Efektywność usuwania zanieczyszczeń w filtrach hydrofitowych z sekwencyjnym pionowym i poziomym przepływem ścieków

• Autorzy: Tuszyńska A. , Obarska-Pempkowiak H. , Worst M.

Warianty tytułu

EN

Efficiency of contaminants removal on hygdrophyte beds with sequential vertical and horizontal wastewater flow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W latach dziewięćdziesiątych w Polsce powstało kilkadziesiąt obiektów hydrofitowych w postaci złóż z poziomym przepływem ścieków, zwanych w literaturze angielskiej jako "horizontal flow constructed wetlands" (HF-CW). Obiekty te są wykorzystywane przede wszystkim w II a niekiedy w III stopniu oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych. Są one budowane jako systemy przyzagrodowe albo obiekty lokalne o wielkości od 5 do 2000 M (mieszkańców). Wiele z tych obiektów nie pracowało prawidłowo. Główną przyczyną była niewłaściwa eksploatacja osadników gnilnych. Brak odpowiednich połączeń pomiędzy ich komorami powodował przedostawanie się tłuszczów bądź zawiesin do złóż hydrofitowych. Dopływ tych zanieczyszczeń był przyczyną zmniejszania przewodności hydraulicznej tych obiektów. Powodowało to niekiedy zmianę ich charakteru z obiektów z podpowierzchniowym przepływem ścieków na obiekty z powierzchniowym przepływem, dla których obowiązują inne zasady projektowania i eksploatacji. W Polsce dotychczas stosowano wyłącznie konfigurację zaproponowaną przez Johansena i Brixa [4] ze złożem HF-CW ustawionym na początku biologicznego oczyszczania. Charakterystyka funkcjonowania tych obiektów została opracowana przez Obarską-Pempkowiak i Gajewską [5]. W porównaniu z obiektami jednostopniowymi wydajność usuwania zanieczyszczeń była wyższa i wynosiła dla BZT5 od 59,2% do 92,3%, średnio 86,7% w zakresie obciążeń 21 kg/ha?d do 123 kg/ha?d. Obiekty hybrydowe charakteryzowały się wyższą i bardziej stabilną zdolnością do usuwania azotu. Średni ładunek usuwanego azotu wynosił 7,8 kg/ha?d. Przeprowadzono analizę efektywności usuwania zanieczyszczeń w filtrach hydrofitowych z sekwencyjnym pionowym i poziomym przepływem ścieków w okresie trzech lat eksploatacji. Dominującą rolę w usunięciu substancji organicznej miał filtr VF-CW, którego średnia skuteczność wynosiła 98,0%. Usuwanie związków fosforu następowało ze średnią skutecznością 36,5% w złożu VF-CW oraz z 32,9% w złożu HF-CW. Zastosowany dodatkowo filtr adsorpcyjny usuwał pozostałe związki do poziomu poniżej 1 mg/dm3. Złoże VF-CW zapewniało skuteczną nitryfikację związków azotu wynoszącą średnio w sezonie poza wegetacyjnym: 81,1% oraz w sezonie wegetacyjnym: 93,9%. Proces denitryfikacji w złożu HF-CW przebiegał efektywnie tylko w roku 2001 i wydajność tego procesu wynosiła jedynie około 0,5 g N/Md (poniżej założeń projektowych). W dalszych latach eksploatacji nastąpiła kolmatacja złoża spowodowana nadmiernym obciążeniem obiektu spowodowana nielegalnymi zrzutami ścieków.

