Wykorzystanie roślinności w oczyszczaniu ścieków : higrofity (wymagają przesycenia podłoża wodą)

 (UWAGA! ZA ŁACIŃSKIE NAZWY NIE ODPOWIADAM!!!ani głową, ani ręką ani żadną inną częścią mojego ciała....)

WETLANDY (środowiska podmokłe)

permanentnie / okresowo występują deficyty tlenowe w podłożu (rośliny wymagają tlenu do oddychania, także ich części podziemne) radą sobie :  asymilując górą i część tlenu przesyłając do części podziemnych (około 100 – 400 mg tlenu/m2/h jest wydzielane do podłoża). Z tego tlenu korzystają także mikroorganizmy tlenowe (amonifikacja, nitryfikacja). I tak : przy ryzosferze (korzeniach) mamy strefę tlenową, poza nimi – beztlenową (niedotlenianą okresowo) co powoduje, że w 1 podłożu mogą się toczyć m.in. utlenianie szkodliwych i toksycznych pierwiastków (Fe2+ do Fe3+, Mn2+ do Mn4+)wszystkie procesy związane z obiegiem azotu w przyrodzie (amonifikacja, nitro i denitryfikacja...) è w oczyszczalniach konwencjonalnych muszą występować oddzielnie.

 

Typu ekologiczne higrofitów:

-         Pływające (pleustomowe) : ich części naziemne kontaktują się z atmosferą, która stanowi źródło dwutlenku węgla, pierwiastki biogenne czerpią bezpośrednio z wody.

o       Hiacynt wodny (nie występujący w Polsce) -  Eichornia

o       Rzęsa - Lemnacea minor, limba

o       Spirodela polivesa

o       Wolfia arista (najmniejsza roślina kwiatowa)

 

-         Wynurzone : zakotwiczone w podłożu systemem kłączy, ich części asymilujące, źródło CO2 to atmosfera, pierwiastki biogenne czerpią z podłoża. Niezależnie od miejsca występowania zawsze wystają ponad powierzchnię wody (części asymilujace i generatywne)

o       Trzcina pospolita – pragnites australis

o       Tatarak – aphorus calanus

o       Pałka wodna – tefalia stifolia, augistifolia

 

 

Wykorzystanie roślin pływających do oczyszczania:

Pomysł USA, NASA. Hiacynt wodny (roślina miliona dolarów – tyle wydano na próby pozbycia się go), najbardziej produktywna roślina na świecie. W ciągu doby podwaja swoją masę przy optymalnych warunkach! Kumuluje wiele pierwiastków roślinnych (P, N). Im wyższa biomasa rośliny, tym więcej N/P jest w stanie pobrać (N – średnio 3-4% biomasy, P- 0,5-1%, niezależnie ile N/P będzie dostępne w środowisku, roślina nie będzie w stanie pobrać więcej)

  1. odebranie roślin ze środowiska
  2. Wykorzystanie jako:
    1. Pasza dla bydła
    2. Produkcja biogazu
    3. Nawóz na polach

W Polsce nie możemy wykorzystywać hiacynta – zły klimat (umiarkowany, nieodpowiedni fotoperiod, zbyt niskie temperatury itp.) Dlatego wykorzystujemy RZĘSĘ

Zasada działania oczyszczalni:

-         przed dopuszczeniem ścieki oczyszczone w osadnikach (sedymentacja)

-         napowietrzany staw (wykorzystywana energia!)

-         staw z rzęsą : pokryty barierami (rzęsa jest lekka – przy byle podmuchu wiatru zostałaby zwiana w 1 róg, a aby oczyszczalnia dobrze działała musi byś na całości stawu)

-         odbiornik (ciek wodny np. kanał, rzeka)

Różnice miedzy rzęsą a hiacyntem : występuje tylko okresowo, około 1 kg suche masy na m2 na dobę, (zimą – opada na dno, częściowo gnije)

 

Wykorzystanie roślin wynurzonych do oczyszczania:

Pomysł Kathy Zeiger z U. Maxa Plancka  w latach 60. Używała trzciny. Boom w latach 80 na oczyszczalni tego typu (w Polsce – lata 90)

WARUNKI (czyli czym musi charakteryzować się zbiornik z  makrofitami wynurzonymi by móc być wykorzystany w oczyszczaniu ścieków):

-         duża powierzchnia

-         wysoka produkcja netto na jednostkę powierzchni

-         szybkie tempo adsorpcji pierwiastków labilnych

-         luksusowa konsumpcja (czyli max, optymalna zdolność wbudowywania we własne tkanki)

-         szeroka tolerancja (musi znieść nierównomierny dopływ ścieków, o różnym składzie)

-         łatwość rozmnażania i namnażania

-         łatwość usuwania ze środowiska (jeśli chcemy odebrać)

-         brak / ograniczona liczba roślinożerców (zgryz ściany komórkowej – kumulowane związki wypłyną z powrotem), patogenów.

