywane z osadnika wstępnego do fitoreaktora. Woda jest w nim napowietrzana za pomocą pomp mamucich, które wymuszają jej ruch okrężny w kanałach cyrkulacyjnych w złożu poniżej roślin. W dobrze napowietrzonych ściekach zawiesina unosi się do góry w kierunku złoża roślinnego, w którym, podobnie jak w filtrze gruntowo-korzeniowym, mikroorganizmy rozkładają zanieczyszczenia. Bezkręgowce wodne bytujące w złożu zjadają nadmiar mikroorganizmów. Woda z wierzchu oczyszczalni może być rozsączana w gruncie albo wykorzystywana do podlewania ogrodu.

Oczyszczalnie roślinne są drogie, zajmują sporą powierzchnię działki, ale można je wkomponować w ogród tak, że nie będzie widać, jaką funkcję w rzeczywistości pełnią. Są nieco wrażliwe na nadmiar ścieków, za to dobrze znoszą niską temperaturę. Nie zamarzają podczas mrozów.

Filtr może osiągnąć pełną wydajność dopiero po kilku latach od uruchomienia, gdy rośliny dobrze się ukorzenią. Trwałość takiej oczyszczalni jest bardzo długa. Prawidłowo pielęgnowana może działać kilkadziesiąt lat. Nie trzeba z niej wywozić osadu nadmiernego.

Wśród rekomendowanych znajduje się jedna oczyszczalnia roślinna – Ekopan – ze złożem hydroponicznym. Jest ona znacznie droższa od pozostałych. Kosztuje 19 tys. zł, jednak cena ta obejmuje zarówno właściwe złoże, osadnik wstępny (szambo), jak i kaskadę. Oczyszczalnia zapewnia bardzo wysoki poziom oczyszczenia ścieków. Producent realizuje ją jako wyniesione nieco ponad poziom gruntu złoże, z którego oczyszczona woda jest odprowadzana kaskadą do gruntu. Po kilku latach od zainstalowania oczyszczalnia wygląda jak element ogrodu. Na jesieni należy przycinać rośliny oraz czyścić filtry dmuchaw napowietrzających.