99% skuteczności oczyszczalni biologicznej – co naprawdę oznacza?

99%, 97%, 95% – takie wartości często pojawiają się w opisach przydomowych oczyszczalni ścieków. Na pierwszy rzut oka porównanie wydaje się łatwe: im wyższy procent, tym lepsza oczyszczalnia.

W rzeczywistości „99% skuteczności” bez informacji, czego ten wynik dotyczy, mówi bardzo niewiele.

Oczyszczalnia nie ma jednego uniwersalnego parametru skuteczności. Oddzielnie ocenia się m.in. redukcję BZT₅, ChZT, zawiesiny, azotu czy fosforu. Każdy z tych wskaźników opisuje coś innego.

Co więcej, sama wartość procentowa nie powinna być analizowana bez informacji o stężeniu zanieczyszczeń na dopływie i odpływie oraz warunkach, w których konkretne urządzenie zostało przebadane.

Dlatego zamiast pytać wyłącznie:

„Ile procent skuteczności ma ta oczyszczalnia?”

lepiej zapytać:

„Jakie parametry zostały przebadane, jakie wyniki osiągnęło całe urządzenie i co oznaczają te wartości?”

Co oznacza procent redukcji zanieczyszczeń?

Skuteczność oczyszczania określa, jaka część danego zanieczyszczenia została usunięta pomiędzy dopływem do oczyszczalni a jej odpływem.

W uproszczeniu:

redukcja [%] = (wartość na dopływie – wartość na odpływie) / wartość na dopływie × 100

Tak właśnie definiowana jest efektywność redukcji również w dokumentacji związanej z EN 12566-3. Norma odnosi wynik do wartości danego parametru na wejściu i wyjściu z oczyszczalni. Iteh

Przykład:

Jeżeli BZT₅ ścieków dopływających wynosi 300 mg O₂/l, a po oczyszczeniu 15 mg O₂/l, redukcja wynosi:

(300 – 15) / 300 × 100 = 95%

I właśnie tutaj zaczyna się problem z prostym porównywaniem samych procentów.

Wyższy procent nie zawsze oznacza niższą wartość na odpływie

Weźmy dwa czysto matematyczne przykłady:

Oczyszczalnia A ma wyższy procent redukcji, ale w tym przykładzie wartość na odpływie jest nieco wyższa.

Dlatego procent powinien być czytany razem z wartościami wyrażonymi w mg/l.

To nie jest jedynie teoretyczna uwaga. EN 12566-3 przewiduje deklarowanie skuteczności redukcji, ale dopuszcza również podawanie stężeń na dopływie i odpływie. Sama norma zwraca uwagę, że uzyskane współczynniki redukcji nie oznaczają automatycznie spełnienia wszystkich wymagań dotyczących jakości ścieku w konkretnym miejscu zastosowania. Standards ITeH

To jeden z najważniejszych punktów przy czytaniu dokumentacji przydomowej oczyszczalni.

Co oznacza BZT₅?

BZT₅ to biochemiczne zapotrzebowanie na tlen w okresie pięciu dni.

W bardzo dużym uproszczeniu wskaźnik pokazuje, ile tlenu mikroorganizmy zużyją podczas biologicznego rozkładu substancji organicznych znajdujących się w badanej próbce.

EPA definiuje BOD₅ jako miarę biochemicznego rozkładu materii organicznej, określaną przez ilość tlenu zużywanego przez mikroorganizmy podczas standardowego pięciodniowego badania. US EPA

Im wyższe BZT₅, tym większe obciążenie ścieku łatwo biodegradowalną materią organiczną.

Dlatego skuteczna oczyszczalnia powinna znacząco obniżać ten parametr.

Nie oznacza to jednak, że BZT₅ opisuje wszystkie zanieczyszczenia znajdujące się w ściekach. Jest przede wszystkim wskaźnikiem materii podatnej na biologiczny rozkład.

Co oznacza ChZT?

ChZT oznacza chemiczne zapotrzebowanie na tlen.

Tutaj zakres jest szerszy.

Parametr określa ilość tlenu odpowiadającą chemicznemu utlenieniu substancji znajdujących się w próbce. W przeciwieństwie do BZT₅ obejmuje także część związków, które nie są łatwo rozkładane biologicznie.

EPA opisuje COD jako zbiorczy wskaźnik zdolności materii organicznej i nieorganicznej obecnej w wodzie lub ściekach do zużywania tlenu podczas utleniania chemicznego. US EPA

Dlatego nie należy używać BZT₅ i ChZT zamiennie.

