ЕКОЛОГИЧНИ РЕШЕНИЯ ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ НА ОТПАДЪЧНИ ВОДИ

ЕКО-МАКС-БИО ЕООД

Изключителен представител на

SUKAHAN (WEIFANG) Bio-Technology Co. Ltd
София, ул. Кораб планина 22, тел./факс 868-31-23, 087 8621509 e-mail: ekomakc@abv.bg
www.ekomakc.com

Продажба на биоензимни продукти за пречистване на отпадъчни води, аквакултури, биоземеделие, биоживотновътство, ензими за пивоварната, спиртоварната,хранителновкусовата, целулозно-хартиената, текстилната промишлености, както и на екологични и биологични перилни и почистващи препарати

Примери за устойчиви канализационни системи в съответствие с добрите Европейски практики

ВЪВЕДЕНИЕ:
Устойчивата канализация може да се дефинира като канализация, която защитава и повишава човешкото здраве, не участва при деградация на околната среда или при намаляване на ресурсната база, технически и институционално е приемлива, икономически приложима и социално приемлива. Така, че термина устойчива канализация е свързан както с изпълняваните действия от канализационната система, така и с всякаква специфична канализационна технология.
Съществуват много различни технически възможности за устойчива канализация и изборът на техническо решение зависи от местните условия. За илюстрация на различните налични възможности, в този материал са представени няколко примера за устойчиви канализационни системи. Примерите са подредени от ниски до високи технически решения и от сепарирани системи при източника до технологии в края на тръбата.
Новите директиви за околна среда, хармонизирани с европейските изисквания поставиха сериозни въпроси относно пречистването на отпадъчните води . Често пречистването е недостатъчно и по-специално в населени места с по-малко от 2000 жители. На много места изхвърлянето на канална вода причинява вреди на околната среда и заразяване на населението.
До скоро полезността от екосистемите на влажните зони за пречистване на отпадъчни води не се оценяваше . Преди 20 години започна развитието на технологии за околната среда, като изградени влажни зони (CW). Една интересно развита концепция е механичната система за обмяна на водния поток във вертикални легла и комбинирана система от вертикален и хоризонтален поток в едно легло на системите, както и въвеждането на почистващи канали за нечистотии. Понастоящем, благодарение на непрекъснатото им развитие и ефективност, тези системи проектирани и построени са повече от 2630 и представляват “зеленият” тренд в инженеринга за околна среда в Европа.

Схема на построената влажна зона

Системата съдържа утаителен резервоар за предварително пречистване и четири последователни филтърни легла за пречистване.
Дълбочината на CW се променя от 0,5 до 0,8 m, докато наклона на дъното се променя от 0 до 1,5%. Цялата система е водонепропусклива и е изолирана с фолио HDPE дебелина 2mm. и изпълнена със субстрат. Средата на слоя се състои от смесица на различни материали със специфично избрани пропорция и размер на зърната (фин пясък, пясък, чакъл и малко количество почва, използвана само с растения). Хидравличната порьозност на смесената среда е 10-3 m/s, а хидравличното натоварване – 5,3 cm/d.
След изкопаване на леглата, полагането на промокаемо фолио, инсталиране на дренажните тръби и полагането на средата, леглата първоначално са засадени със седем коренища и храсти на m2 (обикновена тръстика - Phragmites australis и острица – Carex gracillis) през есента.
Потокът е под повърхността. Описаната конструирана влажна зона
използва само гравитация, т.е. системата работи без всякакво допълнително машинно и електрическо оборудване.
Важно е предварително добре пречистената вода да постъпи във влажната зона, тъй като порите в почвената среда бързо ще се запълнят.
Пречистването става в микро екосистемите, около почвените частици и корените на плуващите растения. Почвената среда е субстрат, поддържащ растежа на растенията, както и създаващ повърхност за микроорганизмите. Бактериите разграждат (минерализират) органичната материя до въглероден двуокис и вода. Бавният пренос на кислородно подхранване във водата е строго определящ фактор за минерализацията и поради това, процесът е бавен. Обаче, кислород постъпва във водата чрез корените на растенията, но е доказано, че това подхранване е минимално. Вместо това растенията участват в пречистването чрез усвояване на хранителните вещества и други елементи от тяхната биомаса. Също така, те отстраняват водата чрез изпарение от листата. Засмукването на вода създава движение в микропорите и взаимодействие между бактериите и водата близо до коренчетата и се препоръчва за подпомагане на пречистването.
Липсата на кислород намалява степента на нитрификация, но полученият нитрат лесно се денитрифицира и се отделя в атмосферата като газообразен азот. Фосфорът се сорбира от средата по различни механизми, като йонообмен, флокулация и утаяване. Степента на отстраняване на фосфора намалява с времето и зависи много от съдържанието на желязо, алуминий и калций в средата. Съдържанието на метали в общинската отпадъчна вода обикновено е ниско и не затруднява процесите на пречистване. Наблюдаваното отсъствие на биоакумулация на тежки метали в тъканите на растенията няма отрицателен ефект спрямо растежа им. Микроорганизмите и природните физикохимични процеси отстраняват около 80–90% от замърсителите. При събиране на реколтата от растенията се отстраняват около 10-20% от хранителните вещества. Построените влажни зони намаляват фекалните индикатори с 95–99%.
Построяването на влажни зони (CW) изглежда много приемливо решение за:
�� Населени места под 2000 жители.
�� Застрашени населени места, където общностите нямат системи за пречистване на отпадъчни води.
�� Места, където пречистването на води включва само механично ниво на
пречистване.
�� Места, където третичното пречистване не съществува или е недостатъчно
(специално при питейни водоизточници, например подпочвени води).
�� Карстови райони , където замърсяването на подпочвените води е с висок риск за населението. В същото време, поради липса
на вода, повторното използване на водата и качествения контрол са съществени.
�� Туристически места (например лагери, хотели и туристически атракции), където степента на високо натоварване в посещаваните сезони сериозно застрашава самопречистващите способности на водата.
�� Места със специална природна важност ( голяма част от площта на страната е включена в НАТУРА 2000). Тъй като влажните зони (CW) са почти незабележими в природната околна среда и способстват до голяма степен за разнообразието, то тяхното използване е крайно подходящо в природните паркове.
По-нататъшното развитие на влажните зони (CW) се фокусира спрямо оптимизация на пречистването чрез намаляване на повърхността въз основа на различни проектирания, субстрат и комбинации от растения и природни микроби.

