Wydział Rolniczo - Ekonomiczny

Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie Wydział Rolniczo - Ekonomiczny Kierunek studiów: Ochrona środowiska Specjalność: Kształtowanie i Rewaloryzacja Środowiska Dawid Drąg KONCEPCJA UNIESZKODLIWIANIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH ODPROWADZANYCH Z DOMU JEDNORODZINNEGO METODĄ DRENAŻU ROZSĄCZAJĄCEGO Praca inżynierska wykonana w Katedrze Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej pod kierunkiem dr. inż. Jerzego Strutyńskiego Kraków 2014

Składam serdeczne podziękowania dr. inż. Jerzemu Strutyńskiemu za pomoc i cenne wskazówki w czasie przygotowywania niniejszej pracy. Dawid Drąg 2

Spis treści 1. Wstęp.4 2. Cel i zakres pracy..5 3. Cześć opisowa 3.1 Informacje ogólne...6 3.2 Ekspertyza hydrogeologiczna...7-8 3.3 Opis terenu objętego projektem......9 3.4 Ilość ścieków.9-12 3.5 Jakość ścieków.12-14 3.6 Opis przyjętego rozwiązania..15 3.7 Opis instalowanych urządzeń...16-17 3.7.1 Osadnik gnilny...16-17 3.7.2 Drenaż rozsączający...18 4. Obliczenia projektowe 4.1 Ilość ścieków oraz stężenia zanieczyszczeń..19 4.2 Osadnik gnilny..20-21 4.3 Drenaż rozsączający...22 5. Zalecenia eksploatacyjne 5.1 Osadnik gnilny...23 5.2 Drenaż rozsączający...23 6. Analiza ekonomiczna..24 7. Podsumowanie.25 8. Część rysunkowa...26-31 9. Literatura.32 10. Spis tabel, rysunków i rycin..33-34 3

1. Wstęp Duże rozproszenie zabudowy mieszkaniowej w Polsce oraz brak zbiorczej i dobrze rozwiniętej sieci kanalizacyjnej wymusza na właścicielach domów stosowanie alternatywnych rozwiązań problemu unieszkodliwiania ścieków. Dotychczas głównie na terenach wiejskich, a także w suburbiach miast wykorzystywane były (często nadal są) szczelne zbiorniki (tzw. szambo). Jednak na przestrzeni lat podejście do tematu utylizacji ścieków się zmienia, dlatego obecnie coraz częściej stosuje się bardziej ekologiczne i wygodniejsze rozwiązanie, jakim jest przydomowa oczyszczalnia ścieków. Zastosowanie przydomowych oczyszczalni jest uwarunkowane obecnością odbiornika zdolnego do przyjęcia oczyszczonych ścieków, odbiornikami są: - środowisko gruntowe, - środowisko wodne (jeziora, stawy, rzeki, strumienie, rowy melioracyjne, itp.). Oczyszczanie ścieków to sprawa bardzo istotna z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego. Nieoczyszczone ścieki stanowią bardzo poważne zagrożenie dla wód gruntowych, podziemnych oraz gleby. Pomimo tego, że ilość ścieków oraz ładunek zanieczyszczeń z jednorodzinnych domów jest nieduży, to wedle ustawy Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz.U.2008.25.150 j.t.) wymagają one oczyszczenia w takim samym stopniu jak ścieki odprowadzane z dużych jednostek osadniczych. [Heidrich i Stańko 2007]. Trzeba dodać, że, decydując się na dany typ przydomowej oczyszczalni ścieków, należy wziąć pod uwagę warunki techniczne (rozmiary działki, deniwelacja terenu) oraz hydrogeologiczne (rodzaj gruntu, przepuszczalność) danego terenu. 4

