PROJEKT TECHNICZNY Oczyszczalnie ścieków typu IBMER w Tyliczu STOKOWE ZŁOŻA GRUNTOWO-ROŚLINNE

INSTYTUT BUDOWNICTWA, MECHANIZACJI I ELEKTRYFIKACJI ROLNICTWA Górskie Centrum Badań i Wdrożeń w Tyliczu 33-383 Tylicz, ul. Pułaskiego 25A tel./fax (0-18) 471 13 13; e-mail : ibmerkrynica@pro.onet.pl ; www. ibmer.org.pl Adres pocztowy: 33-380 Krynica-Zdrój, skr. poczt. 97 Przedmiot opracowania : PROJEKT TECHNICZNY Oczyszczalnie ścieków typu IBMER w Tyliczu STOKOWE ZŁOŻA GRUNTOWO-ROŚLINNE Autorzy opracowania : inż. Andrzej Walczowski dr inż. Andrzej Jucherski 2007 r 2

Spis treści INSTYTUT BUDOWNICTWA, MECHANIZACJI I ELEKTRYFIKACJI ROLNICTWA...2 CZĘŚĆ RYSUNKOWA Rys. 001. Stokowe złoża trawiasto-glebowe Rys.002. Stokowe złoża trawiasto-glebowe przekrój poprzeczny Rys. 003. Zbiornik rozdzielczy Rys. 004. Studzienka pompowa kpl Załącznik nr 1. Oczyszczalnia ścieków bytowych z wykorzystaniem stokowego złoża gruntowo-roślinnego zlokalizowanego na stoku o małym nachyleniu. Załącznik nr 2. Jw. zlokalizowanego na stoku o dużym nachyleniu. WSTĘP Rys. 1. Schemat technologiczny instalacji do oczyszczania ścieków bytowych typu IBMER ze stokowym złożem gruntowo-roślinnym 3

Przedmiotem projektu jest układ stokowych złóż filtracyjnych gruntowo-roślinnych, które są jednym z członów technologicznych opracowanego przez IBMER GCB w Tyliczu zintegrowanego systemu oczyszczania ścieków bytowych. W zależności od stopnia wymaganej jakości oczyszczania, złoża te mogą funkcjonować jako samodzielna jednostka technologiczna poprzedzona trzykomorowym osadnikiem przepływowym, lub też, jako jeden z członów w ciągu urządzeń wchodzących w skład specjalnych instalacji o wysokiej jakości oczyszczania ścieków (rys. 1). STOKOWE ZŁOŻE GRUNTOWO-ROŚLINNE 1 OPIS TECHNOLOGII Stokowe złoże gruntowo roślinne przeznaczone jest do oczyszczania ścieków bytowych z budynków jednorodzinnych lub grupy budynków o dobowym dopływie ścieków do 2,0 m3. Przyjmuje się, że obciążenie dobowe pojedynczego złoża nie może przekraczać 0,5 m3. Przy większej ilości ścieków stosuje się odpowiednio kilka złóż włączonych równolegle w układ przepływowy instalacji. Na złoże mogą dopływać ścieki bezpośrednio po wstępnym oczyszczeniu w wielokomorowym osadniku przepływowym (I wersja technologiczna rys. 1) lub dodatkowo po złożu filtracyjnym o pionowym ewentualnie poziomym przepływie ścieków (II wersja technologiczna rys. 1). Ścieki na stokowe złoże mogą dopływać grawitacyjnie (rys. 2). lub przy posadowieniu osadnika poniżej lokalizacji złoża dostarczane są okresowo pompą (rys. 3). W czasie filtracji ścieków w złożu wypełnionym w początkowej strefie pospółką żwirowo-piaskową, a następnie mieszanką ziemi rodzimej z piaskiem gruboziarnistym zachodzą procesy: sorpcji fizycznej, chemicznej i biologicznej zawiesin, koloidów; mineralizacja związków organicznych (BZT5) i ChZT oraz rozkład azotowych związków w wyniku biochemicznych reakcji utleniająco-redukujących (nitryfikacja i denitryfikacja). Przerwy w dostarczaniu ścieków na złoże wynikające ze specyfiki z użycia wody w domu w ciągu doby (kilkunastogodzinne przestoje) sprzyjają regeneracji jego wypełnienia poprzez tlenowy rozkład nadmiaru błony biologicznej i zawiesin blokujących powierzchnię filtracyjną, co ma szczególne znaczenie w prawidłowym przebiegu całego procesu technologicznego. 4

