Nierównomierny dopływ ścieków do przydomowej oczyszczalni – dlaczego ma znaczenie?

Przydomowa oczyszczalnia ścieków nie otrzymuje przez całą dobę identycznej ilości ścieków.

Rano kilka osób korzysta z łazienki, później przez kilka godzin dopływ może być niewielki, a wieczorem jednocześnie pracuje pralka, zmywarka, używane są toalety i prysznice. Oczyszczalnia musi więc funkcjonować przy zmiennym przepływie, a nie przy równym strumieniu rozłożonym na 24 godziny.

To normalna cecha ścieków bytowych.

Amerykańska EPA w podręczniku dotyczącym małych systemów oczyszczania wskazuje, że przepływ ścieków z budynków mieszkalnych charakteryzuje się dobowymi i godzinowymi minimami i maksimami oraz chwilowymi przepływami szczytowymi. Poszczególne czynności wykonywane w domu mogą powodować duże różnice w ilości ścieków dopływających do systemu. US EPA

Dlatego przy ocenie oczyszczalni nie wystarczy znać wyłącznie jej przepustowość wyrażoną w m³ na dobę.

Trzeba rozumieć również, jak urządzenie zachowuje się wtedy, gdy ta dobowa ilość ścieków dopływa nierównomiernie.

Dobowy przepływ i chwilowy zrzut to nie to samo

To jedno z najważniejszych rozróżnień.

Przepływ dobowy

Określa całkowitą ilość ścieków, jaką urządzenie ma przyjąć w ciągu doby.

Przykładowo WaterFlow 2–6 RLM ma deklarowaną przepustowość hydrauliczną 0,9 m³/dobę i pojemność całkowitą 3,6 m³. Biopolis.pl

Chwilowy przepływ

To ilość ścieków trafiająca do oczyszczalni w znacznie krótszym czasie.

Może gwałtownie wzrosnąć, gdy:

• opróżniana jest wanna,
• kilka osób korzysta równocześnie z łazienki,
• pracuje pralka,
• pracuje zmywarka,
• w krótkim czasie następuje kilka spłukań toalety.

EPA zwraca uwagę, że chwilowy przepływ z budynku zależy m.in. od zastosowanej armatury i urządzeń oraz tego, czy są używane jednocześnie. Dane terenowe dla domów jednorodzinnych pokazują wyraźne przepływy szczytowe występujące w krótkich okresach. EPA

Dlatego dwa gospodarstwa mogą wytwarzać podobną ilość ścieków na dobę, ale obciążać oczyszczalnię w zupełnie inny sposób.

Dlaczego nagły zrzut dużej ilości wody może mieć znaczenie?

Biologiczne oczyszczanie ścieków jest procesem wymagającym odpowiednich warunków hydraulicznych i czasu.

Ścieki muszą przejść przez kolejne części urządzenia, pozostając w kontakcie z biomasą odpowiedzialną za rozkład zanieczyszczeń.

Jeżeli dopływ przekracza warunki, na które zaprojektowano system, może skrócić się czas przebywania ścieków w kolejnych etapach procesu.

EPA wskazuje wprost, że przy hydraulicznym przeciążeniu zmniejsza się czas zatrzymania ścieków w ciągu technologicznym, co może pogarszać usuwanie zanieczyszczeń i przeciążać dalsze części instalacji. EPA

W zależności od konstrukcji oczyszczalni nadmierny chwilowy przepływ może m.in.:

• przyspieszyć przepływ pomiędzy komorami,
• pogorszyć warunki sedymentacji,
• zwiększyć wynoszenie zawiesiny,
• zmienić warunki pracy części biologicznej,
• zwiększyć obciążenie końcowego odbiornika ścieku.

Nie oznacza to jednak, że zwykłe korzystanie z wanny, pralki czy zmywarki stanowi zagrożenie dla prawidłowo dobranej oczyszczalni.

Normalne dobowe wahania przepływu są typowym warunkiem pracy przydomowego urządzenia.

Norma EN 12566-3 również uwzględnia zmienność dopływu

To istotna informacja przy porównywaniu oczyszczalni.

Procedura badania małych oczyszczalni według EN 12566-3 nie sprowadza się do podawania urządzeniu identycznego strumienia ścieków przez całą dobę.

W wersji EN 12566-3:2005+A2:2013, według której oceniono WaterFlow, procedura badania skuteczności zawiera osobny punkt „Daily flow pattern for testing”, czyli dobowy profil przepływu podczas badania. Standards ITEH

Nowsza wersja EN 12566-3 jeszcze wyraźniej wydziela w procedurze m.in.:

• dobowy profil przepływu,
• przeciążenie,
• przepływ szczytowy,
• awarię zasilania lub urządzenia. Standards ITeH

To ważne, ponieważ zmienność hydrauliczna nie jest zjawiskiem całkowicie pomijanym podczas oceny małych oczyszczalni.

