CEE-PROJECT, FLEMISH GOVERNMENT KRO/001/06
Davor Malus Dražen Vouk
PRIRUČNIK za učinkovitu biljnih uređajaprimjenu za pročišćavanje sanitarnih otpadnih voda
CEE-PROJECT, FLEMISH GOVERNMENT KRO/001/06
PRIRUČNIK ZA UČINKOVITU PRIMJENU BILJNIH UREĐAJA ZA PROČIŠĆAVANJE SANITARNIH OTPADNIH VODA
Naziv projekta: CEE-PROJECT, FLEMISH GOVERNMENT KRO/001/06
Izdavač: SVEUČILIŠTE U ZAGREBU, GRAĐEVINSKI FAKULTET Kačićeva 26, Zagreb Međunarodna suradnja:
FLAMANSKA VLADA Belgija KATHOLIEKE HOGESCHOOL KEMPEN Kleinhoefstraat 4, 2440 Geel, Belgija SVEUČILIŠTE U ZAGREBU GRAĐEVINSKI FAKULTET Kačićeva 26, Zagreb HRVATSKE VODE Ulica grada Vukovara 220, Zagreb Autori: prof. dr. sc. DAVOR MALUS, dipl. ing. građ. dr. sc. DRAŽEN VOUK, dipl. ing. građ. Međunarodna recenzija: Professor ROB VAN DEUN, Ph.D. (KHK GEEL, Belgija) Professor MIA VAN DYCK, Ph.D. (KHK GEEL, Belgija) Lektor: SANDA SLIVAC, prof. hrv. jez. i knjiž.
Otisnuto u studenom 2012. CIP zapis dostupan u računalnome katalogu Nacionalne i sveučilišne knjižnice u Zagrebu pod brojem 821966 ISBN 978-953-6272-52-5
Davor Malus, Dražen Vouk
PRIRUČNIK za učinkovitu primjenu biljnih uređaja za pročišćavanje sanitarnih otpadnih voda
Zagreb, 2012.
SADRŽAJ
1. UVOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. OPIS BILJNIH UREĐAJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1 Općenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Tipovi biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 Biljni uređaji sa slobodnim vodnim licem – BUSV . . . . . . . . 2.2.2 Biljni uređaji s podpovršinskim tokom – BUPT . . . . . . . . . 2.2.2.1 Biljni uređaj s vertikalnim podpovršinskim tokom – BUVPT 2.2.2.2 Biljni uređaj s horizontalnim podpovršinskim tokom – BUHPT . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Močvarna vegetacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 11 . . . 12 . . . 13 . . . 14 . . . 17
3. PLANIRANJE I PROJEKTIRANJE BILJNIH UREĐAJA . . . . . . . . . . . . 3.1 Planiranje izgradnje biljnog uređaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3.1.1.1 Konsenzus između dionika o potrebi i prihvatljivosti izgradnje biljnog uređaja te planiranja njegove izgradnje . . . . 3.1.1.1 Definiranje postojećeg stanja vezanog uz primjenu biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1.2.1 Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1.2.2 Politički i pravni okviri . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.1.1.2.3 Analiza lokalnih prilika . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.1.2.4 Postojeći planovi odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19 20
21 22 22 23 24
5
3.1.1.2.5 Raspoloživost slobodnog prostora za izgradnju biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.1.1.2.6 Procjena hidrauličkog opterećenja sustava . . . . . . 25 3.1.1.2.7 Procjena opterećenja sustava otpadnom tvari . . . . . 27 3.1.1.2.8 Ekonomski aspekt biljnih uređaja . . . . . . . . . . 28 3.2 Područja primjene biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3 Oblikovanje i dimenzioniranje biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.1 Predtretman otpadnih voda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.1.1 Općenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.1.2 Septički tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.1.2.1 Oblikovanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.1.2.2 Dimenzioniranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.3.1.2.3 Pražnjenje septičkog tanka . . . . . . . . . . . . . 37 3.3.2 Biljni uređaj . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.2.1 Općenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.2.2 Oblikovanje i dimenzioniranje BUHPT . . . . . . . . . . . . 43 3.3.2.3 Oblikovanje i dimenzioniranje BUVPT . . . . . . . . . . . . 49 4.
IZGRADNJA BILJNIH UREĐAJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.1 Općenito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.2 Uljevni dio i distribucijski cjevovodi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.3 Izljevni dio, drenažni i izljevni cjevovodi . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.4 Osiguranje vodonepropusnosti biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . 62 4.5 Nabava, doprema i sadnja vegetacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.6 Kronološki tijek izgradnje tijela biljnih uređaja . . . . . . . . . . . . . . 65 4.6.1 Biljni uređaji s horizontalnim podpovršinskim tokom . . . . . . . . . 65 4.6.2 Biljni uređaji s vertikalnim podpovršinskim tokom . . . . . . . . . . 66
5. ODRŽAVANJE BILJNIH UREĐAJA . . . . LITERATURA . . . .
... ....
... ... ....
... ... ....
... ....
. . . . . . 69 . . 73
KRATICE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6
1
UVOD
OVAJ PRIRUČNIK u sažetom obliku opisuje dobru praksu primjene biljnih “
”
uređaja koji predstavljaju alternativno tehnološko rješenje za pročišćavanje sanitarnih otpadnih voda. Pojam dobra praksa može se definirati kao preuzimanje dosad za bilježenih pozitivnih iskustava pri vođenju budućih projekata. U konkretnom slučaju, preuzeta su pozitivna iskustva prikupljena na velikom broju biljnih uređaja koji uspješno funkcioniraju diljem svijeta. Ovim priručnikom istaknut će se brojna pozitivna iskustva te prezentirati u obliku odgovarajućih smjernica. Cilj je smjernica izbjeći ponavljanje negativnih iskustava u projektiranju, građenju, pogonu i održavanju biljnih uređaja. Ovaj je priručnik namijenjen svim dionicima, koji u bilo kojem segmentu imaju doticaj s biljnim uređajima (projektantima, predstavnicima nadležnih tijela državne uprave, predstavnicima lokalne uprave i samouprave, krajnjim korisnicima i dr.). Koncept priručnika temelji se na njegovoj podjeli u četiri osnovne cje line. Prvi dio (Poglavlje 2), radi boljeg razumijevanja cjelokupne problematike biljnih uređaja, sadrži opis općih karakteristika razmatranog tehnološkog rješenja, uz podjelu biljnih uređaja na tipove, prikaz osnovnih elemenata od kojih se pojedini tip biljnog uređaja sastoji i opis njihovog rada. “
”
7
U drugom su dijelu (Poglavlje 3) sadržani određeni aspekti vezani uz planiranje izgradnje BU te oblikovanje i dimenzioniranje pojedinih elemenata od kojih se sastoje. Treći dio (Poglavlje 4) sadrži osnovne aspekte vezane uz izgradnju biljnih uređaja uz prikaz kronologije građenja za svaki od karakterističnih tipova biljnih uređaja. U posljednjem, četvrtom dijelu, (Poglavlje 5) dane su preporuke vezane uz pogon i održavanje izgrađenih biljnih uređaja.
8
2
OPIS BILJNIH UREĐAJA
2.1 OPĆENITO Biljni uređaji (BU) umjetno su oblikovane močvare s ciljem stvaranja uvjeta kojima se pospješuje pročišćavanje otpadnih voda koje kroz njih pro tječu. procese koji se odvijaju u prirodnim vodnimuzsustavima, biljniOdražavajući uređaji predstavljaju složen integriran sustav u kojemu interakciju vode, biljaka, životinja, mikroorganizama i okolišnih faktora dolazi do poboljšanja kvalitete vode. Kombinacijom fizikalnih, bioloških i kemijskih procesa unutar biljnog uređaja odvija se uklanjanje otpadne tvari iz sirove otpadne vode. Slika 2–1: BILJNI UREĐAJ – ESTETSKI PRIHVATLJIVO RJEŠENJE
9
Jednostavan rad, visoka učinkovitost pročišćavanja i relativno niski troškovi izgradnje, pogona i održavanja u odnosu na konvencionalne tehnologije pročišćavanja, karakteriziraju BU kao kvalitetna i prihvatljiva rješenja pročišćavanja otpadnih voda. Njihovoj atraktivnosti dodatno pridonose estetske i ekološke vrijednosti (biološke i krajobrazne raznolikosti močvarnih staništa). BU koriste se prvenstveno za pročišćavanje kućanskih (sanitarnih) otpadnih voda manjih naselja udaljenih od urbanih sredina. Uspješno se primjenjuju i na obradu industrijskih otpadnih voda s farmi, klaonica, procjednih voda iz rasadnika i oborinskih dotoka s prometnica. U ovom će se priručniku razmatrati isključivo uloga BU u pročišćavanju sanitarnih otpadnih voda.
2.2 TIPOVI BILJNIH UREĐAJA Dva su osnovna tipa biljnih uređaja, koja se razlikuju u odnosu na tip tečenja otpadne vode kroz njih:
• biljni uređaji sa slobodnim vodnim licem • biljni uređaji s podpovršinskim tokom. Kod oba je tipa izuzetno važno osigurati prethodno pročišćavanje sirove otpadne vode. Pri tome je u sklopu predtretmana važno postići što učinkovitije uklanjanje suspendirane tvari te ulja i masti. U slučajevima u kojima nije osiguran predtretman, javljaju se brojne poteškoće u radu biljnih uređaja (učestalo začepljenje, smanjena učinkovitost pročišćavanja, pojava neugodnih mirisa i dr.), a često dolazi i do potpunog prekida rada biljnog uređaja. Predtretman je sirove otpadne vode stoga standardna praksa vezana uz primjenu biljnih uređaja, najčešće u obliku prethodnog taloženja u višekomornim septičkim tankovima (karakteristična praksa za manje uređaje) ili prethodnim taložnicima (karakteristična praksa za veće uređaje). Osnovne karakteristike i smjernice za dimenzioniranje i obliko vanje objekata za predtretman otpadne vode dane su u Poglavlju 3.3.1. Zbog opasnosti od gubitka vode procjeđivanjem u tlo, a time u nekim slučajevima i do onečišćenja podzemnih voda, dno biljnih uređaja treba biti nepropusno ili slabo propusno. Taj se cilj može postići korištenjem slabo propusnih glina ili korištenjem vodonepropusnih obloga od sintet skih materijala (geomembrane od PE ili EPDM). Može se reći da se danas gotovo isključivo koriste obloge od sintetskih materijala. 10
2.2.1 Biljni uređaji sa slobodnim vodnim licem – BUSV Sastoje se od relativno plitkih močvarnih bazena ili kanala kroz koje ot padna voda slobodnim tokom teče prema ispustu, a površina vode direktno je izložena utjecaju atmosfere ( SLIKA 2–2). Izgledom nalikuju prirodnim močvarama. Slika 2–2: SHEMATSKI PRIKAZ BUSV Močvarna vegetacija Površina vodnog lica Distribucijska cijev Mulj
Izljevna cijev Zona korijena
-
bazenaprocjeđivanje ili kanala oblažu se vodonepropusnim materija lom Dno kakoibipokosi se spriječilo nepročišćene vode u podzemlje, ali se istovremeno nasipavanjem dodatnog sloja zemlje na nepropusnu po vršinu mora omogućiti adekvatno zakorjenjivanje močvarne vegetacije. Određeni je dio površine BUSV prekriven močvarnom vegetacijom (SLIKA 2–3), koja ima važnu ulogu u procesima pročišćavanja i funkcioniranju uređaja. Slika 2–3: IZVEDENI BUSV
11
Dotjecanje prethodno izbistrene otpadne vode u BUSV može biti slo bodno kad je distribucijski cjevovod položen iznad površine vodnog lica i potopljen kad je distribucijski cjevovod položen unutar vodnog stup ca. U oba je slučaja potrebno osigurati ravnomjerno dotjecanje otpadne vode po čitavom presjeku BUSV kako bi se izbjeglo stvaranje tzv. mrtvih zona, koje ne sudjeluju u pročišćavanju ili sudjeluju sa smanjenim djelo vanjem, što u konačnici rezultira smanjenom učinkovitošću pročišćavanja cjelokupnog uređaja. U današnjoj se praksi BUSV znatno rjeđe koristi kao samostalan ure đaj, češće kao posljednji (polirajući) bazen kod izvedbe biljnih uređaja u nizu. Ne preporučuje se primjena BUSV-a kao samostalnog uređaja, već isključivo pri izgradnji tzv. hibridnih biljnih uređaja s više serijski povezanih bazena kod kojih se BUSV izvodi posljednji u nizu i preuzima funkci ju polirajućeg bazena.
2.2.2 Biljni uređaji s podpovršinskim tokom – BUPT BUPT su plitki kanali ili bazeni, obloženi vodonepropusnim materijalom i ispunjeni poroznom ispunom (supstratom). Različiti materijali mogu se koristiti kao supstrat, iako se najčešće primjenjuju pijesak, šljunak i kamen odgovarajuće granulacije. Tečenjem otpadne vode kroz supstrat dolazi do uklanjanja razgradnje otpadne organsketvari tvari.procesima filtracije, sorpcije, taloženja i biološke BUPT se u odnosu na smjer tečenja otpadne vode kroz supstrat mogu podijeliti na: • biljni uređaj s vertikalnim podpovršinskim tokom (SLIKA 2–4) • biljni uređaj s horizontalnim podpovršinskim tokom (SLIKA 2–5). Prema tome, oblikom i načinom rada BUPT djeluju kao horizontalni ili vertikalni prokapnici s mikroorganizmima pričvršćenima na supstrat. Oba je tipa BUPT potrebno u potpunosti obložiti vodonepropusnim materijalom, koji se preporučuje dodatno zaštiti geotekstilom kada se primjenjuju sintetske obloge.
