Streszczenie:

Zaopatrzenie w wodę oraz właściwe zagospodarowanie ścieków należą do głównych zadań każdej gminy, jak również są warunkiem wielofunkcyjnego roz-woju obszarów wiejskich. Pozytywne zmiany w zakresie wyposażenia gmin w podstawowe urządzenia infrastruktury wodno-ściekowej oznaczają poprawę wa-runków życia ludności oraz funkcjonowania przedsiębiorstw. W Polsce od wielu lat trwają intensywne prace, mające na celu zapewnienie odpowiedniego stanu śro-dowiska, szczególnie na terenach wiejskich, gdzie zaległości w tym zakresie są nadal bardzo duże. Pod koniec XX oraz na początku XXI wieku na terenach tych wybudowano wiele systemów wodociągowych i kanalizacyjnych oraz zbiorczych i przydomowych oczyszczalni ścieków. Jednym z województw, na terenie którego powstało najwięcej oczyszczalni przydomowych jest woj. lubelskie. Do najczęściej stosowanych rozwiązań technologicznych zalicza się tu systemy oparte na wyko-rzystaniu osadnika gnilnego i drenażu rozsączającego, oczyszczalnie ze złożem biologicznym lub z osadem czynnym, jak również systemy hybrydowe (osad czyn-ny + złoże biologiczne). Mniejszą popularnością, cieszą się natomiast oczyszczalnie gruntowo-roślinne, prawdopodobnie dlatego, że do ich budowy wymagana jest działka o większej powierzchni. Jednak systemy te, już od około 50 lat z dużym powodzeniem stosowane są w wielu krajach europejskich, jak również na
innych kontynentach. Dotychczasowe doświadczenia z funkcjonowania oczyszczalni gruntowo-roślinnych wskazują, że obiekty te cechują się prostą obsługą
i eksploatacją oraz dużą odpornością na nierównomierny dopływ ścieków. Również koszty instalacji tych systemów są podobne do tych, które ponosi się przy
budowie tradycyjnych rozwiązań.
Oczyszczalnie gruntowo-roślinne od dawna są przedmiotem badań wielu ośrodków naukowych na świecie i w Polsce, ciągle jednak poszukiwane są roz-wiązania technologiczne, które umożliwiają uzyskiwanie wysokich efektów usu-wania zanieczyszczeń, a szczególnie związków biogennych. Nadal niezbyt liczne są także prace, na temat efektywności oczyszczania ścieków w systemach gruntowo-roślinnych, w okresie ich wieloletniej eksploatacji. Dlatego autor przedmiotowej pracy postanowił podjąć ten temat i przeprowadził badania w tym zakresie.
Głównym celem pracy jest analiza 11 i 10-letnich wyników badań nad sku-tecznością usuwania zanieczyszczeń ze ścieków bytowych w dwóch jednostop-niowych gruntowo-roślinnych oczyszczalniach z poziomym i pionowym przepły-wem, z wierzbą wiciową Salix viminalis L. (obiekt nr 1 typu HF ) i z trzciną pospolitą Phragmites australis Cav. Trin. Ex Steud. (obiekt nr 2 typu VF), jak również kilkuletnich wyników badań, wykonanych w tym zakresie, w dwóch wie-lostopniowych (hybrydowych) oczyszczalniach gruntowo-roślinnych (obiekt nr 3 - układ I typu HF-VF i układ II typu VF-HF oraz obiekt nr 4 typu VF-HF). Badane oczyszczalnie są zlokalizowane na terenie woj. lubelskiego, w miejscowościach Jastków, Sobieszyn, Dąbrowica i Janów koło Garbowa, a zastosowane w nich roz-wiązania technologiczne różnią się ilością i sposobem doprowadzania ścieków (VF „vertical flow" - pionowy, HF „horizontal flow"- poziomy), ilością i wielkością złóż gruntowo-roślinnych, rodzajem zastosowanej roślinności (wierzba i trzcina), jak również objętością złóż ze skałą wapienną - opoką.