Jednocześnie badanie normowe nie odtwarza każdego możliwego sposobu użytkowania konkretnego domu. Dlatego wynik badania należy traktować jako udokumentowaną właściwość urządzenia w określonej procedurze, a nie gwarancję odporności na dowolną ilość ścieków.

Czy trzy komory oznaczają automatycznie większą odporność na zrzuty?

Nie.

Sama liczba komór nie jest wystarczającym parametrem do oceny hydrauliki oczyszczalni.

Znaczenie ma przede wszystkim:

• jaka jest objętość poszczególnych komór,
• jakie pełnią funkcje,
• gdzie znajdują się przelewy,
• jak poprowadzony jest przepływ,
• gdzie zachodzi sedymentacja,
• gdzie znajduje się część biologiczna,
• czy występuje recyrkulacja,
• w jaki sposób odprowadzany jest ściek oczyszczony.

To ważne również dlatego, że dwie oczyszczalnie mające tyle samo komór mogą być technologicznie zupełnie różne.

Na ten temat szerzej warto przeczytać osobne opracowanie BamarTech dotyczące różnic pomiędzy konstrukcjami jedno- i wielokomorowymi. Jego główna teza jest trafna: znaczenie ma nie sama liczba komór, lecz sposób wykorzystania każdej z nich i kontrola nad kolejnymi etapami przepływu ścieków. Bamartech

Oczyszczalnia jedno- czy wielokomorowa? Dlaczego podział na komory ma znaczenie – BamarTech

Dzięki temu oba zagadnienia warto traktować osobno:

liczba i funkcja komór mówią o konstrukcji urządzenia, natomiast odporność na nierównomierny dopływ zależy od całej hydrauliki i sposobu prowadzenia procesu.

Jaką rolę może pełnić pierwsza komora?

W wielu oczyszczalniach pierwsza część urządzenia służy do wstępnego zatrzymywania frakcji ciężkich i części stałych.

Wydzielenie ich przed reaktorem biologicznym może ograniczać ilość materiału trafiającego do kolejnych etapów procesu. Taką rolę osadnika wstępnego opisuje również BamarTech w konstrukcji BioSolid. Bamartech

Nie należy jednak automatycznie nazywać każdej pierwszej komory zbiornikiem wyrównawczym.

Zbiornik wyrównawczy jest elementem projektowanym specjalnie do ograniczania zmian przepływu lub obciążenia.

Pierwsza komora oczyszczalni może częściowo tłumić wpływ chwilowego dopływu dzięki swojej objętości i hydraulice, ale zakres tego działania zależy od konkretnej konstrukcji.

Dlatego uczciwsze technicznie jest stwierdzenie:

Odpowiednio zaprojektowana pierwsza komora może ograniczać bezpośredni wpływ chwilowych zmian dopływu na kolejne etapy oczyszczania.

Nie można natomiast zakładać, że każda wielokomorowa oczyszczalnia automatycznie przyjmie dowolny zrzut.

Obciążenie hydrauliczne i organiczne to dwa różne problemy

Często pojawiają się razem, ale oznaczają coś innego.

Obciążenie hydrauliczne

Dotyczy objętości ścieków przepływających przez urządzenie.

Przykładem może być duża ilość wody dopływająca w krótkim czasie.

Obciążenie organiczne

Dotyczy ilości zanieczyszczeń, które mikroorganizmy muszą rozłożyć.

W dokumentacji oczyszczalni można spotkać np. dobowe obciążenie wyrażone przez BZT₅.

Dlatego:

• większa ilość rozcieńczonych ścieków może powodować problem głównie hydrauliczny,
• mniejsza objętość o wysokim stężeniu zanieczyszczeń może mocniej obciążyć proces biologiczny.

To właśnie dlatego przy ocenie oczyszczalni nie powinno się patrzeć wyłącznie na liczbę użytkowników lub pojemność zbiornika.

Czy duża pojemność zbiornika oznacza dużą odporność?

Nie automatycznie.

Większa objętość może zapewniać korzystniejsze warunki hydrauliczne, ale liczy się również sposób jej wykorzystania.

O zachowaniu urządzenia decydują łącznie:

pojemność + geometria + przepływ pomiędzy komorami + czas zatrzymania + sedymentacja + napowietrzanie + recyrkulacja + sposób odprowadzenia ścieku.

