Hybrydowa hydrofitowa oczyszczalnia ścieków przy Ośrodku Dydaktyczno-Muzealnym

HYBRYDOWA HYDROFITOWA OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW DLA OŚRODKA
DYDAKTYCZNO-MUZEALNEGO POLESKIEGO PARKU NARODOWEGO
W STARYM ZAŁUCZU

Hybrydowa hydrofitowa oczyszczalnia ścieków w kształcie żółwia przy Ośrodku Dydaktyczno-Muzealnym Poleskiego Parku Narodowego w Starym Załuczu została wybudowana w 2015 r. Koncepcję i projekt budowy oczyszczalni ścieków wykonał zespół pracowników z Katedry Inżynierii Środowiska i Geodezji Uniwersytetu Przyrodniczego
w Lublinie pod kierunkiem prof. dr hab. Krzysztofa Jóźwiakowskiego i mgr inż. Arkadiusza Malika, przy współpracy z prof. dr hab. inż. Magdaleną Gajewską z Katedry Technologii Wody i Ścieków Politechniki Gdańskiej.

Hybrydowa hydrofitowa oczyszczalnia ścieków w kształcie żółwia służy do unieszkodliwiania ścieków bytowych pochodzących od pracowników Ośrodka Dydaktyczno-Muzealnego PPN oraz turystów zwiedzających obiekt. W pierwszej części oczyszczalni następuje mechaniczne oczyszczanie ścieków w betonowym osadniku wstępnym zintegrowanym z instalacją do odwadniania osadów. W drugiej części ścieki są oczyszczane metodą biologiczną w systemie dwóch złóż gruntowo-roślinnych. W ostatnim etapie zachodzi chemiczne usuwanie fosforu ze ścieków, które następnie odprowadzane są do gruntu za pomocą stawu infiltracyjnego.

Oczyszczalnia składa się z następujących elementów:

- Osadnik wstępny 3 komorowy zintegrowany z instalacją do odwadniania osadów (patent nr P 387 607),

- Złoże z pionowym przepływem ścieków (typu VF) obsadzone manną mielec,

- Cztery złoża z poziomym przepływem ścieków (typu HF) obsadzone trzciną pospolitą,

- P-filtr do chemicznego usuwania fosforu,

- Staw infiltracyjny – odbiornik ścieków oczyszczonych.

Osadnik wstępny jest pierwszym elementem hybrydowej hydrofitowej oczyszczalni ścieków, który zapewnia eliminację zanieczyszczeń stałych w procesach sedymentacji, flotacji i fermentacji. Osadnik jest wykonany z betonu i ma postać prostopadłościennego zbiornika podzielonego na trzy komory. Pojemność czynna osadnika wynosi 4,5 m³. Pierwsza komora osadnika wyposażona jest w pompę zatapialną, za pomocą której uwodnione osady ściekowe są doprowadzane do instalacji do odwadniania osadów zintegrowanej
z osadnikiem wstępnym. Instalację wykonano według patentu nr P 387 607 opracowanego przez prof. dr hab. Krzysztofa Jóźwiakowskiego z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie. Składa się ona z betonowej komory, wewnątrz której znajduje się kosz z profili stalowych
z 4 workami odwadniającymi, wykonanymi z tkaniny hydrofobowej. Proces odwadniania osadów polega na wielokrotnym napełnianiu worków surowym osadem i odprowadzeniu odcieków do pierwszej komory osadnika wstępnego. Worki zapełnione odwodnionym osadem (o stałej konsystencji) są przechowywane w komorze odwadniania przez okres kilku miesięcy. Po okresie składowania i wykonaniu badań sanitarnych osad może być wykorzystany na cele rolnicze. W trzeciej komorze, która spełnia rolę przepompowni, znajduje się pompa zatapialna, której zadaniem jest tłoczenie ścieków oczyszczonych mechanicznie na złoże gruntowo-roślinne typu VF z manną mielec.

Złoże gruntowo-roślinne z podpowierzchniowym pionowym przepływem (typu VF) obsadzone manną mielec jest pierwszym elementem, w którym zachodzi biologiczne oczyszczanie ścieków. Ma kształt zbliżony do elipsy i powierzchnię 42,4 m². Głębokość złoża wynosi 0,8 m. Złoże jest odizolowane od gruntu rodzimego geomembraną hydroizolacyjną,
a jego wypełnienie stanowi piasek gruby.

Złoże VF charakteryzuje się pionowym przepływem ścieków. Ścieki tłoczone z III komory osadnika wstępnego rozlewane są równomiernie na powierzchnię złoża za pomocą drenażu doprowadzającego, a następnie infiltrują w dół złoża przez poszczególne jego warstwy, zbudowane z materiałów o dużej przepuszczalności. Zalewanie złoża następuje cyklicznie (średnio 2 razy na dobę), w zależności od poziomu ścieków w przepompowni.

Proces oczyszczania ścieków w złożu typu VF obejmuje m.in. nitryfikację - utlenianie azotu amonowego do azotu azotanowego. W trakcie infiltracji ścieków w złożu zachodzą również inne jednostkowe procesy rozkładu i neutralizacji zanieczyszczeń. Ścieki oczyszczone trafiają do drenażu zbierającego, ułożonego w warstwie tłucznia na dnie złoża,
a następnie grawitacyjnie odpływają do czterech złóż HF z trzciną pospolitą.

