Converting sewage holding tanks to rainwater harvesting tanks in Poland

• Autorzy: Murat-Błażejewska Sadżide , Błażejewski Ryszard

Identyfikatory

DOI

10.24425/aep.2020.135770

Warianty tytułu

PL

Przekształcanie zbiorników bezodpływowych w zbiorniki na wodę opadową w Polsce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was an assessment of feasibility of conversion of sewage holding (SH) tanks to rainwater harvesting (RWH) tanks in Poland. Such a conversion may partly solve the problem of water scarcity for irrigation of plants in individual small gardens and reduce tap water consumption. Seven methods of RWH tanks sizing were applied to an example of a small harvesting system of the roof area equal to the garden irrigation area of 100 m² for three different irrigation doses. A new criterion was introduced to optimize the tank capacity. Economic optimization was provided for new RWH tanks and for the tanks adapted from abandoned SH tanks. Results obtained for a system sited in west-central Poland in an average year have shown that design capacity of RWH tanks varied markedly between sizing methods. The conversion of SH tanks to RWH tanks is profitable, especially for irrigation due to scarcity of water in relatively dry west-central regions. Conversion of individual SH tanks in a good technical state to RWH tanks is relatively simple and cheap. The potential increase in storage volume due to the conversion of individual SH tanks to RWH tanks could reach all over Poland 215–350 dam³ per year, and individually can save up to 18–25% of total annual water use.

PL

Celem pracy była ocena możliwości przekształcenia zbiorników bezodpływowych do ścieków (ZB) w zbiorniki do gromadzenia wody deszczowej (WD) w Polsce. Taka konwersja może częściowo rozwiązać problem niedoboru wody do nawadniania roślin w małych ogrodach przydomowych i zmniejszyć zużycie wody wodociągowej. Zastosowano 7 metod określania wielkości zbiornika WD na przykładzie małego systemu zbierającego opady z dachu o powierzchni równej powierzchni nawadnianego ogrodu (100 m²) oraz do alimentacji domowej instalacji wodociągowej w ilości 140 dm³/d. Wprowadzono nowe kryterium optymalizacji pojemności zbiornika, bazujące na efektywności hydraulicznej. Optymalizację ekonomiczną wykonano dla nowych zbiorników WD oraz dla zaadaptowanych z wyłączonych z eksploatacji ZB. Wyniki uzyskane dla systemu zlokalizowanego w środkowozachodniej Polsce i symulacji wykazały, że pojemność projektowa zbiorników WD różniła się znacznie między metodami wymiarowania. Konwersja ZB na zbiorniki WD jest opłacalna, szczególnie w przypadku nawadniania roślin w okresach niedoboru wody, a konwersja do instalacji wspomagającej wodociąg sieciowy jest jeszcze bardziej opłacalna, gdyż okres jej zwrotu wynosi od 2 do 6 lat. Przekształcanie indywidualnych ZB w zbiorniki WD i POŚ jest stosunkowo proste i tanie. Potencjalny wzrost pojemności retencyjnej w wyniku konwersji indywidualnych ZB na zbiorniki WD może osiągnąć w całej Polsce 215–350 tys. m3 rocznie, a indywidualnie może zaoszczędzić do 40% całkowitego rocznego zużycia wody.

Słowa kluczowe

EN

rainwater harvesting; sewage holding tank; storage; irrigation; cost

PL

zbieranie wody deszczowej; zbiornik na ścieki; przechowywanie; nawadnianie; koszt

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 46, no. 4
• Strony: 121--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Murat-Błażejewska Sadżide