2. Cel i zakres pracy Celem pracy jest zaprezentowanie koncepcji unieszkodliwiania ścieków bytowych za pomocą przydomowej oczyszczalni ścieków dla domu jednorodzinnego, przekształconego z budynku gospodarczego (w trakcie projektowania), zlokalizowanego w Nowym Targu. Ze względu na średnią przepuszczalność gruntu w projekcie uwzględniono tylko jeden wariant unieszkodliwiania ścieków: - osadnik gnilny + drenaż rozsączający. Koncepcja obejmuje części: opisową, obliczeniową (obliczenia projektowe) i rysunkową. W pracy ujęto także zalecenia eksploatacyjne poszczególnych urządzeń po to, by zwiększyć ich trwałość oraz żywotność. Uwzględniono również analizę ekonomiczną oraz opłacalność opracowanej koncepcji w stosunku do innych rozwiązań. W części opisowej znajdują się szczegółowe dane o lokalizacji terenu objętego projektem i ekspertyza hydrogeologiczna, na podstawie której została podjęta decyzja o zastosowaniu danego wariantu przydomowej oczyszczalni ścieków. W części tej zawarte są także informacje dotyczące ilości oraz jakości ścieków, jak również opis działania poszczególnych urządzeń: osadnik gliny, drenaż rozsączający. W części obliczeniowej wyznaczono wskaźniki ilości oraz jakości ścieków, które są niezbędne do doboru pojemności osadnika gnilnego oraz długości drenażu rozsączającego. Część rysunkowa składa się z planu sytuacyjno-wysokościowego terenu objętego projektem oraz z rzutów i przekrojów poprzecznych poszczególnych urządzeń. 5

3. Cześć opisowa 3.1 Opis terenu objętego projektem Projekt przydomowej oczyszczalni ścieków obejmuje działkę o numerze ewidencyjnym 6864/1 położoną przy ul. Willowa 23 w Nowym Targu, w powiecie nowotarskim, w województwie małopolskim. Jest to teren budowlany o powierzchni 13,2 a na którym istnieją zabudowania gospodarcze oraz dom. W przyszłości planowana jest modernizacja i przebudowa na dom mieszkalny jednorodzinny (dla 4 osób) obecnych zabudowań gospodarczych. Projekt dotyczy unieszkodliwiania ścieków pochodzących z tego budynku (ryc.2). Teren objęty projektem liczy powierzchnię 7,96 a, szerokości 11,50 m i długości 72,40 m (rys. 1); przeciętna deniwelacja terenu na mapie sytuacyjno - wysokościowej w kierunku południe - północ 0,8 m. W rzeczywistości po licznych przekształceniach antropogenicznych teren ten jest płaski jak na ryc.2. Ryc.1. Lokalizacja terenu objętego projektem [opracowanie własne na podstawie www.projekty.efs.gov.pl] 6

Ryc.2. Obszar objęty projektem, budynek wraz z działką [opracowanie własne] 3.2 Ekspertyza hydrogeologiczna We wrześniu 2013 roku na terenie objętym projektem została wykonana ekspertyza hydrogeologiczna, polegająca na przeprowadzeniu testu perkolacyjnego, celem którego było określenie wodoprzepuszczalności gruntu. Badanie polegało na wykonaniu odkrywki w miejscu planowanej budowy drenażu rozsączającego na głębokości 0,9 m. Na dnie odkrywki wykonano otwór kołowy o średnicy 0,34 m (równy kwadratowi o wymiarach 0,3 m x 0,3 m) i głębokości 0,15 m. W celu nawilżenia gruntu do zagłębienia wlano 10 dm 3 wody, następnie 12,5 dm 3, aby móc określić czas wsiąkania wody przez grunt. Na podstawie tych badań został określony typ gruntu i możliwe obciążenie hydrauliczne drenów. Wyniki pomiarów zostały opracowane na podstawie porównania z wartościami z tabeli nr.1. Poziom zwierciadła wody gruntowej został zmierzony w studni znajdującej się we frontalnej części działki i wyniósł 4 m p.p.t. Obydwa pomiary wykonano w godzinowym odstępie czasu. 7

Tab.1. Test perkolacyjny według metodyki stosowanej w Polsce [opracowanie własne na podstawie Heidrich 1998] Kategoria gruntu - przepuszczalność Czas wsiąkania 12,5 dm 3 wody [min] Rodzaj gruntu A bardzo dobra <20 pospółka, żwir, gruby piasek B - dobra 20-30 średnie i drobne piaski, piasek gliniasty C - średnia 30-180 gliny piaszczyste D zła >180 glina lub ił z domieszką piasku Ryc.3. Test perkolacyjny, głębokość 0,9 m [opracowanie własne] Na podstawie wykonanego testu perkolacyjnego stwierdzono występowanie gruntów kategorii C o umiarkowanej przepuszczalności (czas wsiąkania 12,5 dm 3 wody 120 min). Grunt ten stwarza możliwość adaptacji pod drenaż rozsączający. 8