Złoża gruntowo-roślinne typu HF obsadzone trzciną pospolitą stanowią drugi etap biologicznego oczyszczania ścieków. Każde z czterech złóż ma powierzchnię 13,8 m²,  głębokość 1 m, a ich wypełnienie stanowi piasek gruby. Złoża odizolowane są od gruntu rodzimego geomembraną hydroizolacyjną. Przepływ ścieków w złożach typu HF odbywa się w kierunku poziomym, a zwierciadło ścieków znajduje się poniżej powierzchni złoża. Zasilanie złóż ściekami następuje równomiernie dzięki zastosowaniu rur perforowanych ułożonych w warstwie tłucznia na wlocie każdego ze złóż.

W złożach typu HF oczyszczanie ścieków następuje na skutek sorpcji, filtracji, a także poprzez rozkład mikrobiologiczny. Rośliny pobierają niewielką część zanieczyszczeń,
a główną ich rolą jest utrzymanie odpowiedniej przewodności hydraulicznej oraz stymulowanie procesu nitryfikacji i denitryfikacji. Ścieki oczyszczone  odprowadzane są do studzienek rewizyjnych za pomocą drenażu zbierającego zainstalowanego w warstwie tłucznia. W studzienkach rewizyjnych za złożami typu HF zamontowane są rury uchylne,
umożliwiające regulację poziomu ścieków w złożach. Wysoki poziom ścieków w złożach utrzymuje się w okresie letnim, natomiast niski - zimą.

P-filtr do usuwania fosforu stanowi element chemicznego oczyszczania ścieków. Jego zastosowanie wiąże się z koniecznością osiągnięcia wysokich standardów w zakresie usuwania ze ścieków związków biogennych, głównie fosforu. P-filtr ma postać komory
z polietylenu, wypełnionej skałą węglanowo-krzemionkową - opoką (Rockfos^®) o granulacji 2-5 mm, poddaną dekarbonizacji (wypaleniu) w wysokiej temperaturze. Rockfos^® jest materiałem wysoce reaktywnym wobec fosforu, gdyż zawiera znaczne ilości pierwiastków, takich jak: wapń (>40%), krzem (>35%), glin i żelazo. Posiada porowatość na poziomie ponad 50%, a jego odczyn jest zasadowy (pH wynosi 11-12).

Objętość złoża filtracyjnego w tym obiekcie wynosi 0,8 m³. Ścieki biologicznie oczyszczone wprowadzane są na dno komory, a wylot ścieków znajduje się nad złożem filtracyjnym, co wymusza pionowy przepływ ścieków przez złoże. Usuwanie fosforu ze ścieków w P-filtrze następuje w wyniku sorpcji chemicznej. Ścieki oczyszczone z P-filtra odpływają grawitacyjnie do stawu infiltracyjnego.

Staw infiltracyjny jest odbiornikiem ścieków oczyszczonych odpływających
z oczyszczalni hydrofitowej i stanowi ostatni jej element. Jego rola polega na czasowym retencjonowaniu i uśrednianiu jakości ścieków oczyszczonych oraz odprowadzaniu ich nadmiaru do gruntu. Staw ma kształt elipsy, a jego powierzchnia na poziomie zwierciadła ścieków wynosi 12,4 m². Dno stawu oraz brzegi do wysokości około 1 m są uszczelnione geomembraną hydroizolacyjną. Przy napełnieniu stawu powyżej poziomu uszczelnienia następuje powolna infiltracja ścieków do gruntu. Staw stanowi korzystny element krajobrazotwórczy, który współtworzy z innymi obiektami oczyszczalni jedyny w swoim rodzaju układ przestrzenny, imitujący kształt żółwia.

Tego typu niewielkie zbiorniki wodne są środowiskiem bytowania żółwia błotnego, wpisanego do Polskiej i Europejskiej Czerwonej Księgi Zwierząt jako gatunek narażony na wyginięcie.

Hybrydowa hydrofitowa oczyszczalnia ścieków, która od 2015 roku funkcjonuje przy muzeum Poleskiego Parku Narodowego ma wpływ na ochronę jakości wód na terenie prawnie chronionym, gdyż zapewnia wysokoefektywne oczyszczanie ścieków oraz ma bezpośredni wpływ na społeczeństwo. Oczyszczalnia jest włączona do pakietu edukacyjnego PPN, a możliwość obserwacji jej funkcjonowania przyczynia się do podniesienie wiedzy
i świadomości ekologicznej uczniów szkół różnych szczebli, turystów odwiedzających Poleski Park Narodowy oraz przedstawicieli jednostek samorządowych.

W latach 2017-2021 muzeum Poleskiego Parku Narodowego odwiedziło i z hybrydowej hydrofitowej oczyszczalni ścieków skorzystało 153950 turystów z Polski i zagranicy.

Od 2020 roku w ramach współpracy Poleskiego Parku Narodowego z Uniwersytetem Przyrodniczym w Lublinie realizowany jest doktorat wdrożeniowy pt. „Opracowanie, wdrożenie i analiza funkcjonowania hybrydowej hydrofitowej oczyszczalni ścieków z zamkniętym obiegiem wody na terenie Poleskiego Parku Narodowego” finansowany przez Ministerstwo Edukacji i Nauki. Mamy nadzieję, że realizacja tego doktoratu wdrożeniowego zwróci uwagę społeczeństwa na zagadnienie związane z oczyszczaniem ścieków przy zastosowaniu metody hydrofitowej wraz z jednoczesną możliwością, odzysku oczyszczonej wody z przeznaczeniem do ponownego wykorzystania. Wykonany projekt stanowić będzie wzór do działania w tym kierunku i będzie inicjować podobne działania prowadzone przez instytucje i osoby prywatne.