Dlatego dwa urządzenia o pojemności 3,5–4 m³ mogą reagować na ten sam dopływ inaczej.

Tak samo jak „trzy komory”, sama liczba litrów nie jest jeszcze dowodem jakości procesu.

A co z kilkudniowym brakiem dopływu?

To zupełnie inna sytuacja niż chwilowy zrzut dużej ilości ścieków.

Podczas urlopu problemem nie jest przeciążenie hydrauliczne, lecz ograniczenie albo całkowity brak dopływu substancji odżywczych dla biomasy.

Badacze ze szwajcarskiego Eawag analizowali mały reaktor biologiczny pracujący na ściekach z czteroosobowego gospodarstwa domowego. Autorzy zwrócili uwagę, że urządzenie pracowało przy silnie zmiennym dopływie charakterystycznym dla pojedynczego domu. PubMed

To pokazuje, dlaczego nie należy łączyć wszystkich nietypowych sytuacji w jedno hasło „nierównomierne ścieki”.

Trzeba rozróżnić:

• normalne wahania w ciągu dnia,
• chwilowy przepływ szczytowy,
• długotrwałe przeciążenie hydrauliczne,
• przeciążenie organiczne,
• kilkudniowy brak dopływu,
• sezonowe użytkowanie domu.

Każde z tych zjawisk oddziałuje na proces w inny sposób.

Dlaczego w domu jednorodzinnym zmienność jest szczególnie duża?

W dużej oczyszczalni komunalnej ścieki pochodzą od setek albo tysięcy użytkowników.

Indywidualne zachowania częściowo się uśredniają.

W gospodarstwie czteroosobowym jest inaczej.

Jeżeli rano wszyscy wyjdą z domu, przepływ może przez kilka godzin być bardzo mały.

Jeżeli domownicy wrócą wieczorem i w krótkim czasie użyją kilku urządzeń sanitarnych, udział tego jednego okresu w całym dobowym przepływie będzie znaczny.

EPA opisuje dla gospodarstw domowych zarówno godziny z przepływem bliskim zeru, jak i występowanie krótkich przepływów szczytowych. US EPA

Właśnie dlatego małej oczyszczalni przydomowej nie powinno się traktować jak pomniejszonej oczyszczalni komunalnej pracującej przy idealnie stałym dopływie.

Jak pod tym względem wygląda WaterFlow?

WaterFlow 2–6 RLM jest biologiczną oczyszczalnią wykorzystującą osad czynny.

Urządzenie ma:

• 3 komory,
• 3,6 m³ pojemności całkowitej,
• przepustowość hydrauliczną 0,9 m³/dobę,
• dmuchawę Hiblow XP60,
• dyfuzor napowietrzający,
• aktywną recyrkulację osadu. Biopolis.pl

WaterFlow został oceniony zgodnie z EN 12566-3:2005+A2:2013. Biopolis.pl

Nie należy jednak wyciągać z tych parametrów wniosku:

„WaterFlow przyjmie każdy chwilowy zrzut ścieków”.

Takiego twierdzenia nie uzasadnia ani sama pojemność 3,6 m³, ani obecność trzech komór.

Rzetelniejszy wniosek jest następujący:

WaterFlow jest urządzeniem przeznaczonym do gospodarstw 2–6 RLM, o określonym nominalnym przepływie i konkretnej konstrukcji, które zostało przebadane jako kompletne urządzenie według odpowiedniej normy.

I właśnie w tych granicach należy oceniać jego możliwości.

Zobacz parametry WaterFlow 2–6 RLM

Jak technologia biologiczna wiąże się z hydrauliką?

Hydrauliki oczyszczalni nie da się całkowicie oddzielić od sposobu prowadzenia biologii.

Inaczej utrzymywana jest biomasa w osadzie czynnym, inaczej na złożu biologicznym, a jeszcze inaczej w systemach hybrydowych.

Nie oznacza to jednak, że sama nazwa technologii przesądza o odporności urządzenia na chwilowe dopływy.

Znaczenie ma konkretna konstrukcja całej oczyszczalni.

Szerzej różnice pomiędzy osadem czynnym i złożem biologicznym opisaliśmy w osobnym opracowaniu:

Osad czynny czy złoże biologiczne? Jak naprawdę różnią się technologie oczyszczania ścieków

A co z wynikami badań?

Zmienny dopływ jest jednym z powodów, dla których nie warto sprowadzać oceny oczyszczalni do jednego procentu skuteczności.

Wynik np. 99% powinien być zawsze przypisany do określonego parametru i konkretnej procedury badania urządzenia.