12
2.2.2.1 Biljni uređaj s vertikalnim podpovršinskim tokom – BUVPT Promatrano od površine prema dnu BUVPT se sastoji od triju karakteri stičnih slojeva odgovarajuće debljine i karakteristika supstrata (SLIKA 2–4):
• površinski sloj sa supstratom od krupnog šljunka • središnji filtarski sloj sa supstratom od pijeska (srednje do krupne granulacije)
• pridneni drenažni sloj sa supstratom od krupnog šljunka Slika 2–4: SHEMATSKI PRIKAZ BUVPT (VAN DEUN ET AL., 2006) Močvarna vegetacija
Distribucijski cjevovod Pijesak
Ulazna crpna stanica
Obloga vodonepropusnom geomembranom Izljevna cijev
Kod BUVPT se prethodno izbistrena otpadna voda distribuira rav nomjerno po čitavoj površini uređaja kroz mrežu distribucijskih cijevi koje mogu biti položene na površinu supstrata (rjeđe se koristi u praksi) ili unutar samog površinskog sloja (češće se koristi u praksi i ujedno se preporučuje). Distribucijski cjevovodi polažu se na način da ravnomjerno pokriju cjelokupnu površinu BUVPT, čime se osigurava ravnomjerna raspodjela otpadne vode unutar uređaja, što je neophodno za njegov uspješan rad. Istjecanje otpadne vode iz distribucijskih cijevi osigurano je kroz male otvore koji se buše na odgovarajućim razmacima. Nakon toga otpadna voda pod djelovanjem gravitacije vertikalno se procjeđuje kroz čitavo tijelo biljnog uređaja i na tom se putu odvija njezino pročišćavanje. Središnji je filtarski sloj najaktivniji u procesu pročišćavanja otpadnih voda u BUVPT-u i stoga je znatno deblji od površinskog i pridnenog sloja. 13
Pridneni drenažni sloj ima funkciju dreniranja procijeđene i pročišćene vode te se unutar njega polažu drenažni odvodni cjevovodi, kroz koje pročišćena voda otječe iz BUVPT do kontrolnog okna. Pridneni drenažni sloj s površinske strane oblaže se filtarskom tkaninom (geotekstilom), čija je funkcija sprječavanje ispiranja supstrata iz središnjeg filtarskog sloja. U normalnim pogonskim uvjetima poželjno je osigurati konstantnu poto pljenost pridnenog sloja u iznosu 90–100% njegove visine. Kod BUVPT iznimno je važno osigurati isprekidano dotjecanje otpadne vode, pri čemu se čitava površina uređaja potapa otpadnom vodom nekoliko puta na dan. Kod BUVPT se stoga u sklopu objekata prethod nog tretmana instalira manja crpka, kojom se izbistrena otpadna voda u određenim vremenskim intervalima tlači kroz distribucijske cjevovode na površinu BUVPT. U periodu mirovanja između d va dotjecanja otpadne vode na površinu BUVPT omogućeno je prozračivanje središnjeg filtarskog sloja (prodor zraka u pore ispune), što je važno za održavanje ae robnih uvjeta razgradnje organske tvari i postizanje potpune nitrifikacije. 2.2.2.2 Biljni uređaj s horizontalnim podpovršinskim tokom – BUHPT BUHPT su građevine kod kojih otpadna voda teče horizontalno od uljev nog dijela prema izljevnom i pri tome se tečenje odvija ispod površine,
unutar porozne ispune (supstrata). Samo tijelo BUHPT može se podijeliti u tri karakteristične zone (pro matrano od uljevnog prema izljevnom dijelu) odgovarajuće debljine i karakteristika supstrata (SLIKA 2–5): • uljevni dio sa supstratom krupnije granulacije (krupnim šljunkom, kamenom) • glavni središnji filtarski dio sa supstratom od šljunka • izljevni drenažni dio sa supstratom krupnije granulacije (krupnim šljunkom, kamenom) Kod BUHPT prethodno izbistrena otpadna voda distribuira se unutar uljevnog dijela uređaja. Distribucijski cjevovod ugrađuje se plitko ispod površine uljevnog dijela uređaja, na samu površinu, a najbolje u mali humak iznad uljevnog dijela rjeđe uređaja. Dotjecanje otpadne vode do BUHPT može biti kontinuirano i isprekidano, ovisno o terenskim prili kama i mogućnostima konfiguriranja cjelokupnog uređaja. Neovisno o načinu dotjecanja, važno je osigurati ravnomjernu raspodjelu otpadne vode iz distribucijskih cijevi po čitavoj širini BUHPT, što je neophodno za njegov uspješan rad. Istjecanje otpadne vode iz distribucijskih cijevi 14
Slika 2–5: SHEMATSKI PRIKAZ BUHPT (EPA, 1988) Procjedni (dovodni) kanal
Močvarna vegetacija
Porozni medij za raspršivanje
Izljevna građevina
dotoka Zona korijenja
Šljunak ili pijesak Vodonepropusna membrana
osigurano je kroz male otvore koji se buše na odgovarajućim razmacima. Nakon istjecanja otpadne vode iz distribucijskih cijevi, ona se prvo pro cjeđuje kroz supstrat krupnije granulacije, čime se dodatno potpomaže ravnomjerna distribucija vode po čitavoj širini uređaja. Tečenje se nastavlja kroz glavni središnji porozni dio tijela uređaja od šljunka. Horizontalno tečenje potpomognuto je malim uzdužnim padom dna uređaja. Središnji je dio najaktivniji u procesu pročišćavanja otpad nih voda u BUHPT, stoga zauzima gotovo čitavo tijelo uređaja. Pročišćena se voda nakon procjeđivanja kroz središnji dio uređaja prikuplja u izljevnom drenažnom dijelu koji je ispunjen supstratom kru pnije granulacije. Pri dnu izljevnog dijela ugrađuje se drenažni cjevovod po cijeloj širini, koji drenira i prikuplja pročišćenu vodu. Na drenažni se cjevovod pomoću oblikovnih T- komada spajaju izljevne cijevi koje izlaze izvan tijela uređaja i završavaju u kontrolnim oknima koja se ugrađuju uz samo tijelo BUHPT. Visinom polaganja krajnjeg dijela izljevnog cjevovoda unutar kontrolnog okna kontrolira se razina vode unutar tijela BUHPT. Isplivavanje vode na površinu BUHPT smatra se nepoželjnim te ga je po trebno izbjeći pod svaku cijenu. Pročišćena voda iz kontrolnog okna istječe prema konačnom recipi jentu. Hibridni biljni uređaji (HBU) sustavi su koje karakteriziraju dva ili više serijski povezanih bazena s različitim tipovima biljnih uređaja. Kom binacijom različitih tipova biljnih uređaja koriste se prednosti svakog od primijenjenih tipova te se ostvaruje veća učinkovitost pročišćavanja ot padnih voda, osobito pri uklanjanju dušika te patogenih mikroorganiza ma (bakterija i virusa). 15
BUVPT su se zbog održanja aerobnih uvjeta pokazali pouzdanima u postizanju potpune nitrifikacije te se kod HBU najčešće primjenjuju kao prvi u nizu (na početku sustava). Zbog stalne potopljenosti kod BUHPT većim dijelom vladaju anae robni uvjeti (bez prisustva kisika), dok se aerobni uvjeti javljaju djelomič no uz samo korijenje močvarne vegetacije kroz koje je osiguran prijenos kisika. Anaerobni uvjeti omogućuju odvijanje procesa denitrifikacije, ako je tomu prethodila nitrifikacija. S obzirom da je za proces denitrifikacije potreban izvor nitrata, BUHPT se u sklopu HBU najčešće ugrađuju nakon BUVPT. Kod HBU česta je i kombinacija BUSV i BUPT. U tom su slučaju BUSV posljednji u nizu i preuzimaju funkciju završnog poliranja pročišćene vode. Različitim oblikovanjem i dimenzioniranjem HBU, moguće je kreirati sustave sa znatno većim stupnjem uklanjanja otpadne tvari, čak i za pri mjenu BU u osjetljivim područjima. Primjena HBU također omogućava izgradnju sustava iz kojih nema otjecanja. Slika 2–6: HIBRIDNI BILJNI UREĐAJI (VAN DEUN ET AL., 2012)
BUHPT BUVPT
BUSV BUHPT Stabilizacijska bara
16
2.3 MOČVARNA VEGETACIJA Važnu ulogu u radu svih tipova BU, posebno BUPT, ima močvarna vegetacija. Dio tijela BUPT prekriven je biljkama čije stabljike i korijenje rastu kroz supstrat, a dio stabljike s listovima raste iznad površine. Biljke koje se najčešće sade i siju u sklopu močvarnih sustava za pro čišćavanje otpadnih voda su trska (lat. Phragmites australis), rogoz (lat. Typha latifolia), uspravni ježinac (lat. Sparganium erectum), obični oblić (lat. Scirpus Iris pseudacorus Carex sp.), ), žuta perunika) i(lat. ), šaš (lat. blještac lacustris (lat. Phalaris arundinacea dr. Glavne su karakteristike navedenoga
bilja njihova široka rasprostranjenost i prilagođenost različitim uvjetima, uključujući i relativno niske temperature (ispod 0°C). Preporučuje se odabir autohtone močvarne vegetacije. Uloga je močvarne vegetacije višestruka:
• sustav korijenja sa stabljikom povećava površinu raspoloživu za • • • • • •
razvoj mikroorganizama, struktura biljaka je takva da je omogućen prijenos kisika preko listova i stabljike do korijenja, odnosno, vrši se prijenos kisika u zonu korijenja, vegetacija na sebe veže i dio otpadnih tvari iz otpadne vode (dušik i fosfor), pridonoseći visokoj učinkovitosti pročišćavanja otpadnih voda, stabljike se pod utjecajem vjetra njišu i na taj način rahle supstrat održavajući hidrauličku provodljivost. Time se ujedno sprječava mogućnost začepljenja tijela ispune, a dodatno se osigurava i prijenos kisika unutar ispune otapanjem iz atmosfere, uginula vegetacija osigurava hranjivo za rast i razvoj mikroorganizama koji sudjeluju u pročišćavanju otpadne vode, tijekom zimskih mjeseci močvarna vegetacija djeluje kao toplinski izolator koji sprječava značajnije sniženje temperature vode unutar ispune i njezino smrzavanje, štoorganske se pozitivno odražava na odvijanje bioloških procesa razgradnje tvari, vegetacija pridonosi povećanju estetske vrijednosti biljnih uređaja.
17
3
PLANIRANJE I PROJEKTIRANJE BILJNIH UREĐAJA
PLANIRANJE I PROJEKTIRANJE BU najvažniji je i najzahtjevniji dio vezan uz
njihovu primjenu. Da bi došlo do faze projektiranja BU, koja podrazumijeva njegovo oblikovanje i dimenzioniranje svakog pojedinog elementa, potrebno je prvo donijeti odluku o odabiru BU kao optimalnog tehnološkog rješenja za pročišćavanje otpadnih voda na konkretnoj lokaciji. Na kon potrebno je pomno razmotritiprikupljanja i definirati sve faze daljnje pripre me itoga izrade potrebne dokumentacije, potrebnih dozvola zagrađenje, samog građenja i kasnijeg pogona i održavanja BU. Nadalje, oblikovanju i dimenzioniranju biljnih uređaja prethodi oda bir optimalnog koncepta sustava u cijelosti, što podrazumijeva odabir optimalnog tipa biljnog uređaja (BUVPT, BUHPT) ili optimalne kombinacije različitih tipova kod hibridnih sustava. Navedeno zahtijeva provođenje preliminarnih analiza, od kojih su temeljne opisane u Poglavlju 3.1. Početna faza analize vezana uz svaku potencijalnu primjenu biljnih uređaja obuhvaća razmatranje i definiranje potrebnog stupnja pročišća vanja i tražene učinkovitosti pročišćavanja cjelovitog sustava, odnosno maksimalnih dopuštenih vrijednosti koncentracija ključnih parametara kakvoće vode efluenta. Tražena kakvoća pročišćene vode u pravilu ovisi o odredbama iz relevantne zakonske te eventualnim dodatnim zahtjevima lokalne zajednice u skladuregulative s odredbama iz relevantne prostorno – planske dokumentacije. Nakon toga, već u početnim fazama analize problema potrebno je odlučiti koji je oblik biljnog uređaja prihvatljiviji – protočni, kod kojega se javlja efluent iz uređaja, ili neprotočni, kod kojega je količina efluenta jednaka nuli, odnosno cjelokupni se dotok otpad ne vode zadržava u uređaju i gubi kroz evapotranspiraciju. Pri tomu su 19
terenske karakteristike (klima, topografija, tlo, geologija, hidrogeologija i dr.) važni čimbenici vezani uz izgradnju protočnih BU, ali od presudnog značaja za uspješno funkcioniranje neprotočnih BU. Različiti aspekti, koji mogu u potpunosti ili djelomično ograničiti pri mjenu pojedinih tipova biljnih uređaja, trebaju biti pomno analizirani. Tu se prije svega ubrajaju ekonomski, institucionalni, politički, socio-kulturalni, klimatski, okolišni i mnogi drugi aspekti, među kojima se posebno izdvaja raspoloživost slobodnog prostora za izgradnju BU. Imajući u vidu sve relevantne čimbenike, poželjno je provesti analizu isplativosti pojedinih varijantnih rješenja, a sve s ciljem odabira optimalnog rješenja. Planiranjem izgradnje BU (Poglavlje 3.1) olakšava se odabir optimal nog konceptualnog rješenja, a u Poglavlju 3.3 su opisani određeni aspekti vezani uz oblikovanje i dimenzioniranje BU.
3.1 PLANIRANJE IZGRADNJE BILJNOG UREĐAJA 3.1.1 Uvod Proces planiranja izgradnje BU nije jednosmjeran. Dosadašnja iskustva pokazuju da proces planiranja rijetko završava provođenjem prvotno definiranog plana, već se često u pojedinim koracima njegovog provođenja javljaju potrebe za revidiranjem, izmjenama i dopunama, čak i povratku na korake koji su prethodno odrađeni. Učinkovita primjena biljnih uređaja ovisi o dosljednosti i kvaliteti provođenja sljedećih stavki cjelovitog procesa planiranja: 1. Uspostavi konsenzusa između dionika o potrebi i prihvatljivosti izgradnje BU te planiranja njegove izgradnje. 2. Detaljnoj preliminarnoj analizi uz identifikaciju svih čimbenika koji mogu u bilo kojem obliku ograničiti primjenu BU na konkretnoj lokaciji te prepoznavanju mogućih problema vezanih uz sam proces planiranja, projektiranja, izgradnje i održavanja BU. 3. Iznalaženju najprihvatljivijih načina rješavanja prethodno definiranih problema. 4. Odabiru kriterija za oblikovanje i dimenzioniranje predmetnog BU. 20
5. Odabiru optimalnog koncepta BU (jedan ili više serijski i/ili paralelno povezanih bazena, tip BU, protočni ili neprotočni BU, i dr.). 6. Oblikovanju i dimenzioniranju svih karakterističnih elemenata za odabrani koncept i tip BU primjenjujući pozitivna iskustva priku pljena na postojećim BU i preuzeta iz objavljenih recentnih znan stvenih istraživanja ili ustupljena od strane angažiranih konzultanata. 7. Definiranju plana izgradnje BU, uz detaljan opis načina izvođenja pojedinih radova, osobito onih koji su se na temelju dosadašnjih iskustava pokazali kritičnima. 8. Pripremi operativnog plana rada BU te definiranju plana i programa njegovog održavanja. 9. Definiranju programa praćenja rada BU. 3.1.1.1 Konsenzus između dionika o potrebi i prihvatljivosti izgradnje biljnog uređaja te planiranja njegove izgradnje Potrebno je prvo definirati dionike: projektante, konzultante, krajnje ko -
risnike, predstavnikepoduzeća lokalne uprave i samouprave, ležnog komunalnog te ostalih institucija iliHrvatskih agencija voda, koje sunad di -rektno ili indirektno uključene u projekt pročišćavanja otpadnih voda na konkretnoj lokaciji. Važno je usmeno preko javnih tribina, stručnih skupova i sl., ili putem publiciranih materijala (priručnika, brošura, promo-letaka) upoznati sve dionike sa svim prednostima BU kao alternativnih postupaka pročišćavanja otpadnih voda te ukazati na njihovu opću prihvatljivost u hrvatskoj praksi, ne samo s ekonomskog, već i s tehničko-tehnološkog, socijalnog i aspekta održivosti. Neovisno o tome koliko je kvalitetan plan izgradnje BU, do njegove realizacije, odnosno izgradnje BU, neće doći ukoliko tijela koja sudjeluju u donošenju konačne odluke o implementaciji takvog tehnološkog rješenja ne prepoznaju BU kao optimalno pročišćavanje otpadnih vodana konkretnoj lokaciji. U početnojrješenje je fazi za procesa planiranja stoga neop hodno razmotriti osobne stavove, potrebe i interes svih dionika uključe nih u odabir BU kao optimalnog rješenja. Najučinkovitiji način dobivanja reprezentativnih informacija je odabrati nekoliko osoba iz svake grupe dionika, koji u istima imaju različite pozicije. Zatim je poželjno izdvojiti one koji posjeduju najviše informacija vezanih uz primjenu BU i spremni 21
su vlastito mišljenje javno iznijeti. Potrebno je također imati u vidu da je većina izjava od strane dionika subjektivnog karaktera te pojedini podaci mogu biti nepotpuni, stoga je izuzetno važno već u prvim fazama plani ranja izgradnje BU u cjelokupni proces uključiti i kvalitetne konzultante, koji u bilo kojem trenutku mogu dati brz i kvalitetan odgovor na bilo koji upit ili nedoumicu vezanu uz primjenu BU. 3.1.1.1 Definiranje postojećeg stanja vezanog uz primjenu biljnih uređaja 3.1.1.2.1 Uvod Detaljno poznavanje postojećeg stanja iznimno je važno s aspekta prepo znavanja realnih problema koji se mogu pojaviti vezano uz primjenu BU na konkretnoj lokaciji i definiranja načina njihovog rješavanja. U prvom koraku preporučuje se prikupljanje što većeg broja relevantnih informacija koje definiraju postojeće uvjete te ostalih relevantnih čimbenika i odnosa koji ih povezuju u cilju rješavanja problema odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda na razmatranom području. Prikupljanje tehničkih informacija koje su neupotrebljive u prvim fazama odlučivanja i planiranja izgradnje BU često rezultira gubitkom vre mena i novca.
3.1.1.2.2 Politički i pravni okviri Za sve dionike koji sudjeluju u procesu planiranja izgradnje BU iznimno je važno poznavati različite političke i pravne okvire već u prvim koraci ma analize cjelokupne problematike odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda. Tu se prije svega podrazumijeva poznavanje političke strukture i administrativnog sustava te načina na koji isti sudjeluju, ne samo u do nošenju odluke o načinu odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda, već i u kasnijem tijeku pripreme (otkupu zemljišta, projektiranju i dr.), građenja i kasnijeg održavanja sustava. Drugi je važan čimbenik vezan uz pravne okvire poznavanje zakon ske regulative koja se odnosi na zahtijevani standard ispuštanja pročišće -
nih voda te mjere zaštite ljudskog zdravlja, koje je potrebno adekvatno primijeniti u svimokoliša fazamairealizacije, od pripremnih faza izgradnje uređaja, same izgradnje do njegovog konačnog korištenja.
22
3.1.1.2.3 Analiza lokalnih prilika Poznavanje lokalnih prilika određenog područja iznimno je važno s as pekta uspješnog rješavanja problema pročišćavanja otpadnih voda. Lo kalne prilike najčešće definiraju ograničenja (okvir) unutar kojih je uopće moguća primjena pojedinih tehnoloških rješenja pročišćavanja, ili, u slu čaju primjene BU, koji je tip uopće moguće primijeniti na promatranom području.
Svi dionici koji sudjeluju planiranja trebali bi raspolagati kvalitetnom bazom podataka uo procesu relevantnim lokalnim prilikama kako bi bili u mogućnosti procijeniti mogućnost i opravdanost primjene BU, donijeti odluku o optimalnom tipu BU te razmotriti eventualne probleme koji se mogu pojaviti u bilo kojoj od faza realizacije (izgradnje BU i njegovog korištenja). Pod relevantnim lokalnim prilikama podrazumijevaju se sljedeće:
• TERENSKE KARAKTERISTIKE • Podrazumijevaju poznavanje topografije, klime, geologije, hidro geologije, osjetljivosti područja i dr.. Svi navedeni faktori također su važni i pri oblikovanju i dimenzioniranju BU.
• STANDARD I KULTURA ŽIVLJENJA • Ukazuju na mogućnost i volju lokalnog stanovništva za plaćanjem
određenog tehnološkog rješenja pročišćavanja otpadnih voda. Također, ukazuju i na stupanj prihvaćenosti BU od strane lokalnog stanovništva. Važan je segment i mogućnost zapošljavanja visoko obrazovanog stručnog kadra na planiranom uređaju, ukoliko bi se razmišljalo o primjeni sofisticiranog tehnološkog rješenja s većim udjelom elektrostrojarske opreme. Naime, biljni uređaji funkcio niraju na principu crne kutije , sadržavaju neznatan udio elektrostrojarske opreme (eventualno manju crpnu stanicu) i iznimno su jednostavni u pogonu i održavanju, te je kod njih dostatno ho norarno zapošljavanje osoblja srednje stručne spreme na održava“
”
nju, štouz pridonosi smanjenju troškovana poslovanja. Podaci vezani zdravstvene prilikeukupnih mogu ukazivati eventualne pro bleme koji su u postojećem stanju prisutni u području odvodnje i pročišćavanja te na nužnost njihovog uspješnog rješavanja.
23
• POSTOJEĆE STANJE IZGRAĐENOSTI I UPRAVLJANJA SUSTAVOM ODVODNJE OTPADNIH VODA • Sustavi javne odvodnje oborinskih i sanitarnih otpadnih voda te
pružanje različitih komunalnih usluga, kojima je cilj zaštita ljud skog zdravlja i okoliša, u nadležnosti su javnih komunalnih po duzeća koja se nalaze u vlasništvu jedinica lokalne uprave i sa mouprave. Ta su poduzeća odgovorna za upravljanje izgrađenim sustavima, za njihovoi adekvatno održavanje. odabiru optimalnogodnosno sustava odvodnje pročišćavanja otpadnihPri voda kori sno je znati kojim se sve djelatnostima nadležno komunalno poduzeće bavi, kako je organizirano, koja je tehnička jedinica odgovorna za obavljanje pojedinih vrsta komunalnih usluga, raspoloživost ljudskih i financijskih resursa, tehničku opremljenost i dr. Korisno je raspolagati podacima o postojećem stanju izgrađenosti sustava javne odvodnje te načinu konačnog zbrinjavanja otpadnih voda.
