The quality of farm house-hold wastewater treatment in quasi-technical farmstead installation of IBMER model, in winter period on the mountainous terrain

Przedstawiono wyniki dwuletnich (2005-2006) badań instalacji do oczyszczania ścieków bytowych o wydajności do 1 m3/d, koncepcji IBMER w Tyliczu, składającej się z 3.komorowego osadnika o pojemności czynnej 6 m3, urządzenia ze zraszanym złożem z granulatu ilasto-gliniastego (keramzyt) o powierzchni 2,5 m2 i stokowego złoża glebowo-darniowego o powierzchni 61 m2. Wskaźniki całorocznej skuteczności oczyszczania ścieków w tej instalacji - przy średnim dobowym dopływie 655 l - były znacząco wyższe od obowiązujących wymagań, a niekorzystne warunki zimowe wpływały ujemnie jedynie na efektywność usuwania azotu całkowitego. Średnie wartości wskaźników skuteczności zmniejszania wielkości i stężeń badanych składników zanieczyszczeń wynosiły: 97,9/97,9% BZT5; 94,3/89,2% ChZT; 97,2/99,5% N-NH4; 60,5/78,5% N-NC; 84,4/84,3% P-PO4 (zima/lato). Konieczne jest dalsze technologiczne doskonalenie urządzeń instalacji w celu zwiększenia efektywności denitryfikacji ścieków.Paper described the results of two-year investigations (2005-2006) of the sewage treatment in single farm purifying installation of treatment output 1 m3 per day. The installation consists of 3 chamber settling tank of 6 m3 active capacity, the plant with sprinkled bed of light expanded clay aggregates (keramzit) of about 2.5 m2 surface and the slope soil-turf filtration bed of 61 m2 surface. The indices of all-year long wastewater treatment effectiveness in tested installation - at average wastewater inflow 655 I per day - were significantly higher than the compulsory requirements, and severe winter conditions affected only the efficiency of total nitrogen removal. Average indices of reducing pollutants quantity and concentration in treated wastewater amounted to: 97.9/97.9% - BOD; 94.3/89.2% - COD; 97.2/99.5% N-NH4; 60.5/78.5% Ntot; 84.4/84.3% P-PO4 (winter/summer). Further technological improvements of the installation would be necessary to increase the efficiency of sewage denitrification

Effectiveness of domestic sewage treatment in quasi-technical installation with soil-vegetable filtration beds - on the basis of eight-year investigations on a mountain agrotouristic farm

Przedstawiono wyniki ośmioletnich (1998-2005) badań wielostopniowej instalacji składającej się z wielokomorowego osadnika gnilnego (V = 4,7 m3) i sekwencji złóż: zraszanego żwirowego (10 m2), gruntowo-roślinnego o poziomym przepływie (48 m2) i stokowego złoża trawiasto-glebowego (30 m2) oraz złóż o kombinowanym przepływie (10 m2) i o przepływie pionowym (6,5 m2). Wskaźniki skuteczności oczyszczania ścieków w całej instalacji - przy dobowym dopływie Qdśr = 1550 - 450 l/d - były wielosezonowo stabilne i znacząco wyższe od obowiązujących wymagań. Średnie ich wielkości wynosiły w 2005 r.: 99,6/99,2% - BZT5, 95,2/95,8% - ChZT, 96,0/91,8% - P-PO4, 74,4/74,1% - zawiesina, 98,9/99,5% - N-NH4, 87,6/94,6% -Ncałk (zima/lato). Udział części nadziemnych roślin na złożach w rocznym bilansie oczyszczania ścieków nie jest decydujący (7,5% N i 3,0% P). Wyniki wieloletnich badań potwierdziły wysoką i niezawodną skuteczność oraz przydatność oczyszczalni typu gruntowo-roślinnego do oczyszczania ścieków w warunkach klimatycznych górzystych rejonów kraju.The results of eight-year (1998-2005) investigations of the multistage purification plant consisted of multi-chamber septic tank (V = 4.7 m3) and the sequence of gravel sprinkler bed (10 m2), soil-vegetable horizontal flow bed (48 m2), the slope grass-soil type bed (30 m2) and the combination of two beds - the oblique flow and vertical flow ones. The coefficients of sewage treatment effectiveness in whole installation - daily sewage inflow (Qd = 1550-400 I/day) were stable in all seasons and significantly higher than the official requirements. Their average values were in 2005: 99.6/99.2% BOD; 95.2/95.8% COD; 96.0/91.8% P-PO4; 4.4/74.1% suspended solids; 98.9/99.5% N-NH4 and 87.6/94.6% Ntot (winter/summer periods). The share of green parts of vegetables growing on the beds was not decisive (7.5% N and 3.0% P) in annual balance of sewage treatment. The results of many years' investigations confirmed high and unfailing effectiveness and the usefulness of soil-vegetable type sewage treatment plants under mountain region climatic conditions of the country

Wybrane problemy gospodarki sciekowej w gorskich gospodarstwach rolnych

The paper describes neglected situation in water supply and sewage treatment infrastructure in rural areas in the mountain region. It also points to the condition of realization of the research and development programs for the individual wastewater treatment plants in the mountain farms. On the ground of the past research activities it has been stated that more advantageous is the technology which uses natural methods for conditioning and further utilisation of the sewage and the sludges by means of properly and technically adopted: ground - soil - vegetable constructed biotops with additional application, if necessary, of technically processed executive and control devices. Further research for full evaluation of this technology is necessary.Przedstawiono wyniki prac badawczo-wdrożeniowych IBMER Krynica w rozwoju instalacji do oczyszczania ścieków bytowych z górskich gospodarstw rolnych. Na tle istniejących uwarunkowań oraz potrzeb oraz wstępnych wyników badań przedstawiono koncepcję instalacji wykorzystujących naturalne procesy oczyszczania ścieków w środowisku gruntowo-glebowo-roślinnym, wskazując na konieczność dalszych kompleksowych badań