Można powiedzieć prościej:

BZT₅ pokazuje przede wszystkim to, czym mogą zająć się mikroorganizmy, natomiast ChZT daje szerszy obraz ilości substancji podatnych na utlenienie.

A czym jest zawiesina ogólna?

Zawiesina ogólna to cząstki znajdujące się w ściekach, które nie są rozpuszczone w wodzie.

W badaniu laboratoryjnym są zatrzymywane na odpowiednim filtrze, a ich ilość określa się w mg/l. EPA opisuje TSS jako część substancji stałych możliwą do oddzielenia z próbki poprzez filtrację. US EPA

W przydomowej oczyszczalni parametr ten jest szczególnie interesujący, ponieważ mówi nie tylko o rozkładzie zanieczyszczeń, ale także o skuteczności oddzielenia części stałych od oczyszczonego ścieku.

Dlatego bardzo dobre BZT₅ przy słabym wyniku zawiesiny nie musi oznaczać idealnego odpływu.

W oczyszczalniach wykorzystujących osad czynny znaczenie ma tu m.in. prawidłowa sedymentacja biomasy.

Dlaczego warto sprawdzać również azot?

Azot jest znacznie bardziej złożonym parametrem niż samo BZT₅.

W ściekach występuje w różnych formach. Jego skuteczne biologiczne usuwanie wymaga odpowiednich warunków do nitryfikacji i denitryfikacji.

EPA opisuje nitryfikację jako biologiczne utlenianie amoniaku najpierw do azotynów, a następnie azotanów. Podczas denitryfikacji azotany i azotyny są redukowane do azotu gazowego, który może opuścić system. US EPA

To oznacza, że dobra redukcja azotu nie wynika automatycznie z tego, że oczyszczalnia dobrze usuwa BZT₅.

Potrzebny jest właściwie zorganizowany proces biologiczny.

Badania małych systemów oczyszczających ścieki bytowe pokazują, że zmiana sposobu prowadzenia procesu i recyrkulacja biomasy mogą znacząco zmieniać efektywność usuwania azotu. W jednym z badań małego systemu MBR zastosowanie strefy anaerobowej/anoksycznej wraz z recyrkulacją osadu pozwoliło uzyskać redukcję azotu przekraczającą 90%. ScienceDirect

A fosfor?

Fosfor jest kolejnym składnikiem biogennym.

W środowisku jest naturalnie potrzebny do wzrostu organizmów, jednak nadmierna ilość fosforu w wodach może przyspieszać eutrofizację i rozwój glonów. US EPA

Jego skuteczne usuwanie w małych oczyszczalniach nie zawsze jest proste.

Badania małych systemów pokazują bardzo duże różnice w redukcji fosforu zależnie od zastosowanej technologii i warunków prowadzenia procesu. W literaturze opisuje się również dodatkowe metody doczyszczania stosowane właśnie po to, aby zwiększyć usuwanie fosforu. ScienceDirect

Dlatego przy oczyszczalni, dla której producent deklaruje BZT₅, ChZT, zawiesinę, azot i fosfor, warto patrzeć na cały zestaw wyników, a nie tylko wybrać najwyższą liczbę z tabeli.

Co właściwie bada EN 12566-3?

EN 12566-3 dotyczy prefabrykowanych lub składanych na miejscu małych oczyszczalni ścieków bytowych przeznaczonych dla populacji do 50 osób.

Co ważne, norma dotyczy urządzeń składanych przez jednego producenta, które są badane jako kompletna oczyszczalnia, a nie jako przypadkowy zestaw osobnych podzespołów. Sklep Standardów NSAI

W ramach oceny właściwości urządzenia analizowana może być m.in. skuteczność redukcji:

Dokumentacja normy wskazuje również na obciążenie organiczne, liczbę operacji usuwania osadu i zużycie energii. W aktualnej wersji normy deklarowana wartość skuteczności dla danego parametru nie może być wyższa niż średnia uzyskana podczas procedury badawczej. Standards ITEH

To ważne, ponieważ wartość 99% powinna wynikać z udokumentowanej procedury badawczej konkretnego urządzenia, a nie wyłącznie z przekazu marketingowego.

Co pokazują dane z 17 analizowanych oczyszczalni?

Żeby zobaczyć, jak duże mogą być różnice między urządzeniami, przeanalizowaliśmy deklarowane wyniki znajdujące się w naszym technicznym zestawieniu 17 modeli przydomowych oczyszczalni biologicznych.

Nie traktujemy tej analizy jako rankingu.