3.1.1.2.4 Postojeći planovi odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda
Pojedine jedinice lokalne uprave i samouprave raspolažu gotovim i usvo jenim planovima odvodnje otpadnih voda, koji uključuju i prethodan odabir tehnološkog rješenja pročišćavanja, uz često neargumentirano fa voriziranje konvencionalnih rješenja. Izmjene i dopune postojećih plano va vremenski su i financijski zahtjevne te se Investitori često opiru njiho vim promjenama. Pri donošenju novog plana, u sklopu kojega se planira izgradnja BU, svakako je korisno uzeti u obzir razmatranja iz postojeće tehničke doku mentacije. 3.1.1.2.5 Raspoloživost slobodnog prostora za izgradnju biljnih uređaja
Izgradnja BU zahtijeva znatno više slobodnog prostora u odnosu na konvencionalna tehnološka rješenja pročišćavanja otpadnih voda, stoga je korisno već u početnim fazama planiranja izgradnje BU sagledati raspo loživost slobodnog prostora na predviđenoj lokaciji za izgradnju uređaja. Pri tome treba razmotriti je li predviđena parcela za izgradnju uređaja dovoljno velika za izgradnju BU odgovarajućeg kapaciteta, te ako nije, ispitati je li okolno zemljište pogodno za eventualan otkup (primjerice, šumsko je područje teško prenamijeniti za izgradnju uređaja) i jesu li vlasnici okolnog zemljišta voljni prodati zemljište. 24
Također se predlaže ispitati mogućnost promjene lokacije za izgradnju uređaja u odnosu na prvotno odabranu i planiranu u prostorno – planskoj dokumentaciji. Pri analizi potencijalne lokacije za izgradnju BU potrebno je voditi računa o brojnim faktorima koji u određenoj mjeri mogu ograničiti isplativost i ekološku opravdanost primjene. Tu se prije svega podrazumijeva pristup lokaciji uređaja, mogućnost širenja neugodnih mirisa (isključivo kod BUSV) te mogućnosti konačne dispozicije pročišćene vode. U nastavku se ističu kriteriji prema kojima je važno vrjednovati potencijalne lokacije za izgradnju BU:
• povezivanje uređaja na sustav javne odvodnje (poželjno je • • • •
osigurati što kraći dovodni cjevovod od najnizvodnijeg priključenog korisnika do lokacije uređaja za pročišćavanje), mjerodavna količina otpadnih voda, udaljenost lokacije uređaja od priključka na sustav javne opskrbe električnom energijom, pristup lokaciji uređaja, udaljenost lokacije uređaja od centra naselja,
i tekstura tla na lokaciji uređaja, •• struktura blizina površinskog vodnog sustava, kao potencijalnog
• •
prijemnika pročišćenih voda, osjetljivost potencijalnog prijemnika pročišćenih voda, imovinsko-pravni odnosi na lokaciji uređaja, kao i na prostoru predviđenom za pristupni put i dr.
3.1.1.2.6 Procjena hidrauličkog opterećenja sustava Osnova je provođenja procjene hidrauličkog opterećenja sustava definiranje specifičnog dotoka otpadnih voda (qspec = l / stanovnik·d) na uređaj za pročišćavanje i kretanja broja priključenih stanovnika unutar razma -
tranogseplanskog Vrijednost dotoka otpadnih voda često definira urazdoblja. odnosu na poznate specifičnog podatke o potrošnji vode, ukoliko su raspoloživi. Međutim, s obzirom da se svaki uređaj za pročišćavanje otpadnih voda dimenzionira za odabrano ili propisano konačno plansko razdoblje (20 do 30 godina), potrebno je razmotriti brojne čimbenike koji mogu utjecati na povećanje ili smanjenje qspec. Kao primjer navodi se očekivano povećanje cijene vode u budućnosti, što će zasigurno rezultirati 25
smanjenjem potrošnje vode, a time i dotoka otpadnih voda. Isto tako, tehnološki razvoj uređaja koji troše vodu (perilica rublja, perilica suđa, vodo kotlića i dr.) usmjeren je prema ostvarenju što veće uštede vode. Pogrešnom praksom smatra se preuzimanje podataka o veličini doto ka otpadnih voda iz projektne dokumentacije sustava odvodnje. Naime, brojni su slučajevi kod kojih je u prethodno izrađenoj dokumentaciji odabrana neracionalno visoka vrijednost qspec, a time i mjerodavnog dotoka otpadne vode na uređaj. U slučaju kada je na uređaj predviđeno tlačno dotjecanje pomoću crpne stanice, kao sastavnog dijela sustava odvodnje, mjerodavni dotok otpadne vode na uređaj jednak je kapacitetu crpne stanice. Poželjnom praksom ocjenjuje se ispitivanje krajnjih korisnika o njihovom dosadašnjem, ali i planiranom načinu korištenja vode. Pri tome se preporučuje odabrati statistički reprezentativan uzorak kućanstava te provesti anketno ispitivanje. Pri procjeni hidrauličkog opterećenja, uz definiranje qspec, iznimno je važno sagledati i procijeniti kretanje broja priključenih stanovnika unu tar razmatranog planskog razdoblja. Potrebno je detaljnije sagledati po stojeća kretanja broja stanovnika na konkretnom području, te analizirati čimbenike koji utječu na daljnji porast ili smanjenje broja stanovnika. Uz definiranje mjerodavnog broja stanovnika, važan je element i progno za stanovništva na vezana izgrađeni S obzirom da priključenosti je primjena BU prvenstveno uz sustav ruralnaodvodnje. naselja, pogrešnom se drži pretpostavka 100%-tne priključenosti stanovnika na sustav javne odvodnje. Dosadašnja iskustava u radu brojnih BU ukazuju na problematiku vezanu uz njihovu predimenzioniranost, osobito u područjima s toplom ljetnom klimom i intenzivnom evapotranspiracijom. U slučaju predimenzioniranosti BU i dužeg vremena zadržavanja vode od potrebnog, što je prvenstveno posljedica pogrešne procjene hidrauličkog opterećenja, BU tijekom ljetnih mjeseci može presušiti, što rezultira odumiranjem močvarne vegetacije i dugoročnim smanjenjem učinkovitosti rada uređaja. Mo gućnost nadoknađivanja vlage podzemnom vodom ne preporučuje se. Razlog je tome moguća promjena režima tečenja podzemnih voda. -
Preliminarna procjena hidrauličkog može đer biti od presudne važnosti pri odabiruopterećenja optimalnog sustava koncepta i tipatako BU, a u određenim okolnostima može čak rezultirati i eliminacijom BU kao optimalnog tehnološkog rješenja pročišćavanja. Kao rezime dosadašnjih razmatranja, procjena hidrauličkog opterećenja podrazumijeva prikupljanje i definiranje sljedećih parametara: 26
• prikupljanje i obradu meteoroloških podataka (oborine, broj • •
sušnih dana, evapotranspiracija i dr.), definiranje mjerodavnog broja stanovnika za konačno plansko razdoblje, uz procjenu kretanja broja stanovnika za svakih 5 do 10 godina od sadašnjeg trenutka do kraja planskog razdoblja, definiranje potrebnog kapaciteta BU (ekvivalent stanovnika – ES)
3 dnevnog definiranje uređaj (Qsrednjeg m3/h), dotoka sanitarnih otpadnih voda sr,dn – m /d, • na • definiranje tuđih voda (m3/d, m3/h, l/s), • maksimalni satni dotok otpadnih voda na uređaj (qmax,h –m3/h, l/s), • minimalni satni dotok otpadnih voda na uređaj (qmin,h –m3/h, l/s).
3.1.1.2.7 Procjena opterećenja sustava otpadnom tvari
Poznavanje pojedinih pokazatelja kakvoće otpadnih voda preduvjet je za kvalitetan odabir konceptualnog rješenja te pravilno oblikovanje i di menzioniranje BU, stoga je analiza ili procjena kakvoće otpadne vode koja dotječe na planirani BU iznimno važan element u postupku planiranja i realizacije izgradnje BU. Ukoliko je sustav odvodnje već izgrađen, poželjnom praksom smatra se uzorkovanje otpadne vode na krajnjem dijelu sustava te analiza osnov nih parametara kakvoće vode. Pri tome se preporučuje mjerenje vrijedno sti sljedećih parametara:
• temperature otpadne vode (°C), • pH vrijednosti (–), • električne provodljivosti (µS/cm), • ukupne raspršene tvari (mg/l), • taloživih krutina (mg/l), 5 (mg/l), •• BPK KPK (mg/l), • amonijaka – NH4 (mg/l), • ukupnog dušika – TN (mg/l), • ukupnog fosfora – TP (mg/l).
27
Dodatno se preporučuje analizirati i sljedeće parametre, osobito ako su na sustav priključeni gospodarski subjekti (industrijsko postrojenje, restorani, hoteli, sale za svadbu i dr.): • ulja i masti, • teške metale (kadmij, krom, olovo, živa, cink i dr.), • ostale metale (aluminij, bakar, željezo i dr.), • ostale parametre (nitriti, nitrati, sulfidi, sulfati i dr.). Ukoliko se sustav odvodnje planira graditi paralelno s uređajem za pročišćavanje, tada je potrebno izvršiti procjenu kakvoće otpadne vode. Procjena kakvoće vode sanitarnih otpadnih voda iz kućanstava vrši se na temelju karakterističnih jediničnih vrijednosti koncentracija pojedinih pokazatelja izraženih po ES. Potrebno je također voditi računa o specifič nostima konkretnog sustava u smislu eventualnog priključenja na sustav različitih gospodarskih te javnih i uslužnih djelatnosti (od manjeg obrtnič kog poduzetništva do manjih industrijskih postrojenja, restorana, hotela, sala za svadbu, škola i dr.). Procjenu kakvoće otpadne vode potrebno je izvršiti za svaku od potencijalnih gospodarskih djelatnosti koju se planira povezati na zajednički sustav odvodnje. Pri procjeni opterećenja planiranog biljnog uređaja otpadnom tvari neophodno je definirati sljedeće karakteristike sirove otpadne vode: • maseni dotok organske tvari (kg BPK5/d, kg KPK/d) – pri tome je poželjno razdvojiti udio opterećenja od stanovništva i gospodarskih djelatnosti, • koncentraciju organske tvari (mg BPK5/l, mg KPK/l), • maseni dotok raspršene tvari (kg TSS/d), • koncentraciju raspršene tvari (mg TSS/l), Ovisno o osjetljivosti prijemnika i traženog stupnja pročišćavanja, prema potrebi treba definirati sljedeće karakteristike sirove otpadne vode: • maseni dotok ukupnog dušika (kg TN/d), • koncentraciju ukupnog dušika (mg TN/l), maseni dotok ukupnog fosfora (kg TP/d), • koncentraciju ukupnog fosfora (mg TP/l). 3.1.1.2.8 Ekonomski aspekt biljnih uređaja Pri planiranju izgradnje biljnog uređaja, važno je realno sagledati očeki vane troškove izgradnje, pogona i održavanja. Raspoloživa financijska
28
sredstva za izgradnju uređaja za pročišćavanje, način financiranja izgradnje, ograničenja vezana uz rashode (raspoloživa financijska sredstva za pogon i održavanje uređaja) i brojni drugi ekonomski aspekti trebali bi se neizostavno analizirati pri planiranju izgradnje BU. Ukupni troškovi izgradnje, pogona i održavanja mogu značajno varirati među pojedinim lokacijama, ovisno o dostupnosti pojedinih materijala, troškovima građenja, cijeni energije, uvjetima zaštite i dr. Ekonomske analize BU trebale bi uključivati sljedeće: • troškove planiranja, projektiranja i ishođenja potrebnih dozvola, • vrijednost zemljišta namijenjenog za izgradnju BU, • troškove izgradnje BU (uključujući pripremne radove, zemljane radove, nabavu, dopremu i ugradnju vodonepropusne geomembrane, supstrata, cijevnog materijala, izgradnju objekta predtretmana, nabavu, dopremu i sadnju močvarne vegetacije, mjere zaštite od erozije na pokosima nasipa tijekom i nakon izgradnje, uređenje okoliša uz postavljanje zaštitne ograde duž granice parcele uređaja, uslugu nadzora za vrijeme izgradnje i dr.), • troškove pogona i održavanja, • troškove praćenja učinkovitosti rada uređaja (monitoring). Vezano uz troškove pogona i održavanja BU, ekonomske analize tre bale bi uključivati sljedeće: • potrošnju energije, vode i ostalih resursa, • trošak osoblja koje radi na održavanju BU (redovno održavanje i hitne intervencije), • troškove amortizacije za građevine i elektrostrojarsku opremu (najčešće se uzima kao postotna vrijednost od ukupne vrijednosti troškova izgradnje), • troškove transporta i odlaganja otpadne tvari koja se generira na BU-u (ispražnjeni sadržaj iz septičkog tanka, pokošena močvarna vegetacija),
• troškove laboratorijskih analiza i dr.
Relevantna zakonska regulativa te odredbe lokalne zajednice i nad ležnog komunalnog poduzeća vezane uz naplatu usluge pročišćavanja otpadnih voda također se trebaju uzeti u razmatranje.
29
3.2 PODRUČJA PRIMJENE BILJNIH UREĐAJA Velika je prednost BU prilagodljivost različitim terenskim uvjetima. Ne ovisno o toj konstataciji, u dosadašnjoj su se praksi određena područja pokazala iznimno pogodnima za razliku od nekih drugih. Tako se, na primjer, područja koja su u prošlosti bila zamočvarena (trajno presušena močvarna tla) ili pak područja uz prirodne močvare smatraju izuzetno pogodnima za izgradnju BU. Općenito se može izdvojiti nekoliko faktora koji direktno mogu utjecati na ukupnePreporučuje troškove izgradnje, pogona i održavanja te učinkovitost pročišćavanja. se izbjegavati smještaj BU u depresije u terenu. TOPOGRAFSKE KARAKTERISTIKE. Izgradnji BU pogoduju ravni tereni bez
izraženih vertikalnih lomova. BUSV se izvode s ravnim do blago nagnu tim dnom, za razliku od BUHPT, gdje se dno izvodi pod nagibom od 0,5– 1,0%. Iako se uslijed nepovoljne konfiguracije terena dopuštaju i veći nagibi, obujam zemljanih radova direktno utječe na ukupne troškove izgradnje sustava. Kod BUVPT dno bazena izvodi se u horizontalnoj ravnini (bez nagiba). Preporučuje se izbjegavanje primjene BU na području s padom terena većim od 5,0%. TLO. Karakteristike tla nisu faktor koji direktno ograničava primjenu BU,
niti utječejednako na rad BU i njegovu učinkovitost. U dosadašnjoj se praksi BU pokazali uspješnim i pouzdanim u radu kod tala s su međuzrnatom, kao i pukotinskom poroznošću. Kod svakog BU potrebno je onemogućiti procjeđivanje nepročišćene vode u tlo, stoga se tijelo (bazen) svih tipova BU obvezno oblaže vodonepropusnim materijalom (geomembranom ili slabo propusnom glinom) odgovarajućih karakteristika (debljine i sastava otpornog na otpadne tvari iz otpadne vode). Neovisno o strukturi i teksturi tla, predlažu se jednaki kriteriji osiguranja vodonepropusnosti BU. Međutim, u određenim okolnostima karakteristike tla (razina podzemnih voda i sl.) mogu ograničiti isplativost BU u odnosu na potencijalna tehnološka rješenja. Isto tako, kod primjene BU sva je poplavna područja u pravilu potrebno izbjegavati. U suprotnome, zahtijeva se izgradnja za štitnih građevina, čime se povećavaju ukupni troškovi izgradnje, pogona i održavanja. KLIMA. Dosadašnja je praksa pokazala da se BU mogu uspješno primjenjivati i u hladnijim klimatskim uvjetima. Ipak, tamo gdje se očekuju relativno niske temperature treba biti oprezan, jer se uklanjanje otpadnih tvari temelji uglavnom na biološkim postupcima pročišćavanja, čija dinamika ovisi o temperaturi vode. U slučaju da se uslijed niskih temperatura ne 30
može ostvariti tražena učinkovitost, potrebno je predvidjeti duže vrijeme zadržavanja vode u močvari tijekom zimskih mjeseci i izbjegavati košenje vegetacije u jesenskom periodu.
3.3 OBLIKOVANJE I DIMENZIONIRANJE BILJNIH UREĐAJA U ovom poglavlju izdvajaju se najznačajniji aspekti vezani uz oblikovanje i dimenzioniranje BU, uz zasebnu analizu karakterističnih elemenata su stava. Ovaj priručnik nije zamišljen definiranjepridržavati. jednoznačnih smjernica i tehničkih specifikacija kojih sekao neophodno Navedeni aspekti vezani uz oblikovanje i dimenzioniranje BU više su usmjereni na izbjegavanje pogrešaka koje se pojavljuju u praksi. Neovisno o konceptualnom oblikovanju biljnog uređaja, svaki se biljni uređaj sastoji od najmanje dva karakteristična elementa: • objekta predtretmana, • tijela (bazena) biljnog uređaja. U nastavku će se zasebno razmotriti svaki od prethodno navedenih elemenata.