3.3 Informacje ogólne Według ustawy Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. ścieki są to wody wprowadzane do wód oraz ziemi, w szczególności [Dz.U.2008.25.150 j.t.]: - wody zużyte, w tym także na cele bytowe lub gospodarcze; - ciekłe odchody zwierzęce, z wyjątkiem gnojówki i gnojowicy przeznaczonych do rolniczego wykorzystania w sposób określony na zasadach zawartych w ustawie z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu (Dz.U.2007.147.1033), - 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 składowych, baz transportowych oraz dróg i parkingów, - wody odciekowe ze składowisk odpadów i miejsc ich magazynowania, wykorzystane solanki, wody lecznicze i termalne, - wody pochodzące z odwodnienia zakładów górniczych, z wyjątkiem wód wtłaczanych do górotworu, jeżeli rodzaje i ilość substancji zawartych w wodzie wtłaczanej do górotworu są tożsame z rodzajami i ilościami substancji zawartych w pobranej wodzie, - wody wykorzystane, odprowadzane z obiektów chowu lub hodowli ryb łososiowatych, - wody wykorzystane, odprowadzane z obiektów chowu lub hodowli ryb innych niż łososiowate albo innych organizmów wodnych, o ile produkcja tych ryb lub organizmów, rozumiana jako średnioroczny przyrost masy tych ryb albo tych organizmów w poszczególnych latach cyklu produkcyjnego, przekracza 1.500 kg z 1 ha powierzchni użytkowej stawów rybnych tego obiektu w jednym roku danego cyklu. 9

W zależności od pochodzenia wyróżniamy 3 rodzaje ścieków [Łomotowski, Szpindor 1999]: - ścieki bytowe powstają w gospodarstwach domowych, obiektach użyteczności publicznej oraz zakładach pracy, - ścieki opadowe powstają podczas spływów powierzchniowych, trafiają do sieci kanałowej, -ścieki przemysłowe powstają w trakcie procesów produkcyjnych zakładów różnych gałęzi przemysłu oraz usług. 3.4 Ilość ścieków Można przyjąć, że ilość ścieków jest równa ilości zużytej wody. Od reguły tej są wyjątki związane z rodzajem budownictwa oraz lokalizacji budynku. Na terenach wiejskich w zabudowie wolnostojącej część wody zużywana jest na utrzymanie terenu zieleni oraz gospodarstwa. Szacuje się, że średnio 5-10 % wody zużytej nie jest wprowadzana do kanalizacji [Heidrich 1998]. Jednostkowa ilość ścieków odprowadzanych jest bardzo różna, waha się w skrajnych warunkach od 0,05-0,25 m 3 M -1 d -1. Zależy głównie od kilku czynników [Heidrich 1998]: - stanu technicznego urządzeń sanitarnych, - wyposażenia mieszkań w urządzenia sanitarne, - sposobu rozliczania za zużytą wodę, - przyzwyczajeń, trybu życia oraz zamożności mieszkańców, - pory dnia i roku. 10

Na podstawie Heidricha [1998] oraz Heidricha i Stańko [2007] przyjęto średnią dobową ilość ścieków na poziomie q dśr =0,15 m 3 M -1 d -1. Wielkość ta odnosi się do mieszkań wyposażonych w wodociąg, kanalizację lokalną, w.c., oraz łazienkę. Przyjęta wartość jest lekko zawyżona ze względu na projektowanie urządzeń przy zwiększonych wskaźnikach. Całkowitą ilość ścieków odprowadzonych ocenia się na podstawie zużycia jednostkowego przez jednego mieszkańca w trakcie doby i oblicza na podstawie poniższych wzorów [Heindrich i Stańko 2007]: średnia dobowa ilość ścieków: [1] Q dśr = q j M [m 3 d -1 ] maksymalna dobowa ilość ścieków: [2] Q dmax = Q dśr N d [m 3 d -1 ] maksymalna godzinowa ilość ścieków: [3] Q hmax = [m 3 d -1 ] współczynnik maksymalnego dobowego przepływu ścieków [4] N d = [-]] współczynnik maksymalnego godzinowego przepływu ścieków: [5] N h = [-] gdzie: 11

q j - jednostkowy średni dopływ ścieków [m 3 d -1 M -1 ] M- liczba mieszkańców N d współczynnik nierównomierności dobowej odpływu ścieków N h współczynnik nierównomierności godzinowej odpływu ścieków 3.5 Jakość ścieków Projektowanie przydomowej oczyszczalni ścieków wiąże się z analizą jakości ścieków bytowych związanych z funkcjonowaniem gospodarstwa domowego. Analiza opiera się na określeniu stężeń jednostkowych wskaźników określających ich masę w zanieczyszczeniu w stosunku do jednego mieszkańca na dobę [Heidrich i Stańko 2007]. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Ochrony Środowiska do oceny ładunku zanieczyszczeń w ściekach bytowych uwzględnia się takie wskaźniki, jak [Dz. U. Nr 137, poz. 984]: - BZT 5, - CHZT, - zawiesiny ogólne, - azot ogólny, - fosfor ogólny. 12