BZT₅, ChZT, zawiesina, azot i fosfor opisują różne aspekty jakości ścieków.

Dlatego, zanim porównamy dwie oczyszczalnie wyłącznie na podstawie największej liczby w katalogu, warto sprawdzić całą dokumentację.

Ten temat opisaliśmy osobno:

99% skuteczności oczyszczalni biologicznej – co naprawdę oznacza?

Jak wygląda proces w rzeczywiście eksploatowanej oczyszczalni?

Dokumentacja techniczna mówi nam, jak urządzenie zostało przebadane.

W praktyce warto również obserwować stan biologii podczas późniejszej eksploatacji.

W przypadku oczyszczalni wykorzystujących osad czynny jednym ze sposobów kontroli jest pobranie próbki i obserwacja sedymentacji osadu.

Pokazaliśmy taki przykład na działającej instalacji WaterFlow po około roku użytkowania. W próbce widoczna była wyraźna warstwa opadłego osadu oraz jaśniejsza ciecz nad nim. Sam wygląd próbki nie zastępuje badań laboratoryjnych, ale jest użyteczną obserwacją serwisową. Biopolis.pl

WaterFlow po roku – jak wygląda próbka z oczyszczalni?

Czego lepiej nie robić, jeśli mamy przydomową oczyszczalnię?

Prawidłowo dobrana oczyszczalnia nie powinna wymagać od mieszkańców układania harmonogramu kąpieli i prania.

Warto jednak unikać niepotrzebnego zwiększania obciążenia hydraulicznego.

W szczególności:

• nie kierować do oczyszczalni wód opadowych,
• nie podłączać odwodnienia działki,
• naprawiać cieknące spłuczki i armaturę,
• nie odprowadzać bez potrzeby dużych ilości czystej wody,
• nie przekraczać stale liczby użytkowników i obciążenia, dla których urządzenie zostało dobrane.

EPA wskazuje, że nadmierny przepływ wody może skracać czas zatrzymania w systemie i zwiększać obciążenie hydrauliczne. EPA

Czy trzeba rozkładać pranie na kilka dni?

Przy prawidłowo dobranym urządzeniu zwykłe korzystanie z pralki jest normalnym elementem eksploatacji domu.

Nie chodzi więc o to, aby użytkownik podporządkowywał życie oczyszczalni.

Znacznie ważniejsze jest, żeby:

• urządzenie zostało prawidłowo dobrane,
• nie było stale przeciążane,
• dopływały do niego wyłącznie ścieki, do których zostało przeznaczone,
• działało napowietrzanie i pozostałe elementy procesu,
• przeprowadzano wymaganą obsługę i serwis.

Jeżeli oczyszczalnia przeznaczona dla kilku mieszkańców regularnie obsługuje znacznie większą liczbę osób, nie mamy już do czynienia ze zwykłym chwilowym zrzutem.

Mamy problem niedopasowania urządzenia do rzeczywistego obciążenia.

Co naprawdę świadczy o przygotowaniu oczyszczalni na zmienny dopływ?

Nie jeden parametr.

Przed wyborem urządzenia warto sprawdzić łącznie:

Najważniejsze jest więc nie pytanie:

„Ile litrów ma zbiornik?”

ani:

„Ile ma komór?”

ale:

„Jak zaprojektowano cały proces i dla jakiego obciążenia został przebadany?”

Nierównomierny dopływ jest normalnym warunkiem pracy, nie błędem użytkownika

To najważniejszy wniosek.

Dom jednorodzinny z natury generuje ścieki nierównomiernie.

W ciągu jednej doby występują:

• okresy intensywnego korzystania z wody,
• okresy niewielkiego dopływu,
• krótkie zrzuty szczytowe,
• godziny praktycznie bez ścieków.

EPA opisuje taką zmienność jako typową dla gospodarstw domowych, a procedura EN 12566-3 przewiduje badanie oczyszczalni według określonego dobowego profilu przepływu. US EPA

Dlatego dobrze zaprojektowana oczyszczalnia powinna być oceniana jako cały system technologiczny, a nie wyłącznie przez liczbę komór, wielkość zbiornika lub pojedynczy parametr marketingowy.

Podsumowanie

Nierównomierny dopływ ścieków jest naturalną częścią pracy każdej przydomowej oczyszczalni.

Nie oznacza automatycznie awarii ani błędnego użytkowania.

Trzeba jednak odróżnić:

• normalny dobowy profil przepływu,
• chwilowy zrzut hydrauliczny,
• przeciążenie hydrauliczne,
• przeciążenie organiczne,
• długotrwały brak dopływu.

To różne sytuacje i mogą inaczej wpływać na proces biologiczny.

