Oczyszczalnie hydrofitowe jako wdrożenie założeń idei gospodarki o obiegu zamkniętym

Kołecka, K.; Obarska-Pempkowiak, H.; Gajewska, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Oczyszczalnie hydrofitowe jako wdrożenie założeń idei gospodarki o obiegu zamkniętym

Autorzy

Kołecka K. , Obarska-Pempkowiak H. , Gajewska M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Treatment Wetlands as the Implementation of the Circular Economy

Języki publikacji

Abstrakty

Gospodarka realizowana w obiegu zamkniętym ma na celu minimalizację wpływu na środowisko w procesie wytwarzania produktów przez wybór odpowiednich składników oraz sposobu i procesów projektowania umożliwiających powtórne wykorzystanie produktów ubocznych. Pakiet działań polegających na wdrożeniu wyżej wymienionych założeń przyjęła Komisja Europejska w dn. 2 grudnia 2015 roku. W ideę gospodarki zamkniętej bardzo dobrze wpisują się systemy hydrofitowe stosowane w gospodarce komunalnej między innymi do oczyszczania wód i ścieków oraz odwadniania i stabilizacji osadów ściekowych. Celem pracy jest przedstawienie znaczenia systemów hydrofitowych jako nowych, istotnych elementów w kreowaniu założeń gospodarki o obiegu zamkniętym ("circular economy"). W przyszłości podejście do gospodarki wodno-ściekowej będzie wymagało znaczących zmian. W celu spełnienia wymogów obiegu zamkniętego należy zmienić obecny sposób zbierania, odprowadzania i oczyszczania ścieków. W nowym podejściu konieczny będzie rozdział ścieków (separacja) na frakcje użyteczne i szkodliwe w miejscu powstawania. Takie systemy będą musiały być zaprojektowane dla konkretnego źródła z uwzględnieniem możliwości ponownego użycia wody. Systemy hydrofitowe obecnie są powszechnie akceptowane jako technologia wykorzystywana przede wszystkim do oczyszczania różnego rodzaju ścieków i jako systemy ochrony wód oraz obiekty do odwadniania i stabilizacji osadów ściekowych. Jednak wraz ze zmianą podejścia i ukierunkowania się na gospodarkę o obiegu zamkniętym przed tego typu systemami stawiane są nowe cele i wymagania. Te wymagania dotyczyć będą miedzy innymi ponownego wykorzystania wody (oczyszczanie ścieków szarych, oczyszczanie i magazynowanie wody deszczowej, usuwanie trwałych zanieczyszczeń organicznych o niskich stężeniach, doczyszczanie ścieków po procesie oczyszczania jako trzeci stopień), odzysku związków biogennych (produkcja nawozów z osadów ściekowych, wstępne oczyszczenie ścieków przed fertygacją, odzysk związków fosforu ze ścieków za pomocą nowych wypełnień zapewniających efektywną adsorpcję), produkcji energii (systemy hydrofitowe do oczyszczania wód pofermentacyjnych czy miejsca do produkcji biomasy) oraz tworzenia ekosystemów na terenach miejskich. Spełnienie wymienionych kryteriów jest możliwe przy zastosowaniu odpowiedniej konfiguracji systemów hydrofitowych lub ich połączenia z innymi, dostępnymi technologiami, dzięki którym mogą być bardziej efektywne i opłacalne pod względem ekonomicznym w porównaniu z dotychczas stosowanymi metodami. Przykłady wdrożeń oczyszczalni hydrofitowych zgodnie z założeniami gospodarki o obiegu zamkniętym można spotkać w wielu miejscach. Pełne wykorzystanie potencjału obiektów hydrofitowych w gospodarce o obiegu zamkniętym jest dosyć trudne i wymaga przede wszystkim zmiany sposobu myślenia oraz podejścia do dostarczania i wykorzystania wody oraz odprowadzania i oczyszczania ścieków. Konieczne są jednak dalsze badania i udoskonalania, które będą stanowić nowe narzędzia, aby móc w pełni wykorzystać istniejące możliwości.