НАПОЯВАНЕ НА ТОПОЛОВИ НАСАЖДЕНИЯ С ОТПАДЪЧНИ ВОДИ –УСТОЙЧИВО РЕШЕНИЕ ЗА МАЛКИ НАСЕЛЕНИ МЕСТА
БЕЗ КАНАЛИЗАЦИОННА СИСТЕМА

Въведение:
Питейното водоснабдяване в големите градове и села в България е организирано отпреди много години. Това подобрява условията за живот, но причинява нови проблеми с отпадъчните води – мирис и инфекции от каналната вода.
Първите канализационни съоръжения започват да работят в по-големите градове от началото на 19-ти век и едновременно са изградени канализационни системи в повечето общински центрове. Малките градове и населени места все още имат обикновени септични ями (помийни ями), от които отпадъчната вода има възможност да се просмуче в почвата.
Септичните ями са най-старите пречиствателни съоражения, използвани и до днес. В тях протичат едновременно два процеса – утаяване на отпадъчните води и изгниване до известна степен на задържаните утайки. В септичните ями утайките престояват под вода от шест до дванадесет месеца, през който период практически не се получава размесване, а само се създават условия за започване на кисела ферментация. Понеже в случая не става пълна обмяна на отделилата се при разграждането на органичните вещества вода и в следствие на метаболизма на микроорганизмите концентрацията достига размери, които са вредни за протичането на изгнивателния процес. При кисела ферментация утайките не намаляват своя обем, трудно отдават водата си и отделя неприятни миризми.
През процеса на ферментация се отделят газове, които увличат със себе си полуизгнили частици, които замърсяват още неутаената вода и постепенно на повърхността се получава кора от флотирали твърди частици.
ЗАБЕЛЕЖКА: Псевдо пречиствателните станции от типа пластмасов бидон с попивна система трябва да се третират като най-обикновенна септична яма защото там протичат същите гнилосни процеси със същите проблеми, но обстоятелствата се усложняват в попивните полетата, където се развиват други асимилационни процеси от типа “хишник-жертва” заради бактериите които живеят в почвата.

След Втората световна война развитието на канализационните системи и станциите за пречистване на отпадъчни води продължава. Бяха изградени нови канализационни системи за отделяне на дъждовната от отпадъчната вода. Днес около 65% от домакинствата са свързани с канализационната система и планът е това число да се увеличи до 90% до 2015 г.
Положението относно пречистването на отведените отпадъчни води е много лошо през 90-те години на 20 век. Повечето от водите са пречиствани само механически или са непречиствани. При частично пречистените води получената утайка се складира на близките сметища и много малко се използва в земеделското производство. Днес основната част от обратната отпадъчна вода се пречиства до второ стъпало (механически и биологически), но управлението на утайката все още е голям проблем.

Добрите европейски практики

Напояване на тополи (горско напояване) и други природни методи за пречистванена отпадъчни води
През последните четири десетилетия бяха приложени различни природни технологии за пречистване на отпадъчни води. Най-разпространено е напояването на тополови гори, но системите от изкуствени езера и
изградените влажни зони (като че ли само концепцията за кореновата система) са също доста широко разпространени. Много от тези растения също пречистват отпадъчните води от хранителната промишленост.
В Унгария метода на “горското напояване” се нарича “напояване на тополи”. Това е така, защото от десетки години тополата е основният дървесен вид, използван за напояване с отпадъчна вода. Днес, се използват също и други дървета за напояване (върбата Salixviminalis). Първата гора от тополи, напоявана със смесени отпадъчни води – битови и от хранителната промишленост, е създадена в Гюла през 1969 г. Системата за напояване на тополите е изградена след съществуващо механично предварително пречистване (утаяване) и биофилтри. Потокът след биологичното стъпало се събира в басейн, откъдето се изпомпва през подземна тръба до система от ровове в гората. Водата се използва през цялата година на ротационна основа.
Използвайки натрупания опит в Гюла са построени няколко тополови плантации в цяла Унгария и по-точно в безводните региони на страната. Въпреки това, съществуват различни проблеми (замърсяване на почвата и подпочвените води), причинени от проектантски, конструкторски и/или експлоатационни пропуски, поради липса на опит главно при построени по-рано станции. Независимо от това, през последните няколко десетилетия тополовите гори се доказаха като много ефективни и благонадеждни от гледна точка на контрола на замърсяването и повторното използване на водата и хранителните вещества. Замърсителите от отпадъчните води се трансформират в почвата и използват хранителните вещества и водата за получаване на биомаса. Напояването с отпадъчни води допринася за доброто израстване на тополата, дори и в бедни почви. Качеството на дърветата не намалява вследствие на напояването.

