- Tytuł:
-
Skuteczność oczyszczania ścieków w przydomowej oczyszczalni z wykorzystaniem zmodyfikowanego filtru żwirowo-piaskowego
The effectiveness of domestic sewage treatment in a household sewage treatment plant with a modified gravel and sand filter - Autorzy:
- Chmielowski, K.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/61437.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Stowarzyszenie Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich PAN
- Tematy:
-
oczyszczalnie sciekow
oczyszczalnie przydomowe
filtr zwirowo-piaskowy
modyfikacje
oczyszczanie sciekow
skutecznosc oczyszczania
redukcja zanieczyszczen - Opis:
-
Nieoczyszczone ścieki bytowe na terenach wiejskich stanowią nadal poważne
zagrożenie dla środowiska naturalnego. Brak jednoczesnej budowy systemów wodociągowych i kanalizacyjnych na terenach wiejskich przyczynił się do powstania znacznych
dysproporcji pomiędzy zaopatrzeniem w wodę, a odprowadzeniem ścieków. Ścieki
surowe wprowadzone do naturalnego odbiornika powodują szybką degradacje życia
w odbiorniku i przyczyniają się do zachwiania równowagi biologicznej w środowisku.
ścieki nieoczyszczone mogą doprowadził do pogorszenia jakości wody w studniach
indywidulanych, a nawet doprowadził do całkowitego jej skażenia.
Na terenach gdzie nie można zastosować kanalizacji zbiorczej alternatywą pozostaje
budowa dołów asenizacyjnych lub przydomowych oczyszczalni ścieków. Rozwój
przydomowych oczyszczalni ścieków w Polsce obserwuje się od kilkudziesięciu lat.
W roku 1998 zarejestrowanych przydomowych oczyszczalni było 4000, podczas gdy
w 1999 roku liczba ta wzrosła do 18054 szt. Intensywny wzrost obserwowano w latach
kolejnych, gdzie w 2008 roku zarejestrowanych było 51 943 szt. w 2010 roku liczba ta
wzrosła do około 81 tysięcy szt. a w 2011 roku zarejestrowano około 103 tysięce szt.
W najbliższych latach przewiduje się gwałtowny wzrost nowo budowanych przydomowych
oczyszczalni ścieków.
Celem pracy była analiza skuteczności oczyszczania scieków bytowych
w przydomowej oczyszczalni z wykorzystaniem zmodyfikowanego filtru swirowopiaskowego
o przepływie pionowym. Cel pracy został zrealizowany poprzez wykonanie
wstepnych badań laboratoryjnych z wykorzystaniem modelu wycinkowego „M1”
w skali 1:1, a następnie wykonanie prototypu zmodyfikowanego filtru „F1” w terenie
i określenie skuteczności działania w warunkach terenowych. Na tej podstawie autor
zaproponował nowatorskie rozwiązanie, zmodyfikowany filtr świrowo-piaskowy
o przepływie pionowym. Obecnie trwają procedury związane ze zgłoszeniem patentowym
prototypu zmodyfikowanego filtru świrowo-piaskowego.
Autorskie rozwiązanie filtru piaskowego o przepływie pionowym polegało na:
– wprowadzeniu przed właściwą warstwą filtracyjną (piaskową) warstwy zabezpieczającej z drobnego świru,
– zastosowaniu innowacyjnego układu rozprowadzającego ścieki w postaci
autorskiego rozwiązania,
– zmniejszeniu powierzchni filtru w stosunku do rozwiązań klasycznych.
Klasyczne filtry piaskowe o przepływie pionowym zajmują znaczą powierzchnią (25-30 m2 dla pięcioosobowego gospodarstwa). W pracy podjęto próbę zmniejszenia
wymiarów filtru w planie. Ważnym elementem modyfikacji złoża jest zaprojektowanie
odpowiedniego systemu rozprowadzania ścieków tak, aby wykorzystał warstwą filtracyjną w jak najwyższym stopniu. Rozstawa drenów rozprowadzających ścieki po powierzchni
złoża filtracyjnego w konwencjonalnych rozwiązaniach jest bardzo duża
i wynosi nawet 200 cm. Przy miąższości właściwej warstwy filtracyjnej wynoszącej od
60 do 100 cm może dochodzić do nierównomiernego obciążenia złoża filtracyjnego.
Poprzez zwiększenie wykorzystania warstwy filtracyjnej oraz wprowadzenie dodatkowej
warstwy zabezpieczającej (z drobnego świru) można znacznie zmniejszyć wymiary
filtru piaskowego o przepływie pionowym, przy równoczesnym zachowaniu jakości
filtratu na dopuszczalnym poziomie.
Badania obejmowały między innymi określenie wartości wskaźników fizykochemicznych
zanieczyszczenia w ściekach dopływających oraz odpływających z filtru:
BZT5, ChZTCr, tlen rozpuszczony, zawiesina ogólna, odczyn pH, fosfor ogólny, azot
amonowy N-NH4, azot organiczny, azot całkowity Kjeldahla, azot azotynowy N-NO2,
azot azotanowy N-NO3 oraz azot ogólny, (dodatkowo określono wartości wskaźników
fizykochemicznych ścieków pobranych z następujących głębokości złoża filtracyjnego:
10 cm, 30 cm, 50 cm, 90 cm). Ponadto określono wartości wskaźników mikrobiologicznych
zanieczyszczenia ścieków: bakterie grupy coli, Escherichia coli, Enterokoki, Salmonella
sp., Shigella sp. oraz Clostridium perfringens) w ściekach dopływających do
filtru, na odpływie z warstwy żwirowej oraz na odpływie z warstwy piaskowej.