W okresie wegetacyjnym rośliny asymilują w swojej biomasie część rozpuszczonych nieorganicznych związków biogennych. Rozrastający się system korzeniowy roślin wydatnie zwiększa ryzosferę w mineralnym złożu wypełnienia wpływając na rozwój w nim bakterii charakterystycznych dla środowiska ściekowego co ma decydujący wpływ na efektywność przemian biochemicznych w ściekach filtrujących w jego objętości, również i w warunkach zimowych, kiedy aktywność nadziemnych części roślin ustaje. W okresie zimowym funkcja oczyszczania ścieków przejmowana jest więc przez florę bakteryjną, osiadłą zarówno na powierzchniach granulatów wypełnienia mineralnego złoża jak i na przystosowanym do tych warunków, rozległym przestrzennie, systemie korzeniowym roślin wodnych. W okresie wegetacji roślin, szczególnie w okresie późno wiosennym i letnim, odpływy ścieków ze złoża radykalnie się zmniejszają w wyniku ewapotranspiracji. Po przefiltrowaniu przez złoża gruntowo-roślinne, oczyszczona ciecz będzie dopływać do zanikowego oczka wodnego. Nadmiar wody z oczka wodnego będzie odprowadzony zanikowo na wydzieloną powierzchnię użytku obsadzonego roślinami wodolubnymi. Oczyszczoną ciecz można również wprowadzić pod powierzchnią gruntu poprzez specjalny układ rozsączający. Uwaga! Zabrania się wprowadzania wód opadowych do osadnika przepływowego instalacji oczyszczającej. 5

Rys. 2. Oczyszczalnia dla ścieków bytowych ze stokowym złożem gruntowo-roślinnym. Zasilanie złoża filtracyjnego grawitacyjnie. 6

Rys. 3. Oczyszczalnia dla ścieków bytowych ze stokowym złożem gruntowo-roślinnym. Zasilanie złoża filtracyjnego wymuszone; automatycznie za pomocą pompy ściekowej wyposażonej w pływakowy zespół włączający. 7

2 DANE TECHNICZNE - przeznaczenie - oczyszczanie ścieków bytowych - typ - złoże gruntowo-roślinne - dobowe obciążenie ściekami 1 złoża - do 0,5 m3/d (ok. 2,0m3 kilka złóż równoległych) - powierzchnia czynna (jedno złoże) - 30,0 60,0 m2 3 - szerokość złoża - 2,0 m - długość złoża - 15,0 30,0m - grubość warstwy filtracyjnej - 0,25 0,5 m OBLICZENIA Ze względu na zapewnienie odpowiedniej równomierności przepływu przez wypełnienie złoża jego szerokość nie powinna przekraczać 2,0m. 3.1 Długość złoża filtracyjnego Długość złoża filtracyjnego można wyliczyć na podstawie równania reakcji I rzędu z wzoru: L= Qd. (ln C0 - ln Ct) b. kbzt [1] Gdzie: L - długość złoża Qd - natężenie dopływu ścieków [m3/d] Co stężenie ścieków dopływających BZT5 CT - stężenie ścieków odpływających BZT5 kbzt5 - współczynnik kinetyki [m/d] (wg badań IBMER kbzt5 = 0,045 0055 [m/d] b - szerokość złoża (przyjęto 2,0 m) 8

3.2 Głębokość warstwy filtracyjnej Minimalną głębokość należy obliczyć na podstawie wzoru Darcy h= Qd kf.i.b [2] Gdzie: h grubość warstwy filtracyjnej [m] Qd natężenie dopływu ścieków [m3/s] kf współczynnik filtracji [m/s] i spadek hydrauliczny (przyjęto 0,02) b szerokość złoża (przyjęto 2,0 m) 3.3 Długości stopnia kaskady Obliczenie długości stopnia kaskady w zależności od nachylenia terenu. a= h1. (1+is. ik) is - ik [3] Gdzie: a długość stopnia kaskady h1 wysokość uskoku kaskady ( stosowane 0,1 0,2 m) is nachylanie dna stopnia kaskady (przyjęto is = 0,01) ik nachylenie stoku Wysokość uskoku stopnia kaskady h1 przyjmować o wartościach 0,1 0,2 m tak, aby długość stopnia mieściła się w granicach 0,8 2,5 m 9

