Oczyszczanie ścieków z małych miejscowości – problemy i możliwości Zofia Sadecka Instytut Inżynierii Środowiska Uniwersytet Zielonogórski

Raport: „Nasza Wspólna Przyszłość” z 1987r., Światowa Komisja ds. Środowiska i Rozwoju (The World Commission on Environment and Development) podała formułę idei zrównoważonego rozwoju (ekorozwoju): Na obecnym poziomie cywilizacyjnym możliwy jest rozwój zrównoważony, to jest taki rozwój, w którym potrzeby obecnego pokolenia mogą być zaspokojone bez umniejszania szans przyszłych pokoleń na ich zaspokojenie. Implementacja idei zrównoważonego rozwoju do działań inżynierii środowiska, to wprowadzenie i wykorzystywanie najlepszych dostępnych osiągnięć nauki i techniki (BAT) do poprawy stanu środowiska oraz jakości życia człowieka. Szczególnie intensywne działania prowadzi się w celu poprawy jakości wód powierzchniowych i podziemnych. Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 2000r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej tzw. Ramowa Dyrektywa Wodna (RDW) zobowiązuje państwa członkowskie do racjonalnego wykorzystywania i ochrony zasobów wodnych w myśl zasady zrównoważonego rozwoju.

Głównym celem Ramowej Dyrektywy Wodnej jest osiągnięcie dobrego stanu wszystkich wód do 2015r. Cel ten wynika z wprowadzenia do polityki, zasady zrównoważonego rozwoju i dotyczy: zapobiegania dalszemu pogarszaniu oraz ochronę ekosystemów wodnych, ekosystemów lądowych i terenów podmokłych, promowania zrównoważonego korzystania z wód opartego na długoterminowej ochronie dostępnych zasobów wodnych, dążenia do zwiększonej ochrony i poprawy środowiska wodnego między innymi poprzez szczególne środki dla stopniowej redukcji zrzutów, emisji i strat substancji priorytetowych, zapewniania redukcji zanieczyszczenia wód podziemnych i zapobiegania ich dalszemu zanieczyszczaniu, zmniejszenia skutków powodzi i suszy.

Cele RDW zostały transponowane do polskiego prawa w następujących ustawach: Ustawa Prawo wodne, Ustawa Prawo ochrony środowiska, Ustawa o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i odprowadzaniu ścieków, oraz Ustawa o odpadach.

Polska zaliczana jest do krajów ubogich w zasoby wodne Średni roczny odpływ wód powierzchniowych z terytorium Polski łącznie z dopływami z zagranicy w latach 2000-2011 wynosił 62,4 km3. W przeliczeniu na 1 mieszkańca daje to roczny zasób wód 1600m3, podczas gdy w większości krajów europejskich zasoby wód słodkich kształtują się na poziomie przekraczającym 5000 m3 /mieszkańca. Ponadto zasoby wód powierzchniowych Polski cechuje duża zmienność czasowa i terytorialna. Zbiorniki retencyjne w Polsce o łącznej pojemność nie przekraczającej 8% objętości rocznego odpływu wód z obszaru kraju, nie zapewniają dostatecznej ochrony przed okresowymi nadmiarami lub deficytami wody.

Zużycie wody w Polsce w 2000 i 2011r. Głównymi użytkownikami wody są przemysł, gospodarka komunalna oraz rolnictwo i leśnictwo.

Podstawowym źródłem zaopatrzenia ludności w wodę są wody powierzchniowe płynące.

Człowiek wywiera presję na środowisko wodne poprzez: pobór wód na różne cele, wprowadzanie różnorodnych zanieczyszczeń ze ściekami komunalnymi i przemysłowymi czy też ze spływami powierzchniowymi, oraz przez zmiany morfologiczne i hydrologiczne wynikające z inwestycji w dziedzinie regulacji rzek, ochrony przed powodzią czy energetyki. Poziom zanieczyszczeń pochodzenia antropogenicznego zależy m.in. od charakterystyki danego terenu, stopnia zaludnienia, uprzemysłowienia oraz rozwiązań w zakresie gospodarki wodno-ściekowej.

Stan gospodarki wodno- ściekowej w Polsce Miasta Wsie

Najwyższe dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń dla oczyszczonych ścieków komunalnych wprowadzanych do wód i do ziemi

Tereny wiejskie Jedno z głównych założeń RDW polegające na zapewnianiu ograniczenia zanieczyszczenia wód podziemnych i zapobieganiu ich dalszemu pogarszaniu, ma bezpośrednie odniesienie do terenów wiejskich gdzie stosuje się indywidualne systemy oczyszczania ścieków. Podłączenia do systemu sieciowego nie posiadają wszyscy mieszkańcy wsi, ponieważ część z nich korzysta z systemów indywidualnych (zbiorników bezodpływowych lub przydomowych oczyszczalni ścieków). Liczba zbiorników bezodpływowych, w których czasowo gromadzi się ścieki, spadła z około 2 433 tys. w 2009r. do 2 407 tys. w roku 2010. W tym czasie o 30,4% wzrosła liczba „przydomowych oczyszczalni ścieków” z około 62 tys. do około 81 tys.

Zmiany ilości przydomowych oczyszczalni ścieków w Polsce wg województw w latach 2010 i 2011

Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska, właścicielowi nieruchomości przysługuje prawo wprowadzania oczyszczonych ścieków do gruntu w granicach nieruchomości będącej jego własnością, pod warunkami : ilość ścieków nie przekracza 5,0 m3/d; ( prawo budowlane – 7,5 m3/d) BZT5 ścieków dopływających jest redukowane co najmniej o 20 %, a zawartość zawiesin ogólnych co najmniej o 50 %; ( czy jest to kontrolowane ????????) miejsce wprowadzania ścieków oddzielone jest warstwą gruntu o miąższości co najmniej 1,5 m od najwyższego użytkowego poziomu wodonośnego wód podziemnych. Podobne warunki, ale z podwyższonymi wymaganiami w zakresie jakości oczyszczonych ścieków, należy spełnić przy ich odprowadzaniu do urządzeń wodnych : ilość ścieków nie przekracza 5,0 m3/d, ścieki odpowiadają wymaganiom dla oczyszczalni o RLM od 2 000 do 9 999 określonym w załączniku nr 1 do rozporządzenia; ( czy jest to kontrolowane ????????) W analizowanych przypadkach nie ma obowiązku usuwania ze ścieków związków biogennych (azotu i fosforu).

Prawo wodne Art. 42 ust. 4 Ustawy Prawo wodne stanowi, że: „w miejscach, gdzie budowa systemów kanalizacji zbiorczej nie przyniosłaby korzyści dla środowiska lub powodowałaby nadmierne koszty, należy stosować systemy indywidualne lub inne rozwiązania zapewniające ochronę środowiska.”

kanalizację bezodpływową, Możliwości rozwiązania problemów oczyszczania ścieków na terenach wiejskich. Zabudowa wiejskich jednostek osadniczych jest bardzo zróżnicowana, a zatem sposób rozwiązania problemu oczyszczania ścieków jest i będzie bardzo różny. Największe jednak znaczenie ma aspekt ekonomiczny czyli koszty budowy, a potem eksploatacji obiektów i urządzeń. Na terenach wiejskich możliwe jest zastosowanie dwóch wariantów kanalizacji : kanalizację bezodpływową,

kanalizację przepływową ( zbiorczą, grupową , indywidualną) Możliwości rozwiązania problemów oczyszczania ścieków na terenach wiejskich. kanalizację przepływową ( zbiorczą, grupową , indywidualną) Schemat kanalizacji przepływowej zbiorczej Schemat kanalizacji grupowej

Możliwości rozwiązania problemów oczyszczania ścieków na terenach wiejskich. Przydomowe oczyszczalnie ścieków to obiekty obsługujące do 50 mieszkańców, o przepływie do 5 m3/d. Wyjątek stanowi Ustawa prawo budowlane, która do tej grupy zalicza obiekty o przepływie do 7,5 m3/d. Do tzw. małych oczyszczalni ścieków zalicza się obiekty o przepływie do 200m3/d. Jest to wartość przyjęta przez Międzynarodowe Stowarzyszenie ds. Wody (International Water Association IWA). Oczyszczanie ścieków z pojedynczych lub zgrupowanych budynków mieszkalnych realizuje się przez kanalizację indywidualną (przydomową). Kanalizacja przydomowa może być realizowana jako: kanalizacja bezodpływowa, kanalizacja przepływowa. Zadaniem kanalizacji bezodpływowej jest gromadzenie ścieków w szczelnych zbiornikach bezodpływowych. Kanalizacja przepływowa polega na oczyszczaniu ścieków w miejscu ich powstawania, w indywidualnych systemach oczyszczania ścieków (tzw. oczyszczalniach przydomowych)  

INDYWIDUALNE SYSTEMY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW KANALIZACJA BEZODPŁYWOWA KANALIZACJA PRZEPŁYWOWA

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie określa szczegółowo warunki techniczne wykonania i posadowienia indywidualnych systemów oczyszczania ścieków (oczyszczalni przydomowych) w zakresie niezagrażającym bezpieczeństwu i zdrowiu ludzi. Istotne zapisy znalazły się w rozdziale 6 i 7 (§ 31.1), w którym określono odległość studni z wodą przeznaczoną do spożycia przez ludzi (licząc od osi studni): do najbliższego przewodu rozsączającego kanalizacji indywidualnej, jeżeli odprowadzane są do niej ścieki oczyszczone biologicznie w stopniu określonym w przepisach dotyczących ochrony wód - 30 m, do nieutwardzonych wybiegów dla zwierząt hodowlanych, najbliższego przewodu rozsączającego kanalizacji lokalnej bez urządzeń biologicznego oczyszczania ścieków oraz do granicy pola filtracyjnego - 70 m. Ponadto rozporządzenie określa (§ 36.2.), że w zabudowie jednorodzinnej, zagrodowej i rekreacji indywidualnej odległości urządzeń sanitarno-gospodarczych powinny wynosić co najmniej: 5 m - od okien i drzwi zewnętrznych do pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi przy czym nie dotyczy to dołów ustępowych w zabudowie jednorodzinnej, 2 m - od granicy działki sąsiedniej, drogi (ulicy) lub ciągu pieszego. Lokalizacja oczyszczalni przydomowej na działce budowlanej powinna uwzględniać powyższe odległości. Wyjątek stanowią osadniki przepływowe będące elementem mechanicznego oczyszczania ścieków w oczyszczalni przydomowej, które mogą być sytuowane w bezpośrednim sąsiedztwie budynków, ale pod warunkiem wyprowadzenia ich odpowietrzenia co najmniej 0,6 m powyżej górnej krawędzi okien i drzwi zewnętrznych.