• Poznań University of Life Sciences, Poland

autor

Błażejewski Ryszard

• Poznań University of Life Sciences, Poland

Bibliografia

• 1. Aquanet (2020). Tariffs for collective water supply. https://www.aquanet.pl/taryfa-dla-zbiorowego-zaopatrzenia-w-wode-od-6062018-do-5062021,747 (10.07.2020).
• 2. Brown, J.W. & Leung, P. (1991). Optimal cistern size for hydroponic greenhouse operation. Proc. of the 5th Int. Conf. on Rain Water Cistern Sizing. NTOU, Keelung, Taiwan, pp. 292-304.
• 3. Burchart-Koroll, D. & Zawartka, P. (2019). Environmental life cycle assessment of septic tanks in urban wastewater system - a case study for Poland. Archives of Environmental Protection. 45, 4, pp. 68-77, DOI: 10.24425/aep.2019.130243.
• 4. Council Directive 91/271/EEC (1991), concerning urban waste water treatment. 21 May 1991 (EU OJ L 135 of 30.5.1991).
• 5. DIN 1989-1, (2002). Regenwassernutzungsanlagen Teil 1: Planung, Ausfhrung, Betrieb und Wartung.
• 6. Dixon, A., Butler, D. & Fewkes, A. (1999). Computer simulation of domestic water reuse system: investigating greywater and rainwater in combination. Water Science & Technology 38, 4, pp. 25-32.
• 7. EC (2019). Evaluation of the Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991, concerning urban waste-water treatment. Brussels, 13.12.2019 SWD(2019) 700
• 8. EC (2020) Reasoned opinion of 14.05.2020 INF/20/859 https://ec.europa.eu/atwork/applying-eu-law/infringementsproceedings/infringement_decisions/ (6. 08. 2020)
• 9. EN 16941-1. (2018). On-site non-potable water systems. Systems for the use of rainwater.
• 10. Fewkes, A. (2006). The technology, design and utility of rainwater catchment systems: a literature review. In: D. Butler and F.A. Memon, (Eds.) Water Demand Management. London, IWA Publishing.
• 11. Imteaz, M.A., Shanableh, A., Rahman, A. & Ahsan, A. (2011). Optimisation of RWH tank design from large roofs: A case study in Melbourne, Australia. Resources, Conservation and Recycling. 55 (11), pp. 1022-1029.
• 12. Kasperska-Wołowicz, W., Łabędzki, L. & Bąk, B. (2003). Dry periods in the Bydgoszcz region. Water-Environment-Rural Areas. 3(9), pp. 39-56.
• 13. Karim, R.M., Rimi, R.A. & Billah, M.D. (2014). Analysis of storage volume and reliability of the rainwater harvesting tanks in the coastal area of Bangladesh. Desalination and Water Treatment, June, DOI:10.1080/19443994.2014.923201.
• 14. Kowalczyk, S. & Ujda, K. (1987). Comparative measurement of atmospheric precipitation. Mat. Bad. Ser. Meteorologia, IMGW, 14, Warszawa. (in Polish)
• 15. Kim, B., Anderson, K., Lee, S. & Kim, H. (2014). A real option perspective to value the multi-stage construction of rainwater harvesting systems reusing septic tank. Water Resources Management. 28, 8, pp. 2279-2291, DOI: 10.1007/s11269-014-0613-3.
• 16. Local Data Bank (2020). Statistics Poland. Environmental Protection. Liquid waste. https://bdl.stat.gov.pl/BDL/dane/podgrup/temat (10. 07. 2020).
• 17. Mortazavi‐Naeini, M., Kuczera, G., Kiem, A.S., Cui, L., Henley, B., Berghout, B. & Turner, E. (2014). Robust optimisation of urban drought security for an uncertain climate. In: Palutikof, J.P. et al (Eds.) Applied Studies in Climate Adaptation, DOI: 10.1002/9781118845028.
• 18. MPCA, (2017). Minnesota Stormwater Manual. https://stormwater.pca.state.mn.us/index.php/Cost-benefit_considerations_for_stormwater_and_rainwater_harvest_and_use/reuse (10.04.2020).
• 19. Pacheco, G.C. & Campos, M.A. (2017). Economic feasibility of rainwater harvesting systems: a systematic literature review. J. of Water Supply: Research and Technology - AQUA, 13, 66, pp. 1-4.
• 20. Palla, A., Gnecco, I., Lanza, L. G. & La Barbera, P. (2012). Performance analysis of domestic rainwater harvesting systems under various European climate zones. Resources, Conservation & Recycling. 62, pp.71-80, DOI: 10.1016/j.resconrec.2012.02.006.
• 21. Piasecki, A. (2019). Water and sewage management issues in rural Poland. Water, 11, 3, 625; DOI: 10.3390/w11030625.
• 22. PNAS (2013). Polish National Strategy for Adaptation to Climate Change with the perspective by 2030, Ministry of the Environment Republic of Poland, Warsaw, https://klimada.mos.gov.pl/wp-ontent/uploads/2014/12/ENG_SPA2020_final.pdf (10.04.2020).
• 23. Rozp. RM (2017). Regulation of the Council of Ministers of December 22, 2017 regarding unit rates of fees for water services. (in Polish: rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 22 grudnia 2017 r. w sprawie jednostkowych stawek opłat za usługi wodne). Dziennik Ustaw pos. 2502. (in Polish)
• 24. Semaan, M., Day, S.D., Garvin, M., Ramakrishnan, N. & Pearce, A. (2020). Optimal sizing of rainwater harvesting systems for domestic water usages: A systematic literature review. Resources, Conservation & Recycling: X, 6, 100033, DOI: 10.1016/j.rcrx.2020.100033.
• 25. Seaber, S. & Marshall, J. (2013). Guidelines for the supply of water to automatic fire sprinkler systems, Water UK.
• 26. Statistics Poland (2019). Environment. GUS, Warszawa. (in Polish)
• 27. Szwed, M. (2019). Variability of precipitation in Poland under climate change. Theoretical & Applied Climatology, 135, pp. 1003-1015, DOI: 10.1007/s00704-018-2408-6.
• 28. Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, P. & Zurbrügg, C. (2014). Compendium of Sanitation Systems and Technologies (2nd revised ed.). Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (EAWAG), Duebendorf, Switzerland.
• 29. Umapathi, S., Chong, M. N. & Sharma, A. K. (2012). Assessment of diurnal water demand patterns to determine supply reliability of plumbed RWH tanks in South East Queensland. 7th Int. Conf. on Water Sensitive Urban Design. Melbourne, Australia.
• 30. Umweltbundesamt GmbH (2017). 9th Technical assessment on Urban Wastewater Treatment Directive implementation. With support of Office International de l’Eau, Vito & IzVRS, https://ec.europa.eu/environment/water/water-urbanwaste/implementation/pdf/.
• 31. Vorne, V., Silvenius, F., Česoniené, L., Eymontt, A., Pachel, K., Räsänen, K., Sinkko, T., Urtãne, L., Vieraankivi, M.-L. & Virtanen, Y. (2017). A survey of available wastewater treatment technologies for sparsely populated areas: User’s manual - Version 1.0. LUKE, Helsinki.
• 32. WFD CIS (2014). EU policy document on Natural Water Retention Measures Working Group Programme of Measures (WG PoM) TR 082.
• 33. WSDH (2012). Holding Tank Sewage System. Recommended Standards and Guidance for Performance, Application, Design, and Operation & Maintenance. Washington State Dept. of Health.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).