The aim of the circular economy is to reduce the impact of production and products on the environment by selecting the appropriate components and use the proper process design enabling reuse of products. On 2nd December 2015, the European Commission adopted a package of actions to implement the above-mentioned objectives. Treatment wetlands (TWs) used for treating water and wastewater as well as for dewatering and stabilization of sewage sludge are part of the circular economy. The aim of the study is to present the importance of TWs as new, essential elements in the creation of assumptions for circular economy idea. In future, the approach to water and wastewater management will require significant changes. In order to meet the requirements of the circular economy, the current way of collecting, discharging and treating of wastewater will have to be changed. In the new approach, it will be necessary to separate the wastewater into useful and harmful fractions in the place of origin. Such systems will have to be designed for a particular source, with the possibility of re-use of water. Currently TWs are widely accepted as a technology for treatment of various types of wastewater and as water protection systems, as well as facilities for dewatering and stabilization of sewage sludge. However new goals and requirements appears with changes of approach and the focus on the circular economy. These requirements will probably relate to the reuse of water (gray water treatment, treatment and storage of rainwater, removal of persistent organic pollutants with low concentrations, treatment of wastewater the third stage in WWTPs), recovery of nutrients (production of fertilizers from sewage sludge, recovery of phosphorus compounds from wastewater using new fillings ensuring effective adsorption), energy production (TWs for treatment of leachate from digestion chamber and biomass production) and ecosystems in urban areas. The appropriate configuration of TWs or their combination with other available technologies assures that the fulfill of mentioned-above goals will be possible and more efficiency and cost-effective solutions will be created. The application of TWs according to the circular economy can be found in many places. The use of TWs in the circular economy is reasonable and possible, however further research should be done.

Słowa kluczowe

gospodarka o obiegu zamkniętym gospodarka komunalna systemy hydrofitowe ponowne użycie wody odzysk substancji biogennych

circular economy municipal management treatment wetlands TWs water reuse nutrients recovery

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 2

Strony

1350--1371

Opis fizyczny

Bibliogr. 49 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kołecka K.

Politechnika Gdańska

autor

Obarska-Pempkowiak H.

Politechnika Gdańska

autor

Gajewska M.