Типово проектиране на тополови гори, напоявани с отпадъчни води

Горите се напояват с “нормална” отпадъчна вода (тоалетни и сива вода), но в някои случаи септичният отпадък се третира. Първият компонент на системата обикновено е утаителен резервоар или изкуствено езеро, в които се отстраняват грубите частици и се буферира водата. Предварителното пречистване е важно, особено ако в събрания септичен отпадък преобладават влакна и пластмаси. Микроорганизмите в почвата ще
минерализират органичните материи.
Обикновено водата се разпределя чрез наводняване (водата тече гравитационно в канавки между дървесните редове). Някои системи използват напояване с пръскачка. То разпределя равномерно водата към дърветата, но създава рискове от разпространение на инфекции чрез аерозолите, а понякога има мирис. При наводняващите системи,
напояването се извършва цяла година, дори през зимата, когато температурата е по-ниска от –10°C. Канавките не са непрекъснато пълни с вода, напълват се само на всяка трета седмица. Тъй като обикновено студени периоди се наблюдават за не повече от 1-2 седмици, след което замръзналата вода се стопява и се просмуква бавно в почвата.
Проектираните и експлоатирани канавки трябва да позволяват постъпващата проливна вода да бъде изолирана с ледена покривка или сняг. (Забележка: условията в другите страни могат да са различни от Унгарските условия, затова местните условия винаги трябва да се отчитат и за предпочитане е да се извършват експерименти.).
Отпадъчната вода е ценен ресурс за растежа на растенията при добро балансиране на вода, хранителни вещества и органична материя. Така дърветата растат бързо и имат голям капацитет да усвоят хранителните вещества. Светлите почви са подходящи при тополите. В твърди почви по-добре се развива върбата. Други дървесни видове, ползвани
при климатичните условия в Унгария (Европа) са: бяла топола (Populus alba), черна топола (Populus nigra), трепетлика (Populus tremula), Европейска бреза (Betula pendula), бяла върба (Salix alba), ракита (Salix viminalis) и летен дъб (Quercus robur).
Най-бързорастящото дърво в Унгария е ракитата (Salix viminalis). Според последните изследвания, бързорастящата ракитова плантация има капацитет да отстрани 600–1000 kg N/ha/y, два пъти повече в сравнение с тополите. При такива високи натоварвания растенията ползват само част от азота, повечето се изхвърля във въздуха (N2, NH3) и част в подземните води (NO3). Водното поглъщане е значително – до 150 m3/ha/d се изсмуква от почвата.

Продукцията на биомаса е висока. След първата година може да се събере реколта от 8–10 t/ha/y суха материя. След 3-4 години добивите могат да достигнат 20–40 t/ha/y.
Нарастването е 3–4 m през първата година, като след 3–4 години може дори да нараства годишно с 8 m (ако няма постоянно събиране). Обикновено дърветата не използват всичката отпадъчна вода. Една част се просмуква към подпочвената вода. При условие, че напояването е локализирано, проектирано и експлоатирано правилно, просмукващата вода ще бъде чиста и може да послужи за захранване на подпочвения резервоар.
Предимството на системата е висока пречиствателна ефективност от гледна точка на БПК и отстраняването на хранителни вещества, както и икономическата стойност от събраните дървета. При използването на напояваните дървета, може да се спаси някаква част от естествената гора. Недостатък на системата е, че напояването може да увеличи нивото на Ph и на концентрацията за общ N, P2O5, K2O, Na, Mg, и на тежките метали в почвата но и този проблем има решение.

