INSTYTUT BUDOWNICTWA, MECHANIZACJI I ELEKTRYFIKACJI ROLNICTWAGórskie 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.plAdres 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 IBMERze 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 prze-

pływowym, 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 wielokomo-

rowym osadniku przepływowym (I wersja technologiczna – rys. 1) lub dodatkowo po złożu

filtracyjnym o pionowym ewentualnie poziomym przepływie ścieków (II wersja technologicz-

na – 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 żwiro-

wo-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 bioche-

micznych 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 po-

przez tlenowy rozkład nadmiaru błony biologicznej i zawiesin blokujących powierzchnię fil-

tracyjną, co ma szczególne znaczenie w prawidłowym przebiegu całego procesu technologicz-

nego.

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 po-

wierzchniach 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 zani-

kowo na wydzieloną powierzchnię użytku obsadzonego roślinami wodolubnymi. Oczyszczo-

ną ciecz można również wprowadzić pod powierzchnią gruntu poprzez specjalny układ rozsą-

czający.

Uwaga! Zabrania się wprowadzania wód opadowych do osadnika przepływowego in-

stalacji 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 równole-głych)

- powierzchnia czynna (jedno złoże) - 30,0÷60,0 m2

- szerokość złoża - 2,0 m

- długość złoża - 15,0÷30,0m

- grubość warstwy filtracyjnej - 0,25÷0,5 m

3 OBLICZENIA

Ze względu na zapewnienie odpowiedniej równomierności przepływu przez wypełnie-

nie 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:

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)

L=Q

d. (ln C

0 - ln C

t)

b . kBZT

[1]

8

3.2 Głębokość warstwy filtracyjnej

Minimalną głębokość należy obliczyć na podstawie wzoru Darcy

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.

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 dłu-

gość stopnia mieściła się w granicach 0,8÷2,5 m

h1. (1+i

s . i

k)

a =

is - i

k

[3]

k

f .i.b

Qdh= [2]

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 wyko-

nać 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 fo-

lią budowlaną.

Przy długości kanału powyżej 20,0m na trasie jego przebiegu wykonać studzienki prze-

pływowe. Studzienki z tworzywa sztucznego montować wg instrukcji producenta. Przy wyko-

nywaniu 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 styro-

pianowymi 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 wy-

konanie podkładu z makulatury, również powierzchnię folii można w ten sposób zabezpie-

czyć.

• 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 wypeł-

nić 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 roz-

dzielczą (pkt 4.2)

W studzience pompowej należy zainstalować jednofazową pompę z wyłącznikiem pły-

wakowym 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 ze-

wnątrz pomieszczeń. W skrzynce zamontować gniazdo jednofazowe oraz wyłącznik nadmia-

rowo-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 prze-

wodem 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, wyma-

gane są jedynie okresowe przeglądy i prace pielęgnacyjne

I tak przy dopływie grawitacyjnym:

• w okresach comiesięcznych sprawdzić drożność studzienki rozdzielczej oraz rur odpły-

wowych 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 stano-

wił 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 ko-

mory, sprawdzając jednocześnie drożność rurowych separatorów zanieczyszczeń umieszczo-

nych na przepływach z poszczególnych komór osadnika.

12

13

14

15

16

17

17

ZAŁĄCZNIK NR 1

PRZYKŁAD

OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH Z WYKORZYSTANIEM STO-

KOWEGO ZŁOŻA GRUNTOWO-ROŚLINNEGO

ZLOKALIZOWANEGO NA STOKU O MAŁYM NACHYLENIU

18

18

19

19

20

20

200

10

dopływścieków

Kominekwentylacyjny

100 mm φPokrywa betonowa

lub właz żeliwny

16 23

dopływ

471.81471.90

472.60

A

A

A-A

betonowy klinuszczelniający

45

Rys. 3. OSADNIK PRZEPŁYWOWY

kominki wymurowaćz kostek betonowychlub wykonać z betonu

w szalunku

21

21

22

22

ZAŁĄCZNIK NR 2

PRZYKŁAD

OCZYSZCZALNIA ŚCIEKÓW BYTOWYCH Z WYKORZYSTANIEM STO-

KOWEGO ZŁOŻA GRUNTOWO-ROŚLINNEGO

ZLOKALIZOWANEGO NA STOKU O DUŻYM NACHYLENIU

23

23

24

24

25

25

26

26