Na podstawie przeprowadzonych analiz wyników badań zaleca się stosowanie
warstwy zabezpieczającej, wykonanej z drobnego żwiru o średnicy miarodajnej
d10=1,66mm i miąższości 50 cm. Pod tą warstwą powinna być ułożona właściwa warstwa
filtracyjna wykonana z piasku płukanego o średnicy miarodajnej d10=0,40mm
i miąższości co najmniej 60 cm. Niewątpliwą zaletą zmodyfikowanego filtru żwirowopiaskowego
o przepływie pionowym jest niewielka powierzchnia jaką zajmuje
(1,15 m2.M-1) podczas gdy w klasycznych rozwiązaniach jest to nawet 7 m2.M-1. Biorąc
pod uwagę, że usuwanie zanieczyszczeń następuje najintensywniej w początkowej głębokości warstwy zabezpieczającej, bardzo ważną sprawą jest równomierne rozprowadzenie
ścieków wstępnie oczyszczonych po powierzchni warstwy zabezpieczającej
wykonanej z drobnego żwiru. Zastosowanie innowacyjnego układu rozprowadzającego
ścieki pozwoliło w badanym okresie optymalnie wykorzystał powierzchnię złoża filtracyjnego.
Ze względu na znaczne wartości związków biogennych w ściekach oczyszczonych
nie zaleca się stosowania zmodyfikowanego filtru żwirowo-piaskowego przy odprowadzaniu
ścieków oczyszczonych do wód stojących i jezior.
Untreated domestic sewerage still poses a serious threat to the environment in rural areas. The lack of simultaneous construction of water supply and sewerage systems in rural areas contributed to the significant imbalance between water supply and sewage discharge. Raw sewage, entering the natural receiver, cause rapid degradation of life and contribute to the biological imbalance in the environment. Untreated sewage can cause the deterioration of water quality in private wells and may even lead to its total contamination. In areas, where it is impossible to implement collective sewerage systems, there is an alternative in the form of building septic tanks or household sewage treatment plants. The development of household sewage treatment plants in Poland has been observed for decades. There were 4000 household sewage treatment plants registered in 1998, while in 1999 this number increased to 18054. A rapid increase was observed in subsequent years, i.e. in 2008 there were 51,943 registered household sewage treatment plants, in 2010 this number increased to about 81 thousand and in 2011 about 103 thousand treatment plants were registered. In the near future a dramatic increase in the number of newly built household sewage treatment plants is expected. The aim of this study was to analyze the efficiency of domestic sewage treatment in a household sewage treatment plant with a modified vertical flow sand and gravel filter. The aim was achieved by performing preliminary laboratory studies using a fragmentary “M1” model in a scale 1:1, and then by construction of a modified prototype of “F1” filter in the field and determining its effectiveness under field conditions. On this basis, the author proposed an innovative solution - a modified vertical flow gravel and sand filter. Currently, the procedures related to the patent application of the prototype of the modified gravel and sand filter are being underway. The original solution in the vertical flow sand filter consisted in: – placement of a protective layer of small pebbles before the filtration (sand) layer, – application of innovative sewage distribution system in the form of the proprietary solution, – reduction of the filter surface as compared to conventional solutions. The classic vertical flow sand filters occupy a significant surface (25-30 m2 for a five persons household). This study attempts to reduce the dimensions of the filter on the plan. An important element of the bed's modification is the design of a suitable sewage distribution system in order to utilize the filter layer as much as possible. The spacing of sewage distribution drains on the surface of the filter bed in conventional solutions is very large and ranges up to 200 cm. With thickness of the proper filtration layer from 60 to 100 cm the filter bed may be unevenly loaded. By increasing the use of the filter layer and introducing an additional protective layer (made of small pebbles) one can significantly reduce the dimensions of vertical flow sand filter while at the same time maintaining the acceptable level of the filtrate quality. The study included the determination of physical and chemical indicators of pollution in sewage flowing into and out of the filter: BOD5, CODCr, dissolved oxygen, total suspended solids, pH, total phosphorus, ammonium nitrogen NH4, organic nitrogen, total Kjeldahl nitrogen, nitrite nitrogen NO2, nitrate nitrogen NO3 and total nitrogen (the values of physical and chemical indicators of sewage collected from the following depths of the filter bed were determined: 10 cm, 30 cm, 50 cm, 90 cm). Moreover, the abundance of microbial indicators of sewage pollution (coliform bacteria, Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Salmonella spp., Shigella spp. and Clostridium perfringens) was determined in sewage flowing into the filter, at the outflow from the gravel layer and at the outflow from the sand layer. Based on the results of the analyzes it is recommended to use a protective layer made of small pebbles with a normal grain size of d10=1.66mm and thickness of 50 cm. Under this layer there should be a proper filtration layer made of rinsed sand with normal diameter of d10=0.40mm and thickness of at least 60 cm. An important advantage of the modified vertical flow gravel and sand filter is its small surface (1.15 m2.M-1) while in the classical solutions it is even up to 7 m2.M-1. Taking into consideration that the removal of pollutants is most intense at the initial depth of the protective layer, it is very important to evenly distribute the pre-treated sewage over the surface of the protective layer made of small pebbles. The use of innovative sewage distribution system allowed the optimal use of the filter bed’s surface during the study period. Due to the large amounts of biogenic compounds in treated sewage, the use of the modified vertical flow gravel and sand filter is not recommended when discharging treated sewage into stagnant water bodies and lakes. - Źródło:
-
Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich; 2013, 1/I
1732-5587 - Pojawia się w:
- Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł