MoŜliwości zastosowania metody hydrofitowej w oczyszczaniu ścieków deszczowych zbieranych ze źródeł zanieczyszczeń liniowych.

Transkrypt

1 MoŜliwości zastosowania metody hydrofitowej w oczyszczaniu ścieków deszczowych zbieranych ze źródeł zanieczyszczeń liniowych. dr inŝ. Magdalena Gajewska dr inŝ. Alina Wargin Wymogi prawne dotyczące usuwania zanieczyszczeń ze ściekach deszczowych Podstawowe przepisy prawne UE nie zajmują się wodami opadowymi w odniesieniu do państw członkowskich, a jedynie nienaruszaniem dotychczasowej równowagi poziomów wód gruntowych i przepływów w ciekach oraz ogólnym stwierdzeniem Ŝe nie ma moŝliwości oczyszczania w oczyszczalniach wszystkich ścieków, szczególnie przy deszczach nawalnych. Sposób ograniczenia zanieczyszczeń wywołany zrzutami przez przelewy burzowe kanalizacji ogólnospławnej przyjęto w Polsce, podobnie jak w wielu wysokorozwiniętych krajach przez ograniczenie ilości zrzutów. W załączniku I do dyrektywy 91/271/EWG z dnia 21 maja 1991 r. dotyczącej oczyszczania ścieków komunalnych w pkt. B zapisano uwagę: Biorąc pod uwagę, Ŝe w praktyce nie jest moŝliwe zbudowanie systemów kanalizacji zbiorczej i oczyszczalni w taki sposób, Ŝeby wszystkie ścieki były poddawane oczyszczaniu, na przykład podczas obfitych opadów deszczu, państwa członkowskie zdecydują o środkach lub metodach ograniczających zanieczyszczenia związane z przelewem wód burzowych. Środki te mogą uwzględniać szybkie, intensywne rozcieńczanie lub dobór odpowiedniego przepływu przy suchej pogodzie albo ustalenie pewnej dopuszczalnej liczby przelewów rocznie. Według Ustawy o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzeniu ścieków ściekiem opadowym, są wprowadzone do wód lub ziemi wody opadowe lub roztopowe, ujęte w otwarte lub zamknięte systemy kanalizacyjne, pochodzące z powierzchni zanieczyszczonych o trwałej nawierzchni w szczególności z miast, portów, lotnisk, terenów przemysłowych, handlowych, usługowych i składowisk bez transportowych dróg i parkingów. [Dz. U. z 2001 r. Nr 72, art. 2 pkt.8]. W rozporządzeniu Ministra Środowiska nr 168 z 8 lipca 2004 przyjęto ograniczenie liczby przelewów do 10 w roku. Polskie przepisy prawne - wyŝej cytowane rozporządzenie - wymagają oczyszczania tzw. "ścieków opadowych" (wód opadowych z powierzchni zanieczyszczonych ujętych w systemy kanalizacyjne) tylko z powierzchni szczelnych terenów przemysłowych, składowych baz transportowych, portów, lotnisk, centrów miast, budowli kolejowych a takŝe dróg krajowych, wojewódzkich i powiatowych klasy G a takŝe parkingów o powierzchni powyŝej 0,1 ha. KaŜda działka budowlana, na której znajdują się budynki, powinna być wyposaŝona w kanalizację umoŝliwiającą odprowadzenie wód opadowych lub roztopowych do sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej. W razie braku moŝliwości przyłączenia do sieci kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej, dopuszczalne jest odprowadzanie tych wód na własny teren nieutwardzony, do dołów chłonnych lub do zbiorników retencyjnych. Wody opadowe lub roztopowe, jak równieŝ wody drenaŝowe nie mogą być odprowadzane do kanalizacji sanitarnej. Zabrania się równieŝ odprowadzania wód deszczowych na tereny (działki) sąsiednie oraz spławianie do wód śniegu wywoŝonego z terenów zanieczyszczonych, a w szczególności z centrów miast, terenów przemysłowych, terenów składowych, baz transportowych, dróg o duŝym natęŝeniu ruchu wraz z parkingami, oraz jego składowanie na

2 terenach połoŝonych między wałem przeciwpowodziowym a linią brzegu wody lub w odległości mniejszej niŝ 50 m od linii brzegu wody. Odprowadzanie ścieków do wód lub do ziemi jest klasyfikowane prawnie jako tzw. szczególne korzystanie z wód i wymaga pozwolenia wodnoprawnego, wydanego przez starostę, zaś w przypadku obiektów mogących znacząco oddziaływać na środowisko, przez wojewodę. Podstawą dla uzyskania pozwolenia jest operat wodnoprawny. Obowiązujące przepisy dotyczące odprowadzania ścieków opadowych nie uwzględniają zanieczyszczeń zlewni, z których te ścieki są odprowadzane. Zakłada się, Ŝe ścieki opadowe i roztopowe zawierają tylko zanieczyszczenia, które występują na ulicach miast. Dlatego istniejące przepisy limitują przede wszystkim zanieczyszczenia węglowodorami ropopochodnymi i poziom zawiesiny ogólnej z terenów utwardzonych i uszczelnionych, tj. terenów przemysłowych, składowych, baz transportowych, portów, lotnisk, miast, budowli kolejowych, dróg krajowych, wojewódzkich i powiatowych klasy G oraz parkingów o powierzchni powyŝej 0,1 ha, z wyłączeniem powierzchni dachów, które znajdują się na tych terenach [Rozporządzenie Ministra Środowiska Dz.U. z 2006 r. nr 137, poz. 984]. Ścieki opadowe z tych terenów powinny być oczyszczone przed wprowadzeniem do wód lub do ziemi w taki sposób, aby w odpływie zawartość zawiesiny ogólnej nie przekraczała 100 mg/l, a substancji ropopochodnych - 15 mg/l. Oceny spełnienia przez wody opadowe oraz zrzuty burzowe stawianych im wymagań dokonuje się na podstawie kontroli eksploatacji urządzeń oczyszczających (łapacze olejów, piaskowniki i in.), przeprowadzanych co najmniej raz na sześć miesięcy. Natomiast ścieki opadowe i roztopowe z terenów nieutwardzonych nie muszą być podczyszczane. Przykłady systemów hydrofitowych stosowanych do oczyszczania zanieczyszczeń ze źródeł liniowych Wypełnienie głównego celu środowiskowego RDW 2000/60/UE dotyczącego zapewnienia dobrego stanu wód powierzchniowych nie będzie moŝliwe bez odpowiedniego oczyszczania ścieków deszczowych. Ścieki deszczowe spływające ze zlewni zurbanizowanej powstające w fazie spływu powierzchniowego charakteryzują się wysoką zmiennością składu zanieczyszczeń oraz nierównomiernością zrzutu ładunku zanieczyszczeń w jednostce czasu. Ścieki opadowe powinny być poddane procesom oczyszczania fizycznego (sedymentacja i filtracja) jak równieŝ mikrobiologicznego. Realizacja tego ostatniego sposobu oczyszczania jest utrudniona z uwagi na losowość występowania opadów atmosferycznych i znaczne wahania składu spływów deszczowych. Zrealizować te załoŝenia moŝna w obiekcie hydrofitowym, który zapewnia równoczesne oczyszczanie ścieków w procesach o charakterze biologicznym, chemicznym oraz fizycznym (Obarska Pempkowiak i in., 2010). Do zalet systemów hydrofitowych naleŝą takŝe ich naturalny wygląd, odporność na zmienne obciąŝenia hydrauliczne, znikome zapotrzebowanie na energię oraz niemal bezobsługowa praca. Istotną cechą tych systemów jest moŝliwość oczyszczania ścieków opadowych w miejscu ich powstawania. Tego typu obiekty przyczyniają się jednocześnie do spłaszczenia fali zjawiska opadowego oraz zwiększenia retencji zlewni. Obiekty hydrofitowe do oczyszczania wód z kanalizacji ogólnospławnej stosowane są od lat w Wielkiej Brytanii, Niemczech, Belgii, Holandii oraz USA i Australii. W Wielkiej Brytanii i Norwegii metoda ta od kilkunastu lat stosowana jest powszechnie do oczyszczania spływów z autostrad i dróg szybkiego ruchu (Shutes i in.1999, Revitt i in. 2004, Paruch i Roseth, 2008). Dwustopniowy system stawów przeznaczonych do oczyszczania wód z tunelu i części drogi szybkiego ruchu

3 w Norwegii (Fot. 1) zapewniał efektywne usuwanie metali: Cu 83,6 %, Pb 51,3%, Cr- 62,2%, Al- 70,4% i Fe-73,9% (Paruch i Roseth, 2008). Fot. 1 Widok systemu hydrofitowego do oczyszczania ścieków deszczowych z autostrady i tunelu w Norwegii, (fot. Roger Roseth) W rejonie Gdańska w latach 90tych wybudowano trzy obiekty hydrofitowe do oczyszczania spływów opadowych pochodzących ze zlewni o róŝnym charakterze: w Bielkowie zlewnia rolnicza, w Miejskim Ogrodzie Zoologicznym w Oliwie (zanieczyszczenia z terenu wybiegów dla zwierząt) oraz na Potoku Swelina w Sopocie - zlewnia miejska (Arendacz i in., 2008). Z uwagi na róŝnorodny charakter zlewni i w konsekwencji zanieczyszczeń w ściekach deszczowych, najbardziej reprezentatywnym obiektem do badań jest obiekt hydrotechnicznohydrofitowy wybudowany na potoku Swelina. Do potoku odprowadzane są wody z kanalizacji deszczowej zbierającej spływy z przyległych terenów. W celu ochrony wód potoku oraz przywrócenia uŝytkowania kąpieliska (zamkniętego ze względu na pozaklasowość wód odprowadzanych do Zatoki Gdańskiej) w 1994 roku na potoku Swelina wykonano zbiornik sedymentacyjno-retencyjny o pojemności 500 m 3 (głębokość ok. 1 m) oraz wegetacyjny filtr piaskowy o pojemności 870 m 3 i miąŝszości warstwy czynnej 1m (czas zatrzymania 2 godziny dla przepływu obliczeniowego 30 dm 3 s -1 ) (Fot. 2). Filtr wegetacyjny obsadzony został trzciną pospolitą a wypełnienie złoŝa stanowił Ŝwir. Oczyszczana woda zbierana jest drenaŝem rurowym i odprowadzana do studni kontrolnej, a stamtąd bezpośrednio do wód potoku. Średni roczny przepływ w okresie suchym wynosi od 12 do 33 l/s, natomiast podczas intensywnych opadów deszczu pierwsza, najbardziej zanieczyszczona fala spływu jest zatrzymywana w zbiorniku retencyjnym, zaś nadmiar wód trafia przelewem bezpośrednio do potoku.

