Technologia SBR a przydomowa oczyszczalnia ścieków
Streszczenie
Artykuł przedstawia kompleksowy opis działania technologii SBR w przydomowych oczyszczalniach ścieków. Głównym elementem artykułu jest przedstawienie składu ścieków domowych, opis działania przydomowej oczyszczalni ścieków, a także informacje kiedy wybór instalacji przydomowej oczyszczalni ścieków jest opłacalny ekonomicznie.
Słowa kluczowe: technologia SBR, przydomowa oczyszczalnia ścieków, POŚ, proces oczyszczania ścieków, indywidualne systemy oczyszczania ścieków;
inż. Sylwia Madej, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
mgr inż. Sebastian Kawa, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki w Krakowie
Oczyszczanie ścieków jest równie istotne i niezbędne jak zaspokajanie potrzeb fizjologicznych człowieka. Dostęp do wody pitnej czy energii elektrycznej stał się w obecnych czasach czymś tak naturalnym i oczywistym, że chwilowa awaria dystrybucji mediów powoduje paraliż codziennego funkcjonowania społeczeństwa. Dlatego warto również zadbać o aspekt oczyszczania ścieków, gdyż cały proces oraz jego efekt (jakość oczyszczonych wód odprowadzanych do odbiorników) ma bezpośredni wpływ nie tylko na ekologię czy ochronę środowiska, ale przede wszystkim zdrowie i życie ludzi. Oczyszczanie ścieków często kojarzone jest z zaawansowanymi technologiami, siecią połączonych ze sobą infrastruktur przesyłowych, zbiorową kanalizacją oraz oczyszczalnią. Tym czasem oczyszczanie ścieków bytowo – gospodarczych przy zachowaniu pewnych warunków może z powodzeniem odbywać się w sposób indywidualny i co ważne, równie skuteczny, aby po całym procesie odbiornikiem oczyszczonych wód mogły stać się np. wody powierzchniowe lub gleba.
Czym tak właściwie są ścieki?
Do definicji ścieków zaliczane są szeroko rozumiane wody zużyte, które powstają na skutek codziennej działalności bytowej i produkcyjnej człowieka. Jednak mianem ścieków określa się również wody opadowe oraz roztopowe spływające z terenów zagospodarowanych do systemów kanalizacyjnych lub zamkniętych odbiorników (zbiorników).
W ściekach bytowych zawiera się duża ilość zanieczyszczeń – zawiesin oraz związków organicznych i nieorganicznych Są one także nośnikiem wirusów i bakterii, a czasem nawet jaj robaków pasożytniczych. Odprowadzanie ścieków bezpośrednio do gleby czy wód powierzchniowych bez uprzedniego ich oczyszczenia stanowi więc poważne zagrożenie higieniczne, a także epidemiologiczne.
Ogólny podział zanieczyszczeń zawartych w ściekach:
- zanieczyszczenia fizyczne – zawiesina, mętność, barwa, temperatura, zapach;
- zanieczyszczenia chemiczne –zawartość rozpuszczonych związków organicznych i nieorganicznych;
- zanieczyszczenia biologiczne – mikroorganizmy.
W technologii oczyszczania ścieków bytowych wyodrębnić można kilka parametrów je opisujących:
- BZT5 – pięciodniowe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen. Parametr ten określa ilość zanieczyszczeń w ściekach. Stanowi ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie zużytego przez bakterie tlenowe w ciągu określonego czasu;
- ChZT – chemiczne zapotrzebowanie na tlen – jest to wskaźnik również określa ilość tlenu potrzebną do utlenienia materii organicznej, jednak w tym przypadku bez udziału organizmów żywych;
- Zawiesina ogólna – jest to zawartość substancji stałych (nierozpuszczalnych) w ściekach. Wyróżnia się jej dwa rodzaje – opadalną i nieopadalną, z czego najdrobniejsze nieopadające cząsteczki zawiesiny tworzą mętność i barwę ścieków. Zawiesina zawarta w ściekach składa się z substancji mineralnych i organicznych;
- Azot – pierwiastek zawarty jest głównie w związkach organicznych. Występuje zarówno w masie organicznej jak i w formie rozpuszczonej jako azot amonowy; Nadmierna zawartość azotanów w glebach i ich wymywanie do wód jest bardzo poważnym zagrożeniem dla środowiska i zdrowia;
- Fosfor – jego źródłem w ściekach są odchody, resztki pożywienia i detergenty. Podczas oczyszczania ścieków część fosforu gromadzona jest przez mikroorganizmy zawarte w ściekach lub strącana w postaci nierozpuszczalnych soli, reszta odpływa do odbiornika ścieków
Kiedy warto wybrać indywidualny system oczyszczania ścieków?
Indywidualne systemy oczyszczania ścieków czyli tzw. „przydomowe oczyszczalnie ścieków” najczęściej budowane są na terenach miejscowości o luźnej zabudowie mieszkaniowej, gdzie budynki mieszkalne są bardzo rozproszone i oddalone od siebie. W takich przypadkach często nie występuje sieć kanalizacyjna lub brak jest dostatecznie chłonnych odbiorników ścieków. Często też rozbudowie zbiorowej sieci kanalizacyjnej utrudnia niekorzystna topografia terenu, która ogranicza możliwości przebiegu trasy rurociągów. Jednak nie ma obostrzeń ograniczających budowę indywidualnych systemów oczyszczania ścieków, a to rozwiązanie nierzadko okazuje się znacznie bardziej ekonomiczną alternatywą.
Rysunek 1. Przykładowy schemat indywidualnego systemu oczyszczania ścieków z wykorzystaniem technologii SBR, źródło: https://aquai.pl/
Jak działa system SBR?