Funkcjonowanie systemów wielostopniowych analizowano głównie pod ką-tem określenia optymalnej konfiguracji złóż gruntowo-roślinnych, która zapewni uzyskiwanie możliwie najwyższych efektów usuwania podstawowych wskaźników zanieczyszczeń oraz związków biogennych. W trzech analizowanych obiektach przeprowadzono badania nad zastosowaniem złóż ze skałą wapienną - opoką, w celu zwiększenia skuteczności usuwania fosforu. W ramach badań określano także, ilość i skład surowych ścieków bytowych oraz oceniono skuteczność usuwania za-nieczyszczeń w osadnikach gnilnych. Wykonywano również badania, mające na celu określenie zmian wybranych właściwości fizykochemicznych, materiału wy-pełniającego złoża gruntowo-roślinnych oczyszczalni ścieków, podczas ich wielo-letniej eksploatacji, a także przeanalizowano produktywność roślin ze złóż grun-towych i ich wybrane właściwości chemiczne.
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że jednostopniowe systemy gruntowo-roślinne typu VF i HF, podczas wieloletniej eksploatacji, za-pewniały skuteczność usuwania zawiesin ogólnych na poziomie około 65%,
a efekty zmniejszania BZT5 i ChZT wynosiły od 78 do 85%. Obiekty te w mniej-szym stopniu usuwały związki biogenne - azot i fosfor. Szczególnie wysokie efekty usuwania podstawowych wskaźników zanieczyszczeń (ponad 90%), stwierdzono natomiast w hybrydowych systemach gruntowo-roślinnych z trzciną
i wierzbą, o konfiguracji złóż VF-HF (z pionowym i poziomym przepływem). Obiekty te zapewniały ponadto około 65% skuteczność usuwania azotu ogólnego oraz 85-95% efektywność eliminacji fosforu ogólnego. Na podstawie wykonanej analizy statystycznej, w systemach hybrydowych, nie odnotowano istotnego wpły-wu niskich temperatur powietrza w okresie jesienno-zimowym, na zmniejszenie efektów usuwania zanieczyszczeń. Mniej odporny na niskie temperatury, okazał się system jednostopniowy typu VF. Ponadto analiza statystyczna wykazała, że systemy hybrydowe typu VF-HF i HF-VF charakteryzują się bardzo wysoką - 99% niezawodnością działania. W okresie badań przez ponad 361 dni w roku w syste-mach tych spełniane były wymogi określone, co do jakości ścieków oczyszczonych dla zawiesiny ogólnej, BZT5 i ChZT. Mniejszą niezawodnością cechują się natomiast jednostopniowe systemy gruntowo-roślinne, szczególnie typu VF.
Uzyskane wyniki badań wskazują, że jednostopniowe systemy gruntowo-roślinne mogą być wykorzystywane w większej skali na terenach wiejskich o roz-proszonej zabudowie. Natomiast obiekty hybrydowe, z dużym powodzeniem mogą być stosowane na terenie ośrodków wypoczynkowych, czy na obszarach chronio-nych, gdzie ze względów estetycznych i krajobrazowych budowa tradycyjnych oczyszczalni nie jest zazwyczaj zbyt mile widziana.
Wyniki badań zaprezentowane w rozprawie mogą znaleźć zastosowanie
w praktyce, przy projektowaniu i budowie wysokoefektywnych systemów oczysz-czania ścieków, jak również przy modernizacji już istniejących obiektów, w celu optymalizacji ich pracy. Z wyników i obserwacji zaprezentowanych w rozprawie, mogą skorzystać wszyscy inwestorzy, którzy rozpoczęli lub rozpoczynają rozwią-zywać problemy gospodarki wodno-ściekowej na swoim terenie, poprzez budowę przydomowych, ale również i małych - zbiorczych oczyszczalni ścieków.