BZB nr 22 - Hydrobotaniczne oczyszczalnie ścieków
Chcąc szczegółowo przedstawić mechanizmy oczyszczające ścieki, działające w oczyszczalniach roślinnych, należy wyjaśnić czym są ścieki z punktu widzenia organizmów żyjących w środowiskach wodnych i podmokłych. Pod uwagę zostaną wzięte tylko ścieki bytowo-gospodarcze, gdyż one są najczęściej odpowiedzialne za fatalny stan jakościowy naszych wód.
Każdy z nas korzystając codziennie z ubikacji, łazienki, umywalki zużywa pewne ilości wody. Im wyższy status cywilizacyjny tym jest jej więcej. Woda ta po zużyciu jest wciąż tą samą, ale spełnia ponadto rolę rozpuszczalnika dla wielu substancji, które zużywamy każdego dnia np. mydła, szampony, środki do mycia naczyń itp., czyli staje się tym co nazywamy ściekiem. Cały problem polega na tym, aby usunąć w niej zawarte zanieczyszczenia, i przywrócić jej stan pierwotny. Robi się to w różny sposób i generalnie oczyszczanie ścieków przebiega na trzech etapach - mechanicznym, biologicznym i chemicznym.
Ścieki z punktu widzenia wielu grup organizmów, zwłaszcza bakterii i innych drobnoustrojów, to niesłychanie atrakcyjny towar konsumpcyjny. Charakteryzują się one dużym stężeniem związków organicznych, które z łatwością mogą być przez nie wykorzystane. I ta właśnie cecha, czyli możliwość spożytkowania przez różnego rodzaju drobnoustroje substancji rozpuszczonych w wodzie pozwala na skuteczne oczyszczenie ścieków w filtrach roślinnych.
W zależności od etapów oczyszczania redukcja zanieczyszczeń może przebiegać na drodze tlenowej lub beztlenowej. W pierwszym elemencie oczyszczalni botanicznej jakim jest osadnik gnilny (np. szczelne szambo) zachodzą przede wszystkim reakcje beztlenowego rozkładu zanieczyszczeń. W ich wyniku powstaje szereg bardzo toksycznych gazów jak metan, siarkowodór. W osadnikach gnilnych mają miejsce, również procesy oczyszczania mechanicznego, które powodują usunięcie ze ścieków dużych zanieczyszczeń i substancji łatwo opadających, takich jak ziarnka piasku, fragmenty opakowań, części warzyw itp., oraz magazynowanie tych wytrąconych osadów pod warstwą ścieków, gdzie ulegają fermentacji beztlenowej czyli przechodzą wstępny proces rozkładu biologicznego. Dopiero tak podczyszczone ścieki kierowane są systemem rurą na poletko z roślinnością, gdzie następuje dalszy, zasadniczy proces oczyszczania.
Rośliny wykorzystywane w oczyszczalniach hydrobotanicznych, posiadają wspomnianą już wcześniej tkankę powietrzną, dzięki której możliwe jest dostarczanie tlenu do części znajdujących się pod wodą czyli korzeni. Tlen w wyniku dyfuzji przenika do przyległego gruntu, wskutek czego wokół nich strefa bogata w ten pierwiastek, a w miarę wzrostu odległości jego ilość maleje. Tworzy się w ten sposób mozaika stref tlenowych i beztlenowych, które zamieszkiwane są przez różnego rodzaju drobnoustroje - bakterie, grzyby, glony i pierwotniaki. Każdy z nich bytuje w sprzyjających dla siebie warunkach, co sprawia, że strefy tlenowe i beztlenowe różnią się miedzy sobą składem gatunkowym. To właśnie mikroorganizmy są główną siłą, która decyduje o skuteczności oczyszczania, a ich różnorodność powoduje, że procesy rozkładu zachodzą zarówno na drodze tlenowej jak i beztlenowej równocześnie. W dobrze funkcjonującej oczyszczalni roślinnej ilość drobnoustrojów jest 100 razy większa niż w klasycznej oczyszczalni biologicznej. W ciągu szeregu procesów, ścieki zostają poddane naturalnej "obróbce" w wyniku której, substancje zanieczyszczające zostają rozłożone na związki łatwe do przyswojenia przez same drobnoustroje, jak i rośliny. Lwią część składników uzyskanych w ten sposób wykorzystują same drobnoustroje w swoich własnych procesach życiowych, czyli na wzrost, rozmnażanie się itp., a tylko niewielka, pozostała ilość (około 10-15%) wykorzystywana jest przez rośliny zielone. Z powyższych rozważań wynika, że równie skutecznie mogą funkcjonować filtry bez roślinności. I jest to prawda, ale zachodziłaby konieczność napowietrzania złoża, dla zapewnienia tlenu dla mikroorganizmów i o wiele szybciej uległby on "zatkaniu". Korzenie roślin poprawiają hydraulikę podłoża ułatwiając przepływ ścieków, dzięki czemu nawet po wielu latach eksploatacji ścieki bez przeszkód przepływają przez całe złoże. Rola roślin jest bardzo ważna, lecz nie one decydują o skuteczności oczyszczania. Ich funkcja polega przede wszystkim na napowietrzaniu filtra oraz na polepszaniu drożności całego filtra. Nie bez znaczenia, jest również fakt zużywania części wody w procesie transpiracji, dzięki czemu zmniejsza się ilość ścieków. Ponadto mogą brać również udział w eliminowaniu metali ciężkich, które wbudowują w swoje tkanki. Dzięki temu rośliny są nieodłącznym elementem każdej oczyszczalni hydrobotanicznej, który umożliwia jej dobre funkcjonowanie przez długie lata.
Jedynym elementem, który może przedostać się przez wszystkie etapy oczyszczania mogą być bakterie i wirusy. Z tego powodu nie jest możliwe wykorzystanie oczyszczonych ścieków np. do podlewania upraw warzywnych takich jak ogórki, rzodkiewki itp.
RYS.6 SCHEMAT PROCESU OCZYSZCZANIA
Źródło: Krzewska R., 1994, Oczyszczanie ścieków w warunkach naturalnych, Murator, nr 4.
Oczyszczalnie hydrobotaniczne, mogą oczyszczać ścieki zarówno bytowo-gospodarcze jak i przemysłowe z mleczarni, cukrowni, fabryk papieru. Stopień oczyszczenia ścieków w prawidłowo funkcjonującej oczyszczalni jest zgodny z obowiązującymi normami. Łatwość wkomponowania ich w krajobraz powoduję, że chętnie są wykorzystywane do osiedlania się przez rozliczne organizmy zwierzęce. Najlepiej świadczy o tym fakt, że na jednej z takich oczyszczalni w Niemczech utworzono rezerwat ptaków.