SBR to skrót od wyrazów – Sequencing Batch Reactor, w polskiej wersji przekłada się to na nazwę: Sekwencyjny Reaktor Biologiczny. Jak już sama nazwa wskazuje – proces oczyszczania ścieków z wykorzystaniem tej technologii odbywa się w sposób okresowy, a utlenianie biologiczne i sedymentacja przebiegają bez przerwy w ściśle określonym przedziale czasu, który jest stale powtarzany.
Proces oczyszczania ścieków Sekwencyjnym Reaktorem Biologicznym (SBR) składa się z 4 faz:
Faza I: Napełnianie
Zmagazynowane w osadniku wstępnym surowe ścieki są stopniowo przesyłane do pierwszej komory, gdzie poddawane są wstępnemu oczyszczaniu. Wychwytywane oraz zatrzymywane zostają substancje stałe, a podczyszczone ścieki trafiają do drugiej komory, w której zachodzi właściwy proces oczyszczania w technologii SBR.
Faza II: Napowietrzanie
Tutaj zachodzi właściwy proces oczyszczania biologicznego. Jest to tzw. komora SBR, w której cały proces kontrolowany jest przez sterownik wykonujący wymiennie dwa zadania. Naprzemiennie następują po sobie fazy napowietrzania i sedymentacji, które przyczyniają się do tworzenia właściwych warunków koniecznych do dokładnego oczyszczana ścieków. Następuje rozkład związków organicznych występujących w ściekach na substancje proste.
Faza III: Sedymentacja
W trakcie tej fazy osad czynny występujących w ściekach opada na dno zbiornika. Następuje odseparowanie warstwy oczyszczonego ścieku, która znajduje się w górnej części zbiornika, podczas gdy zawiesina pozostaje na dnie.
Faza IV: Odprowadzenie ścieku oczyszczonego
Po całym procesie oczyszczone ścieki (wody) zostają odprowadzone do właściwego odbiornika. W zależności od miejsca lokalizacji POŚ odbiornikami mogą być gleby (system rozsączania w gruncie) lub wody stające czy płynące, jednak w tym przypadku konieczne jest uzyskanie zgody odpowiednich organów. Nadmiar osadu pojawiający się w drugiej z komór przepompowywany jest w trakcie oczyszczania do pierwszej komory.
Pełen cykl oczyszczania partii ścieków trwa około 8 godzin – w tym czasie przez 6 godzin następuje napowietrzanie, a przez 2 godziny sedymentacja. Cykl ten jednak można samodzielnie dostosować do warunków lokalnych przy pomocy elektrycznego, programowalnego sterownika, a wartości robocze na sterowniku optymalizować.
Zalety zastosowania technologii SBR w przydomowej oczyszczalni ścieków:
- prosta i trwała konstrukcja – brak pomp czystej i brudnej wody oraz skomplikowanych czujników w oczyszczalni;
- energooszczędność oraz wydajność – niskie zużycie prądu;
- łatwa instalacja oraz serwisowanie.
Koszty utrzymania przydomowej oczyszczalni ścieków (POŚ)
Zużycie energii elektrycznej w przypadku stosowania technologii SBR klasuje się na poziomie 35-50 [kWh/użytkownik/rok]. Jest ono jednak uzależnione od czasu pracy przydomowej oczyszczalni ścieków. Istnieje możliwość zmniejszenia zużycia energii dzięki tzw. trybowi oczyszczania energii – jeśli przez dłuższy okres czasu do komory nie będą napływać ścieki (z powodu np. nieobecności mieszkańców) faza napowietrzania (czas pracy sprężarki) jest skracana do wartości wystarczającej do utrzymania utrzymanie mikroorganizmów oraz bakterii znajdujących się wewnątrz oczyszczalni przy życiu. Daną funkcję aktywować można indywidualnie poprzez sterownik.
W celu uniknięcia awarii warto przeprowadzać regularne przegląd oczyszczalni pracujących w technologii SBR. Zalecane jest wykonanie przeglądu technicznego POŚ przynajmniej jeden raz w roku, a osad z osadnika wstępnego (pierwszej komory) usuwać co 6-24. Okres ten przyjmowany jest w zależności od rodzaju oczyszczalni oraz jej obciążenia.
Ciekawostka inżynierska:
Technologia SBR czyli przebieg cyklicznego sposobu pracy oczyszczalni ścieków po raz pierwszy została opisana w 1898 r. przez angielskiego inżyniera Thomasa Wardela. W swoim skrypcie wyszczególnił on 4 fazy pracy reaktora biologicznego, te same 4, które dziś wykorzystywane są w technologii SBR. Niestety ograniczenia elektrotechniczne ówczesny czasów sprawiły, że inżynier nie mógł znaleźć szerszego zastosowania swego wynalazku, w efekcie czego proces oczyszczania ścieków osadem czynnym z wykorzystaniem reaktorów sekwencyjnych został zapomniany na wiele lat. Do pomysłu powrócono w roku 1914, jednak prace badawcze nad technologią trwały tak długo, że pomysł znów upadł. Dopiero w roku 1552 technologia SBR została odkryta i spisana na nowo przez panów Hoovera i Porgesa, którzy to wprowadzili ją do szerszego zastosowania. Dzięki temu od roku 1979 technologia wykorzystywana jest w oczyszczalniach komunalnych i przemysłowych, jednak aby trafiła do przydomowych oczyszczalni ścieków trzeba było poczekać do roku 1999.
W naszej ofercie znajdą Państwo projektowanie i budowę przepompowni ścieków czy montaż stacji uzdatniania wody. Zapraszamy też do sprawdzenia naszej pełnej oferty!
Linkografia:
