Zielone filtry natury – co to są lokalne hydrofitowe oczyszczalnie ścieków?
Gospodarka ściekowa na terenach niezurbanizowanych, takich jak obszary wiejskie, stanowi wyzwanie zarówno dla mieszkańców, jak i władz lokalnych.
Rozproszenie zabudowy oraz niewielka gęstość zaludnienia powodują, że budowa tradycyjnych sieci kanalizacyjnych jest często nieopłacalna.
Dlatego konieczne staje się poszukiwanie alternatywnych, tanich, wydajnych, prostych i niezawodnych rozwiązań. Jednym z nich są hydrofitowe oczyszczalnie ścieków, łączące estetyczny wygląd i przyjazność naturze z walorami ekonomicznymi.
Hydrofitowe systemy oczyszczania ścieków to naturalne „zielone filtry”, w których proces oczyszczania odbywa się dzięki procesom mechanicznym, chemicznym i biologicznym., takim jak utlenianie, redukcja, sorpcja, sedymentacja i asymilacja zachodzącym w środowisku gruntowo-roślinnym lub wodno-roślinnym.
Kluczową rolę odgrywają tu specyficzne rośliny wodne i wodolubne, zwane hydrofitami, oraz towarzyszące im mikroorganizmy heterotroficzne.
Ten innowacyjny sposób oczyszczania ścieków, wykorzystujący siłę natury, pozwala na efektywne usuwanie zanieczyszczeń, w tym BZT5, ChZT, zawiesiny, związków azotu i fosforu, metali ciężkich oraz zanieczyszczeń mikrobiologicznych.
Systemy hydrofitowe zazwyczaj składają się z osadnika gnilnego i kolejnych urządzeń, gdzie przebiegają właściwe procesy oczyszczania. Oczyszczone ścieki mogą być odprowadzane do gruntu, cieków wodnych lub zbiorników.
Korzyści płynące z zielonych oczyszczalni w gminach
Hydrofitowe oczyszczalnie ścieków wyróżniają się licznymi zaletami, które czynią je atrakcyjnym rozwiązaniem, szczególnie na obszarach wiejskich. Jedną z największych zalet jest odporność na nierównomierny dopływ ścieków, co jest istotne w przypadku sezonowych wahań obciążenia.
Kolejną zaletą jest prosta obsługa i eksploatacja tych systemów. W przeciwieństwie do konwencjonalnych oczyszczalni nie wymagają one skomplikowanych procesów, takich jak napowietrzanie, mieszanie czy ogrzewanie. Ponadto nie powstają tu nadmierne ilości osadów biologicznych, wymagających utylizacji.
Oczyszczalnie hydrofitowe wkomponowują się estetycznie w otaczający krajobraz, stanowiąc cenny element zieleni.
Ich naturalny wygląd sprawia, że doskonale komponują się na terenach wiejskich, obszarach Natura 2000, rezerwatach przyrody czy parkach narodowych.
Koszty inwestycyjne oczyszczalni hydrofitowych są niższe niż tradycyjnych.
Nie można pominąć także aspektu ekonomicznego. Często budowa takiego obiektu to wydatek rzędu ponad 25-40% niższy na jednego mieszkańca niż system osadu czynnego czy złoża biologiczne.
Sekret tkwi w roślinach – rola hydrofitów w oczyszczaniu
Główną rolę w hydrofitowych systemach oczyszczania ścieków odgrywają rośliny wodne i wodolubne, zwane hydrofitami. W naturalnych warunkach porastają one strefy przybrzeżne zbiorników wodnych, podmokłe łąki czy bagna. Są to zarówno makrofity zakorzenione w dnie, jak i rośliny pływające na powierzchni wody.
Rozbudowane systemy korzeni i kłączy hydrofitów sprzyjają równomiernemu przesączaniu się ścieków. Obumierające części podziemne roślin pozostawiają po sobie kanaliki i przestrzenie, zwiększając i stabilizując przewodność hydrauliczną złoża gruntowo-roślinnego.
To właśnie w tym środowisku organicznym rozwijają się mikroorganizmy, które aktywnie uczestniczą w procesie oczyszczania.
Rośliny wodne doskonale radzą sobie nawet w warunkach niedotlenienia, dzięki wytwarzanym kanałom powietrznym w łodygach. Intensywny przyrost biomasy łączy się z akumulacją związków biogennych w tkankach roślin oraz transpiracji wody ze złoża.
Hydrofity są w stanie selektywnie akumulować niektóre metale ciężkie, zarówno te niezbędne do ich rozwoju, jak i niepotrzebne, biogenne pobierane biernie. Ilość wychwyconych metali i związków zależy od gatunku, kondycji roślin i warunków środowiskowych.
Co ciekawe, rośliny o dużej akumulacji zanieczyszczeń mogą następnie zostać wykorzystane w procesach przemysłowych, np. do produkcji biogazu. To kolejny przykład zrównoważonego podejścia i gospodarki o obiegu zamkniętym.
Filtry poziome, pionowe czy wszystkie razem?
W zależności od rodzaju stosowanej roślinności, hydrofitowe systemy oczyszczania ścieków można podzielić na:
- Systemy z roślinnością bagienną – wykorzystuje się rośliny charakterystyczne dla danego regionu, odfiltrowanie zanieczyszczeń następuje w warstwie gruntowo-korzeniowej.
- Systemy z roślinnością wodną zakorzenioną – oczyszczalnie wykonane są w formie rowów ziemnych o ciągłym przepływie ścieków, kluczową rolę odgrywają układy korzeniowe roślin.
- Systemy z roślinnością wodną pływającą – zazwyczaj w postaci kilku stawów, w których zachodzą procesy biosorpcji, strącania i degradacji zanieczyszczeń.
Inny podział uwzględnia kierunek przepływu ścieków, wyróżniając systemy z powierzchniowym (SF), podpowierzchniowym poziomym (HSF) i podpowierzchniowym pionowym (VSF) przepływem ścieków.
W systemach SF przepływ odbywa się ponad powierzchnią gruntu, a rośliny są wynurzone. Systemy HSF, w których poziom ścieków utrzymywany jest poniżej powierzchni złoża, bardzo dobrze sprawdzają się w oczyszczaniu ścieków bytowych czy z przetwórstwa rolno-spożywczego.
Z kolei złoża VSF, gdzie ścieki dostarczane są okresowo, charakteryzują się mniejszą powierzchnią niż poziome i mogą pracować przez cały rok.
Bardzo popularne są także rozwiązania hybrydowe, łączące np. złoża pionowe i poziome w jednym układzie, zapewniając bardziej efektywne usuwanie zanieczyszczeń. Można też łączyć systemy hydrofitowe z innymi obiektami.
W Polsce takie rozwiązania stają się coraz popularniejsze, jako nowoczesna i przyjazna środowisku alternatywa dla tradycyjnych lokalnych oczyszczalni ścieków, zwłaszcza w gminach do 2000 mieszkańców.