СПОДЕЛЕН ОПИТ

Тополови насаждения в Апархант, Унгария

Апархант е малко селище от 1200 жители в леко хълмистата и рядко населена югозападна част на Унгария. Почти всички домакинства са свързани с питейната водоснабдителна мрежа, експлоатирана от местната община. Хората ползват прости санитарни решения (тоалетни със септичен резервоар или отходни места – клозети).
Някога септичният отпадък е транспортиран до близката пречиствателна станция за отпадъчни води (на 15 km разстояние), до близкото сметище или дори директно в реките.
Тази незаконна практика е причинила сериозни щети на околната среда. Увеличава се съдържането на азот в дълбоките подпочвени води (200 m), използвани за питейно водоснабдяване, в близките рибарници рибата умира и тогава населението на селото решава да подобри положението. Амбицията на общината е да открие едно интегрирано решение, при което едновременно общественото здраве и околната среда могат да се подобрят при ниска себестойност на системата. Други цели са също създаването на работни места и увеличаване на обществената заинтересованост. Още в началото заключението е било, че канализационната система би струвала твърде много.
Според Унгарското законодателство по околна среда, поне три различни технически решения трябва да се проектират винаги и поне едно от тях трябва да е така наречената “природна технология за пречистване на отпадъчни води”. В извършеното предпроектно проучване през 1977 г. следните четири системи са описани:
a) Система от изкуствено езеро с растителност без изкуствена аерация (след предварително пречистване, отпадъчната вода би трябвало да постъпва към изкуственото езеро, в което растителността расте по естествен начинa или може да бъде засадена, след което оттока от езерото постъпва към водоизточника от повърхностна вода);
b) Система от изкуствено езеро, оттока от което би трябвало да премине през пясъчен филтър (почвата е водоприемника);
c) Анаеробно изкуствено езеро с последващо напояване на тополи (пречистената отпадъчна вода не би трябвало да се събира дренажно, а да се просмуква в почвата на тополовите насаждения);
d) Класическо (изкуствено) биологическо пречистване (SBR) и напояване на тополи (пречистената отпадъчна вода не би трябвало да се събира дренажно, а да се просмуква в почвата на тополовите насаждения).
Във всеки от случаите, водата би трябвало да се събира в утаителни резервоари и да се транспортира към пред-очистката преди да постъпи към съответната система. Също така се препоръчва получената утайка да се компостира и използва в земеделието.
Сравнявайки четирите възможни решения, решение (с) (анаеробно изкуствено езеро с тополови насаждения) изглежда най-икономичното, отчитайки инвестиционните и експлоатационни разходи. Също вземането в предвид на критерия за опазване на околната среда, това решение изглежда превъзходно. Надеждността и малкият брой обслужващ персонал е характерно за решение (с).
След предпроектното проучване и последващата сравнителна оценка, алтернатива (с) беше предложена на Инспектора по околна среда, който прие предложението с допълнителни препоръки. Беше разработен изпълнителен план, който да развие и опише детайлно модифицираната алтернатива (c). Изпълнението й започна и през 2001 г. системата беше пусната в експлоатация. Днес септичен отпадък от 80 m3 на денонощие се третира в тополовата гора и кореновата зона на системата.

Почвеното пробонабиране се извършва на всеки месец (2000 г.), но след започване на експлоатацията на всеки трети месец. Има също и мониторингови кладенци за контролиране качеството на подпочвените води, особено, когато нивото на подпочвените води е твърде ниско. Мониторингът доказва, че замърсяването на близките полета, одпочвените води и рибарниците спира. Общото азотно натоварване е около 1200–1400 kgN/ha/г. (Планираната гора е била 1.6 ha, но днес е 3–3.5 ha). Около 20–30% от азота вероятно е отстранен чрез събраната реколта и от пашата на овцете.
Принципна схема на изградената система:
Събраният септичен отпадък от домакинствата се транспортира до събирателния резервоар със ситото. Пред-очистката се извършва в двустепенен резервоар за утаяване, след който водата се насочва към пломбиран резервоар за събиране. Събраната вода се подава гравитационно към природните площи за биологично пречистване - гора и влажна зона с тръстика. Напояването трае около година и активната утайка се изнася от утаителния резервоар един път седмично.
Събирателен резервоар със сито V = 10 m3 d = 10 mm 2-степенен утаителен резервоар V0 = 25 m3, T0 = 5h VTOT = 100 m3, TTOT = 150 dη BOD = 30 %, η SS = 80%
Защитен събирателен резервоар V = 330 m3, A = 240 m2 Тополова гора A =1.6 ha Натоварване = 2300 mm/a Натоварване БПК = 1.8 kg/m2/г. Qd = 80
m3/d Отпадък от ситото Утайка Q = ~ 8 m3/ 7дни .
Експ. коренова зона – тръстиково легло Vmedia = 264 m3, Товар= 20x50mm/г. A = 440 m2, ТоварБПК = 0.9 kg/m2/г
Тополовите дървета се използват свободно от жителите за отопляване. Тръстиката от изградената влажна зона се реже всяка година и също се използва от местното население за различни цели. Консолидираната утайка се транспортира към мястото на компостиране на всеки 4-6 седмици. Компостираната утайка се използва в земеделието.
Тревата между дърветата не бива да се подрязва, тъй като стадото овце от селото я “поддържа”, т.е. ежегодно се пестят пари за няколко работника. Учениците от първоначалното училище участват при засаждането на дървесната плантация и в часовете по биология правят измервания, за да изучат протичащите природни процеси при пречистването на отпадъчни води. Жителите са много удовлетворени от пречиствателната станция за отпадъчни води.
Околната им среда е подобрена, здравето защитено и са създадени нови работни места за някои безработни. Използването на утайката, дърветата и тръстиките води до допълнителни ползи. Изследванията с тополовата плантация в Апархант показват едно практическо и приемливо решение, благотворно за околната среда, икономиката, безработицата и екологичното съзнание за хора с ниски доходи.