3.3.1 Predtretman otpadnih voda 3.3.1.1 Općenito Predtretman otpadnih voda ima funkciju prethodnog bistrenja sirove ot padne vode, odnosno izdvajanja čestica raspršene tvari, ulja i masti, prije dotjecanja otpadne vode do BU. Drugim riječima, prije dotjecanja otpad ne vode do BU potrebno je osigurati I. stupanj pročišćavanja. Ispuštanje sirove otpadne vode u BU, bez prethodnog tretmana, rezultiralo bi učesta lim začepljenjem ispune i smanjenom učinkovitosti pročišćavanja. Učinkovit predtretman otpadnih voda jedan je od osnovnih predu vjeta uspješnog funkcioniranja BU i postizanja zadovoljavajućeg stupnja pročišćavanja, uz minimalne napore vezane uz njegovo održavanje. BUPT je tip koji je osobito osjetljiv na učinkovitost predtretmana sirove otpad-
ne vode. Naime, kod iskustva BUPT bazen je ispunjen poroznom ispunom stratom). Dosadašnja pokazuju da u slučajevima kod kojih(sup nijeosiguran kvalitetan predtretman otpadne vode vrlo brzo dolazi do sma njenja hidrauličke provodljivosti pa čak i do potpunog začepljenja ispune. Smanjenje hidrauličke provodljivosti rezultira stvaranjem novih obilaznih pravaca kojima voda protječe, smanjujući pri tome korisnu površinu uređaja. Često u tim slučajevima dolazi i do isplivavanja nepročišćene vode 31
na površinu terena što je neophodno izbjeći. Razmatrajući pojedine tipo ve BUPT, može se istaknuti da su BUVPT još osjetljiviji na učinkovitost predtretmana jer se radi o supstratima sitnije granulacije (pijesak). Postoje različita tehnička rješenja predretmana otpadnih voda, koja se u okviru svjetske prakse uspješno primjenjuju. U okviru primjene BU u funkciji pročišćavanja otpadnih voda iz ruralnih naselja (manjeg kapa citeta), ističu se Imhofov taložnik i septički tank kao dva tehnička rješenja koja se najčešće koriste i prostorno se smještaju uz sam BU. S obzirom da se kod BU općenito koristi neznatan udio elektrostrojarske opreme, tre balo bi i kod predtretmana opremu izbjegavati, osim u slučajevima gdje postoji potpuna opravdanost primjene takvih rješenja, odnosno, gdje nije moguće ostvariti traženu učinkovitost predtretmana bez primjene elektrostrojarske opreme. Isto tako, Imhofov taložnik drži se slabijim rješenjem. U slučaju primjene tlačne kanalizacije (kod koje se kućni priključak izvodi sa septičkim tankom) ili gravitacijske kanalizacije malih profila u funkciji odvodnje otpadnih voda do BU, nije potrebno osigurati dodatni predtretman na BU (uz pretpostavku kvalitetnog održavanja i kontrole rada septičkih tankova kod kućnih priključaka), već se voda iz sustava odvodnje tog tipa ulijeva direktno u BU. Svaki oblik predtretmana sirove otpadne vode uz visoki će stupanj uklanjanja raspršene tvari, čestica ulja i masti, osigurati i djelomično uklanjanje ostalihuklanjanja otpadnih tvari (organske tvari, ukupnog fosfora i dušika). Učinkovitost pojedine otpadne tvari nije jednoznačno odre đena odabirom tipa predtretmana i ovisi o brojnim faktorima. Primjerice, dužim vremenom zadržavanja otpadne vode u septičkom tanku, više će se ukloniti organsko onečišćenje. Navedeno je također potrebno uzeti u razmatranje pri oblikovanju i dimenzioniranju BU. 3.3.1.2 Septički tank Septički tank preporučuje se izvesti kao zatvoren višekomorni spremnik (s dvije ili tri komore) u koji se iz sustava javne odvodnje ulijeva sirova otpadna voda. Duljim zadržavanjem otpadne vode u septičkom tanku omogućava se taloženje krutih čestica (težih od vode) koje se kao mulj nakupljaju na dnu tanka. Istovremeno dolazi i do isplivavanja čestica lakših od vode (ulja i masti) koje se nakupljaju na površini. Time se osigurava značajno uklanjanje ukupne suspendirane tvari te čestica ulja i masti. Uz navedeno, u septičkom tanku odvijaju se i biološki procesi raz gradnje organske tvari. Zbog nedostatka kisika u tanku odvijaju se anae robni procesi razgradnje. Biološka aktivnost mikroorganizama izražena je
32
po čitavoj dubini tanka, uključujući i pridneni sloj istaloženoga mulja. Kao posljedica anaerobne razgradnje mulja na dnu tanka, njegova se količina smanji i do četiri puta i on poprima crnu boju. Dodatno taloženje i pročišćavanje događa se u drugoj i trećoj komori, koje su povezane na način koji sprječava odnošenje isplivanog i istaloženog materijala iz komore u komoru. S obzirom na neujednačeno dotjecanje otpadne vode, septički tank služi i kao spremnik za ujednačavanje dotoka. Anaerobnom razgradnjom vrši se mineralizacija organske tvari u otpadnoj vodi i ona se bistri. Izbistrena se voda dalje ulijeva u crpni bazen (crpno okno) iz kojega se najčešće pomoću crpke transportira dalje kroz sustav u smjeru tijela BU. Učinkovitost pročišćavanja otpadne vode u septičkom tanku različita je za pojedine pokazatelje kakvoće vode. Pravilnim oblikovanjem, dimenzioniranjem i izvođenjem septičkog tanka mogu se postići sljedeće učin kovitosti pročišćavanja:
• BPK5: 25–50%, • TSS: 50–70%, • TN: 10%, • TP: 10%, • ulja i masti: 70%. 3.3.1.2.1 Oblikovanje Septički tank izvodi se kao višekomorni spremnik koji ima svoj uljev, otvor za povremeno pražnjenje (revizijski otvor), uronjene pregrade za zadržavanje mulja i kore, te otvore ili proreze. Izvedba septičkih tankova kao višekomornih objekata pokazala se u praksi potpuno opravdanom za osiguranje učinkovitog rada i manjim naporima vezanim uz održavanje. Komore unutar tanka serijski su povezane na način da otpadna voda teče iz uljevne prema izljevnoj komori.
Sirova otpadna vodamože se u septički tank ulijeva u njegovu prvu kosemoru. Dotjecanje u tank biti slobodno ili uronjeno. Preporučuje uronjeno dotjecanje kod kojega se koristi oblikovni T-komad (SLIKA 3–1) koji je s donje strane uronjen u središnji sloj vode, a s gornje strane slobodan zbog lakšeg održavanja (u slučaju začepljenja lakše se čisti).
33
Uronjeno dotjecanje unutar središnjeg dijela vodnog stupca u prvoj komori septičkog tanka, kao i promjena smjera toka otpadne vode (na oblikovnom T-komadu), rezultira smanjenjem brzine dotjecanja i ne uzburkava sadržaj prve komore tanka, koja je ujedno najviše opterećena otpadnom tvari i s najintenzivnijim taloženjem. Isto tako, kako se sirova otpadna voda ulijeva u tank u zoni bistrenja, kraći je put taloženja i ispli vavanja čestica, čime se povećava učinkovitost septičkog tanka. Minimal na veličina cijevnog profila kod oblikovnog T-komada je DN 150. Slika 3–1: ULJEVNI DIO SEPTIČKOG TANKA
Rezervni volumen Zona pjene
Zona bistrenja
Zona mulja
Komore septičkog tanka međusobno su razdvojene pregradama. Pregrade se obično izrađuju od istog materijala kao i sam septički tank: armiranog betona, poliestera, PEHD i dr.. Kroz pregrade je moguće ostvarenje tečenja iz jedne u drugu komoru na dva načina. Prvi je način uz izvedbu proreza na pregradama (SLIKA 3–2). Drugi je način postavljanje H-cijevne veze (SLIKA 3–3). Pri tome veličina cijevnog profila ne bi trebala biti manja od DN 150. Cijevi su s donje strane uronjene u zonu bistrenja, dok su s gornje slobodne kako se bi izvode omogućile lakše održavanje (čišćenje). Prorezi H-cijevne veze uvijek u nasuprotnim uglovima poprečnih zidoiliva tanka kako bi se izbjeglo tečenje prečacem i produžila duljina taloženja. Sve pregrade unutar septičkog tanka s gornje strane trebaju biti otvorene, kako bi se duž cjelokupne površine tanka omogućilo strujanje zraka iznad površine vode, a samim time osiguralo adekvatno prozračivanje septičkog tanka. 34
Slika 3–2: URONJENA PREGRADA S PROREZIMA
Izbistrena i djelomično pročišćena otpadna voda iz septičkog tanka transportira se do BU. Ovisno o terenskim prilikama i konceptu cjelo kupnog uređaja za pročišćavanje, istjecanje iz septičkog tanka može biti gravitacijsko i tlačno. U potonjem slučaju, u posljednju komoru septičkog tanka ugrađuju se crpke pomoću kojih se otpadna voda tlači do BU. Uz tom slučaju septički tank (osobito kod sustava većeg kapaciteta) može se oblikovati i s četiri komore, gdje je posljednja komora u funkciji crpnog bazena i u nju se ugrađuju crpke. Pri tome se kod povezivanja posljednje komore s prethodnom preporučuje ostvarivanje veze pomoću oblikovnog T-komada (slično kao kod uljevnog dijela), što je prikazano na SLICI 3–4. Veličina cijevnog profila ne bi trebala biti manja od DN 150. Slika 3–3: URONJENA PREGRADA S H-CIJEVNIM PRELJEVOM IZMEĐU DVIJE KOMORE
Slika 3–4: POVEZIVANJE POSLJEDNJE KOMORE (CRPNOG BAZENA) S PRETHODNOM (VAN DEUN ET AL., 2010)
35
3.3.1.2.2 Dimenzioniranje Ispravno dimenzioniran septički tank jamstvo je njegova uspješnog funk cioniranja. Drugim riječima, tank mora osigurati određenu učinkovitost pročišćavanja, odnosno istjecanje izbistrene vode, oslobođene krutih i plivajućih čestica i dijela organskog opterećenja. U septičkom tanku moraju se osigurati dovoljno male brzine kretanja vode kako bi taloženje bilo što učinkovitije, a istaložene čestice se neće
ispirati iz tanka. togasrednji se septički dimenzionira u odnosu namjerodavni dotokZbog koji čini dnevnitank dotok otpadnih voda iz kućan stava i privrede – Qsr,dn, uvećan za tuđe vode i vrijeme zadržavanja otpadne vode u tanku. Potrebni korisni volumen tanka (dio kojega zatvara površina vodnog lica u tanku sa zidovima i dnom tanka) proračunava se pomoću sljedećeg izraza: Vpotr (m3) = [Qsr,dn,stan (m3/d) + Qsr, dn, privreda(m3/d) + Qtuđe (m3/d)] · t (d)
Neovisno o veličini utvrđenoj pomoću navedenog izraza, korisni vo lumen tanka ne bi smio biti manji od 0,3 m 3/ES. Prema nekim autorima, idealna veličina septičkog tanka iznosi 0,6 m 3/ES. Kod manjih sustava (na razini jednog ili više povezanih kućanstava) minimalni korisni volumen tanka iznosi 3,0 m3. Ukupni volumen tanka proračunava se na način da se prethodno izračunatom korisnom volumenu dodaje 15–30% slobodnog prostora, koji omogućava adekvatno prozračivanje tanka, a ujedno kao rezervni volu men služi i za ujednačavanje dotoka. Duže vrijeme zadržavanja otpadne vode u tanku rezultira boljim učinkom pročišćavanja, ali zahtijeva veći volumen što znači povećanu ukupnu investiciju. Potrebno je stoga pronaći optimalan odnos između učinkovitosti pročišćavanja i troškova izvedbe. Septički se tank obično dimenzionira za vrijeme zadržavanja 2–4 dana. Vrijeme zadržavanja od 2 dana preporučuje se uzeti kao mjerodavno kod uređaja većeg kapaciteta (nekoliko stotina ekvivalent stanovnika), dok je odabir vremena zadrža vanja od 4 dana karakterističan za manje sustave. Kod septičkih tankova s većim brojem komora pogrešno je dimenzi onirati sve komore jednakih volumena. Isto tako, ne postoji jedinstvena formula za dimenzioniranje komora, koja je primjenjiva za sve potenci jalne oblike. Na temelju dosadašnjih iskustava u radu dvokomornih septičkih tankova, optimalnim se pokazao odabir volumena prve (uljevne) komore u iznosu 75% od prethodno proračunatog i usvojenog ukupnog 36
volumena septičkog tanka. Kod trokomornih septičkih tankova volumen prve komore odabire se unutar raspona 50–60% od ukupnog volumena septičkog tanka, a preostale dvije komore su jednakih kapaciteta, 20–25% od ukupnog volumena septičkog tanka. U pogledu definiranja dubine vode u septičkom tanku, minimalna potrebna dubina, neovisno o veličini tanka, iznosi 1,5 m. Također, ne preporučuju se dubine veće od 3,0 m. Odabir optimalne dubine vode u tanku ovisi o brojnim faktorima, među kojima se ističu ukupni kapacitet tanka (što je veći tank, poželjne su veće dubine vode), terenske prilike (geološki i hidrogeološki uvjeti) i dr. Dimenzioniranje septičkog tanka uključuje i definiranje njegove du žine i širine. Kako bi se osigurao što duži put vode kroz septički tank, a samim time i veća učinkovitost izdvajanja otpadne tvari, septički tank oblikuje se kao izdužena građevina. Pri tome je dužina tanka višestruko veća u odnosu na širinu. Optimalni odnos dužine i širine je 3:1. Uz utvrđivanje dimenzija septičkog tanka, kojima će se osigurati tra žena učinkovitost, dimenzioniranje podrazumijeva i izradu statičkog pro računa kojemu je cilj utvrđivanje potrebne debljine armiranobetonskog dna, vanjskih zidova, unutrašnjih pregrada, pokrovne ploče, zidova revizijskih okana i dr. S obzirom da se septički tankovi izvode kao podzemne građevine veće dubine, za potrebe izrade statičkog proračuna potrebno je na mikrolokaciji provesti istražne radove. Često se u praksi tijekom izvođenja dubljihgeomehaničke podzemnih građevina i njihovog korištenja po javljuju problemi s visokom razinom podzemnih voda i uzgonom. Septički je tank specifična građevina koja je u normalnim pogonskim uvjetima većim dijelom ispunjena vodom (70–85% ispunjenosti) i sile uzgona koje djeluju na dno septičkog tanka su male. Međutim, za potrebe redovnog održavanja, septički tank povremeno se prazni (Poglavlje 3.3.1.2.3). U slu čaju pražnjenja septičkog tanka pri pojavi visoke razine podzemnih voda, sile uzgona mogu narušiti stabilnost građevine, stoga se pri izradi statič kog proračuna (osobito u slučaju izgradnje septičkih tankova na području sa sezonski visokim razinama podzemnih voda) kao mjerodavan scenarij uzima razina podzemnih voda u razini s površinom terena. 3.3.1.2.3 Pražnjenje septičkog tanka Uslijed taloženja i isplivavanja s vremenom se povećavaju količine mulja i pjene, stoga je potrebno povremeno prazniti tank. Vremenski period iz među dvaju pražnjenja ovisi o kapacitetu tanka, odnosno broju priključenih stanovnika. Vremenski interval pražnjenja tanka treba biti u granica ma prihvatljivosti, što znači da je potrebno naći optimalan odnos između
37
funkcionalnosti (vremena potrebnog za truljenje mulja) i ekonomičnosti (učestalosti pražnjenja tanka). Naime, septički tankovi u kojima bi se ot padna voda pročišćavala do netruljivosti bili bi neekonomični jer zahtijevaju relativno duga vremena zadržavanja vode. Učestala pražnjenja septičkih tankova imala bi za posljedicu povećanje troškova održavanja. Ovisnost vremenskih intervala pražnjenja o broju priključenih stanovnika i kapacitetu tanka prikazana je u TABLICI 3–1. Tablica 3–1: VREMENSKI INTERVAL PRAŽNJENJA SEPTIČKOG TANKA (VAN DEUN ET AL., 2006) Prosječna veličina kućanstava (broj stanovnika po kućanstvu) 1
Veličina septičkog tanka (l)
3
4
5
6
7
89
+
Vremenski period između dva pražnjenja septičkog tanka (godina)
5,8
2,6
1,5
1,0
0,7
0,4
0,3
0,2
0,1
3.000
9,1
4,2
2,6
1,8
1,3
1,0
0,7
0,6
0,4
3.500
11,0
2,3 2,6
1,7 2,0
1,3 1,5
0,8
12,4
3,3 3,7
1,0
4.000
5,2 5,9
1,2
1,0
0,7 0,8
4.700
7.500
15,6 18,9 22,1 25,4
7,5 9,1 10,7 12,4
4,8 5,9 6,9 8,1
3,4 4,2 5,0 5,9
2,6 3,3 3,9 4,5
2,0 2,6 3,1 3,7
1,7 2,1 2,6 3,1
1,4 1,8 2,2 2,6
1,2 1,5 1,9 2,2
8.500
28,6
14,0
9,1
6,7
5,2
4,2
3,5
3,0
2,9
9.500
31,9
15,6
10,2
7,5
5,9
4,8
4,0
3,5
3,0
2.000
5.500 6.500
38
2
3.3.2 Biljni uređaj 3.3.2.1 Općenito Smjernice za oblikovanje i dimenzioniranje BU razvijaju se dugi niz godi na. Iako su razvoju prethodila brojna laboratorijska i terenska ispitivanja, do danas nisu usvojene jedinstvene smjernice za dimenzioniranje. Pojedine zemlje svijeta usvojile su različite smjernice za određivanje pojedinih
parametara, oblikovanja i dimenzioniranja pojedinih elemenata BU (Vymazalodnosno et al., 2008). Razvoj novih smjernica vezanih za oblikovanje i dimenzioniranje, kojima se usavršava njihov rad s ciljem postizanja veće učinkovitosti i veće pouzdanosti u radu, traje i danas. Oblikovanje i dimenzioniranje BU prije svega ovisi o odabiru tipa BU. Za svaki tip (BUSV, BUVPT, BUHPT, HBU) u praksi se koriste različite smjernice za oblikovanje i dimenzioniranje. Isto tako, smjernice za oblikovanje i dimenzioniranje pojedinih tipova BU nisu jednoznačne. Pod tim se naglašava prisutnost brojnih utjecajnih čimbenika koje je potrebno sagledati i vrjednovati te u odnosu na njih izabrati odgovarajuće smjernice koje su se u dosadašnjoj praksi pokazale pouzdanima. Primjerice, razlikuju se smjernice kod dimenzioniranja BU u hladnijim i toplijim klimatskim predjelima. Također su različite smjernice za dimenzioniranje BU kod kojih želi ostvariti II. ili III.i ustupanj Smjernice za dimenzioniranje BUsemogu se razlikovati odnosučišćenja. na ka kvoću sirove otpadne vode. Analizirajući dosadašnju praksu, uočava se potencijalni problem koji proizlazi iz bojazni projektanata da poddimenzioniraju tijelo BU te su često predimenzionirani u odnosu na realne potrebe (Kadlec and Wallace, 2009). Nepotrebnim povećanjem površine BU povećavaju se negativni učinci smrzavanja vode u uređaju tijekom zimskog perioda, a evapotranspiracija i gubitak vode u uređaju tijekom ljetnog perioda. Izgradnja BU HPT s prevelikim omjerom duljine i širine povećava hidrauličko optere ćenje i opterećenje otpadnom tvari poprečnog presjeka, što može dovesti do začepljenja supstrata. Povećanjem dubine tijela BU, uz istu veličinu površine, povećava se vrijeme zadržavanja vode u uređaju koje, zbog djelovanja evapotranspiracije, može rezultirati gubitkom vode u uređaju, odumiranjem vegetacije i smanjenim učinkom pročišćavanja. Veliki broj različitih smjernica za dimenzioniranje BU sažet je u brojnim radovima: Cooper (2005), Vymazal et al. (2008), Kadlec and Wallace (2009) i dr. Često su smjernice definirane u pojednostavljenom obliku kao jednostavna pravila (eng. rule of thumb ). Često se događa da projektan ti u nedostatku znanja ili volje za provođenjem detaljnijih analiza odabiru “