Urządzenia różnią się technologią, wielkością i dokumentacją, a dane pochodzą z deklarowanych parametrów konkretnych produktów. Średnia poniżej jest więc wyłącznie średnią arytmetyczną zestawionych wartości, a nie wynikiem jednego wspólnego badania laboratoryjnego.

Źródło danych: zestawienie techniczne Biopolis na podstawie deklarowanych parametrów 17 analizowanych modeli oczyszczalni; dane nie stanowią wyników jednego wspólnego badania laboratoryjnego.

* W zestawieniu dane dla azotu były dostępne dla 13 z 17 modeli.
** Dane dla fosforu były dostępne dla 14 z 17 modeli.

Ta tabela dobrze pokazuje dwie rzeczy.

Po pierwsze, przy BZT₅ większość analizowanych urządzeń osiąga wysoką redukcję, ale między najniższym a najwyższym deklarowanym wynikiem nadal występuje różnica prawie 14 punktów procentowych.

Po drugie, różnice stają się znacznie większe przy azocie i fosforze.

Właśnie dlatego informacja „oczyszczalnia usuwa 99% zanieczyszczeń” jest zdecydowanie zbyt ogólna.

Trzeba wiedzieć: 99% czego?

Jak na tym tle wyglądają wyniki WaterFlow?

Dla WaterFlow 2–6 RLM w Deklaracji Właściwości Użytkowych podano:

Producent wskazuje również dobowe obciążenie organiczne BZT₅ wynoszące 0,36 kg oraz ocenę urządzenia według EN 12566-3:2005+A2:2013. Biopolis.pl

I właśnie taki sposób przedstawienia danych uważamy za dużo bardziej użyteczny niż samo hasło:

„skuteczność do 99%”.

Dostajemy bowiem informację, którego parametru dotyczy procent i jaka wartość została podana dla odpływu.

Czy 99,3% BZT₅ oznacza, że WaterFlow oczyszcza ścieki w 99,3%?

Nie.

To bardzo ważne.

99,3% dotyczy redukcji konkretnego parametru – BZT₅.

Nie oznacza, że woda jest „99,3% czysta”, że usunięto 99,3% wszystkich możliwych substancji albo że każdy inny wskaźnik również wynosi 99,3%.

W tej samej dokumentacji redukcja ChZT wynosi 97,4%, zawiesiny 94,7%, azotu 91,6%, a fosforu 93,7%. Biopolis.pl

Każda liczba opisuje coś innego.

Dlatego publikowanie jednego największego procentu bez wskazania parametru może prowadzić klienta do błędnych wniosków.

Badanie laboratoryjne a rzeczywista eksploatacja

Jest jeszcze jedna ważna kwestia.

Wynik badania urządzenia nie oznacza, że każdego dnia, w każdym domu i niezależnie od sposobu użytkowania uzyskamy identyczny procent.

Ścieki z pojedynczego gospodarstwa domowego nie dopływają do oczyszczalni w sposób idealnie równomierny. Zmienia się zarówno ich ilość, jak i skład.

Badacze analizujący pracę małych oczyszczalni zwracają uwagę, że ścieki z pojedynczych gospodarstw charakteryzują się nieregularnym przepływem i zmiennym składem, co może wpływać na proces biologiczny i niezawodność usuwania zanieczyszczeń. ScienceDirect

Nowsze badania eksploatowanych przydomowych systemów biofilmowych również potwierdzają, że na efektywność wpływają m.in. ilość i aktywność biomasy oraz rzeczywiste warunki pracy urządzenia. ScienceDirect

Dlatego wyniki badań należy traktować jako udokumentowaną właściwość konkretnego urządzenia w określonej procedurze badawczej, a nie gwarancję identycznego wyniku w każdej próbce pobranej później z dowolnej instalacji.

Czy wobec tego procenty nie mają znaczenia?

Mają. I to bardzo duże.

Trzeba tylko właściwie je czytać.

Deklarowane wyniki pozwalają ocenić, jak konkretne urządzenie poradziło sobie w określonym badaniu i umożliwiają znacznie bardziej rzeczowe porównanie niż hasła typu „nowoczesna technologia”, „wysoka skuteczność” czy „najlepsze rozwiązanie”.

Jednocześnie procent powinien być analizowany razem z innymi informacjami.

Najbardziej wartościowy zestaw danych to:

konkretny parametr → procent redukcji → wartość na odpływie → obciążenie, przy którym urządzenie badano → konstrukcja i sposób prowadzenia procesu.

Dopiero wtedy liczby zaczynają coś naprawdę mówić.

Czy można porównywać procenty różnych producentów?

Można, ale ostrożnie.

