Koncepcja indywidualnych systemów oczyszczania ścieków na terenach Polski Południowej w badaniach i wdrożeniach IBMER GCB w Tyliczu

Transkrypt

1 Seminarium nt. Eko-sanitacji i Zrównoważonego Zarządzania Gospodarką Ściekową Koncepcja indywidualnych systemów oczyszczania ścieków na terenach Polski Południowej w badaniach i wdrożeniach IBMER GCB w Tyliczu Andrzej Jucherski Andrzej Walczowski Grudzień 2008 r.

2 IBMER GCB W TYLICZU jest placówką naukową prowadzącą działalność rozwojową i badawczo-wdrożeniową w szerokim zakresie techniki rolniczej i infrastruktury technicznej wsi górskiej, wdrażającą i upowszechniającą nowatorskie rozwiązania techniczno-organizacyjne bezpośrednio w gospodarstwach rolniczych makroregionu południowo-wschodniego.

3 PODSTAWOWA TEMATYKA BADAWCZO-ROZWOJOWA I WDROŻENIOWO-UPOWSZECHNIENIOWA OBEJMUJE: Nowoczesne techniki zbioru i konserwacji pasz z górskich użytków zielonych. Bio- agro- środowiskowe metody ochrony wód, oczyszczania ścieków i recyklingu wód ze ścieków bytowo-gospodarczych i innych wód zanieczyszczonych na potrzeby gospodarcze, szczególnie na górskich terenach wiejskich przyrodniczo cennych. Wybrane zagadnienia związane z techniką i wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Projekty i doradztwo związane z wdrażaniem nowych standardów technologicznych i z adaptacją górskich gospodarstw hodowlanych do obowiązujących wymagań. Otwartą działalność doradczą i edukacyjno-szkoleniową dla rolników, uczniów, studentów oraz osób związanych z rolnictwem na terenach górzystych.

4 KONIECZNOŚĆ KOMPLEKSOWEJ SANITACJI GÓRSKICH GOSPODARSTW ROLNICZYCH WARUNKIEM ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU WSI NA TERENACH GÓRZYTSTYCH

5 UWARUNKOWANIA, POTRZEBY I SPOSOBY ROZWIĄZANIA PROBLEMÓW ZWIĄZANYCH Z GOSPODARKĄ NAWOZOWO- ŚCIEKOWĄ W GÓRSKICH GOSPODARSTWACH ROLNYCH Pod względem dyspozycyjnych zasobów wody przypadających na jednego mieszkańca, Polska znajduje się na jednym z ostatnich miejsc w Europie (3,8 m 3 /dobę Polska; 20,0 m 3 /dobę Austria). Naturalne zdolności do retencjonowania wody na większości obszarów Polski są bardzo małe ze względu na ogólnie niski stan zalesienia nizinnych części kraju. Tereny górzyste, jako jedyne w kraju, są głównym producentem wody, przekazując ok. 30 %. nadwyżkę wody do zasobów rzek w całym kraju ze swych źródliskowych rzek i potoków oraz z z opadów atmosferycznych o wysokości 1,5 do 2 razy wyższej od przeciętnej krajowej. Paradoksalnie, w wielu rejonach w Południowej Polsce, występuje stały lub okresowy deficyt wody pitnej. Racjonalna i proekologiczna gospodarka i ochrona zasobów wodnych na terenach górzystych jest więc podstawowym wymogiem zrównoważonego rozwoju wsi na tych terenach

6 ZAGROŻENIA Pojedyncza zagroda rolnicza jest potencjalnym zagrożeniem dla lokalnego środowiska wodnego, w przypadku gdy prowadzona w niej gospodarka nawozowo-ściekowa nie spełnia wymogów sanitarnych.

7 SKALA ZAGROŻEŃ Średnie ilości bakterii fekalnych wydalanych dzienne przez człowieka i różne gatunki zwierząt hodowlanych wg Hutona (liczebność = n x 10 9 ). Za: Kuczew-skim K., Łomotowskim J. kanalizacja w zagrodzie. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie 1/1989 Wyszczególnienie Człowiek Owca Krowa Świnia Kury Eschcrichia Coli Liczebność = n x ,0 11,0 5,4 8,9 0,24 Streptococcus 0,45 18,00 31,00 230,00 0,62