4 Fot. 2 Widok systemu hydrotechniczno hydrofitowego na potoku Swelina, foto.m.stosik Ze względu na zróŝnicowane cechy i funkcję zlewni: komunikacyjną, przemysłową, osiedlową, ilość i jakość zanieczyszczeń w ściekach deszczowych jest bardzo zmienna. Jednak zdecydowana większość zanieczyszczeń wykazuje tendencje do kumulowania w zawiesinach zarówno mineralnych jak i organicznych (Królikowska, 2011). Badania prowadzone przez Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Gdańsku wykazały jeszcze większą procentowy udział próbek pozwalających zaliczyć wody do I klasy czystości (rys.3). Rys. 3 Procent wyników wód Potoku Sweliny w I klasie czystości wg kryteriów fizykochemicznych i bakteriologicznych (źródło: Raport Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Gdańsku).

5 Jednak największą inwestycje liniową z zastosowaniem systemów hydrofitowych zaplanowano przy autostradzie Villesse-Gorizia, Włochy. Realizowany obecnie projekt zakłada budowę 60 oczyszczalni hydrofitowych oczyszczających ścieki opadowe z 17km autostrady. KaŜda oczyszczalnia składa się z osadnika wstępnego, złoŝa hydrofitowego z podpowierzchniowym przepływem ścieków oraz stawu retencyjnego (Vymazal, 2009). Podsumowanie Wieloletnie doświadczenie zagraniczne oraz krajowe wskazują, Ŝe obiekty hydrofitowe doskonale sprawdzają się jako obiekty w ochronie wód powierzchniowych przed dopływem zanieczyszczeń liniowych. Mogą one być stosowane samodzielnie lub jako uzupełnienie tradycyjnie stosowanych rozwiązań. Obiekty hydrofitowe zapewniają skuteczne usuwanie zanieczyszczeń zarówno w postaci zawiesin jaki koloidów oraz substancji rozpuszczonych. Przyczyniają się do zwiększenia retencji zlewni poprawiając stosunki wodne oraz tworzą dogodne warunki do bytowania róŝnych mikro i makro organizmów wpływając w ten sposób na poprawie bioróŝnorodności środowiska przyrodniczego. Ich naturalny zielony wygląd poprawia estetykę terenów drogowych. Literatura Arendacz M., Gajewska M., Obraska-Pempkowiak H Oczyszczanie wód opadowych w obiektach hydrofitowych. Gaz,Woda i Technika Sanitarna, nr 9/2008. Królikowska J.; 2011, Urządzenia inŝynierskie z ruchem wirowym stosowane na sieci kanalizacyjnej do zmniejszenia ładunku zawiesiny w ściekach deszczowych. InŜynieria Ekologiczna 26: Obarska-Pempkowiak H., Gajewska M., Wojciechowska E.; 2010, Hydrofitowe oczyszczanie wód i ścieków. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2010 Paruch Adam M, Roseth Roger, 2008, Treatment of tunnel wash waters experiments with organic sorbent materials. Part II: Removal of toxic metals, Journal of Environmental Sciences No : Revitt D.M., Shutes R.B.E., Jones R.H., Forshaw M., Winter B. (2004). The performances of vegetative treatment systems for highway runoff during dry and wet conditions. The science of the total environment (2004) Rozporządzenie Ministra Środowiska z 24 lipca 2006 r.(dzu nr 137, poz. 984) Shutes R.B.E., Revitt D.M., Lagerberg I.M., Barraud V.C.E. (1999). The design of vegetative constructed wetlands for the treatment of highway runoff. The Science of the Total Environment 235 (1999): Vymazal J., 2009, The use constructed wetlands with horizontal sub-surface flow for various types of wastewater, Ecological Engineering 35: 1-17