Krótka charakterystyka wskaźników [Heidrich i in. 2008]: 1. Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT 5 ) ilość tlenu potrzebna do biochemicznego rozłożenia substancji organicznych i niektórych nieorganicznych zawartych w analizowanej próbie. Czynnik ten zależy w głównej mierze od odczynu, temperatury, zasadowości oraz od stężenia i rodzaju substancji organicznych. 2. Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (CHZT) ilość tlenu potrzebna do utlenienia związków organicznych oraz niektórych nieorganicznych w reakcji chemicznej z dwuchromianem potasu w danej próbce ścieków. Przydatny wskaźnik do określania ładunku związków organicznych odprowadzanych do odbiornika oraz kontroli pracy oczyszczalni. 3. Zawiesiny ogólne są to ciała stałe rozpuszczone, opadające i nieopadające oraz organiczne i nieorganiczne. 4. Azot ogólny występuje w ściekach w postaci związków organicznych i mineralnych. Poprzez dezaminację aminokwasów oraz hydrolizę mocznika powstają związki amonowe zaliczane do najliczniej występujących w ściekach związków mineralnych. 5. Fosfor ogólny do ścieków dostaje się z bakteriami, glonami oraz innymi organizmami roślinnymi i zwierzęcymi. Wskaźnik oznaczalny w zanieczyszczeniach wraz ze stężeniem frakcji ortofosforanów. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego [Dz. U. Nr 137/2006, poz.984] ścieki, które pochodzą z gospodarstwa rolnego lub domowego, mogą być wprowadzane do gleby w granicach własnego gruntu pod warunkiem, że: - ilość ścieków 5 m 3 d -1, - redukcja zanieczyszczeń w ściekach co najmniej o 20 % BZT5 oraz o 50 % zawiesinę ogólną, 13

- miejsce wprowadzania ścieków do gruntów musi być oddzielone od najwyższego poziomu wodonośnego wód podziemnych warstwą o grubości co najmniej 1,5 m. Tab.2. Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków bytowych wprowadzanych do gruntu i wód dla RLM < 2000 [Dz. U. Nr 137, poz. 984] Wskaźnik Ilość Jednostka BZT5 40 mg O 2 dm -3 CHZT 150 mg O 2 dm -3 Zawiesina ogólna 50 mg dm -3 Azot ogólny* 30 mg N og dm -3 Fosfor ogólny* 5 mg P og dm -3 *wskaźniki zanieczyszczeń wymagane w ściekach doprowadzanych do jezior i ich dopływów Jakość ścieków odprowadzonych ocenia się na podstawie zużycia jednostkowego przez jednego mieszkańca w trakcie doby i oblicza na podstawie poniższych wzorów [Heidrich 1998]: Dobowy ładunek zanieczyszczeń: [6] Ł x = Ł j M [g d -1 ] Stężenie zanieczyszczeń analizowanej próby: [7] S x = [g m -3 ] gdzie: Ł j jednostkowy ładunek zanieczyszczeń [g M -1 d -1 ] Q dśr - średnia dobowa ilość ścieków [m 3 d -1 ] M liczba mieszkańców 14

3.6 Opis przyjętego rozwiązania W pracy przedstawiono koncepcję przydomowej oczyszczalni ścieków z zastosowaniem osadnika gnilnego i drenażu rozsączającego (oczyszczone ścieki są odprowadzane bezpośrednio do gruntu). Ze względu na przepuszczalność gruntów kategorii C oraz dużą powierzchnię działki taki wariant może być zastosowany. Ryc.4. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków: osadnik gnilny + drenaż rozsączający [http://www.eccoteam.pl] W projekcie zastosowano osadnik gnilny dwukomorowy o pojemności 3 m 3 zbudowany z kręgów betonowych o wymiarach komór i głębokości (rys.2): - komora I 2 m 3, głębokość 1,60 m, - komora II 1 m 3, głębokość 1,60 m. Ścieki doprowadzone będą do osadnika rurą PCV ϕ 150 mm, tak samo też do studzienki rozdzielczej. Do przepływu częściowo oczyszczonych ścieków do drenażu rozsączającego zastosowano studzienkę z możliwością podpięcia 4 nitek drenażowych. Powierzchnia drenażu rozsączającego zajmuje 2 a: zastosowano 4 nitki drenażowe o długości 20 m w odstępach co 2 m. Sieć drenarska na głębokości +/- 0,9 m z zachowaniem spadku 5. Dreny ułożone na warstwie filtracyjnej zbudowanej ze żwiru ϕ 4-15 mm (rys.3). Dreny o średnicy ϕ 100 mm i szczelinach ϕ 15 mm. 15