8 Skład fizyko-chemiczny ścieków wytwarzanych w gospodarstwach rolnych Wskaźniki Rodzaj ścieku Ścieki domowe 1/ Gnojówka 3i4/ Gnojowica 3/ Soki kiszonkowe 4i5/ BZT 5 [mgo 2 /dm 3 ] PH N og. [mg/dm 3 ] N-NH 4 [mg/dm 3 ] 72 brak danych brak danych 590 P [mg/dm 3 ] K [mg/dm 3 ] l/ Źródło : Hus. St., 1995, Badania własne 2/ Źródło : Kutera J., Hus St., / Źródło : Kuczewski K., Łomotowski J., / Źródło : Sikorski M. i Mikołajczak J., / Źródło : Soroko M., 1992 Dzienny ładunek zanieczyszczeń w BZT 5 od 1 DJP (500 kg) odpowiada ładunkowi zanieczyszczeń w BZT 5 pochodzącemu od 15 R.L.M., a w przypadku 1 DJP trzody chlewnej 22 R.L.M.

9 WYMOGI DOBREJ PRAKTYKI ROLNICZEJ W GOSPODARSTWACH HODOWLANYCH Każde gospodarstwo hodowlane w górach (pożądane są tu gospodarstwa działające w systemie ekologicznym) musi szczególnie wdrażać dobre praktyki rolnicze zarówno w gospodarce ściekowej jak i nawozowej, poprzez racjonalne stosowanie skutecznych metod oczyszczania ścieków bytowych i poprodukcyjnych, a także magazynowania i gospodarowania nawozami naturalnymi stałymi i płynnymi. Konieczne jest przy tym wdrażanie, m. innymi, innowacyjnych projektów technologicznych IBMER dotyczących płyt gnojowych, zbiorników na gnojówkę i zagrodowych oczyszczalni ścieków, jako standardowego wyposażenia każdego gospodarstwa.

10 WDRAŻANIE STANDRDÓW DOBREJ PRAKTYKI ROLNICZEJ W GOSPODARCE NAWOZOWO-ŚCIEKOWEJ GÓRSKICH GOSPODARSTW ROLNICZYCH Z WYKORZYSTANIEM INNOWACYJNYCH TECHNOLOGII IBMER

11 IBMER GCB w Tyliczu służy doradztwem i pomocą projektową przy wdrażaniu efektywnych metod budowy płyt gnojowych oraz zbiorników na gnojówkę, a także promuje odpowiednie urządzenia i maszyny do uzdatniania i efektywnego zadawania nawozów naturalnych na użytkach rolnych. 2,0 m 3 /DJP, Jednostkowe powierzchnie 3,0 m 2 /DJP, płyt gnojowych i objętości zbiorników na gnojówkę.

12 Bardzo przydatnym urządzeniem jest tzw. forma ślizgowa do bezzbrojeniowego wylewania ścian zbiornika na gnojówkę (ew. na ścieki bytowe). Urządzenie to można z powodzeniem stosować w tzw. gospodarczym systemie wykonawstwa i zostało już kilkakrotnie sprawdzone w lokalnych warunkach Beskidu Niskiego.

13

14

15 PROBLEMATYKA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH I UTYLIZACJI OSADÓW W GÓRSKICH GOSPODARSTWACH ROLNICZYCH W BADANIACH I WDROŻENIACH IBMER GCB W TYLICZU

16 UWARUNKOWANIA I UZASADNIENIE WYBORU KONCEPCJI BADAWCZO-WDROŻENIOWEJ IBMER GCB W TYLICZU Systemy kanalizacji obszarowej, doprowadzającej wszystkie ścieki bytowe do oczyszczania w oczyszczalni zbiorczej, trzeba uznać za systemy teoretycznie najbardziej skuteczne w ochronie środowiska przyrodniczego. Jednakże w praktyce wiejskiej gospodarki ściekowej często się zdarza, że skuteczność tych systemów (zależna od technologicznej sprawności zastosowanych urządzeń) jest poddawana negatywnym zjawiskom zakłócającym w postaci niedozwolonych zrzutów ścieków odzwierzęcych, ścieków chemicznych i biologicznie agresywnych, nadmiernego dowozu mocno stężonych i zagniłych fekaliów z posesji leżących poza systemem. Postępujący wzrost opłat za korzystanie z kanalizacji i kłopoty środowiskowe z zagospodarowaniem bardzo uciążliwych osadów stałych mogą również obniżać technologiczną ocenę tych systemów, które jednak zawsze będą uznawane za wygodne i niezawodne źródło dochodu instytucji, które nimi zarządzają.

17 Ogólnie, zabudowa przestrzenna wsi polskiej nie sprzyja budowie obszarowych systemów kanalizacyjnych. Prawie 21 % wsi jest w zabudowie rozproszonej (średnie odległości pomiędzy domami wynoszą m do max. 500 m). Około 41 % wsi jest w zabudowie luźnej rozwleczonej (średnie odległości pomiędzy domami m do max. 100 m).