”
“
”
39
upravo ta jednostavna pravila pri dimenzioniranju uređaja nevodeći pri tome računa o utjecaju različitih faktora i primjerenosti tih pravila na konkretnom slučaju. Primjerice, Brix i Johansen (2004) kod utvrđivanja po trebne površine BUVPT definirali su jednostavno pravilo prema kojem se površina uređaja A (m2), računa kao trostruki umnožak broja ekvivalent stanovnika s isključivim ciljem postizanja 95%-tnog uklanjanja BPK 5 i to kod primjene BUVPT u umjerenom klimatskom pojasu. Prema njemač kim smjernicama (DWA, 2006) potrebna površina BUVPT izračuna se iz: A (m2) = 4 · ES (ekvivalent stanovnik), neovisno o utjecajnim čimbenicima. Važno je imati u vidu činjenicu da su brojna jednostavna pravila definirana na temelju prikupljenih iskustava u radu postojećih BU, za koja su karakteristične odgovarajuće klimatske prilike i za koje je tražena odgovarajuća kakvoća pročišćene vode. Stoga se projektantima savjetuje velika doza opreza pri korištenju jednostavnih pravila za dimenzioniranje BU. Uz jednostavna pravila, pri dimenzioniranju BUHPT koriste se i određeni empirijski izrazi (jednadžbe). Njihovom korištenju treba pristupiti vrlo oprezno jer nisu svi izrazi u jednakoj mjeri primjenjivi u svim uvjetima primjene BUHPT i ne moraju odgovarati specifičnostima primjene na konkretnoj lokaciji. Jedan je od najčešće korištenih izraza jednadžba prvog reda za klipno tečenje (eng. first-order plug-flow model ), prema Kadlec i Knight (1996). Osobito se preporučuje oprez pri odabiru konstante površinske reakcije jer vrijednost iste u značajnoj mjeri utječe na potrebnu veličinu površine BUHPT te postoji veliki rizik od predimenzioniranja ili poddimenzioniranja. S obzirom da temperatura vode utječe na dinami ku bioloških procesa razgradnje, vrijednost konstante površinske reakcije ovisna je o temperaturi vode. Također je dokazano da vrijednost konstante površinske reakcije raste s porastom hidrauličkog opterećenja te opte rećenja otpadnom tvari. U ovom priručniku neće se izdvajati ni jedno jednostavno pravilo za dimenzioniranje BU, jer primjerenost njihove primjene ovisi o brojnim čimbenicima (klimi, kakvoći sirove otpadne vode, kakvoći pročišćene vode, tipu prijemnika, osjetljivosti područja i dr.). Isto tako, neće se izdvo jiti ni jedan izraz (jednadžba), jer se u njima pojavljuju parametri u obliku konstanti, koeficijenata i eksponenata čije vrijednosti ovise o klimatskim prilikama (temperatura i dr.), ulaznom opterećenju i dr. Sve utjecajne čimbenike potrebno je uzeti u razmatranje i u odnosu na njih projektirati BU. Ovaj priručnik sadrži opće smjernice kojih se poželj no pridržavati kao preporuku autora, neovisno o utjecajnim čimbenicima. “
40
”
Oblikovanju i dimenzioniranju BU prethodi odabir optimalnog tipa BU (BUSV, BUVPT, BUHPT, HBU). Nakon odabira tipa BU, slijedi njegovo oblikovanje i dimenzioniranje. U prvoj fazi projektiranja BU potrebno je imati u vidu kakvoću sirove otpadne vode te zahtijevani stupanj pročišćavanja i nastojanje za postiza njem odgovarajuće kakvoće pročišćene vode (efluenta). Ukoliko postoji interes za ponovnim korištenjem efluenta, potrebno je definirati za koju namjenu će se efluent koristiti, dinamiku korištenja efluenta (tijekom cijele godine ili samo pojedinih godišnjih razdoblja i dr.). Navedeni faktori već u početku mogu ograničiti primjenu pojedinih tipova BU ili mogu ukazivati na prednosti pojedinih tipova. Važnim segmentom smatra se i raspoloživost slobodnog prostora za izgradnju BU. Vezano uz terenske prilike koje mogu ograničiti isplativost i opravdanost primjene pojedinih tipova BU izdvaja se konfiguracija terena (horizontalno položena parcela ili pod nagibom) i mogućnost povezi vanja na distribucijski sustav električne energije. Pojedine konfiguracije BU (npr. hibridni sustavi) s većim udjelom elektrostrojarske opreme mogu zahtijevati nešto veću stručnost u pogledu kontrole rada i održavanja sustava. Pri tome se preporučuje savjetovati s investitorom i pravnim tijelom koje će upravljati izgrađenim BU, vezano uz željeni način rada i održavanje. Osnovu projektiranja svakog uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, pa tako i BU predstavlja definiranje potrebnog kapaciteta. Pri tome je od iznimne važnosti izvršiti procjenu broja priključenih korisnika i dinamike njihovog priključivanja unutar odabranog projektnog razdoblja. Pri definiranju hidrauličkog opterećenja važno je predvidjeti i dinamiku dotoka otpadne vode na uređaj. Primjerice, kod BUVPT je važno osigurati isprekidano dotjecanje otpadne vode i stoga je s ciljem optimalnog dimenzioniranja distribucijske mreže, uključujući i pripadne elek trostrojarske opreme, važno poznavati i dinamiku dotoka otpadne vode. Uz definiranje koncentracija ulaznog opterećenja, potrebno je definirati i masene dotoke za ključne pokazatelje kakvoće vode (BPK 5, KPK, ukupni dušik, ukupni fosfor) ili neke druge pokazatelje koji se žele ukloniti. Pri definiranju ulaznog opterećenja otpadnom tvari, važno je imati u vidu i učinkovitost uklanjanja pojedinih parametara u sklopu predtretmana (septički tank). Nakon definiranja ulaznih opterećenja, preporučuje se pregled lite rature, odnosno istraživanje rezultata recentnih znanstvenih i stručnih istraživanja na BU koji su približno jednako opterećeni otpadnom tvari i koji su izgrađeni u istim klimatskim prilikama. 41
Poželjnim se smatra oblikovanje i dimenzioniranje BU koji će u pogo nu imati minimalne energetske zahtjeve, ako je moguće, bez elektrostro jarske opreme i potrebe za izvorom električne energije. Potrebno je raspolagati meteorološkim podacima s najbliže postaje u odnosu na lokaciju planiranog uređaja. Podaci o vjetru (smjer i jačina), temperaturi, oborinama, važni su parametri pri odabiru debljine supstrata, oblikovanja i dimenzioniranja distribucijskih elemenata i izljevnog di jela, prostornog smještaja uređaja s ciljem sprječavanja širenja neugodnih mirisa prema zonivećeg stanovanja i dr.. (nekoliko stotina ES) preporučuje se Kod sustava kapaciteta izbjegavati izgradnju BU s jednim bazenom velike površine. U tom se slučaju preporučuje izvođenje većeg broja manjih bazena koji će biti pove zani serijski ili paralelno. Povećanjem površine bazena BU, povećava se složenost njegove izgradnje, pogona i održavanja. Međutim, u pojedinim slučajevima terenske prilike mogu ograničiti mogućnost izvedbe većeg broja manjih bazena. Ograničavajući faktor mogu biti i karakteristike otpadnih voda (hidrauličko opterećenje – veličina i dinamika dotjecanja). Također, kod izvedbe BU s većim brojem paralelno povezanih bazena, znatno je složeniji sustav raspodjele i distribucije dotoka otpadne vode. Potrebno je osigurati ravnomjernu raspodjelu dotoka u svaki bazen BU, što zahtijeva konstantno provođenje kvalitetnije kontrole rada i održava nja BU. Namjera je pojedinih investitora imati što jednostavniji uređaj, vezano za njegov pogon i održavanje. Ukoliko se BU oblikuje s više serijski ili paralelno povezanih bazena, potrebno je voditi računa da se između pojedinih bazena ostvari dovoljno slobodnog prostora za neometan pristup zaposlenicima svim dijelovima uređaja, a vezano uz uzorkovanje, redovito održavanje svih dijelova uređaja ili eventualno uklanjanje kvarova. Iako su s aspekta pogona i održavanja BU iznimno jednostavna teh nološka rješenja pročišćavanja otpadnih voda, njihovo oblikovanje i di menzioniranje iznimno je zahtjevno i potreban je visok stupanj stručnosti (teoretske i praktične) da bi se izradio kvalitetan projekt. U suprotnome, velik je rizik da BU neće funkcionirati na željen način. Dosadašnja je praksa pokazala da izgrađeni BU, koji su projektirani od strane projektanata bez iskustva, često u početku izgledaju divno i postižu odgovarajuće rezultate. Međutim, nakon nekog vremena (već u prvih nekoliko godina) počinju se sve intenzivnije javljati problemi (začepljenje ispune, ispliva vanja nepročišćene vode na površinu terena, odumiranje močvarne vegetacije, širenje neugodnih mirisa i dr.), što u konačnici rezultira manjim učinkom pročišćavanja od onog koji je zahtijevan. Takvom praksom širi se negativna slika o primjeni BU među dionicima i navodi na pogrešne zaključke da BU treba izbjegavati. 42
Također, pogrešan je dojam da bi BU trebao projektirati isključivo stručni kadar iz područja građevinarstva. U odnosu na složenost brojnih fizikalnih, bioloških i kemijskih procesa koji sudjeluju u procesu pročišćavanja otpadne vode unutar tijela BU, uz istovremenu interakciju močvarne vegetacije i nastojanja za što boljim estetskim uklapanjem u okoliš, pri oblikovanju i dimenzioniranju BU preporučuje se multidisciplinaran pri stup, koji bi povezao veći broj stručnjaka iz različitih područja (građevi narstva, kemijskog inženjerstva i tehnologije, biologije, uređenja okoliša). 3.3.2.2 Oblikovanje i dimenzioniranje BUHPT
BUHPT se može podijeliti u tri karakteristične zone – uljevni dio, središnji filtarski dio i izljevni dio (SLIKA 3–5). Sve tri zone zajedno čine tijelo BUHPT. Oblikovanje i dimenzioniranje tijela BUHPT prije svega podrazumijeva definiranje njegove površine te njegovih dimenzija – duljine, širine, dubine, uzdužnog pada dna. Prethodno je u Poglavlju 3.3.2.1 istaknuto da utvrđivanje veličine površine nije jednostavan i jednoznačan proces, već se Slika 3–5: SHEMATSKI PRIKAZ BUHPT S KARAKTERISTIČNIM ELEMENTIMA (VAN DEUN ET AL., 2012)
Uljevdnioi
Središnji Izljevdnioi iltarski dio (šljunčana ispuna)
Vegetacija
Kontrolno izljevno okno
Vodonepropusna geomembrana
Odzračna cijev Drenažna cijev Revizijski otvor
Distribucijski cjevovod
Izljevni cjevovod
43
zahtijeva dobro poznavanje svih utjecajnih čimbenika i dobro poznavanje problematike vezane uz biljne uređaje. Također, preporučuje se pregled recentnih znanstvenih i stručnih istraživanja. Često je i utvrđivanje potreb ne površine BUHPT iteracijski proces gdje se početno odabrana veličina površine povećava ili smanjuje u odnosu na kasniji tijek dimenzioniranja (utvrđivanja potrebne duljine, širine i dubine uređaja. U svakom slučaju, nakon utvrđivanja veličine površine, slijedi odabir dužine i širine BUHPT. Odnos dužine i širine (L/B) može se kretati unutar raspona 1:3 do 5:1. Korektnost odabranog odnosa L/B može se provjeriti korištenjem Darcyeve jednadžbe, koja definira maksimalno dopušteno hidrauličko opterećenje za koje je omogućena normalna protočnost kroz poroznu ispunu i kod kojega ne dolazi do isplivavanja vode na površinu terena. Minimalna dužina BUHPT, neovisno o njegovom kapacitetu, iznosi 6,0 m. Maksimalna dopuštena širina nije propisana, ali nalazi se u funkciji hidrauličkog opterećenja i uvjeta ravnomjerne distribucije vode po čitavoj širini BUHPT. Potrebna dubina vode kod BUHPT, uvjetovana je različitim faktorima, među kojima najveći utjecaj ima dubina prodiranja korijenja odabrane vegetacije. Tako se, primjerice, kod primjene određenih vrsta močvarne ve getacije, poput trske s mjerodavnom dubinom prodiranja korijenja većom od 0,6 m, odabiru dubine u rasponu (0,6–0,9 m). Minimalne dubine BU HPT se koriste u praksi 0,3 m i svojstvene su vegetaciji plitkog rasta koje korijenja poput rogozaiznose i dr. Definiranje potrebne dubine močvare počinje od njezinog uljevnog dijela. Naime, dubina BUHPT je promje njiva veličina, s obzirom da se BUHPT izvodi s uzdužnim padom dna od uljeva prema izljevu. Uzdužni pad dna BUHPT najčešće se odabire unutar raspona 0,5–1,0%. Vrijeme zadržavanja vode u BUHPT također je važan faktor koji utječe na ispravnost rada cijelog sustava i postizanje tražene učinkovito sti pročišćavanja. Optimalno vrijeme zadržavanja vode u BUHPT ovisi o brojnim faktorima, ali najčešće se kreće unutar raspona od 4 do 5 dana. Uljevni (distribucijski) dio
Oblikovanje i dimenzioniranje dijela u sklopu kojega se pret -hodno izbistrena otpadna vodauljevnog distribuira u tijelo BUHPT, podrazumi jeva odabir profila distribucijske cijevi, broja otvora kroz koje se otpadna voda izljeva u tijelo BUHPT, veličine otvora (perforacija) i međusobnog razmaka otvora. Važan je faktor pri oblikovanju i dimenzioniranju uljev nog dijela i način dotjecanja otpadne vode nakon predtretmana – tlačno ili gravitacijsko. 44
Slika 3–6: OBLIKOVANJE ULJEVNOG (DISTRIBUCIJSKOG) DIJELA KOD BUHPT
TLOCRT
PRESJEK
Distribucijski cjevovod
Kamenaispuna
Šljunak
Svi navedeni parametri definiraju se u sklopu hidrauličkog proračuna na način da se prije svega osigura ravnomjerna raspodjela dotoka otpad ne vode po čitavoj širini BUHPT. Distribucijski se cjevovod preporučuje položiti horizontalno, iako je moguće i njegovo polaganje s uzdužnim padom prema krajevima. Distribucijski cjevovod polaže se u površinski dio uljevnog dijela. Važno je pri oblikovanju distribucijskog cjevovoda voditi računa i o ugradnji revizijskih otvora. Revizijski otvori postavljaju se na odgovarajućim raz macima na način da se kroz njih omogući pristup distribucijskom cjevo vodu i njegovo adekvatno održavanje. S obzirom da otpadna voda nakon predtretmana nije u potpunosti oslobođena suspendirane tvari, moguće je povremeno začepljenje pojedinih otvora na distribucijskom cjevovodu, što rezultira nejednolikom raspodjelom dotoka po čitavoj širini BUHPT. Sve je otvore na distribucijskom cjevovodu potrebno konstantno održavati slobodnima, te izbjeći njihovo dugotrajno začepljenje. Nepoželjnim se također smatra i taloženje suspendirane tvari u distribucijskom cjevo vodu, stoga je preko revizijskih otvora omogućen jednostavan pristup i čišćenje distribucijskog cjevovoda. Veličina profila revizijskih otvora najčešće je jednaka profilu distribu cijskog cjevovoda na koji se priključuju. Revizijski otvori s gornje se strane zatvaraju kapama. Uz distribucijski cjevovod s revizijskim otvorima uljevni dio karak terizira porozna ispuna od krupnog šljunka ili kamena. Dužina uljevnog dijela s ispunom krupnije granulacije ovisi o ukupnoj veličini (prije svega 45
dužini) BUHPT. Što je BUHPT veći, odabire se veća duljina uljevnog dije la. Minimalna duljina uljevnog dijela iznosi 1,0 m. Distribucijski cjevovodi preporučuju se nasipati u sloju od minimalno 20 cm iznad tjemena cijevi. Slika 3–7: DODATNI ELEMENTI ULJEVNOG (DISTRIBUCIJSKOG) DIJELA KOD BUHPT (VAN DEUN ET AL., 2012)
Revizijski otvor Distribucijski cjevovod
Distribucijski cjevovod
Revizijski otvor
46
Izljevni (drenažni) dio Oblikovanje i dimenzioniranje izljevnog dijela u sklopu kojega se proči šćena voda drenira i odvodi iz tijela BUHPT, podrazumijeva odabir profila drenažnih i izljevnih cijevi te cijevi za prozračivanje. Potrebno je također dimenzionirati i kontrolno izljevno okno. Drenažne cijevi polažu se pri dnu izljevnog dijela BUHPT, i to horizontalno, bez uzdužnih padova. Minimalna veličina profila drenažnih i izljevnih cijevi je DN 100. Važno je pri oblikovanju izljevnog dijela voditi računa i o ugradnji cijevi za prozračivanje, koje se ugrađuju na drenažni cjevovod. Uloga cijevi za prozračivanje je da se kroz njih osigura dodatno prozračivanje ispune. Cijevi za prozračivanje obvezno se ugrađuju u produžetku drenažne cijevi s njezina oba kraja, a prema potrebi ugrađuju se i duž drenažne cijevi (okomito na njih i uz pokos nasipa do iznad površine) na odgovarajućim razmacima, ovisno o ukupnoj dužini drenažne cijevi. Cijevi za prozračivanje izvode se od jednakog profila kao i drenažna cijev na koju se pri ključuju. Cijevi za prozračivanje s gornje se strane zatvaraju perforiranim kapama. Na drenažni cjevovod, koji se polaže po čitavoj širini dna BUHPT, spaja se izljevni cjevovod koji pročišćenu vodu odvodi iz tijela BUHPT do kontrolnog izljevnog okna. Kod BUHPT veće širine, moguće je na drenažni cjevovod većibude broj izljevnih pri čemu se preporučuje da svaki izljevnispojiti cjevovod priključencijevi, na vlastito kontrolno izljevno okno. Kod BUHPT potrebno je osigurati potpunu kontrolu razine vode unutar bazena BU. Time se osigurava zadržavanje razine vode ispod površine terena, a moguće je i prilagođavati razinu vode u uređaju u odnosu na klimatske prilike i dr., a sve s ciljem postizanja maksimalne učinkovitosti uređaja. Kontrola razine vode u BUHPT omogućava se posebnim obliko vanjem izljevnog dijela uređaja. Pri tome se izljevna cijev iz bazena BU produžuje do kontrolnog okna i u oknu se na izljevni cjevovod ugrađuje luk (koljeno) pod kutom od 90°. Na luk se dalje nastavlja cijevni element odgovarajuće visine. Rotiranjem završne cijevi oko luka omogućava se kontrola razine vode u BU. Moguća su još dva rješenja izljevnog dijela. Na luk se umjesto jednog dužeg cijevnog komada može povezati više kraćih cijevnih elemenata koji se na naglavak povezuju jedan na drugi. Skidanjem i ugradnjom pojedinih cijevnih elemenata mijenja se visina izljeva i time kontrolira razina vode u BU. Drugo je rješenje ugradnja fleksibilne plastične cijevi na luk na koju će se s gornje (izljevne) strane omotati lanac preko kojega će se i bez ulaska radnog osoblja u kontrolno okno moći po dešavati visina izljeva.