3.7 Opis instalowanych urządzeń 3.7.1 Osadnik gnilny Osadnik gnilny jest urządzeniem stosowanym najczęściej do wstępnego mechanicznego rozkładu ścieków przed wprowadzeniem ich do dalszych urządzeń. Głównym zadaniem osadnika jest zapewnienie powolnego przepływu ścieków w zbiorniku i regulacja dopływu do drenażu. Zachodzą tam procesy sedymentacji, flotacji oraz fermentacji w warunkach beztlenowych. Poprzez zaleganie osadu przez kilka dób następuje redukcja zanieczyszczeń (tab.3) [Heidrich i Stańko 2007]. Tab.3. Efekty oczyszczania ścieków w prawidłowo zaprojektowanych osadnikach gnilnych [Heidrich i Stańko 2007] Wskaźnik zanieczyszczeń Średni efekt oczyszczania BZT5 25 40 % Zawiesiny ogólne 80 % Azot ogólny 40 % Fosfor ogólny 0 % Prawidłowy przebieg procesów zachodzących w osadniku oraz trwałość urządzenia może być zapewniony poprzez: okresowe opróżnianie osadnika z osadu (zaleca się co najmniej dwa razy w roku), odpowiedni kształt i pojemność komór osadnika, odpowiednią wentylację oraz szczelność konstrukcji. Osadniki gnilne są produkowane z kręgów betonowych lub żelbetonowych. Od niedawna na rynku pojawiły się gotowe osadniki gnilne jedno -, dwu - lub trzykomorowe wykonane z tworzyw sztucznych. Skuteczność osadnika wzrasta wraz z długością przepływu ścieku w osadniku oraz czasem zalegania. Podczas projektowania należy pamiętać o odpowiednim doborze objętości osadnika w stosunku do liczby mieszkańców. Według normy pojemność jednostkowa nie może być mniejsza niż 0,3 m 3 M -1. Najmniejsza stosowana pojemność osadnika jest równa 3 m 3. 16

Ryc.5. Przekrój poprzeczny przez osadnik gnilny [http://www.ekologia24.biz] Zgodnie z obowiązującymi w Polsce normami wynikającymi z Rozporządzeń Ministra Infrastruktury oraz Ministra Środowiska w projekcie przydomowej oczyszczalni ścieków trzeba zachować określone odległości urządzeń sanitarno-gospodarczych od budynku, granicy działki oraz studni, jak widać poniżej (ryc.6). Ryc.6. Odległości urządzeń sanitarno gospodarczych [http://www.przydomowe-oczyszczalnie.waw.pl] 17

3.7.2 Drenaż rozsączający Ścieki wstępnie oczyszczone w osadniku gnilnym trafiają do gruntu poprzez system perforowanych drenów, które nazywa się drenażem rozsączającym. System ten jest możliwy do wykonania na gruntach o maksymalnej średniej przepuszczalności gruntu na głębokości 0,7 m -1,2 m (max 2,0 m) i dopływie ścieków do gruntu max 5 m 3 d -1. Drenaż z rozprowadzeniem ścieków w gruncie służy do biologicznego oczyszczania ścieków dzięki bakteriom obecnym w warstwie gleby. W miarę upływu czasu w gruncie absorbującym ścieki tworzy się warstwa biochemiczna, która działa jak filtr. Ze strony technicznej drenaż zbudowany jest z układu rowów o szerokości min. 0,3 m, gdzie usadowione są dreny na obsypce żwirowej ϕ 4-15 mm; powyżej znajduje się warstwa gruntu rodzimego. Dreny zazwyczaj są wykonane z perforowanych rur PCV lub sączków ceramicznych o średnicy 100 mm i układzie szczelin o ϕ 15 20 mm. Styki sączków łączy się paskami papy bitumicznej w połowie obwodu rurki. Spadek systemu drenażu nie powinien być mniejszy niż 5 i winien być zgodny z kierunkiem przepływu ścieków. Drenaż powinien być usytuowany co najmniej 1,5 m powyżej maksymalnego rocznego poziomu wód gruntowych. Maksymalna długość pojedynczej nitki drenażowej wynosi 20 m. Ilość oraz długość drenów dopiera się na podstawie liczby mieszkańców oraz rodzaju gruntu (obciążenie hydrauliczne drenów). W celu odpowiedniej eksploatacji systemu drenów rozsączających nie można zapomnieć o instalacji wentylacji rurociągów na ich końcach w celu wentylacji i napowietrzania gruntu. Rury wywiewne o średnicy 100 mm z otworami wyniesionymi 0,5 m nad powierzchnią terenu. W skład systemu drenażowego wchodzi także studzienka rozdzielcza. Jej zadaniem jest równomierne dostarczanie ścieków do nitek rur drenażowych (max 7). Wyróżniamy studzienki w kształcie walca i prostopadłościanu. 18

