Lokalna oczyszczalnia ścieków typu Constructed Wetland (CW) – zasada działania
Angielska nazwa Constructed Wetland (CW) oznacza „wybudowane mokradło”, czyli lokalna oczyszczalnia, której koncepcja opiera się na zorganizowanym przepływie ścieków przez sztucznie wykonane niecki składające się z odpowiednio dobranych warstw żwiru, piasku, gliny oraz zasiedlonych przez rośliny wodne.
Ścieki poddawane są wstępnemu oczyszczaniu w osadniku gnilnym lub septycznym, gdzie zachodzi sedymentacja większych zanieczyszczeń stałych i rozpoczyna się proces fermentacji beztlenowej.
Kolejnym etapem jest oczyszczanie biologiczne na złożach filtracyjnych. Tu wykorzystywany jest proces biofiltracją, polegający na przepuszczeniu ścieków przez złoże filtracyjne zasiedlone przez różnorodne mikroorganizmy tworzące błonę biologiczną (tzw. biofilm). Wraz z przepływem przez złoże ścieki są oczyszczane na drodze utleniania związków organicznych i amonifikacji, a także nitryfikacji i denitryfikacji związków azotowych.
Kluczową rolę odgrywają tu specyficzne rośliny wodne i bagienne, zwane hydrofitami. Ich rozbudowany system korzeniowy reguluje przepływ ścieków, zapewniając optymalne warunki dla mikroorganizmów.
Ponadto, rośliny dostarczają tlenu i substancji odżywczych do strefy korzeniowej, sprzyjając rozwojowi pożądanej mikroflory.
Właściwe oczyszczanie ścieków w oczyszczalniach CW obejmuje wiele procesów fizycznych, chemicznych i biochemicznych:
- Sedymentacja – usuwanie większych cząstek stałych i części osadów
- Filtracja – zatrzymywanie zanieczyszczeń na złożu filtracyjnym
- Adsorpcja – wiązanie związków przez cząstki materiału filtracyjnego
- Rozkład mikrobiologiczny – utlenianie materii organicznej przez mikroorganizmy
- Transformacje chemiczne – procesy oksydacji, redukcji i strącania zw. chemicznych
- Odparowanie – parowanie wody ze złoża filtracyjnego
- Asymilacja przez hydrofity – pobieranie i akumulacja związków biogennych przez rośliny
Dzięki tym mechanizmom, oczyszczalnie typu CW bardzo efektywnie usuwają zanieczyszczenia zarówno organiczne (BZT, ChZTCr), zawiesinę ogólną, związki biogenne (azot i fosfor), metale ciężkie, a także eliminują zanieczyszczenia bakteryjne i wirusy.
Najpopularniejsze rozwiązania techniczne oczyszczalni „Constructed Wetlands”
Oczyszczalnie CW można podzielić ze względu na kierunek przepływu ścieków:
- Oczyszczalnia ze złożem o poziomym przepływie ścieków (Horizontal Flow CW) Ścieki przepływają poziomo przez złoże filtracyjne składające się z żwiru i piasku, obsadzone roślinnością hydrofitową (najczęściej trzcina pospolita lub pałka szerokolistna). Przepływ ten utrzymuje złoże stale przepełnione ściekami na całej długości, tworząc warunki beztlenowe sprzyjające rozwojowi bakterii odnitkowujących.
- Oczyszczalnia ze złożem o pionowym przepływie ścieków (Vertical Flow CW) Ścieki doprowadzane są w partiach na powierzchnię złoża filtracyjnego, przesączają się pionowo w dół i są odprowadzane systemem drenażowym na dnie. Złoże między dawkami znajduje się w warunkach beztlenowych, ale po napełnieniu – tlenowych. Przyspiesza to procesy nitryfikacji.
- Układy hybrydowe, które łączą zarówno złoża poziome, jak i pionowe, co zwiększa skuteczność usuwania zanieczyszczeń. Ścieki są przepuszczane sekwencyjnie przez różne typy złóż, co sprzyja optymalizacji warunków dla poszczególnych procesów biochemicznych.
Ponadto oczyszczalnie CW mogą występować w różnych konfiguracjach złóż, np. równoległych czy szeregowych, dostosowanych do lokalnych warunków i wielkości ładunku zanieczyszczeń. Bardzo często projektuje się je jako oczyszczalnie dwu- lub więcej-stopniowe.
Oczyszczalnia dla małej miejscowości – zalety Constructed Wetlands
Systemy oczyszczania ścieków typu „Constructed Wetlands” cieszą się ogromną popularnością na całym świecie ze względu na wiele zalet:
- Bardzo wysoka efektywność oczyszczania (usuwanie BZT 80-95%, azotu 40-60%, fosforu 25-60%)
- Niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne (minimalne zużycie energii)
- Brak konieczności dodatkowego napowietrzania i dozowania chemikaliów
- Łatwa obsługa i eksploatacja, niewielka ingerencja człowieka
- Trwałość, niezawodność i duża odporność na zmiany obciążenia
- Atrakcyjny, naturalny wygląd doskonale komponujący się w otoczenie
- Brak emisji odorów, hałasu i osadów pozostających po oczyszczaniu
- Zdolność do magazynowania wód, zwiększanie małej retencji
- Tworzenie siedlisk dla różnych gatunków fauny i flory
- Potencjał do wykorzystania biomasy roślinnej w produkcji energii odnawialnej
Dodatkową zaletą jest globalna dostępność i łatwość uprawy stosowanych hydrofitów. Dzięki temu oczyszczalnie CW świetnie sprawdzają się w różnych warunkach klimatycznych – od stref umiarkowanych po tropikalne.
Polecamy artykuł dlaczego oczyszczalnie typu CW stają się coraz bardziej popularne w Polsce.