УСТОЙЧИВИ САНИТАРНИ УСЛОВИЯ И УПРАВЛЕНИЕ НА ОТПАДЪЧНИТЕ
ВОДИ В ШВЕЦИЯ – ОБЩ ПРЕГЛЕД

Развиващи се санитарни условия и управление на отпадъчните води в Швеция

В ранния период на урбанизация, традицията да се събират и използват човешките екскрети в земеделието е развито и добре организирано в селата. Промяната между 18 и 19 век се състои в замяна на повторното използване, като в много градове се построяват дренажни системи за транспортиране на валежите и отпадъчните води до най-близкия
приемник. След Втората световна война пречистването става общоприета практика. През един кратък период между 1970 и 1985 г., се построяват пречиствателни станции с първично, вторично и третично стъпало за почти цялото население на Швеция. Това голямо увеличение на пречиствателната система се дължи на законодателството, което
позволява на общините да изискват включването на домакинствата и промишлеността в канализационните системи и ги задължава да използват услугата, както и на големите държавни субсидии при построяването на тръбните системи и пречиствателните станции.
В началото на 90-те години на 20 век управлението на утайки става невралгичен проблем, поради бързия растеж и поради факта, че утайката повече не се приема за рециклиране в земеделието. Хранителната промишленост не желае да наторява културите с утайка, поради потенциално високите стойности на тежки метали, токсични
органични елементи и патогени. По време на този период високите разходи и енергийна необходимост при надграждане и експлоатация на пречистването на отпадъчни води също са проблемни. Като последствие, беше проявен интерес към алтернативни и “по-екологично адаптирани” технологии.
През последното деситилетие икономическата ситуация (ниски лихвени проценти, относително ниска цена на енергията и химикалите и високи разходи за труда) облагодетелства традиционно големите мащабни и линейни системи. Въпреки това, през 2006 г. Шведската агенция за защита на околната среда публикува нови указания за малко-мащабни системи за отпадъчни води. В указанията са заложени изискванията за
здравна защита, защита на околната среда и рециклиране на хранителните вещества при изграждането на системите за отпадъчни води. Да се надяваме, че прилагането на тези нови указания ще доведе до по-холистично мислене при планирането на системите за отпадъчни води. Ясно е, че увеличените цени на електричеството и петрола водят до
повече енергийно спестяващи системи. Увеличените разходи за изпомпване и поддържане на тръбната система прави децентрализираното мислене по-приемливо. Днес общините, най-вече в селските райони, започват да проявяват повече интерес към локалните или групови системи. Заражда се нов интерес към природните системи. Също така се наблюдава тенденция в земеделския сектор, който е по-заинтересован да управлява и използва фракциите на отпадъчните води. Това може да се обясни с
нарастващия пазар на биоенергийни продукти, но също и с увеличените цени за изкуствени торове
Утаителни басейни -Утаителен басейн във Финьосдален.





Пречистването на отпадъчни води в басейни (изкуствени езера) се
ползва от няколко стотин години в целия свят. В Швеция басейновата
система е популярна през първата ера на модерното пречистване на
отпадъчните води, дължащо се на ниските разходи, опростеност и
капацитет да пречиства големи количества отпадъчна вода.
Понастоящем има 100 работещи утаителни басейни в Швеция.

Проектиране и оразмеряване

Когато се планират нови системи, утаителните обеми трябва да се разделят на няколко тесни басейна. Една допълнителна клетка трябва да се построи за случаите, когато един басейн излиза от експлоатация (спиране на водата и изхвърляне на утайката). Препоръчва се планиране на времепрестой за
утаяване от 5-10 дни. Плуващите частици се отстраняват с помощта на преграда или решетка преди добавката на коагулант.

Финьосдален е типичен планински ски туристически курорт в северна Швеция. Броят на жителите се променя от около 1000 до 4000.
Хидравличното натоварване е около 400 m3/човек, но върховите стойности на оттока нараства по време на дъжд и снеготопене. Построената през
1987г. станция, собственост на общината, използва гасена вар като коагулант. Промените на дебита се изравняват в първия басейн-буфер от 2400 m2, след който се припомват към малки утаителни басейни, последвани от последен утаителен басейн от 2800 m2. Пластични прегради се използват за осуетяване на минаващи по пряк път потоци. Добавката на вар - 600 g/m3 увеличава рН до около 12, поддържайки нивото на фосфора на изход около 0,5 mg/l (на вход 6,4 mg/l). Всяка година се отделя утайката от малките басейни. Общината харесва съоръжението, защото е евтино, лесно за поддържане и ефективно.
Химическите коагуланти (вар или алуминиеви и железни соли)
флокулират и утаяват частиците и фосфора от водата. Алуминиевите
или желязо съдържащите коагуланти са много по-лесни за експлоатация в сравнение с варта. Те могат да се ползват като течности и да се добавят директно под налягане в тръба на дъното на утаителните басейни. Варта отстранява патогените и утайката става за тор. Проблем е, че получената утайка след варуване е тежка и лесно задръства тръбите и водостоците. Това трябва да се има в предвид при проектирането на тръбите, шахтите и водостоците, за да бъдат достъпни за обслужване.

Опити и резултати

Утаечните басейни са доказали толерантността си при промените на потока и периодичните прекъсвания за добавката на химикали. Пречиствателната ефективност е висока и стабилна през цялата година. Отстраняването на БПК е около 70–80% (развитието на микро-водорасли през лятото обяснява твърде ниската стойност). Отстраняването на фосфора се променя с количествата на добавените коагуланти, но
обикновено е около 80–95 %. Отстраняването на азота е високо (50–75% бактериална трансформация на азота в амоняка до азот-газ).
При използването на вар патогенното отстраняване е много високо поради високото рН (pH 10,5–12). Извличанията включват стрипиране на амоняка и получаването на големи количества утайка. От друга страна, получената утайка след варуване е ценна за подобряване на почвата поради рН ефекта и наличният фосфор за растенията.
Алуминиевите и желязо съдържащите коагуланти са по-подходящи при експлоатация, но по-малко ефективни от санитарна гледна точка и получената утайка е по-малко подходяща за рециклиране.