4. Obliczenia projektowe 4.1 Ilość ścieków oraz stężenia zanieczyszczeń Do obliczeń ilości oraz wartości stężeń zanieczyszczeń odprowadzanych z domu jednorodzinnego posłużono się metodyką podaną przez Heidricha i Stańkę [2007] oraz Heidricha [1998]. Wyniki zestawiono w tab.4 oraz tab.5. Obliczenia ilości generowanych ścieków na podstawie wzorów (pkt.3.4), przyjęto wartości: q j = 150 [dm 3 d -1 M -1 ] M = 4 osoby N d = 1,3 gdzie N d waha się od 1,2 do 1,5 N h = 1,6 gdzie N h waha się od 1,5 do 2,5 Tab.4. Obliczenia ilości ścieków w projekcie [opracowanie własne] Liczba mieszkańców Przyjęto wartości dla: Obliczono: q j N d N h Q dśr Q hmax Q dmax [m 3 d -1 M -1 ] - - [m 3 d -1 ] [m 3 h -1 ] [m 3 d -1 ] 4 0,150 1,3 1,6 0,600 0,052 0,780 Obliczenia jakości ścieków, na podstawie wzorów (pkt.3.5), przyjęte wartości oraz wyniki obliczeń zestawiono w poniższej tabeli (tab.6) Tab.5. Wartości ładunków zanieczyszczeń w ściekach na podstawie Heidrich [1998] oraz obliczenia wartości stężeń [opracowanie własne] Wskaźniki Ł j Ł x S x [g M -1 d -1 ] [g d -1 ] [g m -3 ] BZT5 60 240 400 CHZT 120 480 800 Zawiesina ogólna 55 220 367 Azot ogólny 11 44 73 Fosfor ogólny 1,8 7,2 12 19

4.2 Osadnik gnilny Obliczenia i dobór odpowiedniej pojemności osadnika gnilnego. Obliczenia na podstawie poniższych wzorów, zestawienie wyników w tab.6. W projekcie zastosowano osadnik gnilny dwukomorowy. Obliczenie pojemności części przepływowej: [8] V op = [dm 3 M -1 ] Jednostkowa pojemność części przepływowej w I komorze: [9] V op1 = V op [m 3 ] Jednostkowa pojemność części przepływowej w II komorze: [10] V op2 = V op [m 3 ] Objętość części fermentacyjnej: [11] V T f q o M [m 3 ] Objętość części czynnej w komorze I: [12] V cz1 = V op1 + V of1 [m 3 ] Objętość części czynnej w komorze II: [13] V cz2 = V op2 + V of2 [m 3 ] 20

Cześć czynna w całym osadniku: [14] V c = V cz1 + V cz2 [m 3 ] gdzie: M liczba mieszkańców Q dśr średnia dobowa ilość ścieków [m 3 d -1 ] t czas przepływu ścieków przez osadnik, przyjęto 5 [h] (4 8 h) q o jednostkowa ilość osadu, przyjęto 0,65 [dm 3 M -1 d -1 ] T f czas fermentacji osadu w osadniku gnilnym, przyjęto 180 dni V of1, V of2 objętość fermentacyjna części I oraz II Tab.6. Zestawienie wartości obliczeń pojemności osadnika gnilnego [opracowanie własne] Wskaźnik Jednostka Wartość V op [dm 3 M -1 ] 0,125 V op1 [m 3 ] 0,083 V op2 [m 3 ] 0,042 V [m 3 ] 0,468 V of1 [m 3 ] 0,312 V of2 [m 3 ] 0,156 V cz1 [m 3 ] 0,395 V cz2 [m 3 ] 0,230 V c [m 3 ] 0,625 Według obliczeń osadnik gnilny powinien mieć objętość równą 0,625 m 3. Zgodnie z normą DIN 4261 [1994] najmniejsza pojemność osadnika wynosi 3 m 3, w związku z tym w projekcie przyjęto takie parametry. Osadnik dwukomorowy z podziałem pojemności czynnej 2:1, wykonany z kręgów betonowych na głębokości 1,2 1,5 m. 21