4 WARUNKI TECHNICZNE WYKONANIA ZŁOŻA 4.1 Warunki lokalizacji Złoża można lokalizować na odpowiednich działkach o nachyleniach 6,0% do 35,0 %, w miejscach umożliwiających grawitacyjny dopływ ścieków (minimalny spadek dna kanału 1,0%). Przy braku możliwości dopływu grawitacyjnego zależy zastosować układ pompowy. Nie należy lokalizować złóż na gruntach podmokłych oraz w miejscach o dużym zacienieniu. 4.2 Kanały i rurociągi Przy dopływie grawitacyjnym kanał łączący osadnik przepływowym ze studzienką roz- dzielczą złóż stokowych wykonać z rury PCW o średnicy 110 mm. Kanał łączący studzienkę rozdzielczą a złożami stokowymi gruntowo-roślinnymi wykonać z rur PCW o średnicy 50 mm, a złoża z oczkiem wodnym rura PCW o średnicy 110 mm. Rury kanalizacyjne w wykopie umieścić na 5 cm podsypce piaskowej. Rury w miejscach wypłyceń należy ocieplić np. płytami styropianowymi owiniętymi folią budowlaną. Przy długości kanału powyżej 20,0m na trasie jego przebiegu wykonać studzienki przepływowe. Studzienki z tworzywa sztucznego montować wg instrukcji producenta. Przy wykonywaniu studzienki betonowej jej dno należy ukształtować w postaci otwartego kanału ze spadkiem 2,0% w kierunku odpływu ścieków. Rury wprowadzane do studzienki należy uszczelnić zaprawą cementową i dodatkowo - warstwą materiału gliniasto ilastego. Przy zastosowaniu pompy ściekowej stosować rurociąg z PE o średnicy min. 32 mm. Przy posadowieniu rurociągu poniżej granicy zamarzania należy go ocieplić np. płytami styropianowymi owiniętymi folią budowlana lub folią pęcherzykową. 4.3 Stokowe złoża gruntowo-roślinne (rys. 001 i 002 ) Równolegle pracujące złoża stokowe wykonać wzdłuż naturalnego pochylenia w wykopie o średniej głębokości 45 cm i szerokość 2 m; Dna złóż wyprofilować w formie tarasowych kaskad o pochyleniu w kierunku przepływu ścieków ok. 1,0%. Tak wykonany profil uszczelnić dwoma warstwami folii budowlanej o grubości 0,25 mm. Całe złoże, razem z wyciągniętą na bokach folią, obwałować warstwą ziemi o wysokości ok. 20 cm. Przed ułożeniem folii powierzchnię wykopu zabezpieczyć warstwą piasku lub 10