INDYWIDUALNE SYSTEMY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Średnie stężenia zanieczyszczeń Średnie efektywności usuwania zanieczyszczeń w oczyszczalniach hydrofitowych woj. lubuskiego w latach 1994-2000, %   Wg zał. projektowych Wawrów Gralewo Małyszyn ChZT 71 48,5 23,3 51,7 BZT5 90 61,7 41,1 58,3 Azot amonowy 45 30,7 20,6 28,6 Azot ogólny 57 29,0 35,7 38,4 Fosfor ogólny 66 7,6 27,6 23,5 Wskaźnik Średnie stężenia zanieczyszczeń Dopływ do złoża Odpływ ze złoża ChZTCr mg O2/dm3 1259,8±1015,8 244,6±161,4 BZT5 705,8±515,2 134,5±120,8 Ogólny węgiel organiczny mg C/dm3 589,4±546,0 79,3±42,9 Zawiesina ogólna mg/dm3 543,4±759,7 58,2±49,7 Azot ogólny (Kjeldahla) mg Nog/dm3 105,4±29,2 68,2±15,0 Azot amonowy mg N-NH4/dm3 77,2±19,7 50,8±9,5 Azot organiczny 28,1±13,8 17,4±9,0 Azot azotanowy mg N-NO3/dm3 3,4±2,7 1,3±0,6 Fosfor ogólny 16,2±7,5 11,5±2,4 Fosforany 37,1±16,2 29,2±9

Efektywność oczyszczania ścieków zależy od temperatury i ulega obniżeniu w sezonie zimowym.

Wartości stężeń oraz efektywność obniżenia wartości ChZTCr i BZT5 ze ścieków w oczyszczalni hydrofitowej w Małyszynie w latach 1994-2006

Wartości stężeń oraz efektywność usuwania azotu ogólnego i fosforu ogólnego ze ścieków w oczyszczalni hydrofitowej w Małyszynie w latach 1994-2006

Oczyszczalnie hydrofitowe, pracujące jako złoża z podpowierzchniowym pionowym przepływem ścieków (VF-CW). Złoże VF-CW STAW DOCZYSZCZAJĄCY

Analizowano 11 obiektów badawczych zlokalizowanych na terenie gminy Kamieniec (woj. wielkopolskie), wybranych spośród 200 wybudowanych oczyszczalni. Badania prowadzono w cyklu rocznym, z uwzględnieniem usuwania ze ścieków związków biogennych. Ocenę wpływu ścieków oczyszczonych na zmiany stężenia związków biogennych w wodach podziemnych dokonano dla dwóch obiektów badawczych: oczyszczalni przydomowej VF-CW w miejscowości Przyborów (woj. lubuskie) oraz Kalek (woj. wielkopolskie).

Obiekty badań typu VF-CW charakteryzowały się wysoką niezależną od pory roku i czasu eksploatacji efektywnością w usuwaniu ze ścieków związków organicznych. Średnia skuteczność dla BZT5 - 93%.

Efektywność usuwania azotu całkowitego i fosforu ogólnego

Badania wykazały istotny wpływ przydomowych oczyszczalni hydrofitowych typu VF-CW na zmiany stężeń azotu i fosforu w wodzie podziemnej Zmiany stężeń azotanów i fosforu ogólnego w ściekach oczyszczonych oraz w wodzie podziemnej z piezometrów kontrolnych (PI, PII) i piezometrów obciążonych (PIII, PIV) (Przyborów)

Zamiast podsumowania W Polsce na terenach niezurbanizowanych przeważa zabudowa luźna i rozproszona. „Przydomowe” oczyszczalnie w perspektywie 2015r. mogą obsługiwać kilkanaście procent ludności zamieszkującej te tereny. Wymóg usuwania substancji biogennych ze ścieków obowiązuje dopiero w oczyszczalniach powyżej 15000 RLM. Dane statystyczne w odniesieniu do grup wielkości miast wykazują, że we wsiach i miastach poniżej 20000 mieszkańców żyje w Polsce ponad 51% ludzi. Oznacza to, że ponad połowa ścieków w Polsce trafiać będzie do odbiorników bez usunięcia z nich związków biogennych. Prowadzi to oczywiście do stałego pogarszania jakości i tak bardzo skromnych zasobów wodnych.