4.3 Drenaż rozsączający Obliczenia dotyczą wyznaczenia długości i ilości nitek drenażu, biorąc pod uwagę obliczenia z pkt.4.1. W obliczeniach uwzględniono obciążenia hydrauliczne drenów w stosunku do gruntu obecnego na projektowanym terenie (tab.7). Obliczenia: Długość całkowita drenażu rozsączającego: [15] L C = [m] gdzie: Q dmax - maksymalna dobowa ilość ścieków [dm -3 d -1 ] q dop dopuszczalne obciążenie hydrauliczne drenów dla gruntu kat. C, przejęto 10 [dm 3 d -1 ] na podstawie tab.10 L C = 78 m Ze względu na gabaryty działki przyjęto długość jednej nitki drenażowej 20 m. x = 4 Przyjęto 4 nitki drenażowe o długości 20! w odstępie co 2 m. Tab.7. Dopuszczalne obciążenie hydrauliczne drenów na podstawie Wierzbicki i Szpindor [1999] [opracowanie własne] Głębokość zalegania wody gruntowej pod poziomem drenów [m] Dopuszczalne dobowe obciążenie hydrauliczne drenów dla różnych kategorii gruntów [dm 3 d -1 ] A B C 1,5 2,0 15-25 12-20 6-10 22

5. Zalecenia eksploatacyjne 5.1 Osadnik gnilny Właściwa eksploatacja osadnika gnilnego polega na niedopuszczeniu do odpływu z osadnika ścieków zawierających zawiesiny. Konieczne jest zabezpieczenie wylotu ostatniej komory przed wypływem kożucha. By uniknąć powyższych zagrożeń należy: - nie przeciążać hydraulicznie osadnika oraz nie wprowadzać wód deszczowych; - czyścić osadnik z zawiesiny i kożucha co 6 miesięcy; - przeprowadzać opróżnianie przez wykwalifikowanych pracowników taboru asenizacyjnego; - pozostawić podczas opróżniania około 20 % osadu przefermentowanego w celu łatwiejszego i szybszego zapoczątkowania procesów fermentacyjnych; - stosować biopreparaty, które wspomagają procesy oczyszczania. 5.2 Drenaż rozsączający Cała sieć drenażowa jest praktycznie bezobsługowa. Prawidłowe zaprojektowanie oraz wykonanie drenażu na odpowiedniej podsypce żwirowej tak, by nie uszkodzić oraz nie dopuścić do zgniecenia rur PCV, gwarantuje prawidłowe działanie. Stosowanie uwag i zaleceń wymienionych w pkt. 5.1 gwarantuje w 100 % prawidłowe działanie przez kilkanaście lat. W przypadku zatkania sieci drenażowych niezbędne jest odkopanie nitek i czyszczenie specjalnym drutem lub wodą pod ciśnieniem. 23

6. Analiza ekonomiczna Z analizy rynku (na podstawie stron internetowych [http://www.frukko.pl]) sumaryczne koszty i eksploatacja projektowanej oczyszczalni ścieków są niższe niż zastosowanie zbiornika bezodpływowego (szamba) o podobnej pojemności. Koszty budowy projektowanego wariantu wahają się w granicach 3-4 tys. zł. Sama eksploatacja opiera się na wywozie osadu dwa razy w roku, co generuje koszty około 17 zł m 3, rocznie: 102 zł. Do eksploatacji dochodzi zakup biopreparatów, około 100 zł rok -1. Biorąc pod uwagę szybkie rozpowszechnianie się na rynku tego typu instalacji oraz rosnący popyt, można stwierdzić, że w przypadku lokalizacji budynków, gdzie doprowadzenie kanalizacji jest niemożliwe lub podłączenie spodziewane jest w odległej przyszłości, zastosowanie przydomowej oczyszczalni stanowi najlepiej ekonomicznie uzasadnione rozwiązanie. Koszt samej instalacji jest trzykrotnie wyższy niż szamba, natomiast eksploatacja w ciągu roku jest niższa o około 3,5 tys. zł (przy generowaniu ścieków q dśr = 0,15 m 3 M -1 d -1 ) 24