18 Na terenach górzystych Polski (>350 m n.p.m.) dominującymi typami wsi są jednostki osadnicze o zabudowie: łańcuchowej, łańcuchowej z przysiółkami i rozproszonej razem: ok. 43 % (na terenach typowo górskich ok. 70 %).

19 Na terenach wiejskich w Polsce działa ok oczyszczalni z kanalizacją zbiorczą obsługujących ok. 5 % wsi (ok. 20 % całej ludności wsi). Szacuje się, że na ogólną liczbę gospodarstw rolniczych ( na terenach górskich) aż 75 % pozbywa się ścieków bytowych bez oczyszczania. Ze względu na niekorzystną specyfikę zabudowy wsi polskiej, wieloletnie zaniedbania a stąd na ogromne potrzeby, wprowadzenie na tereny wiejskie wyłącznie miejskich systemów kanalizacyjnych jest ze względów ekonomicznych niemożliwe, a często nieracjonalne ze względów technologiczno-środowiskowych.

20 Obowiązujące w Polsce prawodawstwo wymaga budowy obszarowych systemów kanalizacyjnych z oczyszczalniami zbiorczymi w aglomeracjach o równoważnej liczbie mieszkańców 2000 RLM. Ustalono jednak, że warunkiem uzasadniającym zamiar budowy w aglomeracjach zbiorczych systemów kanalizacyjnych z oczyszczalni są graniczne wskaźniki D 120 osób/km (kanalizacji) (8 m/osobę) i W 5000 zł/osobę (N.F.O.Ś. i G. W., 2004). Wytyczne Europejskiego Komitetu Ekonomicznego Społecznego (2004 r.) określają wielkości jednostkowych wskaźników długości kanalizacji w aglomeracjach miejskich na: D = osób/km (0,5 2,0 m/osobę), a na terenach wiejskich: osób/km (5-10 mb/osobę).

21 Komisja Europejska zaleca stosować na terenach wiejskich tzw. technologie dopasowane. CO TO SĄ TECHNOLOGIE DOPASOWANE I DLACZEGO ICH POTRZEBUJEMY? TECHNOLOGICZNE DOPASOWANIE OZNACZA, ŻE W KAŻDYM POJEDYNCZYM PRZYPADKU NALEŻY SZUKAĆ ROZWIĄZAŃ, KTÓRE UMOŻLIWIĄ : ROZWIJANIE EFEKTYWNYCH PROJEKTÓW ZMIERZAJĄCYCH DO ROZWIĄZYWANIA LOKALNYCH PROBLEMÓW, OSZCZĘDZANIE PIENIĘDZY MOŻE NIE W FAZIE PLANOWANIA, LECZ W FAZIE INWESTOWANIA, A TAKŻE OSZCZĘDZANIA NA KOSZTACH BIEŻĄCYCH, TWORZENIE MIEJSC PRACY W SKALI LOKALNEJ I REGIONALNEJ DOPASOWANE TECHNOLOGIE OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW NA TERENACH WIEJSKICH NIE POWINNY PREFEROWAĆ ROZWIĄZAŃ SCENTRALIZOWA- NYCH, KTÓRE SĄ BEZ WĄTPIENIA CELOWE W DUŻYCH AGLOMERACJACH, NIE SĄ JEDNAK NAJKORZY- STNIEJSZE DO ZASTOSOWANIA NA OBSZARACH WIEJSKICH O NIEWIELKIEJ GĘSTOŚCI ZALUDNIENIA ZARÓWNO Z TECHNICZNEGO, JAK I Z FINANSOWEGO PUNKTU WIDZENIA. WYSOKIE OPŁATY ZA ODPROWADZANIE ŚCIEKÓW WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA NIEDOPASOWANYCH DO WARUNKÓW ROZWIĄZAÑ TECHNICZNYCH PRZYNOSZĄ PODWÓJNĄ SZKODĘ ROZWOJOWI GOSPODARCZEMU DANYCH REGIONÓW; Z JEDNEJ STRONY PIENIĄDZE WYDAWANE NA WYSOKIE OPŁATY ZA USUWANIE (TRANSPORT) ŚCIEKÓW MOGŁYBY ZOSTAĆ WYKORZYSTANE NA ROZWÓJ GOSPODARCZY W INNYCH DZIEDZINACH, A Z DRUGIEJ STRONY MOGĄ ODSTRASZAĆ ZAKŁADY PRZEMYS OWE O WYSOKIM ZUŻYCIU WODY DO STARAŃ O LOKALIZACJĘ NA TYCH TERENACH.