Politechnika Gdańska

Bibliografia

1. Abec, A., (2015). Ekonomia od kołyski do kołyski, http://odpowiedzialny biznes.pl/artykuly/ekonomia-od-kolyski-do-kolyski/ (15.03.2017).
2. Adyel, T.M., Oldham, C.E. and Hipsey, M.R. (2016). Stormwater nutrient attenuation in a constructed wetland with alternating surface and subsurface flow pathways: Event to annual dynamics, Water Research, 107, 66-82.
3. Ayaz, S.Ç., (2008). Post-treatment and reuse of tertiary treated wastewater by constructed wetlands, Desalination, 226(1-3), 249-255.
4. Barbagallo, S. Barbera, A. C., Cirelli, G. L., Milani, M. and Toscano, A., (2014). Reuse of constructed wetland effluents for energy crops, Water Science & Technology, 70(9), 1465-1472.
5. Barbera, A.C., Cirelli, G.L., Cavallaro, V., Di Silvestro, I., Pacifici, P., Castiglione, V., Toscano, A., Milani, M. (2009). Growth and biomass production of different plant species in two different constructed wetland systems in Sicily, Desalination, 247, 130-137.
6. Boruszko, D., Dąbrowski, W., Malinowski, P. (2017). Organic matter and heavy metals content modeling in sewage sludge treated with reed bed system, E3S Web Conf., 22, DOI: 10.1051/e3sconf/20172200021.
7. Boutin, C., Prost-Boucle, S., Boucher, M. (2010). Robustness of vertical reed bed filters facing loads variations: The particular case of campsites, International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, October 4-8 2010, Venice, Italy, 1, 177-184.
8. Braungart, M., McDonough, W., Bollinger, A. (2007). Cradle-to-cradle design: creating healthy emissions - a strategy for eco-effective product and system design. Journal of Cleaner Production, 15(13-14), 1337-1348.
9. Chojnicka, A., Gajewska, M. (2014). Systemy hydrofitowe do oczyszczania ścieków bytowych, projektowanie wg zasad francuskich. Rynek Instalacyjny, H, 69-74.
10. Ciria, M.P., Solano, M.L., Soriano, P. (2005). Role of Macrophyte Typhalatifolia in a Constructed Wetland for Wastewater Treatment and Assessment of Its Potential as a Biomass Fuel, Biosy stems Engineering, 92(4), 535-544; doi:10.1016/j.biosystemseng.2005.08.007.
11. Dąbrowski, W., Karolinczak, B., Gajewska, M., Wojciechowska, E. (2017). Application of subsurface vertical flow constructed wetlands to reject water treatment in dairy wastewater treatment plant. Environmental Technology, 38(2), 175-182.
12. Fletcher, T.D., Shuster, W., Hunt, W.F., Ashley, R., Butler, D., Arthur, S., Trowsdale, S., Barraud, S., Semadeni-Davies, A., Bertrand-Krajewski, J.L. and Mikkelsen, P.S. (2015). SUDS, LID, BMPs, WSUD and more-The evolution and application of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal, 12(7), 525-542.
13. Gajewska, M., Obarska-Pempkowiak, H. (2011). Efficiency of pollutant removal by five multistage constructed wetlands in a temperate climate. Environment Protection Engineering, 37(3), 27-36.
14. Gross, A., Shmueli, O., Ronen, Z. and Raveh, E. (2007) Recycled vertical flow constructed wetland (RVFCW) - a novel method of recycling greywater for irrigation in small communities and households, Chemosphere, 66(5), 916-923.
15. Hsu, C.B., Hsieh, H.L., Yang, L., Wu, S.H., Chang, J.S., Hsiao, SC., Su, H.C., Yeh, C.H., Ho, Y.S. and Lin, H.J. (2011). Biodiversity of constructed wetlands for wastewater treatment, Ecological Engineering, 37(10), 1533-1545.
16. Kantawanichkul, S. (2009). Newsletter, No. 35, November 2009. IWA Specialist Group on Use of Macrophytes in Water Pollution Control.
17. Karolinczak, B., Dąbrowski, W. (2017). Effectiveness of septage pre-treatment in vertical flow constructed wetlands. Water Science & Technology, 77, 2544-2553.
18. Karolinczak, B., Miłaszewski, R., Sztuk, A. (2015). Analiza efektywności kosztowej różnych wariantów technologicznych przydomowych oczyszczalni ścieków, Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 726-746.
19. Kołecka, K, Gajewska, M., Obarska-Pempkowiak, H., Rohde, D. (2017). Integrated dewatering and stabilization system as an environmentally friendly technology in sewage sludge management in Poland, Ecological Engineering, 98, 346-353.
20. Kołecka, K., Obarska-Pempkowiak, H. (2008). The quality of sewage sludge stabilized for a long time in reed basins. Environmental Protection Engineering, 34(3), 13-20.
21. Kołecka, K., Obarska-Pempkowiak, H. (2013). Potential fertilizing properties of sewage sludge treated in the Sludge Treatment Reed Beds (STRB). Water Science &Technology, 68(6), 1412-1418.
22. Komisja Europejska (2015). Komunikat prasowy. http://europa.eu/rapid/press- release_IP-15-6203_pl.htm (02.12.2015).
23. Jóźwiakowski, K., Gajewska, M., Pytka, A., Marzec, M., Gizińska-Górna, M., Jucherski, A., Walczkowski, A., Nastawny, M., Kamińska, A., Baran, S. (2017). Influence of the particle size of carbonate-siliceous rock on the efficiency of phosphorous removal from domestic wastewater, Ecological Engineering, 98, 290-296.
24. La Bella, S., Tuttolomondo, T., Leto, C., Bonsangue, G., Leone, R., Virga, G., Licata, M. (2016). Pollutant removal efficiency of a pilot-scale Horizontal Subsurface Flow in Sicily (Italy) planted with Cyperusalternifolius L. and Typhalatifolia L. and reuse of treated wastewater for irrigation of Arundodonax L. for pellet production - Results of two-year tests under Mediterranean climatic conditions, Desalination and Water Treatment, 57, 22743-22763, doi:10.1080/19443994.2016.1173384.