Напояване на гора

Напояването с отпадъчна вода е общоприета практика по целия свят. В
средата на 19-ти век в Европа много ферми използват отпадъчните води. В
Швеция ренесанса на използването на отпадъчните води за напояване е през 90-те години на 20 век и понастоящем работят няколко горски напоителни системи. Повечето от тях са в южна Швеция и се ползват за допречистване през летния период.



Напояване на гора в Кьогерод




Най-изследвано и използвано е напояването на върби (Salix).
Ливадните дървета обикновено са по-подходящи от иглолистните, но
изследвания в северната част на Швеция доказват, че умереното
напояване удвоява или утроява производителността на ели и борове,
което прави по-икономична инвестицията за напоителната система.

Кьогерод
е малко градче с 1500 жители в Южна Швеция. Отпадъчните води се събират и пречистват биологически в ПСОВ с последващо химическо утаяване. През 1994 г. е създадена площ с върба от 13 ha. Три години по-късно започва напояването с взета вода след биологичното стъпало на станцията. При растежа на гората се прави мониторинг на влиянията спрямо околната среда. Натоварване с отпадъчна вода 6 mm/d дава най- висок прираст (10–13 t TS/ ha/y). Три пъти натоварвания по евапотранспирация (12 mm/d) и 175 kg N/ha не влияят отрицателно на
производството на биомаса и не се наблюдава замърсяване на подпочвените води. Горските плантации са по-лесни за напояване отколкото пасищата, тъй като обширните дървесни коренови
системи могат да компенсират неравномерното разпределение на
водата и хранителните вещества. Предизвикателството за еколози и
инженери е проектирането и експлоатацията на тези системи без да се излагат на опасност санитарните условия. Общината е доволна от системата и вярва, че производството на дървесина, намалените разходи за химикали и използването на утайката компенсира разхода за напояване.

Проектиране и оразмеряване

При оразмеряване напоителната норма трябва да е разчетена за нуждите на растението, едновременно от вода и хранителни вещества. Годишното производство на биомаса достига 10–12 t/ha суха маса при напояване на върби с отпадъчна вода. По такъв начин 7–10 kg фосфор и 40–70 kg азот/ha се екстрахира годишно от системата чрез събраната реколта на биомаса. Широките полета могат да се разделят на парцели (всеки с големина
по 1–3 ha), където разпределението се регулира индивидуално. Автоматични магнитни клапи, контролирани от компютърна програма, определят времето и паузите за изпомпване.
Успешно се използват разпръсквателите, капковото напояване и оводняването. При наличие на частици във водата е подходящо оводняването, докато капковото напояване изисква добре избистрена вода. От друга страна, капковото напояване предполага много стриктно разпределение. В Швеция напоителният период е максимум 7 месеца/год. През периодите, когато напояването е невъзможно поради ниски температури или тежки дъждове, водата трябва да се складира или третира по други начини.
Опити и резултати

Напояването на гори е евтин и ефективен метод за третиране и повторно използване на отпадъчните води и техните хранителни вещества. Наличността на земя, подходяща почва и хидрологични условия, както и пазар на събраната биомаса, са важни параметри при техническото отчитане. Възможни методи за пречистване през зимата са например
утаечните басейни или откритите легла на почвените филтри. Внимателното планиране, проектиране и експлоатация се изисква с цел да се управляват санитарните рискове.
Система от почвени филтри (вертикални).
Използването на почвата като среда за пречистване на отпадъчните води е най-старият и вероятно най-често практикувания метод в света. Системите от почвени филтри използват почвата като био-геохимичен реактор, където суспендираните вещества се процеждат и адсорбират, органичната материя се минерализира и фосфора се флокулира и утаява в минералите. В Швеция през последните 30 години вертикалните почвени филтри под повърхността се ползват като стандартно пречистване при единични
домакинства. Около 400,000 подобни системи са в експлоатация. При груповите системи, откритите пясъчни филтри са най-често срещаните.

Проектиране и оразмеряване

Почвеният филтър трябва да бъде проектиран и оразмерен с цел
да трансформира всички съществуващи органични материи във водата (БПК) във въглероден двуокис и вода. По този начин не се акумулира утайка в почвата. Предварителното пречистване е съществено и обикновено твърдите частици се отстраняват чрез утаяване и флотация в
утаителен басейн. При по-големите системи за предварително пречистване се ползват изкуствени езера, които служат също и като буфери. Най-важното за ефективното пречистване е да се позволи на водата да се просмуче през почвения обем като ненаситен поток. Водата трябва да протече вертикално през тънички пори, докато широките ще са запълнени с въздух, доставящ кислород за хетеротрофните микроорганизми. Природните почви могат да се използват, ако свойствата им позволяват и ако съществува безопасно разстояние до подземните води или геоложката основа. Ако природните условия не са задоволителни, се избира пясъчен филтър. Частиците в почвената среда трябва да са кръгли и с диаметър около 1 mm. Средата трябва да бъде устойчива. Например, частиците не трябва да се рушат. Крайната фракция (частици по-малки от 0,1 mm) не трябва да надвиша 10%.