7. Podsumowanie W pracy inżynierskiej opracowano najbardziej słuszny wariant przydomowej oczyszczalni ścieków: osadnik + drenaż rozsączający. Jednocześnie uwzględniono specyfikę obiektu, warunki techniczne oraz rodzaj gruntu przeznaczonego pod montaż instalacji oczyszczającej ścieki. Zastosowano najmniejszy osadnik gnilny o pojemności 3 m 3 oraz stosunkowo długą sieć drenarską o długości 80 m ze względu na małe obciążenie drenów przy obecnie występującym gruncie oraz stosunkowo dużą powierzchnię możliwą do przeznaczenia pod projektowaną instalację. Wydłużono sieć drenarską na poczet minimalizowania kosztów budowy filtra piaskowego. Za wyborem rozwiązania przemawiały także: - niskie koszty zakupu urządzeń, - stosunkowo łatwa konstrukcja, - mała deniwelacja terenu, - wysoka odporność na nierównomierność przepływu ścieków, - niskie koszty eksploatacji. 25

8. Część rysunkowa 26

27

28

29

30

31

9. Literatura Literatura: 1. DIN 4261. 1994. Kleinklaranlagen. Teil 1. Teil 2, 1991. 2. Heidrich Z., Stańko G. 2007. Leksykon przydomowych oczyszczalni ścieków. Wydawnictwo Seidel Przywecki Sp.z o.o., Warszawa. 3. Heidrich Z. 1998. Przydomowe oczyszczalnie ścieków. Centralny Ośrodek Informacji Budownictwa, Warszawa. 4. Heidrich Z., Kalewnik M., Podedworna J., Stańko G. 2008. Sanitacja wsi. Wydawnictwo Seidel Przywecki Sp. Z o. o., Warszawa. 5. Łomotowski J., Szpindor A. 1999. Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Wydawnictwo Arkady, Warszawa. Akty prawne: 1. Ustawa Prawo ochrony środowiska z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz.U.2008.25.150 j.t.) 2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14 stycznia 2002 r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody (Dz. U. Nr 8, poz. 70). 3. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzeniu ścieków do wód lub ziemi (Dz. U. Nr 137, poz. 984). Strony internetowe: 1. http://www.eccoteam.pl (9.06.2014) 2. http://www.ekologia24.biz (9.06.2014) 3. http://www.frukko.pl (9.06.2014) 4. http://www.projekty.efs.gov.pl (9.06.2014) 5. http://www.przydomowe-oczyszczalnie.waw.pl (9.06.2014) 32

10. Spis tabel, rysunków i rycin Spis tabel: Tab.1. Test perkolacyjny według metodyki stosowanej w Polsce [opracowanie własne na podstawie Heidrich 1998] Tab.2. Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków bytowych wprowadzanych do gruntu i wód dla RLM < 2000 [Dz. U. Nr 137, poz. 984] Tab.3. Efekty oczyszczania ścieków w prawidłowo zaprojektowanych osadnikach gnilnych [Heidrich i Stańko 2007] Tab.4. Obliczenia ilości ścieków w projekcie [opracowanie własne] Tab.5. Wartości ładunków zanieczyszczeń w ściekach na podstawie Heidrich [1998] oraz obliczenia wartości stężeń [opracowanie własne] Tab.6. Zestawienie wartości obliczeń pojemności osadnika gnilnego [opracowanie własne] Tab.7. Dopuszczalne obciążenie hydrauliczne drenów na podstawie Wierzbicki i Szpindor [1999] [opracowanie własne] Spis rysunków: Rys.1. Plan sytuacyjno - wysokościowy Rys.2. Dwukomorowy osadnik gnilny w konstrukcji żelbetonowej Rys.3. Przekrój drenażu rozsączającego Rys.4. Profil podłużny przydomowej oczyszczalni ścieków Rys.5. Układ drenów rzut z góry 33

Spis rycin: Ryc.1. Lokalizacja terenu objętego projektem [opracowanie własne na podstawie www.projekty.efs.gov.pl] Ryc.2. Obszar objęty projektem, budynek wraz z działką [opracowanie własne] Ryc.3. Test perkolacyjny, głębokość 0,9 m [opracowanie własne] Ryc.4. Schemat przydomowej oczyszczalni ścieków: osadnik gnilny + drenaż rozsączający [http://www.eccoteam.pl] Ryc.5. Przekrój poprzeczny przez osadnik gnilny [http://www.ekologia24.biz] Ryc.6. Odległości urządzeń sanitarno-gospodarczych [http://www.przydomowe - oczyszczalnie.waw.pl] 34