Drenaż

 Drenaż rozsączający

                       

Drenaż rozsączający stanowi układ podziemnych perforowanych drenów, wprowadzających mechanicznie oczyszczone ścieki do gruntu w celu dalszego ich biologicznego oczyszczania. Ścieki infiltrujące przez porowaty grunt są oczyszczane w wyniku zachodzących procesów fizycznych, biologicznych i chemicznych. Adsorpcja zanieczyszczeń na powierzchni cząstek gruntu powoduje intensywny rozwój mikroorganizmów tworzących tzw. błonę biologiczną. Mikroorganizmy te powodują rozkład zanieczyszczeń organicznych na stałe i gazowe produkty nieorganiczne oraz na masę komórkową. Jednocześnie w gruncie zachodzą chemiczne reakcje strącania zanieczyszczeń nieorganicznych, które w zależności od panujących w środowisku warunków (pH, zawartość tlenu w gruncie) mogą być gromadzone lub wymywane. W końcowym efekcie, w gruncie odbierającym ścieki tworzy sie, wokół jego cząstek warstwa biochemiczna zwana biomatą. Biomata działa, zatem tak jak filtr mechaniczny i biologiczny. W dłuższym okresie eksploatacji drenażu rozsączającego następuje wzrost grubości biomaty, co może zmniejszyć szybkość przepływu ścieków, a nawet ograniczyć możliwość ich odprowadzania do gruntu. Z tego też względu zaleca się stosowanie symultanicznego doprowadzania mechanicznie oczyszczonych scieków tak, aby zmniejszyć warstwę biologiczną oraz stworzyć warunki do właściwej infiltracji ścieków. Według Metcalfa i Eddy'ego* przed właściwym drenażem rozsączającym, a po osadnikach gnilnych, zaleca się stosowanie urządzeń dawkujących ścieki, przy czym w przypadku małych przydomowych oczyszczalni mogą to być dawkowniki syfonowe, natomiast w przypadku oczyszczalni przeznaczonych dla kilku domów - małe urządzenia pompowe z zastosowaniem pomp zatapialnych. Urządzenie dawkujące może być wbudowane w osadnik gnilny.

Drenaż rozsączający może być stosowany wówczas, gdy ilość ścieków nie przekracza 20 m³/d**. Dalsze ograniczenie tej wielkości zostało wprowadzone w polskich przepisach***, które dopuszczają odprowadzanie do ziemi scieków

___________________

Metcaif and Eddy: Wastewater Engineering Treatrnent, Disposal, Reuse. Third edition. McGraw Hill. New York 1991.

Metcalf and Eddy: Wastewater Engineering. Treatrnent, Disposai, Reuse. Third edinon. McGraw Hill. New York 1991.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 24 lipca 2006 r., w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dz. U. Nr 137, poz. 984, 2006 r.

 mechanicznie oczyszczonych w ilości nie przekraczającej 5 m³/d przy jednoczesnym spełnieniu warunku, że zwierciadło wody podziemnej znajduje sie co najmniej 1,5 m poniżej poziomu ułożenia drenów.

Projektując drenaż rozsączający należy pamiętać, ze w istocie urządzenie to składa sie z dwóch podstawowych elementów, a mianowicie z układu rowów, w których ułożone są dreny z obsypką (warstwa rozsączająca) oraz warstwy rodzimego gruntu położonego poniżej tych rowów. Właśnie ta druga warstwa decyduje o wymiarach drenażu i sposobie jego ułożenia, a przede w wszystkim daje podstawę do określenia najistotniejszego parametru, jakim jest obciążenie hydrauliczne drenów wyrażone w dm³/m*d. Określenie dopuszczalnego hydraulicznego obciążenia drenów wymaga przeprowadzenia każdorazowo badań gruntowych, których celem jest określenie rodzaju gruntu, a właściwie jego przepuszczalności. Przepuszczalność gruntu musi być ustalona na podstawie badan gruntowych, które powinny obejmować badanie położenia zwierciadła wody gruntowej, krzywej przesiewu oraz testu infiltracji, zwanego testem Porcheta lub testem perkolacyjnym.

Dla przybliżonej oceny przepuszczalności gruntu można wykorzystać diagram krzywych przesiewu (rys. 8-1).

W wielu krajach jako podstawę do zaprojektowania drenażu rozsączającego traktuje się wyniki testu perkolacyjnego. W Polsce test perkolacyjny przeprowadza się według metodyki przedstawionej w tabeli 8-1.

Zasady przeprowadzania testu perkolacyjnego we Francji podano w tabeli 8-2. Test perkolacyjny według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) przeprowadza się według zasad podanych w tabeli 8-3.