47
Slika 3–8: IZLJEVNI DIO BUHPT
Razina vode u uređaju kontrolira se promjenom visine izljevnog cjevovoda Razina vode Kontrolno izljevno okno
Drenažnacijev
Izljevnacijev
Uz drenažne, izljevne i cijevi za prozračivanje, izljevni dio BUHPT karakterizira porozna ispuna od krupnog šljunka ili kamena. Dužina izljevnog dijela s ispunom krupnije granulacije ovisi o ukupnoj veličini (prije svega dužini) BUHPT. Što je BUHPT veći, odabire se veća duljina izljevnog dijela. Minimalna duljina izljevnog iznosi 0,5 m kod manjih uređaja i 1,0 m kod većih uređaja.
48
Slika 3–9: DODATNI ELEMENTI IZLJ EVNOG (DRENAŽNOG) DIJELA KOD BUHPT (VAN DEUN ET AL., 2012)
Cijev za prozračivanje
Porozna ispuna krupnije granulacije
Drenažna cijev Izljevna cijev
Perorirana kapa na cijevi za prozračivanje
Cijev za prozračivanje
Drenažna cijev Izljevna cijev
Kontrolno izljevno okno
3.3.2.3 Oblikovanje i dimenzioniranje BUVPT BUVPT se sastoji od tri karakteristična sloja – površinskog sloja sa supstratom krupnije granulacije (krupnim šljunkom ili kamenom), središnjeg filtarskog sloja sa supstratom sitnije granulacije (pijeskom) i pridnenog drenažnog sloja sa supstratom krupnije granulacije (krupnim šljunkom ili kamenom), što je prikazano na SLICI 3–10. Sva tri sloja zajedno čine tijelo BUVPT. Oblikovanje i dimenzioniranje tijela BUVPT prije svega podrazumijeva definiranje njegove površine te njegovih dimenzija – duljine, širine i dubine. Potrebna površina BUVPT se u skladu s dosadašnjom praksom kreće unutar raspona od 3 do 5 m2/ES. Međutim, u određenim okolnostima prihvatljivije su veličine površine BUVPT koje se nalaze izvan prethodno istaknutih granica. Pri definiranju potrebne površine BUVPT važno je voditi računa i o vrijednosti površinskog hidrauličkog opterećenja. Minimalna dopuštena vrijednost površinskog hidrauličkog opterećenja
49
Slika 3–10: SHEMATSKI PRIKAZ BUHPT S KARAKTERISTIČNIM ELEMENTIMA (VAN DEUN ET AL., 2012) Vegetacija
Središnji fltarski sloj od pijeska
Distribucijski cjevovod Revizijski otvor
Površinski distribucijski sloj s ispunom krupnije granuilacije
Kontrolno izljevno okno
Septički tank
Vodopropusni geotekstil
Vodonepropusna geomembrana
Crpno okno Cijev za p rozračivanje
Pridneni drenažni sloj s ispunom krupnije granulacije
Drenažna c ijev
iznosi 25 l/m2 · d. Maksimalna dopuštena vrijednost površinskog hidrau ličkog opterećenja iznosi 60 l/m2 · d. Ove vrijednosti odnose se isključivo na pročišćavanje sanitarnih voda. Površina BUVPT može seotpadnih izvesti kao kvadratna ili pravokutna. Odabir optimalnog odnosa dužine i širine (L/B) ovisi prvenstveno o načinu polaganja distribucijskih cijevi, a sve s ciljem osiguranja ravnomjerne raspo djele dotoka po čitavoj površini BUVPT. Nakon što se utvrdi potrebna površina BUVPT, slijedi definiranje dubine uređaja i to na način da se za svaki od tri karakteristična sloja definira Slika 3–11: RASPORED I DEBLJINA SLOJEVA KOD BUVPT Vegetacija Distribucijski cjevovod Površinski distribucijski sloj od šljunka – 20 cm Središnji iltarski sloj od pijeska – 80 cm Drenažna cijev Pridneni drenažni sloj od šljunka – 20 cm
50
odgovarajuća dubina. Minimalna debljina središnjeg filtarskog sloja (pje ščane ispune) BUVPT iznosi 60 cm. U većini slučajeva optimalna je dubina pješčane ispune 80 cm. Površinski (distribucijski) sloj koji se izvodi od krupnog šljunka ili kamena dubine je 20–30 cm. Pridneni (drenažni) sloj najčešće se izvodi od istog supstrata i iste debljine kao i površinski sloj. Prema tome, minimalna potrebna dubina BUVPT iznosi 1,0 m (0,2 + 0,6 + 0,2 m). Najčešće se BUVPT izvode prema SLICI 3–11. Bočne stranice tijela BUVPT potrebno je izvesti pod nagibom koji bi trebao biti veći od 1:1. Preporuka je da nagib bude unutar raspona 2:1 do 5:1. BUVPT se najčešće izvode s horizontalnim dnom, ali moguća je i izvedba dna pod manjim nagibom. U odnosu na BUHPT, vrijeme zadržavanja vode u BUVPT nije rele vantan faktor pri dimenzioniranju uređaja. Naime, BUVPT djeluje kao prokapnik (procjedno tijelo) i vrijeme zadržavanja vode ovisi isključivo o hidrauličkoj provodljivosti supstrata i dubini uređaja. Pridneni drenažni sloj (šljunak) se s površinske strane oblaže tkanim geotekstilom (filterska tkanina) s veličinom pora 180–360 µm. Uloga je geotekstila sprječavanje ispiranja pješčane ispune iz središnjeg sloja. Uljevni (distribucijski) dio Oblikovanje i dimenzioniranje uljevnog dijela, u sklopu kojega se pret hodno izbistrena otpadna voda distribuira u tijelo BUVPT, podrazumijeva:
• odabir profila distribucijskih cijevi, • određivanje načina polaganja (rasporeda) distribucijskih cijevi u • •
prostoru, određivanje broja otvora kroz koje se iz distribucijskih cjevovoda otpadna voda izljeva u površinskom dijelu BUVPT, određivanje veličine otvora (perforacija) na distribucijskim cijevi ma,
međusobnog razmaka otvora, • određivanje • određivanje mjerodavnog kapaciteta crpne stanice s pripadnim
tlačnim cjevovodom, kojim se otpadna voda dovodi do BUVTP. Pri tome je važno definirati broj ciklusa u kojima otpadna voda dotječe do BUVPT, mjerodavni protok po ciklusu te vrijeme trajanja jednog ciklusa dotjecanja. 51
Slika 3–12: OBLIKOVANJE ULJEVNOG (DISTRIBUCIJSKOG) DIJELA (VAN DEUN ET AL., 2012) Cijev za prozračivanje
Distribucijski cjevovodi
Cijevi za prozračivanje Crpna stanica s pripadnim tlačnim sustavom Revizijski otvor
Distribucijski cjevovodi
Cijev za prozračivanje
Sve prethodno izdvojeno definira se u sklopu hidrauličkog proraču na na način da se prvenstveno osigura ravnomjerna raspodjela dotoka otpadne vode po čitavoj površini BUVPT. Naime, svaki od prethodno izdvojenih elemenata utječe na raspodjelu dotoka otpadne vode duž distribucijskih cijevi. U odnosu na BUHPT, kod kojih je moguće primijeniti tlačno ili gravitacijsko dotjecanje otpadne vode do tijela uređaja, kod BUVPT se zbog potrebe za isprekidanim dotokom otpadne vode preporučuje primijeniti isključivo tlačno dotjecanje, uz interpolaciju manjih crpnih stanica nakon predtretmana ili kao njegov sastavni dio. Distribucijske cjevovode preporučuje se položiti horizontalno, iako je moguće i polaganje s uzdužnim padom. 52
Distribucijski cjevovod polaže se u površinski sloj sa supstratom kru pnije granulacije. Preporuka je da se distribucijske cijevi polože ispod po vršine, unutar samog površinskog sloja. Važno je pri oblikovanju distribucijskog sustava voditi računa i o ugradnji revizijskih otvora. Revizijski se otvori najčešće postavljaju u produžetku distribucijskih cijevi (kod manjih sustava), uz dodatne revizijske otvore duž distribucijskih cijevi (kod ve ćih sustava). Kroz revizijske otvore omogućen je pristup distribucijskim cijevima i njegovo adekvatno održavanje. Navedeno podrazumijeva po vremeno unutrašnjosti distribucijskih cijevi te na tajnejednolike način spr ječavanje čišćenje začepljenja otvora, odnosno sprječavanje pojave raspodjele dotoka otpadne vode po površini BUVPT. Sve otvore na distribucijskim cijevima potrebno je neprestano održavati slobodnima te izbjeći pojavu njihovog dugotrajnog začepljenja. Nepoželjnim se također smatra i taloženje suspendirane tvari u distribucijskim cijevima. Veličina profila revizijskih otvora najčešće je jednaka kao i kod distribucijskih cijevi na koje se priključuju. Revizijski otvori s gornje se strane zatvaraju kapama. Kapacitet crpki kojima se otpadna voda nakon predtretmana potiskuje do BUVPT definira se u odnosu na potrebnu veličinu protoka i manometarsku visinu dizanja, kojima će se ostvariti ravnomjerna raspodjela dotoka po površini BUVPT. Količina vode koja istječe iz distribucijskog su stava uvjetovana istjecanja natlaka svakom otvoru distribucijskog cjevovoda, koja jejeuveličinom funkciji raspoloživog unutar distribucijskog sustava. S druge strane, tlak unutar distribucijskog sustava ovisi o njegovom visinskom položaju te o gubitcima koji se javljaju unutar tlačnog i distribucijskog sustava (od crpne stanice do svakog pojedinog otvora). Prema tome, potrebna veličina protoka ovisi o mjerodavnoj količini istjecanja na otvoru distribucijskog cjevovoda (uz pojavu odgovarajućeg tlaka). Kod BUVPT iznimno je važno osigurati isprekidano dotjecanje ot padne vode. Navedeno također utječe na definiranje kapaciteta crpki i pripadnog tlačnog i distribucijskog sustava. Pri tome se preporučuje da učestalost dotjecanja bude unutar raspona od 2 do 4 puta u danu. Preporuka je također da volumen vode koji se potiskuje u jednom ciklusu bude minimalno tri puta veći od volumena tlačnih i distribucijskih cijevi (kod uređaja veličine do 15 ES),cijevi odnosno pet puta od ES). vo lumena tlačnih i distribucijskih (kodminimalno uređaja veličine većeveći od 15 Preporučeno vrijeme trajanja rada crpki u jednom ciklusu iznosi 5 do 15 minuta, ovisno o veličini površine BUVPT.
53
Izljevni (drenažni) dio Oblikovanje i dimenzioniranje izljevnog dijela, u sklopu kojega se proči šćena voda drenira i odvodi iz tijela BUVPT, podrazumijeva definiranje rasporeda drenažnih cijevi u prostoru (utvrđivanje broja paralelno po loženih drenažnih cijevi i njihovog međusobnog razmaka), zatim odabir profila drenažnih i izljevnih cijevi te cijevi za prozračivanje. Potrebno je također dimenzionirati i kontrolno izljevno okno. Slika 3–13: IZLJEVNI DIO BUVPT (VAN DEUN ET AL., 2006)
Drenažne plastične cijevi
Kontrolno okno
Drenažne polažukrupnije se pri dnu izljevnog BUVPT (unutar pridnenog slojacijevi s ispunom granulacije) i todijela horizontalno, bez uzdužnih padova. Minimalna je veličina profila drenažnih i izljevnih cijevi DN 80. Važno je pri oblikovanju izljevnog dijela voditi računa i o ugradnji cijevi za prozračivanje, koje se ugrađuju na drenažni cjevovod (SLIKA 3–14). Uloga je cijevi za prozračivanje da se kroz njih osigura dodatno prozračivanje svih slojeva ispune. Cijevi za prozračivanje obvezno se ugrađuju u produžetku drenažne cijevi s njezina uzvodnog kraja (kod manjih sustava), a prema potrebi se ugrađuju i duž drenažne cijevi, na odgovarajućim razmacima i ovisno o ukupnoj dužini drenažne cijevi (kod većih susta va). Cijevi za prozračivanje izvode se s veličinom profila jednakom kao i drenažna cijev na koju se priključuju. Cijevi za prozračivanje s gornje se strane zatvaraju perforiranim kapama (SLIKA 3–14). Na drenažne cjevovode, koji pokrivaju čitavu površinu BUVPT, pove zuju se izljevni cjevovodi koji pročišćenu vodu odvode iz tijela BUVPT do kontrolnog izljevnog okna. Kod BUVPT veće površine moguće je na dre nažne cjevovode spojiti veći broj izljevnih cijevi, pri čemu se preporučuje da svaki izljevni cjevovod bude priključen na vlastito kontrolno izljevno okno. 54
Kontrolno izljevno okno oblikuje se na sličan način kao i kod BUHPT. U kontrolnom se oknu, uz specifično oblikovanje izljevnog dijela, omo gućava potpuna kontrola razine vode unutar tijela BUVPT. Time je omogućeno prilagođavanje razine vode u uređaju prema realnim potrebama. Primjerice, u početnim fazama rada sustava, za vrijeme prilagodbe i rasta močvarne vegetacije, potrebno je razinu vode držati visokom, te s vremenom spuštati da bi se u normalnim pogonskim uvjetima razina vode u BUVPT održavala u razini pridnenog drenažnog sloja. Kontrola razine vode u BUVPT se posebnim dijela uređaja. Pri tomeomogućava se izljevna cijev iz bazenaoblikovanjem BU produžujeizljevnog do kontrolnog okna i u oknu se na izljevni cjevovod ugrađuje luk pod kutom od 90° (SLIKA 3–13). Na luk se dalje nastavlja cijevni element odgovarajuće visine. Rotiranjem završne cijevi oko luka omogućava se kontrola razine vode u BUVPT. Moguća su još dva rješenja izljevnog dijela, što je prethodno opisano u Poglavlju 3.3.2.2. Uz drenažne, izljevne i cijevi za prozračivanje, izljevni dio BUVPT karakterizira porozna ispuna od krupnog šljunka ili kamena minimalne debljine 20 cm. Površinski dio drenažnog sloja s ispunom krupnije granulacije oblaže se vodopropusnim geotekstilom (filterskom tkaninom). Slika 3–14: DODATNI ELEMENTI IZLJ EVNOG (DRENAŽNOG) DIJELA KOD BUVPT (VAN DEUN ET AL., 2012) Izljevne cijevi
Drenažne cijevi
Cijevi za prozračivanje
Perorirana kapa na odzračnoj cijevi
55
Odabir supstrata Odabir supstrata kao porozne ispune kroz koju se procjeđuje otpadna voda jedan je od ključnih elemenata pri projektiranju BUPT, neovisno o tome radi li se o BUHPT ili BUVPT. Supstrat čini samo tijelo BUPT i ima izuzetno važnu ulogu u procesu pročišćavanja otpadnih voda, kao i u osiguranju povoljnih pogonskih karakteristika sustava i njegovog du gog vijeka trajanja, stoga se odabiru supstrata pridaje posebna važnost pri projektiranju BUPT. Do danas su razvijene brojne smjernice za odabir supstrata, među ko jima se ističu sljedeće literaturne reference (TVA, 1993.; ATV, 1998.; IWA, 2000.; USEPA, 2000.; Cooper, 2005.; ÖNORM, 2005.; Brix and Johansen, 2004.; Wallace and Knight, 2006.; Vymazal, 2008., Kadlec and Wallace, 2009.; Van Deun and Van Dyk; 2012. i dr.). Odabir optimalne granulacije supstrata ovisi o brojnim utjecajnim faktorima. Pri tome se ističu kakvoća otpadne vode, tip predtretmana i njegova učinkovitost, klimatske karakteristike, zahtijevana učinkovitost pročišćavanja i dr.. Prema tome, odabir optimalne granulacije supstrata nije jednostavan postupak i zahtijeva visok stupanj stručnosti i iskustva u radu BU. Pri odabiru supstrata preporučuje se pregled literature, odnosno istraživanje rezultata recentnih znanstvenih i stručnih istraživanja na biljnim uređajima koji su približno jednako opterećeni otpadnom tvari i koji
su izgrađeni u istim klimatskim prilikama. U nastavku izdvojit će se opće smjernice vezane za odabir supstrata kod BUPT, koje na temelju dosadašnjeg iskustva i pregleda raspoložive literature proizlaze kao preporuka autora. Supstrat je potrebno odabrati uz uvjet njegove lake dostupnosti (blizina lokacije uređaja koji se planira izgraditi) i niske nabavne cijene. U ukupnim troškovima izgradnje BUPT, supstrat sudjeluje s udjelom 25– 35%, što se ocjenjuje značajnim. Odabir supstrata koji se doprema s većih udaljenosti ili se uvozi iz inozemstva, može značajnije povisiti troškove izgradnje uređaja, stoga je pri odabiru supstrata poželjno napraviti i komparativnu ekonomsku analizu za različite granulacije. Kod BUPT se kao supstrat uglavnom koristi šljunak (krupan i srednje krupan), pijesak (krupan, srednje krupan i fini), lomljeni kamen i komerci“
”
weight aggregates jalni agregati male fine težine (eng. lightnisu vapnen ci gube, a naročito granulacije, dozvoljeni jer).seLomljeni intenzivno trošei prijete brzom začepljenju supstrata. Svakako je potrebno da supstrat koji se koristi bude gladak, kemijski stabilan, otporan na trošenje i bez oštrih rubova. Drugim riječima, preporuka je ugradnja supstrata sa zaobljenim glatkim zrnom, kako bi se osigurala bolja hidraulička provodljivost i smanjila vjerojatnost začepljenja ispune.