drobnych trocin. Skutecznym sposobem zabezpieczenia folii przed uszkodzeniem jest wykonanie podkładu z makulatury, również powierzchnię folii można w ten sposób zabezpieczyć. Początkową część złóż na długości ok. 0,5 m wypełnić kamieniami 40 60mm, następnie na długości ok. 7,0 m pospółką żwirowo-piaskową. Również końcowe części złóż wypełnić kamieniami 40 60mm lub keramzytem 10 20mm. Zasadnicze wypełnienie złóż stanowi mieszanka gleby rodzimej z piaskiem 0 4 mm w proporcji 3:1 dla gleb lekkich i 2:1 dla gleb bardziej zwięzłych. Zasypana warstwa musi być luźna. Nie wolno po niej chodzić ani wjeżdżać sprzętem budowlanym! W miejscach uskoków dna co ok. 4,0m wypełnić warstwą grysu 4 16 mm lub drobnym kamieniem o długości ok. 0,25 m Złoża nasadzić mozgą trzcinowatą lub manną wodną z sadzonek pozyskanych z lokalnych zasobów. Nasadzeń dokonać w okresie wiosennym. 4.4 Studzienka rozdzielcza (rys. 003.) Studzienkę rozdzielczą wykonaną z tworzywa sztucznego zamontować w wykopie na podsypce piaskowej. W celu zabezpieczenia studzienki przed przypadkowym uszkodzeniem zastosować betonowy krąg osłonowy lub w części górnej wykonać stała osłonę betonową z dodatkowym przykryciem 4.5 Studzienka pompowa (rys. 004.) Kompletną studzienkę pompowa zamontować w podobny sposób, jak studzienkę rozdzielczą (pkt 4.2) W studzience pompowej należy zainstalować jednofazową pompę z wyłącznikiem pływakowym przeznaczoną do pompowania brudnej wody. np. pompa WQ 3-13-0,25 lub WQ 3-18-0,55 W pobliże studzienki pompowej należy doprowadzić energię elektryczną przewodem YDY 3x1,5mm2 i wprowadzić go do skrzynki łączeniowej, dostosowanej do montażu na zewnątrz pomieszczeń. W skrzynce zamontować gniazdo jednofazowe oraz wyłącznik nadmiarowo-prądowy o wartości określonej w instrukcji zastosowanej pompy. Przewód elektryczny należy umieścić w gruncie na głębokości min 60 cm, w obsypce piaskowej 10 cm nad przewodem ułożyć sygnalizacyjną taśmę koloru niebieskiego. 11

Instalację elektryczną powinien wykonać uprawniony elektryk. 5 EKSPLOATACJA I KONSERWACJA ZŁOŻA Konstrukcja złoża nie wymaga prowadzenia specjalnych prac eksploatacyjnych, wymagane są jedynie okresowe przeglądy i prace pielęgnacyjne I tak przy dopływie grawitacyjnym: w okresach comiesięcznych sprawdzić drożność studzienki rozdzielczej oraz rur odpływowych ze złóż. dwa razy do roku dokonać koszenia roślin na złożach pierwszy raz w drugiej połowie czerwca i drugi raz w jesieni. Pokos jesienny należy pozostawić na złożu, będzie on stanowił w okresie zimy ocieplenie powierzchni złoża. w okresie wczesno wiosennym należy usunąć z powierzchni złóż filtracyjnych zeschnięte części roślin. Uwaga! W czasie prac pielęgnacyjnych nie zadeptywać powierzchni złóż. Przy ciśnieniowym dopływie do studzienki rozdzielczej należy dodatkowo: co 12 miesięcy: przeprowadzić czyszczenie pompy a szczególnie kosza ssącego, sprawdzić stan przewodów elektrycznych oraz stan pływaka pompy. W celu poprawnej pracy instalacji oczyszczającej należy prawidłowo eksploatować osadnik przepływowy. Co 12 miesięcy usuwać nadmiar osadu z I, a co 2 lata z II i III-ciej komory, sprawdzając jednocześnie drożność rurowych separatorów zanieczyszczeń umieszczonych na przepływach z poszczególnych komór osadnika. 12

13

14

15

16

17 17

18 ZAŁĄCZNIK NR 1 PRZYKŁAD OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH Z WYKORZYSTANIEM STOKOWEGO ZŁOŻA GRUNTOWO-ROŚLINNEGO ZLOKALIZOWANEGO NA STOKU O MAŁYM NACHYLENIU 18

19 19

20 20

21 A -A kominki wymurować z kostek betonowych lub wykonać z betonu w szalunku Kominek wentylacyjny φ 100 mm 45 472.60 Pokrywa betonowa lub właz żeliwny 23 16 dopływ ścieków 471.90 200 471.81 A 10 betonowy klin uszczelniający A do pł yw Rys. 3. OSADNIK PRZEPŁYWOWY 21

22 22

23 ZAŁĄCZNIK NR 2 PRZYKŁAD OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH Z WYKORZYSTANIEM STOKOWEGO ZŁOŻA GRUNTOWO-ROŚLINNEGO ZLOKALIZOWANEGO NA STOKU O DUŻYM NACHYLENIU 23

24 24

25 25

26 26