EN

For the recent years hybrid hydrophyte systems are becoming more and more popular. In the hybrid systems HF-CW (horizontal flow constructed wetland) beds assure high efficiency of organic matter and total suspension removal as well as they may create suitable conditions for denitrification. However in the VF-CW (vertical flow constructed wetland) create suitable conditions for nitrification, and their more efficient aeration causes also very effective removal of organic substance represented by BOD5 and CODCr. As a result hybrid system joins advantages of HF-CW and VF-CW objects, what allows to gain lower concentrations of organic substances represented by BOD, total nitrification as well as partial denitrification, which means much lower concentration of total nitrogen [1]. The object of investigations was the constructed wetland in Wiedersberg in Saxonia in Germany supplied with domestic sewage from 145 inhabitants. Wastewater after mechanical treatment in three compartment primary settling tank is then treated on hydrophyte beds situated in the following combination: VF-CW bed and HF-CW bed with unit area accordingly: 3.2 m2/M and 3.75 m2/M. VF-CW bed is divided into 4 compartments while HF-CW bed has two compartments. Wastewater piped off from VF-CW bed are several times during a day recirculated to one of the compartments of the primary settling tank in order to assure proper conditions for the denitrification process. HF-CW and VF-CW beds were settled with reed (Phragmites australis) in the spring 1998. This is one of the new solutions, because up to now configuration with vertical bed situated at the beginning of the biological part of treatment plant was applied. The evaluation of object performance was carried out basing on results of concentrations of organic matter, suspended solids and nutrients in the inflow and in the outflow as well as after subsequent stages of treatment. Evaluation period started in 2001 and lasted to 2003. It was proved that dominant role in removal of organic substances, equal to 98.0%, had vertical flow filter. The removal of phosphorus took place in horizontal flow constructed wetland with efficiency 36.5%, in vertical flow bed with efficiency 32.9%. Additionally applied adsorption filter removed the rest of phosphorus compounds below 1 mg/dm3. Horizontal flow bed secured efficient nitrification of ammonia nitrogen, on average 81.1% during vegetation season and 93.9% during non-vegetation season. The efficient denitrification took place only in 2001 year in horizontal flow constructed wetland with efficiency equal to 0.5 g N/day (below project assumptions). In the further time of exploitation colmotation of filling material occurred due to excess load of contaminants due to illegal discharge of sewage from individual farms.

Słowa kluczowe

PL

analiza efektywności; usuwanie zanieczyszczeń w filtrach hydrofitowych; przepływ ścieków

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: Tom 6
• Strony: 115--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Tuszyńska A.

• Politechnika Gdańska

autor

Obarska-Pempkowiak H.

• Politechnika Gdańska

autor

Worst M.

• Wasserwirtschaftsamt Hof, Deutschland

Bibliografia

• 1. Cooper P.: Sizing vertical flow and hybrid constructed wetland systems. Ed. [V.Dias & J. Vymazal] 1st International Seminar on “The use of aquatic macrophytes for wastewater treatment in constructed wetlands”, Fundacão Calouste Gulbenkian, Lisbona, Portugalia 2003.
• 2. Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser-, Schlammuntersuchung. Handbuch tGewA EA 4.1.5, Jan. 2002. Betriebsanweisung, Gefahrstoffhandbuch der Bayer. Staatsbauverwaltung, April 1992.
• 3. Johansen N.H, Brix M., Arias C.A.: Design and characterization of compact constructed wetland system, removing BOD, nitrogen and phosphorus from single household sewage. Proceedings of “8th International Conference on Wetland System for Water Pollution Control”. Arusha, Tanzania 2002, Chapter 1:47÷61. 2002.
• 4. Johansen N.H., Brix H.: Design criteria for a two- stage constructed wetland. Proceedings of “5th International Conference on Wetland System for Water Pollution Control” Univ. für Bandenkutur Vien and IAWQ, Vienna 1996, IX:3÷7. 1996.
• 5. Mierzejewski M.: Efektywność usuwania zanieczyszczeń na złożach trzcinowych o przepływie pionowym. W: Materiały Międzynarodowego Seminarium nt. „Oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem roślin”. Fundacja Wspomagania Wsi, Cedynia k. Kielc, 1999:105÷117. 1999.
• 6. Obarska-Pempkowiak H., Gajewska M.: Recent development in wastewater treatment in constructed wetlands in Poland. Kluwer Academic Publisher B-V, The Netherlands (in press).
• 7. Platzer Chr.: Design recommendations for subsurface flow constructed wetlands for nitrification and denitryfication. In: Proceedings – “6th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control”. 1998, Univ. of Estadual Paulista, São Pedro, Brazil 1998.
• 8. Rustige H., Platzer Chr.: Nutrient removal in subsurface flow constructed wetlands for application in sensitive regions. In: Proccedings of “7th International Conference on Wetland System for Water Pollution Control”. Univ. of Florida, Lake Buena Vista, Florida 2000:309÷316. 2000.
• 9. Soroko M.: Skuteczność usuwania substancji organicznej oraz związków biogennych w kilku oczyszczalniach hydrofitowych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 1(1):173÷186. 2001.