22 Wynika z tego, że ze względów ekonomicznych, a także technologicznych, planowanie budowy wielkoobszarowych systemów kanalizacyjnych na terenach wiejskich, nie wykluczając terenów górzystych, nie może już być powszechnie obowiązującą regułą. Wszędzie więc tam, gdzie jest to uzasadnione specyfiką lokalnych warunków i potrzeb środowiskowych, a także zabudowy, przedmiotem alternatywnego wyboru powinny być zdecentralizowane systemy oczyszczania ścieków i utylizacji osadów budowane w układach lokalnych grupowych oraz indywidualnych, w postaci małych i mikro-oczyszczalni ścieków.

23 Odpowiednio zaprojektowane i starannie eksploatowane lokalne i przydomowe mikro-oczyszczalnie ścieków mogą być równie, a nawet bardziej skuteczne od oczyszczalni typu zbiorczego. Przydomowe oczyszczalnie ścieków powinny być zdaniem IBMER GCB w Tyliczu jedyną alternatywą dla sanitacji opartej o zbiorniki wybieralne (szamba) i transport asenizacyjny, która to metoda sprzyja złym lub kryminogennym praktykom pozbywania się ścieków lub jest niewykonalna, np. na terenach górzystych w okresie zimowym. Instytut w Tyliczu, mając do tego podstawy uzasadnione wynikami badań, jest też zdecydowanym przeciwnikiem metod oczyszczania ścieków za pomocą zbiorników z tzw. układami przewodów rozsączających, które to urządzenia są często niczym innym, jak tylko urządzeniami do odprowadzania surowych ścieków w głąb podglebia.

24 Pewną kontrowersję wzbudzają tzw. kontenerowe, fabrycznie kompletowane mikro-oczyszczalnie, odwzorowujące podstawowe procesy stosowane w oczyszczalniach typu miejskiego. Jeden z przykładów, kompaktowej mikrooczyszczalni pracującej w ciągłym procesie technologicznym osadu czynnego. Urządzenia te są prezentowanie w sposób atrakcyjny na różnych wystawach, jako gotowe do natychmiastowego jak twierdzą ich producenci montażu na miejscu lokalizacji i pracują na najwyższym według nich poziomie jakości, niezależnie od warunków ich eksploatacji, o których się mało nie mówi.

25 Jak wynika z badań i obserwacji IBMER w Tyliczu w codziennej praktyce użytkowania tych urządzeń, tego typu zminiaturyzowane, skomplikowane technicznie i obsługowo oczyszczalnie bardzo często zawodzą w realiach specyficznych warunków zagrodowej gospodarki ściekowej. Przykład nietrafionego wyboru typu oraz braku eksploatacyjnego nadzoru mikrooczyszczalni kontenerowych zainstalowanych w jednej z Sądeckich wiosek agroturystycznych.

26 W znanych Instytutowi przypadkach ich skuteczność była wręcz zła lub niewystarczająca w stosunku do obowiązujących wymagań, a poniesione nakłady inwestycyjne oraz koszty ich eksploatacji użytkowej w żaden sposób nie uzasadniały takiego wyboru sanitacji Próbki ścieków odpływających z oczyszczalni: Nr O ścieki oczyszczone w instalacji IBMER Nr 1, 2, 3 - ścieki oczyszczone w wyżej prezentowanych obiektach

27 KONCEPCJA TECHNOLOGICZNA IBMER GCB W TYLICZU LOKALNYCH, GRUPOWYCH I INDYWIDUALNYCH SYSTEMÓW OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH NA TERENACH WIEJSKICH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM TERENÓW GÓRZYSTYCH POLSKI. Podstawą koncepcji są udokumentowane wyniki własnych prac badawczorozwojowych oraz przykłady konkretnych wdrożeń instalacji na terenach wiejskich Sądecczyzny. Koncepcja przewiduje tworzenie zintegrowanych układów technologicznych w postaci naturalnych (quasi technicznych) instalacji dobranych indywidualnie, w odpowiednich konfiguracjach urządzeń składowych, do konkretnych warunków i wymagań ochrony lokalnego środowiska.