Wybór sposobu przeprowadzania testu perkolacyjnego zależy tylko od jego wykonawcy. Należy jednak pamiętać, ze wynik testu powinien być w każdym przypadku interpretowany zgodnie z zaleceniami wynikającymi z metodyki jego przeprowadzania. Warto również zwrócić uwagę na to, że ze względu na zazwyczaj dość znaczną powierzchnie przeznaczoną pod drenaż, właściwe byłoby wykonanie kilku badań w rożnych miejscach, przeznaczonych pod lokalizację drenażu. Jeżeli w badanym gruncie wyniki testów są bardzo rozbieżne, to do ustalenia wymaganej długości drenów należy przyjąć najgorsze warunki gruntowe i wynikające z tego najmniejsze obciążenie drenów.

A.        Standardowe krzywe uziarnienia gruntu

B.        Interpretacja krzywych - dopuszczalne obciążenie hydrauliczne gruntu

(q w dm³/m²* d) odbierającego mechanicznie oczyszczone ścieki:

- krzywa uziarnienia przebiega w polu A - q = 50-60 dm³/m² *d,

- krzywa uziarnienia przebiega głównie przez pole A, lecz jej niewielka cześć mieści się w polu B (d₅₀ > 0,25 mm, d₁₀ > 0,06 mm) - q L 40 dm³/m²*d,

- krzywa uziarnienia przebiega głównie lub całkowicie przez pole B - q L 30 dm³/m²*d.

Rys. 8-1: Standardowy zakres krzywych uziarnienia próbek gruntu pobranych z profilu glebowego głębokości 2,0 - 2,5m i ich interpretacja.

Źródło:      Szwedzki Urząd Ochrony Przyrody: Ogólne zalecenia 87.6. małe oczyszczalnie ścieków. 1990.

Korzystanie z testu perkolacyjnego jest najwłaściwszym podejściem do projektowania drenażu rozsączajacego, aczkolwiek w niektórych krajach nie wskazuje się na konieczność jego wykonania, wymagając jednak rozpoznania rodzaju gruntu. Przykładem takiego podejścia są wymagania zawarte w normie niemieckiej DiN 4261* (tab. 8-4).

Nieco inne zalecenia dotyczące drenażu rozsączającego zostały podane przez Szwedzki Urząd Ochrony Przyrody** (tab. 8-5).

Praktyczne dane dotyczące projektowania drenażu rozsączającego zostały podane przez PURFLO - Polska. Wynika z nich, ze dla podstawowego układu oczyszczania należy przyjmować długość drenażu równa, 24 m na 1 m³ osadnika gnilnego. Oznaczałoby to, że przy jednostkowej pojemności osadnika gnilnego 0,5 m³/M, jednostkowa długość drenażu rozsączającego powinna wynosić

 l_d = 12 m/M. Do tej wartości należy stosować współczynniki korygujące zależne od rodzaju terenu powodujące, ze jednostkowa długość drenażu powinna wynosić:

__________________

*   DIN 4261. Kleinlclaranlagen. Juni 1994. **    Szwedzki Urząd Ochrony Przyrody. Ogólne zalecenia 87,6. Małe oczyszczalnie ścieków. 1990.

 - dla terenu podmokłego l_d = 24 m/M,

- dla terenu o dobrej przepuszczalności (piasek i piasek gliniasty) - l_d = 8 m/M,

- dla terenu o bardzo dobrej przepuszczalności (żwir i piasek) - l_d = 16 m/M,

- dla terenu o słabej przepuszczalności (glina piaszczysta) - l_d = 24 m/M.

Na podstawie tych informacji można przyjąć ogólne zasady projektowania drenażu rozsączającego wg tabeli 8-6.

Tab. 8-2. Test perkolacyjny, według zaleceń francuskich.

 Źródło:      Ascenizacja indywidualna. Zeszyty Techniczne Francuskiego Ministerstwa ochrony Środowiska. Warszawa 1982.

Tab. 8-3. Test perkolacyjny według zaleceń amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA).

Źródło:    Onsite Wastewater Treatment and Disposal Systems. Environmental Protection Agency. USA 1980.

Tab. 8-4. Ogólne zasady projektowania drenaży rozsączających według DIN 4261.

Źródło: DIN 4261. Kleinklaranlagen. Juni 1991.

Zasadę układania drenów drenażu rozsączającego pokazano na rysunku 8-2.

Obecnie zaleca się wykonywanie drenażu z perforowanych rur PVC z taka, perforacją, aby zapewnić równomierne rozprowadzanie ścieków po całym złożu gruntowym. Przetestowanie zarówno tradycyjnych rur rozsączających, jak i z otworami w dnie wykazało, że żadna z nich nie działa w pełni zadowalająco. Z tego powodu opracowano nowy typ rur rozsączających, które zapewniają równomierne rozprowadzanie ścieków na całej długości drenażu. Obecnie stosowanych jest pięć typów rur (rys. 8-3) o różnym usytuowaniu otworów i różnej ich liczbie. Długość poszczególnych typów rur wynosi 3 m.