Nie można też stwierdzić, że określona oczyszczalnia będzie odporna na nierównomierne zrzuty tylko dlatego, że ma trzy komory albo duży zbiornik.

Znaczenie ma funkcja komór, ich pojemność, hydraulika, sposób utrzymywania biomasy, napowietrzanie, recyrkulacja oraz wyniki badania całego urządzenia.

Właśnie dlatego przy wyborze przydomowej oczyszczalni warto pytać nie tylko:

„dla ilu osób jest przeznaczona?”

ale także:

„dla jakiego przepływu i obciążenia została przebadana i jak zaprojektowano drogę ścieków przez całe urządzenie?”

FAQ – nierównomierny dopływ ścieków

Czy opróżnienie wanny może przeciążyć oczyszczalnię?

Opróżnienie wanny powoduje chwilowy wzrost przepływu, ale prawidłowo dobrana oczyszczalnia dla gospodarstwa domowego powinna być przygotowana na typowe dobowe zmiany użytkowania. Problemem może być przede wszystkim regularne przekraczanie warunków, dla których urządzenie zostało zaprojektowane.

Czy pralka i zmywarka mogą działać jednocześnie?

Samo jednoczesne korzystanie z typowych urządzeń domowych nie powinno być traktowane jako nieprawidłowe użytkowanie prawidłowo dobranej oczyszczalni. Należy jednak unikać dodatkowych, nieprzewidzianych dopływów wody, np. deszczówki czy odwodnienia działki.

Czy oczyszczalnia trzykomorowa lepiej znosi chwilowe zrzuty?

Nie można tego stwierdzić wyłącznie na podstawie liczby komór. Znaczenie ma ich objętość, funkcja oraz hydraulika przepływu. Dobrze zaprojektowany układ wielokomorowy może rozdzielać poszczególne etapy procesu, ale sama liczba komór nie jest wystarczającym kryterium oceny. Bamartech

Czy osadnik wstępny jest buforem ścieków?

Nie należy automatycznie traktować osadnika wstępnego jako zbiornika wyrównawczego. Jego podstawowym zadaniem jest wstępna separacja części stałych. Jego objętość i hydraulika mogą wpływać na sposób przekazywania ścieku dalej, ale zakres tego działania zależy od konstrukcji konkretnej oczyszczalni.

Czy WaterFlow pracuje przy nierównomiernym dopływie?

WaterFlow 2–6 RLM jest urządzeniem przeznaczonym dla 2–6 użytkowników, ma trzykomorowy zbiornik 3,6 m³ i nominalny przepływ 0,9 m³/dobę. Został oceniony według EN 12566-3:2005+A2:2013, której procedura badania obejmuje dobowy profil przepływu. Nie oznacza to jednak dopuszczenia dowolnych, nieograniczonych zrzutów. Biopolis.pl

Co dzieje się z oczyszczalnią podczas urlopu?

Dłuższy brak dopływu jest innym zjawiskiem niż chwilowe przeciążenie hydrauliczne. Biomasa otrzymuje wtedy mniej zanieczyszczeń stanowiących dla niej źródło energii i składników odżywczych. Badania małych urządzeń pracujących na ściekach z pojedynczych gospodarstw pokazują, że bardzo zmienny dopływ jest istotnym elementem takich instalacji. PubMed

Źródła i materiały uzupełniające

U.S. Environmental Protection Agency – Onsite Wastewater Treatment Systems Manual
Techniczne opracowanie dotyczące projektowania i eksploatacji małych systemów oczyszczania, w tym zmienności przepływów oraz przeciążenia hydraulicznego. US EPA
EPA – Onsite Wastewater Treatment and Disposal Systems

EN 12566-3:2005+A2:2013
Procedura oceny małych oczyszczalni, obejmująca m.in. badanie skuteczności i dobowy profil przepływu. Standards ITEH

Abegglen C., Ospelt M., Siegrist H. – Biological nutrient removal in a small-scale MBR treating household wastewater, Water Research
Badanie małego systemu pracującego na ściekach z czteroosobowego gospodarstwa, charakteryzującego się silnie zmiennym dopływem. PubMed
Publikacja w PubMed

BamarTech – Oczyszczalnia jedno- czy wielokomorowa?
Materiał uzupełniający dotyczący znaczenia podziału zbiornika i funkcji poszczególnych komór. Bamartech
Przeczytaj poradnik BamarTech

Biopolis – WaterFlow 2–6 RLM
Aktualne parametry techniczne i dokumentacja produktu. Biopolis.pl
WaterFlow 2–6 RLM – parametry i dokumentacja