25. Liquete, C., Udias, A., Conte, G., Grizzetti, B., Masi, F. (2016). Integrated valuation of anature-based solution for water pollution control. Highlighting hidden benefits, Ecosystem Services, 22, 392-401.
26. Masi, F., Bresciani, R., Rizzo, A., Conte, G. (2017). Constructed wetlands for combined sewer overflow treatment: Ecosystem services at Gorla Maggiore, Italy, Ecological Engineering, 98, 427-438.
27. Masi, F., El Hamouri, B., Abdel, Shafi, H., Baban, A., Ghrabi, A., Regelsberger, M. (2010). Segregated black/grey domestic wastewater treatment by Constructed Wetlands in the Mediterranean basin: the Zer0-m experience, Water Science & Technology, 61(1), 97-105, doi:10.2166/wst.2010.780.
28. Masi, F., Bresciani, R., Rizzo, A., Edathoot, A., Patwardhan, N., Panse, D., Langergraber G. (2016). Green walls for greywater treatment and recycling in dense urban areas: a case-study in Pune, Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development, 6(2), 342-347; doi:10.2166/washdev.2016.019.
29. Masi, F., Rizzo, A. and Bresciani, R. (2015). Green architecture and water reuse: examples from different countries, Sustainable Sanitation Practice, 23, 4-10.
30. Matamoros, V, Rodríguez, Y, Albaigés, J. (2016). A comparative assessment of intensive andextensive wastewater treatment technologies for removing emerging contaminants in small communities. Water Research, 88, 777-785. doi: 10.1016/j.watres.2015.10.058.
31. Matamoros, V., Rodríguez, Y., Bayona, J.M. (2017). Mitigation of emerging contaminants by full scale horizontal flow constructed wetlands fed with secondary treated wastewater, Ecological Engineering, 99, 222-227.
32. Nielsen, S., Bruun, E.W. (2015). Sludge quality after 10-20 years of treatment in reed bed systems. Environmental Science and Pollution Research, 22(17), 12885-12891.
33. Nielsen, S. (2011). Sludge treatment reed bed facilities - organic load and operation problems, Water Science and Technology, 63(5), 941-947.
34. Nivala, J., Wallace, S., Headley, T., Kassa, K., Brix, H., van Afferden, M., Müller, R. (2013). Oxygen transfer and consumption in subsurface flow treatment wetlands. Ecological Engineering, 61, 544-554.
35. Nolde, E. (2007). Possibilities of rainwater utilisation in densely populated areas including precipitation runoffs from traffic surfaces, Desalination, 215, 1-11.
36. Obarska-Pempkowiak, H., Gajewska, M., Kołecka, K., Wojciechowska, E., Ostojski, A. (2015a). Zrównoważone gospodarowanie ściekami na przykładzie obszarów wiejskich. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 585-603.
37. Obarska-Pempkowiak, H., Gajewska, M., Wojciechowska, E., Kołecka, K. (2015b). Sewage gardens - constructed wetlands for single family households. Environment Protection Engineering, 41(4), 71-82.
38. Obarska-Pempkowiak, H., Kołecka, K., Buchholtz, K., Gajewska, M. (2015c). Ekoinżynieria w zintegrowanym odwadnianiu i stabilizacji osadów ściekowych w systemach trzcinowych, Przemysł chemiczny, 94/12, 2299-2303, doi: 10.15199/62.2015.12.43.
39. Obarska-Pempkowiak, H., Gajewska, M., Wojciechowska, E., Stosik, M. (2011). Constructed wetland systems for aerial run off treatment in the Gulf of Gdańsk region, Rocznik Ochrona Środowiska, 13(1), 173-185.
40. Paing, J., Guilbert, A., Gagnon, V. and Chazarenc, F. (2015), Effect of climate, wastewater composition, loading rates, system age and design on performances of French vertical flow constructed wetlands: a survey based on 169 full scale systems, Ecological Engineering, 80, 46-52.
41. Pempkowiak, J., Obarska-Pempkowiak, H. (2002). Long-term changes in sewage sludge stored in a reed bed. Science of The Total Environment, 297(1-3), 59-65.
42. Rousseau, D.P.L., Lesage, E., Story, A., Vanrolleghem, P.A., De Pauw, N. (2008). Constructed wetlands for water reclamation, Desalination, 218(1-3), 181-189.
43. Van Oirschot, D., Wallace, S., Van Deun, R. (2015). Wastewater treatment in a compact intensified wetland system at the Badboot: a floating swimming pool in Belgium, Environ Sci Pollut Res Int, 22(17), 12870-12878, doi: 10.1007/s11356-014-3726-6.
44. Verlicchi, P., Zambello, E. (2014). How efficient are constructed wetlands in removing pharmaceuticals from untreated and treated urban wastewaters? A review, Science of the Total Environment, 470-471, 1281-1306.
45. Vymazal, J. (2014) Constructed wetlands for treatment of industrial wastewaters: a review, Ecological Engineering, 73, 724-751.
46. Vymazal, J., Brezinova, T. (2015). The use of constructed wetlands for removal of pesticides from agricultural runoff and drainage: a review, Environment international, 75, 11-20.
47. Wang, Y., Ko, C., Chang, F., Chen, P., Liu, T., Sheu, Y., Shih, T., Teng, C. (2011). Bioenergy production potential for aboveground biomass from a subtropical constructed wetland. Biomass and bioenergy, 35, 50-58.
48. Woods, Ballard, B., Wilson, S., Udale-Clarke, H., Illman, S., Scott, T., Ashle, R., Kellagher, R. (2015). The SuDSManual, C753, CIRIA, London, UK.
49. Yacooub, A., Fresner J. (2006). Half is Enough - An Introduction to Cleaner Production. Beirut, Lebanon: LCPC Press.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-ccd80b70-6d98-4294-a3ca-29928f1f9170