Отворен пясъчен филтър в Лага


Лага е малко село в Югоизточна Швеция. Всичките 50 къщи са свързани към централната водопреносна мрежа, подобрена през 1998 г. Пред традиционните пречиствателни станции е избран открит пясъчен
филтър, тъй като природната система се счита по- надеждна и еднакво ефективна. След предварителното третиране в септичен резервоар
водата се изпомпва към филтърно легло и се разпределя чрез вертикални тръби. Системата работи без технически проблеми и разходите за
поддръжка са ниски. Посещението на станцията от персонала е един път седмично. Не се използват химикали, консумира се малко електроенергия и произведената утайка е минимална. След пречистване, стойностите за суспендирани вещества, БПК и бактерии са под минималните изисквания. Като последващо пречистване работи система от басейни, след която водата се инфилтрира и изпарява. Повечето пясъчни филтри в Швеция разчитат на гравитачността. При по-големите системи се използва помпа за разпределяне на водата. Пясъчните филтри се изграждат с дренажен слой на дъното. Големите легла трябва да се разделят на малки площи, към които водата може да постъпва индивидуално. Нова система от Норвегия използва дюзи за разпределение на водата, които позволяват много равномерно разпределение на водата, дори по течението на филтърния пълнеж. Ползвайки разпръсквателна техника и лошокачествен филтърен материал може да се постигне около 10 пъти по-високо натоварване с отпадъчна вода в сравнение с възможното при конвенционалната инфилтрация или пясъчна филтърна система
Почвените филтри са оразмерени в зависимост от натоварването по БПК и
количество вода. Следващите цифри могат да се ползват като практическо правило при оразмеряването на вертикалните филтърни системи. (Хидравличните натоварвания трябва да се изчисляват по средноденонощния поток през максималната седмица.
Цифрите се отнасят за нормален отток след утаителен резервоар с БПК около 200-350mg/l).
Инфилтрация в естествени почви: 30-40 mm/d
Покрито пясъчно филтърно легло (използващо гравитацията) 50-60 mm/d
Покрито пясъчно филтърно легло (използващо помпа) 60-80 mm/d
Открито пясъчно филтърно легло 80-120 mm/d
Норвежко разпръскване (използващо среда от 2-6 mm) 250-500 mm/d

Опити и резултати

Вертикалните почвени филтри са здрави с голям и стабилен капацитет на пречистване.
Отстраняването на бактерии и вируси е по-добро и по-благонадеждно в сравнение с пречиствателните станции. Вертикалните почвени филтри предлагат ограничено рециклиране на хранителни вещества, ако се ползват самите те, но комбинирани с т.нар. разделни тоалетни системи, директно утаяване на фосфора или лятно напояване се предлагат прекрасни възможности за устойчиви санитарни условия.
Обикновено пречиствателната способност при отстраняване на суспендирани вещества и БПК е 90–99%, 30–60% отстраняване на P (ползването на силикатен пясък от алувиалните отложения и на съдържащи алуминий и желязо почви има голямо влияние
при отстраняването на фосфор) и 30% намаление на общия азот (70% нитрификация). Патогенното отстраняване е повече от 99%.

От изложеното до тук става ясно, че еднообемните септични ями са неефективни съоръжения за пречистване на отпадъчни води, затова трябва да се избягва стриоежа на такива съоръжения. Там където има вече изградени такива да бъдат преработени по следния начин:
Съществуващата изгребна септична яма се вгражда в схемата на пречиствателна станция като денитрификатор за анаеробно окисление на въглеродо-съдържащи органични вещества чрез нитрати като акцептори наелектрони. Изгражда се втора камера за био-басейн- нитрификатор където се монтира специална аерираща система “ЕКОМАКС-АЕРОСЕПТИК”/ и в комбинация с препарат SUKACLean S/T се получава достатъчно добро разграждане на органичните вещества. След био-басейна се изгражда и вторичен утайтел като трета камера. От там водата може да се отведе към напоителните полета за третично пречистване по гореописаната схема.
По желание на инвеститура може да се изгради и система за оползатворяване на добиваната биомаса.

