Zadaniem oczyszczalni przydomowej jest oczyszczenie ścieków w stopniu, który pozwoli na wprowadzenie ich do wody i gruntu. Prowadzące do tego procesy zachodzące w oczyszczalni można ogólnie podzielić na beztlenowe i tlenowe. Można wyróżnić stosunkowo dużo rozwiązań technicznych stopnia tlenowego (np. oczyszczanie w gruncie czy złoża biologiczne). Natomiast w zakresie oczyszczania beztlenowego spotyka się tylko jedno rozwiązanie - osadnik gnilny.
Zadania osadnika
Osadnik gnilny jest szczelnym, odpowiednio wyposażonym zbiornikiem, do którego za pomocą przewodu kanalizacyjnego kierowane są ścieki produkowane w domu. Dobrze dobrany osadnik pozwala na usunięcie ok. 80% zawiesin i 40% zanieczyszczeń organicznych. W osadniku zachodzi oczyszczanie wstępne (podczyszczanie), które przygotowuje ścieki do dalszych procesów oczyszczania. Na oczyszczanie wstępne składa się cała seria procesów, zarówno fizycznych, jak i chemicznych:
- wyrównanie przepływu ścieków. Ścieki są odprowadzane z domu w sposób nierównomierny. Zmienia się ich ilość w jednostce czasu (natężenie przepływu); płyną też z dość dużą prędkością. Jest to obciążające dla urządzeń, szczególnie stopnia tlenowego. Osadnik jest tak skonstruowany i wyposażony, by zmniejszyć prędkość ścieków i kierować je do kolejnych urządzeń oczyszczających z jednakowym natężeniem.
- oddzielenie części stałych. Osadnik jest tak skonstruowany, by ścieki płynęły w nim z małą prędkością, jednocześnie jego wymiary są na tyle znaczne, by "porcja" ścieku przebywała w zbiorniku przez jakiś czas. Sprzyja to osadzaniu cząstek stałych (cięższych od wody), co przyczynia się do sklarowania ścieków i usunięcia z nich części zanieczyszczeń. Zjawisko to nosi nazwę sedymentacji. W osadniku zachodzi też proces wypływania cząstek stałych lżejszych od wody. Najczęściej dotyczy to tłuszczów. Na powierzchni cieczy tworzą one kożuch (pianę), który może być odprowadzony poza osadnik. Zjawisko wypływania cząstek lżejszych to flotacja. Sumarycznie, zjawiska oddzielania cząstek stałych od wody dzięki różnicy ciężaru nazywa się separacją grawitacyjną.
- fermentacja beztlenowa, czyli beztlenowy rozkład substancji znajdujących się w ściekach. Niektóre z nich są mineralizowane (powstają nieorganiczne gazy, które muszą być odprowadzone z osadnika), a inne rozkładane do prostszych substancji organicznych. Fermentacji ulega też powstały osad. Dzięki temu ścieki mogą być kierowane do dalszego etapu oczyszczania.
osadnik gnilny/wstępny = osadzanie + fermentacja + wyrównanie przepływu
Budowa i części osadnika
Osadnik gnilny to szczelny zbiornik podziemny (prefabrykowany lub wykonany na miejscu budowy) o pojemności kilku m³. Najczęściej jest "dłuższy niż szerszy", co umożliwia przepływ z osadzaniem cząstek. Zbiornik wylewany na miejscu budowy ma często dno ukształtowane ze spadkiem, co usprawnia osadzanie cząstek; a zbiornik prefabrykowany - kształt cylindryczny (optymalny dla pożądanych warunków przepływu).
Osadnik wykonany na budowie jest żelbetowy. Może być zbudowany z monolitycznych prefabrykatów, można też wylać go na miejscu budowy. Osadniki prefabrykowane wykonuje się z tworzyw sztucznych - polietylenu ciężkiego (HDPE) lub kompozytu poliestrowo-szklanego. Mogą być wykonane jako jedno-, dwu- lub trzykomorowe. Komory pionowe oddzielone są ściankami z tworzyw sztucznych. Każda komora ma własny właz inspekcyjny. Na końcu ostatniej komory znajduje się filtr siatkowy lub filtr wypełniony materiałem (najczęściej keramzytem lub pucolaną), który zapobiega przepływaniu cząstek stałych do dalszych urządzeń kanalizacyjnych.
Każdy osadnik jest wyposażony w następujące elementy:
- króciec wlotowy, do włączenia rury odprowadzającej ścieki z domu (przykanalika);
- właz inspekcyjny (studzienka kontrolna). Osadniki prefabrykowane mają już studzienki, natomiast do osadników wykonywanych na budowie trzeba dokupić studzienki (kominy) inspekcyjne wykonane z PVC, polipropylenu lub betonu. Można też kupić przedłużkę komina inspekcyjnego, jeśli osadnik jest na tyle głęboko, że prefabrykowane kominki nie wystają ponad powierzchnię ziemi. Studzienki przykryte są pokrywami z PVC lub żeliwnymi lekkimi; muszą one zabezpieczać studzienkę przed dostępem osób niepowołanych. Pokrywy są elementem osadnika widocznym na powierzchni;
- wentylacja osadnika. W osadniku powstają gazy beztlenowe - metan, siarkowodór, a w mniejszych ilościach tlenowe (np. dwutlenek węgla). Konieczne jest ich usunięcie za pomocą odpowiedniego pionu wentylacyjnego. Oznacza to, że osadnik musi być bądź włączony do odpowiednio zaprojektowanego pionu w budynku (zakończonego wywiewką) bądź mieć własną wywiewkę;
- króciec wylotowy, umożliwiający przyłączanie kolejnych elementów oczyszczalni.