Jeżeli porównujemy konkretne oczyszczalnie, warto najpierw sprawdzić, czy wartości pochodzą z dokumentacji badań urządzeń oraz czego dokładnie dotyczą.

Nie należy natomiast wyciągać wniosku, że np. 98% zawsze oznacza urządzenie gorsze od modelu mającego 99%.

Różnica jednego punktu procentowego może mieć znacznie mniejsze znaczenie niż:

sposób prowadzenia procesu, rzeczywista wartość na odpływie, zdolność usuwania azotu i fosforu, warunki hydrauliczne, serwis czy stabilność pracy przy zmiennym dopływie.

Warto również pamiętać o bardzo ważnej uwadze zapisanej w EN 12566-3:

„The ratios obtained do not automatically mean…”

Czyli sam współczynnik redukcji nie przesądza automatycznie o spełnieniu wszystkich wymagań dotyczących jakości odpływu w konkretnym miejscu. Standards ITeH

Jak czytać wyniki badań oczyszczalni – najprostsza zasada

Jeżeli producent podaje tylko:

„skuteczność 99%”

warto dopytać o dokumentację.

Jeżeli natomiast możemy zobaczyć:

BZT₅ 99,3%, ChZT 97,4%, zawiesina 94,7%, azot 91,6%, fosfor 93,7% oraz wartości na odpływie, mamy znacznie pełniejszy obraz pracy urządzenia.

To właśnie dlatego przy wyborze biologicznej oczyszczalni nie należy szukać jednego największego procentu.

Dobra dokumentacja nie sprowadza oczyszczalni do jednej liczby. Pokazuje, co urządzenie faktycznie usuwa i w jakim stopniu.

Podsumowanie

99% skuteczności brzmi bardzo dobrze, ale samo w sobie nie jest wystarczającą informacją.

Najpierw trzeba sprawdzić, którego parametru dotyczy ten procent.

BZT₅ opisuje przede wszystkim biologicznie rozkładalne zanieczyszczenia organiczne. ChZT daje szerszy obraz substancji podatnych na utlenienie. Zawiesina pokazuje ilość cząstek nierozpuszczonych. Azot i fosfor pozwalają ocenić również usuwanie substancji biogennych.

Dopiero połączenie tych informacji pozwala sensownie ocenić skuteczność oczyszczalni.

Analiza naszego zestawienia 17 urządzeń pokazuje również, że różnice pomiędzy deklarowanymi wynikami mogą być stosunkowo niewielkie dla jednego wskaźnika i bardzo duże dla innego.

Dlatego przed zakupem warto patrzeć na pełne wyniki badań konkretnego urządzenia, a nie wyłącznie na największy procent znajdujący się w reklamie.

W przypadku WaterFlow deklarowana redukcja wynosi 99,3% dla BZT₅, 97,4% dla ChZT, 94,7% dla zawiesiny, 91,6% dla azotu i 93,7% dla fosforu. Biopolis.pl

To pięć różnych informacji.

I właśnie tak powinno się je czytać.

FAQ

Czy 99% skuteczności oczyszczalni oznacza 99% czystej wody?

Nie. Taki procent odnosi się do redukcji konkretnego parametru, np. BZT₅. Nie oznacza usunięcia 99% wszystkich możliwych substancji znajdujących się w ściekach.

Co jest ważniejsze – BZT₅ czy ChZT?

Oba parametry dostarczają innych informacji. BZT₅ dotyczy przede wszystkim związków podatnych na biologiczny rozkład, natomiast ChZT obejmuje szerszy zakres substancji podatnych na utlenienie. Dlatego najlepiej analizować je razem.

Czy wyższy procent zawsze oznacza lepszy odpływ?

Nie. Wynik procentowy zależy również od stężenia zanieczyszczenia na dopływie. Dlatego warto sprawdzać zarówno procent redukcji, jak i wartości wyrażone w mg/l.

Czy warto sprawdzać azot i fosfor?

Tak. BZT₅, ChZT i zawiesina nie pokazują całego obrazu. Azot i fosfor są substancjami biogennymi, a ich usuwanie wymaga odpowiednich procesów technologicznych.

Czy wynik z badania oznacza identyczny wynik w każdej instalacji?

Nie. Wynik dokumentuje właściwości urządzenia podczas określonej procedury badawczej. Rzeczywista praca zależy także od obciążenia, dopływu ścieków, temperatury, eksploatacji, stanu biomasy i prawidłowego serwisu. Badania małych oczyszczalni potwierdzają znaczenie zmienności ścieków dopływających z gospodarstw domowych.