-         Oporna na choroby

 

Trzy typy:

  1. stawy + rośliny (wpuszczone ścieki po uprzednim oczyszczeniu w osadnikach Imhofa lub gnilnych è tak pracowała Kathie Zeiger)
  2. ścieki wpuszczane bezpośrednio w podłoże – przez to podłoże jest przesycone wodą, określony czas referencji (przepływu), przy dopływie umieszczone kamienne kosze (pozwalają na równomierne doprowadzenie ścieków – oczyszczalnia powierzchniowa z przepływem poziomym ścieków)
  3. Oczyszczalnia powierzchniowa z przepływem pionowym ścieków. Użycie drenaża – ścieki wpływają do podłoża – są zbierane później.
  4. Uprawy roślin – korzenie zanurzone bezpośrednio w ściekach (tego typu oczyszczalnie dopiero powstają)

 

Zakładanie oczyszczalni np. Leszczyny k/Kielc

-         rozpoznanie podłoża

o       piaszczyste, piaszczysto – żwirowe : wymagają użycia folii (izolacja od przesączania przepuszczanych ścieków do wód podziemnych – aby zapobiec zanieczyszczeniom wody pitnej)

o       glina (10^-6 przepuszczalność)

-         położenie w terenie np. na stoku

-         drenaż z rur perforowanych (pionowy przepływ ścieku)

-         trzcina

o       sadzenie : z kłączy, pędów wschodzących (beł?, łatwo ukorzenić ją w węźle)

o       blisko rosnący (najczęściej nad jeziorami – nie trzeba dodatkowych kosztów na sprowadzanie)

-         na początku materiał mineralny w podłożu (sam żwir / piasek – nie rozwiną się bakterie, potem dwutlenek węgla dostarczany przez dopływ ścieków i rosnąca trzcinę)

 

ROLA HIGROFITÓW

-         bezpośrednia  - pobieranie pierwiastków biofilnych i kumulowanie ich w swoich tkankach (mało ważna, ilości kumulowane N/P są tak niewielkie)

-         pośrednia – ważniejsza, bardziej istotna

o       dostarczanie węgla organicznego dla mikroorganizmów żyjących w oczyszczalni

o       dostarczanie pewnej powierzchni, architektury (kłącza, korzenie, mozaika warunków tlenowych i beztlenowych)

o       dostarczanie tlenu do podłożą

 

Oczyszczanie : zawiesiny (sedymentacja przed puszczeniem na poletka, filtracja przez podłoże), N (nitryfikacja, denitryfikacja, amonifikacja – pobierany przez rośliny) P (kumulacja w tkankach, powinowactwo do połączeń z Al, Fe, Ca ), maleje miano E. Coli (np. wydalane przez rośliny substancje je zabijające)

 

Oczyszczalnia w Nowej Słupni (pod świętym krzyżem) - charakterystyka

-         plany w 1992, funkcjonuje 0d 1995

-         oczyszcza ścieki komunalne doprowadzane z 55 gospodarstw i kanalizacją z 25

-         dostarczanie ścieków o charakterze ciągłym (nie  ustaje nawet zimą)

-         1 stopień : osadnik, studzienka napowietrzająca, 3 poletka trzcinowe, ścieki infiltrowane przez trzcinę, zbierane kanałem zbiorczym do naturalnie istniejącego stawu i wypuszczane do Słupianki (rzeka o I klasie czystości)

-         normy do 2004 r:

o       20 mg BZT5 w odpływie

o       100 mg O2/l CHZT

o       30 mg zawiesina

o       N ogólny 30 mg, P 5 mg

-         po 2004 (po wejściu do UE)

o       deszczowe dni

§       100 mg zawiesina, 15 mg substancje ropopochodne

o       bezdeszczowe dni

§       40 mg BZT5

§       150 mg CHZT

§       50 mg zawiesina

 

Oczyszczalnie higrofitowe mogą być:

-         stosowane do oczyszczania na małą skalę (potrzebna jest duża powierzchnia )

-         stosowane na wsiach, przy małych miejscowościach, ośrodkach wypoczynkowych

-         do oczyszczania i ochrony ujęć wody pitnej (np. dla aglomeracjo gdańskiej)

-         oczyszczania wód poburzowych (metale ciężkie), przydomowych, spływów z pól, zbiorników z dopływami ze zlewni rolniczych

-         dosuszania i mineralizacji nadmiernego osadu z oczyszczalni konwencjonalnych.