Osadnik może też być dodatkowo wyposażony w separator tłuszczu. Pozwala on na wydzielenie tłuszczów i niektórych cząstek stałych. Okazuje się, że wcześniejsze wydzielenie tłuszczów poprawia skuteczność i wydajność oczyszczania ścieków. Separator jest też zalecany, gdy osadnik oddalony jest od domu.
Jednocześnie zawartość tłuszczów w ściekach gospodarstwa domowego jest na tyle niewielka, że brak separatora nie wpływa znacząco na pracę osadnika. Urządzenie powinno jednak znaleźć się w wyposażeniu osadnika obsługującego choćby mały zakład zbiorowego żywienia (np. gospodarstwo agroturystyczne z posiłkami dla turystów).
Dobór osadnika
Osadnik powinien spełniać normę PN-EN 12566-1:2004 Małe oczyszczalnie ścieków dla obliczeniowej liczby mieszkańców (OLM) do 50 - Część 1: Prefabrykowane osadniki gnilne oraz mieć aprobatę techniczną.
Osadnik powinien być dobrany przez projektanta, natomiast pewne wytyczne pozwolą na oszacowanie, jaka wielkość osadnika może być potrzebna. Osadnik dobiera się wg objętości. Rzeczywista objętość zbiornika mieści w sobie dwa składniki: objętość czynną (suma objętości ścieków przepływających przez zbiornik; objętości osadu na dnie i objętości kożucha na powierzchni cieczy) oraz objętość powietrzną (między powierzchnią cieczy a sklepieniem zbiornika). Informacja podawana przez producentów dotyczy objętości czynnej osadnika.
Osadnik należy dobrać, przyjmując dwa podstawowe założenia:
- każdy mieszkaniec produkuje 0,15 m³ (czyli 150 l) ścieków na dobę;
- ścieki powinny przebywać w osadniku co najmniej 2-3 dni.
Obliczamy pojemność zbiornika:
V = n · q · t
n - liczba mieszkańców;
q - średnia ilość ścieków produkowana przez jednego mieszkańca [m³/dobę];
t - wymagany czas przebywania ścieków w osadniku [doby].
Dla pięcioosobowej rodziny (n = 5), dla czasu t = 3 doby:
V = 5 · 0,15 · 3 = 2,25 m³
Osadniki gnilne oferowane są jako zbiorniki o objętościach 2,0; 2,3; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 5; 7; 9 m³.
Dobieramy osadnik o objętości 2,5 m³. Dla większej skuteczności należy zastosować osadnik dwukomorowy - dzięki temu zwiększa się droga przepływu ścieków, są one dodatkowo spowalniane i proces tworzenia osadów jest jeszcze skuteczniejszy.
Lokalizacja osadnika
Zgodnie z prawem osadnik można lokalizować dowolnie blisko domu (jest to zalecane ze względów technicznych - odległość ta nie powinna przekraczać 6 m) pod warunkiem wyprowadzenia ich odpowietrzenia przez instalację kanalizacyjną co najmniej 0,6 m powyżej górnej krawędzi okien i drzwi zewnętrznych w tych budynkach. W innym przypadku minimalna odległość wynosi 3 m.
Minimalne odległości od innych obiektów określone są przez Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (wartości jak do zbiorników bezodpływowych): odległość od granicy działki (ogrodzenia) wynosi 2 m, od studni - 15 m. Dla porównania, jeden z producentów zaleca odległości: od ogrodzenia 3m, od wodociągu 25 m, a od instalacji gazowej - 8 m.
Osadnik zaleca się posadawiać tak, by warstwa przykrywającej go ziemi nie była grubsza niż 80 cm.
W uproszczeniu, montaż osadnika prefabrykowanego przebiega następująco:
- posadowienie osadnika na 10-15 cm podsypce z piasku lub drobnego żwiru;
- poziomowanie osadnika wzdłuż osi - odległość między osiami wlotu i wylotu powinna odpowiadać odległości wskazanej przez producenta;
- napełnienie komór osadnika wodą do 2/3 objętości;
- montaż czyszczaka na dopływie do osadnika i rury odprowadzającej;
- jeśli to konieczne, przedłużenie kominków inspekcyjnych;
- obsypanie zbiornika piaskiem z cementem, stopniowe utwardzenie gruntu;
- wykonanie i wykończenie studzienek rewizyjnych.
Eksploatacja i obsługa osadnika
Najważniejszą sprawą jest okresowe wywożenie osadów zebranych na dnie osadnika. Kontroli i wywozu należy dokonywać nie rzadziej niż raz na dwa lata, ale przeważnie nie ma konieczności, by robić to częściej niż raz na pół roku. Kontrolę można zlecić pracownikom przedsiębiorstwa kanalizacyjnego, w ich gestii może też pozostać wywiezienie osadu na wysypisko, do punktu zlewnego lub do oczyszczalni. Przy wywozie osadu należy skontrolować stan kożucha. Należy też raz do roku kontrolować filtr.
Dyskusyjną kwestią jest stosowanie do osadnika gnilnego specjalnych substancji bakteryjnych, czyli biopreparatów, których zadaniem jest poprawienie procesów rozkładu i eliminacja produktów gazowych (a tym samym nieprzyjemnych zapachów). Opinie dotyczące biopreparatów są bardzo różne. Można spotkać i przekonanie o konieczności regularnego stosowania ich raz na miesiąc, i zdanie, że stosowanie preparatu jest "ekonomicznie nieuzasadnione".
Badania potwierdzają niewielką poprawę skuteczności oczyszczania, natomiast jednoznacznie poprawiają one drożność przykanalika.