56
Neovisno o tome što se kao ispuna BUPT na velikom broju izgrađenih uređaja koristilo i tlo, ono se kao ispuna BUPT ne preporuča zbog velikog rizika od začepljenja. Također, sadržaj teških metala, hranjivih tvari i osta lih otpadnih tvari u tlu, može nakon miješanja s otpadnom vodom pove ćati pozadinske koncentracije otpadne tvari unutar same ispune, što se negativno odražava na rad uređaja i njegovu učinkovitost pročišćavanja. U brojnim literaturnim referencama naglašava se mogućnost korište nja recikliranog otpadnog materijala u funkciji supstrata. Pri tome treba biti iznimno oprezan i dobro poznavati karakteristike takvoga materijala. U suprotnome, prisutnost teških metala, toksičnih tvari, većeg udjela če stica gline, kalcija, pa čak i kancerogenih tvari, mogu u međudjelovanju s otpadnom vodom imati izrazito negativan utjecaj na stanje vode u prijemniku ili na poljoprivredno tlo i kulture u slučaju korištenja pročišćene vode za navodnjavanje. Pri odabiru supstrata, poželjno je raspolagati sljedećim podacima: fi zikalno-kemijskim karakteristikama, veličinom zrna (d10 i d 60), koeficijentom homogenosti (d60/d10), poroznosti, hidrauličkom provodljivosti, partikularnom i nasipnom gustoćom. Ukoliko navedene karakteristike nije moguće dobiti od proizvođača, poželjno je provesti vlastite analize prije ugradnje supstrata. Prethodno izdvojene karakteristike supstrata poželjno je usporediti s literaturnim vrijednostima koje odgovaraju odabranom tipuPreporuka BUPT, njegovoj ostalim utjecajnim faktorima. je dafunkciji se kodi BUVPT u površinskom (distribucijskom) i pridnenom (drenažnom) sloju kao supstrat koristiti krupni šljunak granulacije 8/16 i 8/32. Središnji filtarski sloj preporučuje se izvesti od srednje krupnog i krupnog pijeska sa sljedećim karakteristikama: • d10 = 0,25 – 1,2 mm • d60 = 1,0 – 4,0 mm • koeficijent homogenosti (d60/d10) < 3 • udio čestica gline i prašina (s veličinom zrna manjom od 0.125 mm) < 0,5%. U pojedinim slučajevima, gdje se BUVPT izvodi u funkciji prve faze obrade vode u sklopu hibridnih sustava, poželjno je središnji filtarski sloj izvesti od šljunka. Preporuka je da se kod BUHPT u središnjem filtarskom sloju kao supstrat koristiti šljunak granulacije od 2/12 do 4/14. Odabir optimalne granulacije šljunka unutar prethodno izdvojenog raspona ovisi o brojnim utjecajnim faktorima i samim karakteristikama supstrata, među kojima se 57
ističe hidraulička provodljivost. Razvoj močvarne vegetacije uz rast sta bljike i korijenja s vremenom povećava hidrauličku provodljivost, dok s druge strane taloženje suspendirane tvari i razvoj biofilma istovremeno smanjuju hidrauličku provodljivost ispune. Smanjenje hidrauličke pro vodljivosti osobito je izraženo u uljevnom dijelu BUHPT i početnom dije lu ispune sa supstratom od šljunka, stoga je preporuka da se kod BUHPT u uljevnom (distribucijskom) i izljevnom (drenažnom) dijelu kao supstrat koristiti krupni šljunak granulacije 8/32 ili kamen granulacije 32/64, 40/60 ili 40/80. Supstrat koji se ugrađuje u BUPT potrebno je dobro isprati prije njego ve ugradnje, kako bi se spriječilo naknadno začepljenje uređaja česticama (sitnije granulacije – pijeska, gline, prašine) koje su zaostale u supstratu. Tijekom transporta supstrata do mjesta ugradnje moguće je da uslijed vibracija prouzrokovanih kretnjom prijevoznog sredstva dođe do naku pljanja većih količina manjih čestica na dnu. Zbog toga može doći do neujednačene raspodjele veličina čestica unutar ispune BUPT, stoga se prije ugradnje supstrata uz njegovo ispiranje predlaže i istovremeno miješanje. Pri utvrđivanju potrebne količine odabranog supstrata, potrebno je voditi računa da gustoća pojedine čestice ne odgovara nasipnoj gustoći supstrata koja predstavlja odnos mase suhog supstrata po jedinici volu mena u nasutom obliku, što uključuje i pore ispunjene zrakom. Kako bi se odredila potrebna količina supstrata, se m služiti istim mjernim 3). jedinicama kao i proizvođač od kojegpreporučuje se naručuje (t, Za vrijeme ugradnje supstrata strogo se zabranjuje ulazak teške me hanizacije i strojeva u tijelo BUPT. Naime, kretanje teže mehanizacije i strojeva po nasutom supstratu povećalo bi njegovu kompaktnost što bi dovelo do smanjenja hidrauličke provodljivosti i vjerojatnog začepljenja ispune ubrzo nakon puštanja sustava u pogon. Pri ugradnji supstrata u tijelo BUPT se stoga preporučuje korištenje mehanizacije koja će supstrat nabacivati u tijelo BUPT, krećući se izvan njega, a razastiranje supstrata unutar tijela BUPT obavljati ručno. Ukoliko je funkcija BUPT i uklanjanje fosfora, potrebno je odabrati supstrat koji sadrži veći udio kalcija, magnezija i željeza. Pri tome treba imati u vidu da je kapacitet adsorpcije fosfora na supstrat ograničen, te da je, ovisnopotrebna o tipu supstrata vremena zamjenai njegovim supstrata.karakteristikama, nakon određenog
58
4
IZGRADNJA BILJNIH UREĐAJA
4.1 OPĆENITO U odnosu na izgradnju konvencionalnih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, izgradnja BU iznimno je jednostavna i brza. U normalnim okolnostima (povoljne vremenske prilike) vrijeme potrebno za izgradnju BUPT veličine do 1.000 ES iznosi jedan do dva mjeseca. Neovisno o karakteristikama jednostavne i brze izgradnje BU, strogo je potrebno pridržavati se zakonske regulative, pravila struke i odgovarajućih smjernica vezanih za njihovu izgradnju. U nastavku se iznose određeni aspekti koji se ocjenjuju kritičnim, a jednako su važni kod primjene svih tipova BU.
59
4.2 ULJEVNI DIO I DISTRIBUCIJSKI CJEVOVODI Distribucijski cjevovodi, uključujući i revizijske otvore, izvode se uglavnom od plastičnih materijala (PEHD, PVC, PP). Nakon polaganja distribucijskih cjevovoda, a prije njihovog zatrpavanja (nasipavanja ispune) potrebno je izvršiti probu s puštanjem čiste vode (ili vode iz obližnjeg vodotoka ili jezera) kroz distribucijski sustav, kako bi se provjerilo je li raspodjela dotoka jednolika po čitavoj dužini distribucijskih cjevovoda. Ukoliko se uoče bilo kakve potrebno ih je uz primjenu odgovarajućih tehničkih rješenjanepravilnosti, ukloniti. Nakon što se potvrdi učinkovito funkcioniranje distribucijskog sustava, može se prijeći na sljedeću fazu izvođenja radova. Otvori kroz koje otpadna voda istječe iz distribucijskih cijevi buše se na odgovarajućim razmacima (u skladu s projektnim rješenjem) i to na samom mjestu ugradnje. U odnosu na položaj distribucijskih cijevi, otvori se kod oba tipa BUPT (BUHPT i BUVPT) buše na dnu. Ispuna uljevnog dijela kod BUHPT može se ugraditi na dva načina – slaganjem u mreže ili nabačajem (ručnim razastiranjem). U slučaju na bačaja ispune, nizvodna bočna stranica izvodi se s nagibom. Optimalna veličina nagiba ovisi o širini BUHPT i granulaciji ispune. Ispuna uljevnog dijela kod BUVPT ugrađuje se isključivo nabačajem i ručnim razastiranjem. Pri ugradnji distribucijskih cijevi važno je najprije položiti cjevovod kroz bočnu stranicu uljevnog dijela, a nakon toga obložiti pokos geomembranom i izvršiti brtvljenje spoja geomembrane i cijevi (SLIKA 4–1). Slika 4–1: UGRADNJA DISTRIBUCIJSKOG CJEVOVODA (VAN DEUN ET AL., 2006)
60
4.3 IZLJEVNI DIO, DRENAŽNI I IZLJEVNI CJEVOVODI Drenažni i izljevni cjevovodi, uključujući i cijevi za prozračivanje, izvode se uglavnom od plastičnih materijala (PEHD, PVC, PP). Drenažne cijevi ugrađuju se kao gotov tvornički proizvod, bez dodat nog bušenja otvora na mjestu ugradnje. Ispuna izljevnog dijela ugrađuje se na sličan način kao kod uljevnog dijela (Poglavlje 4.2). U slučaju nabačaja (ručnog razastiranja) ispuna iz ljevnog dijela kodveličina BUHPTnagiba na uzvodnoj se bočnoj strani ugrađujeispune. s nagi bom. Optimalna ovisi o širini BUHPT i granulaciji Pri ugradnji izljevnih cijevi važno je prvo položiti cjevovod kroz boč nu stranicu izljevnog dijela uređaja, a nakon toga obložiti pokos geomembranom i izvršiti brtvljenje spoja geomembrane i cijevi (SLIKA 4–4). Slika 4–2: UGRADNJA IZLJEVNOG CJEVOVODA (VAN DEUN ET AL., 2006)
61
4.4 OSIGURANJE VODONEPROPUSNOSTI BILJNIH UREĐAJA Osiguranje vodonepropusnosti BU podrazumijeva nabavu, dopremu i ugradnju vodonepropusnog materijala (geomembrane) kojim se oblaže čitava površina BU, uključujući i pokose nasipa te okolni zaštitni pojas oko tijela BU. Moguća je ugradnja nabijenog sloja slabo propusne gline, ali je takav materijal u principu teško i skupo dobaviti i ugraditi. Odabir vodonepropusne geomembrane ovisi o brojnim faktorima među kojima se ističu terenske prilike (topografija, geologija, hidrogeolo gija, razina podzemnih voda), kakvoća podzemnih voda, veličina površi ne koja se oblaže, karakteristike močvarne vegetacije (dubina prodiranja korijena, oblik i jačina korijena i sl.), dostupnost materijala na tržištu, cije na nabave i dopreme i dr.. Vodonepropusna geomembrana mora udovoljiti traženim zahtjevima u pogledu otpornosti i čvrstoće. Geomembrana mora biti otporna na agresivno djelovanje otpadne vode, smrzavanje, UV zračenje, moguća oštećenja supstratom i prodiranjem korijenja vegetacije, moguća oštećenja i probijanje od strane glodavaca. Također je važna mogućnost jednostavne manipulacije (raznošenje na gradilištu i ugradnja), brzog i učinkovitog spajanja (ljepljenjem i zavarivanjem), uz osiguranje trajnog vodonepro pusnog spoja. Najčešće se koriste geomembrane od plastičnih materijala (PEHD, PELD, gume s debljinama rasponu1,50,5–2,0 Preporu čuje se PVC) PEHDi EPDM geomembrana minimalne udebljine mm. Smm. ciljem osigu ranja dodatne zaštite geomembrane i dugoročne vodonepropusnosti BU, preporučuje se da se geomembrana s obje strane (gornja i donja) obloži jednim slojem geotekstila minimalne gustoće 200 g/m2. Tijekom izvođenja radova potrebno je posebnu pažnju posvetiti za štiti geomembrane i spriječiti njezino oštećenje. Kritična je faza ugradnja supstrata, pri čemu se zabranjuje ulazak mehanizacije i težih strojeva u tijelo BU. Supstrat se pomoću mehanizacije koja se kreće izvan površine prekrivene geomembranom pažljivo nabacuje u tijelo BU, a radno osoblje ga ručno razastire i ugrađuje u skladu s projektnim rješenjem. Kako bi se osigurala kvalitetna ugradnja geomembrane, uz bočne stranice BU (na udaljenosti 0,5–1,0 m, ovisno o terenskim karakteristikama i veličini uređaja) po čitavom opsegu potrebno je iskopati plitak i uzak rov (SLIKA 4–3). Geomembrana se nakon polaganja na dno BU u produžetku po laže uz bočne stranice BU sve do rova koji se također oblaže i nakon toga zatrpava. Time je osigurana stabilnost ugrađene geomembrane. Nakon polaganja geomembrane na dno i pokose BU, posebnu je pažnju potrebno posvetiti brtvljenju oko distribucijskih i izljevnih cijevi (SLIKA 4–4).
62
Slika 4–3: UGRADNJA VODONEPROPUSNE GEOMEMBRANE (VAN DEUN ET AL., 2006.; VAN DEUN ET AL., 2011)
Slika 4–4: BRTVLJENJE GEOMEMBRANE OKO DISTRIBUCIJSKE CIJEVI (VAN DEUN ET AL., 2006)
63
4.5 NABAVA, DOPREMA I SADNJA VEGETACIJE Prilikom izgradnje BU, močvarna vegetacija može se uspostaviti na više načina:
• presađivanjem korijenja biljke, • presađivanjem podanka biljke, • •
presađivanjem mladica biljaka iz rasadnika, presađivanjem izraslih biljaka iz okoliša, zasijavanjem.
Najučinkovitiji i najčešći je slučaj direktna sadnja (presađivanje) mladica iz rasadnika. Kod presađivanja korijena, podanka i izraslih biljaka veći je rizik da se biljke neće priviknuti na novu okolinu i da će odumrijeti. Zasijavanje vegetacije predstavlja jeftinije, ali manje kvalitetno rješenje kod kojeg je potrebno duže vrijeme za potpunu uspostavu vegetacije. Potrebna gustoća sadnje biljaka (kod presađivanja) iznosi 4–8 biljaka po m 2 površine BU, pri čemu se biljke sade ravnomjerno. Preporučuje se saditi biljke s gustoćom 6–8 biljaka po m 2 površine BU. Preporučuje se nadalje odabir autohtone močvarne vegetacije. Dru gim riječima, močvarnu vegetaciju se preporučuje dopremiti iz što je mo guće bližeg područja, identičnih klimatskih uvjeta. Poželjno je prije oda bira močvarne vegetacije obići okolni teren i uočiti koji tip vegetacije se najbolje razvija u okolišu. Sva vegetacija koja se u bilo kojem obliku presađuje treba biti dopremljena i posađena unutar vremenskog perioda od maksimalno 36 sati. Kod presađivanja mladica iz rasadnika, preporučuje se i znatno kraće vrijeme dopreme i sadnje. Biljke koje se najčešće sade i siju u sklopu BUPT su trska (lat. Phragmites australis), rogoz (lat. Typha latifolia) i obični oblić (lat. Scirpus lacustris), što ne isključuje primjenu i ostale močvarne vegetacije (Poglavlje 2.3). Potrebno je izbjegavati primjenu egzotičnih biljnih vrsta, koje nisu karakteristične za konkretno podneblje. Pojedini tipovi egzotične močvarne vegetacije mogu se brzo i invazivno širiti na okolno područje (sjeme nošeno, vjetrom, vodom i dr.) te izazvati neželjene posljedice u okolišu, onemogućujući razvoj autohtonoj flori. Prethodno izdvojeni tipovi močvarne vegetacije (prije svega trska) također su invazivni, a poznati su i po svojoj otpornosti na različite ne povoljne utjecaje. Međutim, dosadašnja praksa ukazuje na njihovu osjet 64
ljivost tijekom transporta i u početnim fazama rasta nakon presađivanja, stoga je u sklopu izgradnje BU potrebno poduzeti odgovarajuće mjere koje će u što je moguće većoj mjeri pospješiti prilagodbu presađene vegetacije na novu okolinu i njihov daljnji rast. Nakon presađivanja vegetacije, preporučuje se tijelo BU u potpuno sti ispuniti čistom vodom (iz obližnjeg površinskog ili podzemnog izvo ra vode), do nekoliko centimetara iznad površine terena. Nikako se ne preporučuje u početnoj fazi ispuniti tijelo BU otpadnom vodom. Potpuna ispunjenost vodom tijela BU onemogućit će rast i razvoj korova, dok će se presađena močvarna vegetacija uspješno razvijati. Ukoliko navedena tehnika sprječavanja rasta korova ne da zadovoljavajuće rezultate, po trebno je primijeniti drugu tehniku. Razinu vode u BU je u početnoj fazi (do nekoliko tjedana) potrebno održavati visokom, sve dok se vegetacija ne prilagodi novoj okolini. Nakon toga, razinu je vode potrebno postupno snižavati kako bi se usmjerio rast korijena u dubinu. U početnoj fazi prilagodbe vegetacije, poželjno je dodavati i tekuće gnojivo.