Енергията от биомаса

Енергията от биомаса, или биоенергията, е съхранена в органичните материи като дървесина, слама, сухите отпадъци от захарната тръстика и отпадъците от горския, селскостопанския и индустриалния сектор. Както енергията от горивата от полезни изкопаеми, биоенергията произлиза от слънчевата енергия, която е била съхранена в растенията чрез процеса на фотосинтеза. Принципната разлика е в това, че на полезните изкопаеми са им необходими хиляди години, за да се превърнат в използваеми форми, докато добре управляваната енергия от биомасата може да се използва непрекъснато като възобновяем енергиен източник.
Чрез процеса на фотосинтеза хлорофилът в растенията улавя слънчевата енергия, като превръща въглеродния двуокис от въздуха и водата от почвата във въглехидрати - сложни съединения, съставени от въглерод, водород и кислород. Когато тези въглехидрати се изгарят, те се превръщат отново във въглероден двуокис и вода и отделят събраната слънчева енергия. По този начин биомасата функционира като природна батерия за съхранение на слънчевата енергия. Докато биомасата се използва устойчиво, тази природна батерия ще бъде вечна.
След слънчевата и водната енергия биомасата е един от най-основните възобновяеми енергийни източници (изгарянето на дървесина и животинска тор съставлява около 14% от световните енергийни доставки).
Биомасата може да се използва за генериране на електричество, светлина, топлина и горива. Конвертирането на енергията от биомаса в използваема енергия има много екологични ползи. Тя използва отпадъчни материали, които обикновено се депонират на сметища, откъдето се добива метан (парников газ). Горива като етанола могат да се правят от биомаса и да се използват като алтернатива на петрола в моторните превозни средства.
Енергията от биомаса може да се добива:
- директно от растенията, например изгаряне на дървесина за отопление
- индиректно от растенията - биомасата се превръща в течност (алкохол, като етанола) или газ (био-газ)
- индиректно от животински отпадъци – био-газ (предимно метан) от тор или от канализацията или от денитрификатора на пречиствателната станция. Този газ може директно да се използва за производство на ел.енергия или когенерация.

Напоследък се развиват много енергийни проекти, използващи биомасата като източник на енергия. Повечето от тях използват отпадъчни продукти от земеделието, като по този начин решават част от проблемите, които биха възникнали с депонирането на отпадъците, и в същото време произвеждат енергия.
Има много различни видове растения и много различни начини, по които да се получи енергия от тях. Принципно има два основни подхода - да се засаждат растения специално за използването им като енергийни култури по горе-описания начин или да се използват остатъците от растенията , използвани за други цели или комбинация от двата начина.


Отпадъците като ресурс - /биомаса/.

Отпадъчните води са богати на биогенни елементи и могат да се използват за производство на биомаса. Също така и утайките може да се компостират и също да се използват за наторяване.
След като растенията са използвани по предназначение, остатъците им могат да се използват за получаване на енергия. Дървопреработвателната индустрия, земеделието и хранително-вкусовата промишленост като цяло генерират огромни количества растителни и животински остатъци. Битовите отпадъци са също източник на енергия от биомаса.
Лесовъдство:
Отпадъците от дървопреработвателната индустрия са най-големият източник на топлина и електричество. Един от най-големите източници на дървени отпадъци са короните и клоните на дърветата, които остават в горите след прочистването им. Други източници на дървесни отпадъци са дървени трици и корите на дърветата от дъскорезниците и талашит, идващ от фабриките за мебели.

Останки от селскостопански култури:

Това са предимно стъбла и листа, които не са прибрани или премахнати от полетата при използването им за комерсиални цели - царевичен фураж (стъбла, листа, обелки и кочани), пшенични стъбла, както и оризови стъбла. Царевичният фураж е един от най-големите ресурси на биомаса за биоенергийни приложения.
Битови отпадъци: Жилищните отпадъци съдържат значителна част от органичния материал, добиван от растения, който е съставен от ресурса на възобновяемата енергия. Отпадъчната хартия, картон, дървесина и градински отпадъци са типичните ресурси биомаса сред битовите отпадъци.

Животински отпадъци:

Дейностите във фермите и местата за обработка на животни дават животински отпадъци, които представляват комплексен източник на органичен материал с последици за околната среда.
Като допълнителен ресурс може да се използват и битови отпадъци при наличие на разделно събиране както и отпадъци от хранително вкусовата промишленност.

Ползи за околната среда:

Енергията от биомасата има много екологични предимства - намалява замърсяването на въздуха и водите, увеличава качеството на почвите, намалява ерозията и подобрява естествената среда на дивите животни.
Биомасата намалява замърсяването на въздуха, бидейки част от въглеродния цикъл, намалява емисиите на въглеродния двуокис с 90% в сравнение с полезните изкопаеми. Емисиите на серен двуокис и други замърсители също са значително по-малки.
Замърсяването на водите се намалява, защото не се използват никакви пестициди и изкуствена тор за отглеждането на енергийните култури. А използването на отпадъците за енергия от биомаса означава, че замърсяването е почти нулево.
Фирмата предлага и цялостни решения като в края на технологичния цикъл може да има "микро или макро- когенерация"
Микро-когенерация е децентрализиран енергиен източник с капацитет за обслужване на едно домакинство или малък бизнес. Вместо директно да се изгаря гориво за отопление или топла вода, част от енергията се преобръща и в електричество. Това електричество може да се използва на място или (ако е разрешено от електропреносното дружество) да се продава на електропреносната мрежа. Съществуващите Микро CHP използват предимно четири различни технологии: двигател с вътрешно горене, двигател на Стърлинг, парен двигател със затворен цикъл и горивна клетка.
Това което за някой е ненужен отпадък за други е ценна енергия и именно тази енергия определя до колко е ефективен един бизнес.
Ние можем да направим вашия бизнес по ефективен.
Стига да пожелаете това!

В статията са използвани материали от - “Устойчиви системи на канализация в централна и източна Европа – за нуждите на малки и средно големи населени места. Под редакцията на Игор Бодик и Питер Ритерстолпе.
За повече информация www.ekomakc.com

Изготвил статията:
Стефан Ангелов