28 Wybór ten dokonywany jest według przedstawionego schematu ideowego. A B C D E F A - Wielokomorowe osadniki przepływowe B - Złoża zraszane o pionowym przepywie z dachowym kolektorami słonecznymi C - Złoża filtracyjne gruntowo-roślinne o poziomym przepływie ścieków D - Stokowe złoża trawiasto-gruntowe E - Serpentynowe rowy denitryfikacyjne doczyszczające F - Stawy do odnowy wody G - Zbiorniki wodne na cele gospodarcze G

29 KRÓTKI OPIS URZĄDZEŃ SKŁADOWYCH WIELOKOMOROWY OSADNIK PRZEPŁYWOWY

30

31 ZAGOSPODAROWANIE OSADÓW

32 ZŁOŻA FILTRACYJNE ZRASZANE O PIONOWYM PRZEPŁYWIE ŚCIEKÓW

33 Złoża o przepływie pionowym ścieków

34 Etapy wykonania keramzytowego złoża o pionowym przepływie ścieków

35 ZŁOŻA O POZIOMYM PRZEPŁYWIE ŚCIEKÓW

36

37 STOKOWE ZŁOŻA FILTRACYJNE TRAWIASTO-GLEBOWE

38

39 ROWY DENITRYFIKACYJNE DOCZYSZCZAJĄCE ŚCIEKI

40

41 STAWY OGRODOWE ORAZ ZBIORNIKI DO RETENCJI WODY NA CELE GOSPODARCZE

42 PRZYKŁAD ZAGRODOWEJ INSTALACJI DO OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW W GÓRSKIM GOSPODARSTWIE ROLNICZYM

43 SCHEMAT TECHNOLOGICZNY

44 SKUTECZNOŚĆ DZIAŁANIA W WIELOLETNIM OKRESIE BADAŃ Azot amonowy [N-NH 4 ] Azot całkowity [N] [mg/l] 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 81,6 77,1 30,3 18,0 2,6 0,4 Dopływ ścieków Złoże pionowe Złoże stokowe [mg/l] 150,0 100,0 50,0 0, , ,2 14 Dopływ ścieków Złoże pionowe Złoże stokowe BZT 5 [O 2 ] ChZT [O 2 ] [mg/l] Dopływ ścieków Złoże pionowe Złoże stokowe [mg/l] Dopływ ścieków Złoże pionow e Złoże stokow e Fosfor [ P-PO 4 ] Zawiesina [mg/l] 15,0 10,0 5,0 0,0 12,6 12,4 12,0 10,5 1,7 1,3 Dopływ ścieków Złoże pionowe Złoże stokowe [mg/l] 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 76,7 77,1 40,9 25,3 15,9 19,3 Dopływ ścieków Złoże pionow e Złoże stokow e Okresy jesienno-zimowe r. Okresy wiosenno- letnie r. Skuteczność zmniejszania wskaźników i składników zanieczyszczeń w oczyszczanych ściekach.

45 UDZIAŁ IBMER GCB W TYLICZU WE WDRAŻANIU KONCEPCJI INDYWIDUALNEJ SANITACJI NA TERENACH POLSKI POŁUDNIOWEJ

46 OFERTA IBMER W ramach oferty wdrożeniowo-upowszechnieniowej IBMER GCB w Tyliczu proponuje kontrahentom podpisanie umowy licencyjnej typu Know-How, w ramach której jednorazowo udostępnia (odpłatnie) swoją wiedzę oraz wieloletnie doświadczenie konstrukcyjno-technologiczne w postaci : opracowania koncepcji zdecentralizowanego systemu oczyszczania ścieków, np.: w gospodarstwie, grupie gospodarstw, budynkach użyteczności publicznej, itd., opracowania dokumentacji techniczno-technologicznej będącej niezbędnym dokumentem do zgłoszenia w Urzędzie zamiaru budowy instalacji oczyszczającej przez inwestora, szkolenia przyszłego wykonawcy nt. szczegółów dotyczących budowy instalacji systemem gospodarczym, eksploatacji i czynności obsługowych niezbędnych do utrzymania gotowości technicznej użytkowanego obiektu, nadzoru autorskiego przy budowie systemem gospodarczym lub przy ewentualnym udziale firmy budowlanej, projektowania, wykonawstwa i dostawy na miejsce budowy urządzeń wchodzących w skład specjalistycznego, technicznego wyposażenia instalacji oczyszczającej, współpracy z przyszłym użytkownikiem obiektu w kontynuacji uzgodnionej z nim tematyki badawczo-upowszechnieniowej IBMER GCB w Tyliczu.

47 PRZYKŁAD PROJEKTU WDROŻENIOWEGO REALIZOWANEGO W RAMACH UMOWY LICENCYJNEJ

48

49

50 Nasz adres: Instytut Budownictwa Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa GÓRSKIE CENTRUM BADAŃ I WDROŻEŃ w Tyliczu Tylicz, ul. Pułaskiego 25A Tel. (018) ibmerkrynica@pro.onet.pl