4.6 KRONOLOŠKI TIJEK IZGRADNJE TIJELA BILJNIH UREĐAJA 4.6.1 Biljni uređaji s horizontalnim podpovršinskim tokom 1. Obaviti pripremne terenske radove (organizacija gradilišta, izvo đenje pristupnih putova, geodetsko snimanje i dr.).
2. Obaviti zemljane radove (skidanje humusa; iskop tijela BU s pažljivim iskopom bočnih stranica te planiranjem dna, pokosa i nasipa; iskop rovova za polaganje distribucijskih i izljevnih cjevovoda koji prolaze kroz bočne stranice BU; iskop za ugradnju kontrolnih okana, iskop rovova oko tijela BU namijenjenih povećanju stabil nosti geomembrane koja će se ugraditi u kasnijim fazama). 3. Ugradnja kontrolnih izljevnih okana. 4. Polaganje distribucijskih i izljevnih cijevi kroz bočne stranice BU. 5. Pokrivanje dna, pokosa, nasipa i obodnih rovova oko BU geotekstilom minimalne gustoće 200 g/m2. 6. Nasipavanje tankog pješčanog sloja na površinu geotekstila, te planiranje uz ostvarenje uzdužnog pada dna BU (prema projektnom rješenju). 65
7. Polaganje geomembrane na dno, pokos, nasip i obodne rovove oko BU. Posebnu pažnju posvetiti brtvljenju geomembrane i dis tribucijskih i izljevnih cijevi koje prolaze kroz bočne stranice BU. 8. Pokrivanje dna, pokosa, nasipa i obodnih rovova oko BU drugim slojem geotekstila minimalne gustoće 200 g/m2. 9. Zatrpavanje obodnih rovova oko BU materijalom iz iskopa. 10. Polaganje drenažnih cijevi i ugradnja cijevi za prozračivanje. 11. Zatrpavanje drenažnih cijevi supstratom krupnije granulacije (prema projektnom rješenju) – ugradnja izljevnog dijela. Strogo se preporučuje ispiranje supstrata prije njegove ugradnje. 12. Ugradnja supstrata krupnije granulacije (prema projektnom rješenju) u uljevnom dijelu. Strogo se preporučuje ispiranje supstrata prije njegove ugradnje. 13. Polaganje distribucijske cijevi i ugradnja revizijskih otvora. 14. Zatrpavanje distribucijskih cijevi supstratom krupnije granulacije (prema projektnom rješenju). 15. Ugradnja središnjeg filtarskog sloja od šljunka (granulacije pre ma projektnom rješenju). Strogo se preporučuje ispiranje šljunka prije njegove ugradnje i voditi računa da je istitreba zaobljen gladak.Površina ugrađenog središnjeg filtarskog sloja biti ihorizon talna, bez uzdužnih i poprečnih padova. 16. Puštanje čiste vode u tijelo BU (voda iz obližnjeg površinskog ili podzemnog izvora). 17. Sadnja močvarne vegetacije (prema projektnom rješenju).
4.6.2 Biljni uređaji s vertikalnim podpovršinskim tokom 1. Obaviti pripremne terenske radove (organizacija gradilišta, izvo đenje pristupnih putova, geodetsko snimanje i dr.). 2. Obaviti zemljane radove (skidanje humusa; iskop tijela BU s pažljivim iskopom bočnih stranica te planiranjem dna, pokosa i nasipa; iskop rovova za polaganje distribucijskih i izljevnih cjevovoda koji prolaze kroz bočne stranice BU; iskop rovova oko tijela BU namijenjenih povećanju stabilnosti geomembrane koja će se ugraditi u kasnijim fazama). 3. Ugradnja kontrolnih izljevnih okana. 66
4. Polaganje distribucijskih i izljevnih cijevi kroz bočne stranice BU. 5. Pokrivanje dna, pokosa, nasipa i obodnih rovova oko BU geotekstilom minimalne gustoće 200 g/m2. 6. Polaganje geomembrane na dno, pokos, nasip i obodne rovove oko BU. Posebnu pažnju posvetiti brtvljenju geomembrane i dis tribucijskih i izljevnih cijevi koje prolaze kroz bočne stranice BU. 7. Pokrivanje dna, pokosa, nasipa i obodnih rovova oko BU drugim slojem geotekstila minimalne gustoće 200 g/m2. 8. Zatrpavanje obodnih rovova oko BU materijalom iz iskopa. 9. Polaganje drenažnih cijevi i ugradnja cijevi za prozračivanje. 10. Zatrpavanje drenažnih cijevi supstratom krupnije granulacije (prema projektnom rješenju) – ugradnja izljevnog sloja. Površina ugrađenog izljevnog sloja treba biti horizontalna, bez uzdužnih i poprečnih padova. Strogo se preporučuje ispiranje supstrata prije njegove ugradnje i voditi računa da je isti zaobljen i gladak. 11. Ugradnja filtarske tkanine (vodopropusnog geotekstila s veliči nom otvora s veličinom pora 180–360 µm) s površinske strane izljevnog sloja. 12. Ugradnja središnjeg sloja od pijeska (granulacije prema projektnom rješenju).filtarskog Strogo se preporučuje ispiranje supstrata prije njegove ugradnje i voditi računa da je isti zaobljen i gladak. Površina ugrađenog središnjeg filtarskog sloja treba biti horizontalna, bez uzdužnih i poprečnih padova. 13. Ugradnja dijela supstrata krupnije granulacije (prema projektnom rješenju) u uljevnom površinskom dijelu. Strogo se preporučuje ispiranje supstrata prije njegove ugradnje i voditi računa da je isti zaobljen i gladak. 14. Polaganje distribucijskih cijevi i ugradnja revizijskih otvora. 15. Zatrpavanje distribucijskih cijevi preostalim supstratom krupnije granulacije (prema projektnom rješenju). Strogo se preporučuje ispiranje supstrata prije njegove ugradnje i voditi računa da jesloja isti zaobljen i gladak. Površina ugrađenog središnjeg filtarskog treba biti horizontalna, bez uzdužnih i poprečnih padova. 16. Upuštanje čiste vode u tijelo BU (voda iz obližnjeg površinskog ili podzemnog izvora). 17. Sadnja močvarne vegetacije (prema projektnom rješenju). 67
5
ODRŽAVANJE BILJNIH UREĐAJA
SAMA IZGRADNJA BU ne znači istovremeno i trajno postizanje željene učin-
kovitosti. Potrebno je određeno vrijeme za uspostavljanje biološke ravno teže biljnih i životinjskih zajednica. Jedina garancija očuvanja te ravnote že i postizanja visokog stupnja uklanjanja otpadnih tvari kvalitetno je i redovito održavanje. Prema tome, kvalitetan rad svakog uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, pa tako i BU, te njegov dugi vijek trajanja uz postizanje tražene učinkovitosti pročišćavanja, moguće je isključivo uz adekvatno i redovito održavanje. Zahtjevi za održavanje BU minimalni su, ali je neophodno poštivati ih i provoditi redovito. Drugim riječima, kvaliteta održavanja BU direktno utječe na pogon i učinkovitost pročišćavanja. Uređaji kod kojih je održavanje zanemareno i ne provodi se redovito, često imaju znatno manju učinkovitost uz pojavu brojnih problema vezanih za njihov rad (začepljenje distribucijskih cijevi, začepljenje ispune, plavljenje površine, širenje neugodnih mirisa, nekontroliran rast vegetacije, intenzivan razvoj neželjenih insekata i kukaca, prisutnost glodavaca i dr.). Iako nisu sve preporučene aktivnosti održavanja BU jednako važne, potrebno je imati u vidu da svaka aktivnost, makar i u maloj mjeri, prido nosi uspješnom funkcioniranju BU. Učestalost i vrijeme provođenja pojedinih aktivnosti održavanja BU, prema Van Deun et al. (2010), prikazane su u TABLICI 5–1. Za potrebe redovnog održavanja BU dostatan je jedan radnik niže stručne spreme s neko liko radnih sati tjedno. 69
Aktivnosti redovnog održavanja BU uključuju sljedeće: • kontrolu razine vode i istaloženog mulja u objektu predtretmana (septičkom tanku), • redovito pražnjenje istaložene i plivajuće tvari u objektu predtretmana, • kontrolu tečenja i dubine vode u močvari, • redoviti pregled uljevnih (distribucijskih) i izljevnih (drenažnih) i njihovo čišćenje, redovito košenje zelenih površina oko tijela BU i objekta predtre• objekata
• • •
tmana, pokosa bočnih stranica tijela BU i nasipa te, prema potrebi, močvarne vegetacije. U slučaju košenja močvarne vegetacije, po trebno je unaprijed definirati vremenski plan i način košenja, kontrolu stabilnosti nasipa oko tijela BU, praćenje smanjenja, stagnacije ili porasta populacijskog broja određenih životinjskih vrsta (npr. komaraca), praćenje učinkovitosti rada sustava.
U sklopu redovnog održavanja provodi se kontrola općeg stanja BU. Pri tome je važno voditi dnevnik aktivnosti i opažanja poput opisa aktiv nosti, datuma i vremena provođenja pojedine aktivnosti, razlog poduzimanja aktivnosti (redovito održavanje ili hitna intervencija), vremenskih uvjeta i ostalih zapažanja. Tablica 5–1: UČESTALOST I VRIJEME PROVOĐENJA AKTIVNOSTI ODRŽAVANJA SUSTAVA ZA VELIČINU BU OD 500 ES (VAN DEUN ET AL.,2010.) Aktivnost
Ukupno UčestalostT rajanje (sati/godišnje)
Generalna kontrola rada BU: predtretman, elektrostrojarska oprema, tijelo BU, okolni teren. Košenje zelenih površina oko tijela BU i objekta predtretmana, pokosa bočnih stranica tijela BU i nasipa. Pregled uljevnih (distribucijskih) i izljevnih (drenažnih) objekata i njihovo čišćenje. Košenje močvarne vegetacije i zbrinjavanje otpadnog materijala. Pražnjenje istaložene i plivajuće tvari u objektu predtretmana.
1/tjedan
30min
26
6/godišnje 4sata
24
2/godišnje 2sata
4
1 /godišnje 24sata
24
8sati
–
*
* …učestalost pražnjenja sadržaja u objektu predtretmana ovisi o različitim utjecajnim čimbenicima (kapacitetu objekta predtretmana, karakteristikama sirove otpadne vode i dr.). Dosadašnja svjetska iskustva u radu velikog broja BU, pokazuju da je učestalost pražnjenja sadržaja u objektu predtretmana jedanput godišnje do jedanput u dvije godine.
70
Potrebno je također voditi dnevnik pogonskih aktivnosti BU, što uključuje sljedeće: • praćenje rada crpki i ostale elektrostrojarske opreme, • kontrolu ravnomjerne distribucije vode po širini BUHPT i površini BUVPT, što uključuje uklanjanje uočenih nedostataka, • kontrolu rasta vegetacije – razvoj vegetacije je već u prvoj godini nakon sadnje relativno ujednačen i brz te se vegetacija gusto i in -
•
vazivno Ukolikona rast vegetacije nije ujednačen po čitavoj površini razvija. BU, to ukazuje određen probleme u radu uređaja (za čepljenje ispune i sl.). Također, sve biljne vrste, uključujući i močvarnu vegetaciju, podložne su određenim bolestima i nametnicima koji mogu negativno utjecati na njihov rast i razvoj. Vizualnim pregledom vegetacije (listova i stabljika) moguće je uočiti pojavu odgovarajućih problema te pravovremeno djelovati primjenjujući ekološki prihvatljive mjere, kod BUVPT provoditi kontrolu nitrata i amonijaka u vodi koja se procijedila kroz središnji filtarski sloj. Učinkovit rad BUVPT rezultira potpunom nitrifikacijom te većom koncentracijom nitrata i neznatnom koncentracijom amonijaka u pročišćenoj vodi. Svako sniženje koncentracije nitrata i povećanje koncentracije amonijaka ukazuje na probleme u radu uređaja (nedostatak kisika Koncentra uslijed lošeprozračenosti i hidrauličkog preopterećenja sustava). cija nitrata i amonijaka može se ustanoviti jednostavnim testom s papirnatim indikatorima.
71
LITERATURA
ATV, (1998.).Grundsä tze für Bemessung, Bau und von Pflanzenbeeten für kommunales Abwasser bei Ausbaugrößen bis 1000 Einwohnern, Regelwerk ATV – Arbeitsblatt 262, St. Augustin, Germany. Brix, H., and Johansen, N.H., (2004.). Retningslinier for etablering af beplantede filteranlg op til 30 PE (Guidelines for vertical flow constructed wetland systems up to 30 PE). Økologisk Byfornyelse og
sen, Miljøministeriet (in Danish).
Spildevandsrensning N. 52, Miljøstyrel-
Cooper P.F., (2005.).The performance of vertical flow constructed wetland systems with special reference to the significance of oxygen transfer and hydraulic loading rate . Water Science and Technology 51(9):81–90. DWA, (2006.). Grundsä tze für Bemessung, Bau und Betrieb von Pflanzenklä ranlagen mit beflanzten Bodenfiltern zur biologischen Reinigung kommunalen Abwassers,
in German, Arbeitsblatt DWA-A 262, Deutsche Vereinigung für Wssserwirt schaft, Abwasser und Abfall: Hennef, Germany. Kadlec R.H., Knight R.L., (1996.). Treatment Wetlands. First Edition, CRC Press: Boca Raton, Florida. Kadlec R. H., Wallace S. D., (2009.).Treatment Wetlands Second Edition. CRC Press: Boca Raton, Florida. ÖNORM B 2505, (2005.). Bepflanzte Bodenfilter (Pflanzenkläranlagen) – Anwendung, Bemessung, Bau und Betrieb (Subsurface-flow constructed wetlands – application, dimensioning, installation and operation). Österreichisches Normungsinstitut,
Vienna, Austria (in German).
USEPA, (2000.). Constructed wetlands treatment of municipal wastewaters, EPA 625R99/010, U.S. EPA Office of Research and Development: Washington D.C.
73
Van Deun, R., Van Dyk, M., (2006.).Constructed wetlands, Tokai Project, CEE-project, Flemish Government. Van Deun, R., Van Dyk, M., (2010.).Code of Good Practice – Constructed wetlands, Tisza-Tisa Project, CEE-project, Flemish Government – HON/002/07. Van Deun, R., Van Dyk, M., (2011.). Arbor Project – Tree Nursery Constructed wetland, http://www.constructedwetlands.net/arbor_pict.html Van Deun, R., Van Dyk, M., (2012.).Constructed wetlands, http://www.constructedwetlands.net/index.html. Vymazal, J., Kropfelova, L., (2008.).Wastewater Treatment in Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow, Springer Science + Business Media B.V. Wallace, S.D., and Knight, R.L., (2006.). Small Scale Constructed Wetland Treatment Systems. Feasibility, Design Criteria, and O&M Requirements, Water Environ. Res. Foundation, Alexandria, Virginia.
74
KRATICE
BPK5 BU BUHPT BUPT BUSV
petodnevna biokemijska potrošnja kisika (mg/l), biljni uređaj biljni uređaj s horizontalnim podpovršinskim tokom biljni uređaj s podpovršinskim tokom biljni uređaj sa slobodnim vodnim licem
BUVPT EPDM ES HBU KPK PE PEHD PELD PP PVC qmax,h qmin,h qspec Qsr,dn
biljni s vertikalnim podpovršinskim tokom etilenuređaj propilen dien monomer ekvivalent stanovnik hibridni biljni uređaj kemijska potrošnja kisika polietilen polietilen visoke gustoće polietilen niske gustoće propilen polivinil klorid maksimalni satni dotok otpadnih voda minimalni satni dotok otpadnih voda specifični dotok otpadnih voda srednji dnevni dotok otpadnih voda
sr,dn,privreda Q Qsr,dn,stan Qtuđe TN TP TSS
srednji dnevni dotok dotok otpadnih otpadnih voda voda od od stanovništva privrede srednji dnevni tuđe vode ukupni dušik ukupni fosfor ukupno raspršene tvari potrebni volumen
Vpotr
75
Izdavač: SVEUČILIŠTE U ZAGREBU, GRAĐEVINSKI FAKULTET Kačićeva 26, Zagreb Grafičko oblikovanje i prijelom: OCEANGRAF, Zagreb
Tisak: Zagreb GRAFOMARK,
ISBN
978-953-6272-52-5