Tab. 8-5. Zasady wykorzystania drenażu rozsączającego według zaleceń szwedzkich.

Źródło: Szwedzki Urząd Ochrony Przyrody. Ogólne zalecenia 87.6. Małe oczyszczalnie ścieków. 1990.

Jeżeli drenaż rozsączający wymaga zastosowania kilku ciągów, a zazwyczaj tak jest, to konieczne jest zastosowanie studzienki (komory) rozdzielczej, gwarantującej równomierny rozdział ścieków na poszczegó1ne ciągi drenażowe. Takie studzienki oferowane są przez wiele firm.

 Rys. 8-2:     Ogó1na zasada układania drenów drenażu rozsączającego (wymiary w centy-metrach).

Źródło:    Osmulska-Mróz B.: Lokalne systemy oczyszczania ścieków. Poradnik. Wyd. Instytutu Ochrony Środowiska. Warszawa 1995.

Tab. 8-6. Propozycje zasad projektowania drenaży rozsączających.

Źródło: Heidrich Z.: Przydomowe oczyszczalnie ścieków. Wyd. COIB. Warszawa 1998.

Rys. 8-3:  Przekroje rur drenażowych oferowanych przez firmę Wavin Metalpiast-Buk Sp. z o.o.

 Źródło:     Wavin Metalpiast-Buk Sp. z o.o. Katalog firmowy.

Rys. 8-4:  Zasady sytuowania osadnika gnilnego oraz drenażu rozsącającego wg Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dn. 12 kwietnia 2002 r.

Źródło:    Błażejewski R.: Kanalizacja wsi. Wyd. PZITS, Oddz. w Poznaniu. Poznań 2003 r.

Badania skuteczności oczyszczania ścieków za pomocą drenażu rozsączającego były przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych*. Badania te przeprowadzono na głębokościach 0,3 m i 0,9 m poniżej warstwy rozsączającej drenażu, a ich wyniki przedstawiono w tabeli 8-7.

Analiza danych przedstawiona w tabeli 8-7 wskazuje wyraźnie, ze drenaż rozsączający bardzo skutecznie oczyszcza ścieki, a jedynym problemem jest stężenie azotu azotanowego, co oznacza (i jest zrozumiane), że nie zachodzi proces denitryfikacji.

Drenaż rozsączający powinien być, według rozporządzenia Ministra Infrastruktury** (Dz. U. Nr 75, Poz. 690, 2002), oddalony przynajmniej 70 m (30 m, jeśli ścieki zostały oczyszczone biologicznie) od studni stanowiącej ujęcie wody pitnej (rys. 8-4), 7,5 m od granicy działki, drogi publicznej lub chodnika przy ulicy, ale tylko 2 m przy zabudowie indywidualnej lub zagrodowej. Przepisy krajowe nie regulują odległości drenaży rozsączających od najbliższych zbiorników wodnych zagrożonych eutrofizacją (głównie jezior bezodpływowych). Warto zwrocie uwagę, że bezpieczne odległości studni od urządzeń kanalizacyjnych zależą w dużym stopniu od wodoprzepuszczalności gruntu i kierunku przepływu wód gruntowych, a nie znalazło to odzwierciedlenia w przepisach

______________________

Metcalf and Eddy. Wastewater Engineenng. Treatment, Disposai, Reuse. Third Edinon. McGraw Hill 1991.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury, z dnia 12 kwietnia 2002 r., w sprawie warunków, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. Nr 75, Poz. 690, 2002 r.

Tab. 8-7.  Efektywność oczyszczania ścieków za pomocą drenażu rozsączającego na podstawie badań amerykańskich.

Źródło: Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering. Treatment, Disposal, Reuse. Third Edition. McGraw Hill Inc. 1991.

krajowych. Przy projektowaniu urządzeń do podziemnego rozsączania ścieków, oprócz wymienionych powyżej, warto zachowywać następujące minimalne odległości: 5 m od budynków mieszkalnych, 3 m od drzew, 1,5 m od rurociągów gazowych i wodociągowych, 0,8 m od kabli elektrycznych i 0,5 ni od kabli telekomunikacyjnych.

Przyjmując powyższe ograniczenia lokalizacyjne, minimalna powierzchnia działki niezbędna dla domu jednorodzinnego - przy założeniach, ze: jej szerokość jest równa 20 m, zamieszkuje 5 osób korzystających ze studni oraz osadnika gnilnego z drenażem rozsączającym - wynosi około 1800 - 2000 m². Działka bez studni może być kilka razy mniejsza. Dla ochrony zasobów wód podziemnych zaleca się aby zagęszczenie tych systemów na danym terenie nie przekraczało jednego systemu na 2000 - 4000 m² w zależności od miejscowych warunków gruntowo-wodnych*.

________________

*  Błażejewski R.: Kanalizacja wsi. Wyd. PZITS, Oddz. w Poznaniu. Poznań 2003.