Quasi-technical sewage treatment plants in protection of the water resources on rural mountain terrains

Ochrona obszarów źródliskowych na przyrodniczo cennych wiejskich terenach górzystych wymaga stosowania skutecznych i komplementarnych systemów oczyszczania ścieków bytowych, w tym rozwiązań indywidualnych. Przedstawiono wyniki wieloletnich (2005-2011) badań quasi-technicznej instalacji oczyszczającej - technologicznej propozycji Górskiego Centrum Badań i Wdrożeń w Tyliczu, przykładu rozwiązania problemu ścieków bezpośrednio w zagrodzie wiejskiej. Instalacja składa się z osadnika przepływowego, urządzenia ze zraszanym złożem ze spiekanych granulatów gliniasto-ilastych (keramzyt) oraz stokowego złoża filtracyjnego gruntowo-roślinnego. Średnie wieloletnie wyniki skuteczności zmniejszania wskaźników i stężenia zanieczyszczeń w oczyszczanych ściekach, określone odpowiednio w okresach: wiosenno-letnich i jesienno-zimowych: 99,5 i 95,0% (N-NH4); 87,0 i 73,8% (Nog.); 88,7 i 83,6% (P-PO4); 98,9 i 98,8 (BZT5) 91,3 i 92,9% (ChZT) oraz 76,1 i 79,6% (zawiesina ogólna) są na poziomie rekomendacji i wymagań Komisji Helsińskiej HELCOM i Szwecji. Odniesienie uzyskanych wyników do poziomu wymagań ustanowionych w celu ochrony wód Bałtyku uznano za najbardziej właściwe.Conservation of the water-head areas on naturally valuable, mountain rural terrains, requires the application of effective and complementary treatment systems of domestic waste-water, including the individual solutions. The results of long-term (2005-2011) study on quasitechnical water purifying installation - a technological proposal of the Mountain Centre for Research and Implementation at Tylicz - were described. The installation, designed to solve the problem of sewage treatment directly in a single mountain farmstead, consists of a through-flow settlement tank, followed by the plant of sprinkled bed filled with the sintered granules of clay materials, and finally, the slope soil-vegetation filtering beds and the water pond as a receiver. The results of long-term effectiveness in reducing the rates and concentration of pollutants in treated waste-water, determined respectively in spring-summer and autumn-winter periods, were as follows: 99.5 and 95.0% N-NH4; 87.0 and 73.8% Ntot; 88.7 and 83.6% P-PO4; 98.9 and 98.8% BOD5; 91.3 and 92.9% COD; 76.1 and 79.6% of total suspended solids. Above mentioned values meet the recommendations and requirements of the HELCOM Helsinki Commision and Sweden. Reference of obtained results to the level of these requirements was considered to be most appropriate

Assessing technical reliability of an on-site sewage treatment plant with filtration bed system, by using modified Weibull's method

Oceniono technologiczną niezawodność przydomowej hybrydowej oczyszczalni ścieków bytowych, opracowanej w ITP-GCB w Tyliczu, analizując stabilność procesów zmniejszania się w niej wskaźników zanieczyszczeń BZT5 i ChZT oraz stężenia zawiesiny ogólnej (ZO). Analizie poddano kompletną oczyszczalnię (KO) oraz jej element składowy - złoże o przepływie pionowym ścieków (ZPV). Do analizy statystycznej zastosowano metodę Weibulla, zmodyfikowaną przez BUGAJSKIEGO i in. [2012]. Wykazano, że KO działa ze 100-procentową niezawodnością, biorąc pod uwagę zgodność wskaźników: BZT5, ChZT i ZO w oczyszczonych ściekach z wymaganiami zawartymi w rozporządzeniu Ministra Środowiska [2006] dla odprowadzenia ścieków do wód. Niezawodność technologiczna złoża ZPV (BZT5 - 44%, ChZT - 91% i ZO - 76%) jest niewystarczająca, aby można było wykorzystać je jako samodzielną oczyszczalnię.Paper presented an assessment of technological reliability for a hybrid, domestic wastewater treatment plant, designed at the Mountain Research Center, Tylicz. Stability of reduction processes was analysed with respect to the pollutant parameters (BOD5, COD) and the concentration of total suspended solids (TSS). The tests included complete treatment plant (CTP), and one of its component - vertical flow bed (VFB). The Weibull’s method, modified by BUGAJSKI et al. [2012], was applied to statistical analysis. It was stated that the complete treatment plant worked at 100% reliability, considering the compliance of effluent BOD5, COD and TTS, with the standards given in an ordinance of the Minister of Environment [2006] for sewage discharge into waters. Technological reliability of the VFB (BOD5 - 44%, COD - 91%, TSS - 76%) was insufficient to its use as an independent, separate sewage treatment plant

Influence of selected macrophytes on sewage treatment effectiveness in the slope soil-vegetation filtration beds

Celem wieloletnich badań była ocena wpływu monokulturowych nasadzeń manny mielec (Glyceria maxima (Hartm.) Holmb.), mozgi trzcinowatej (Phalaris arundinacea L.) i trzciny pospolitej (Phragmites australis) na skuteczność oczyszczania ścieków bytowych w poletkowych segmentach złóż filtracyjnych oraz wybór rośliny najbardziej przydatnej do stosowania na stokowych złożach gruntowo-roślinnych, opracowanych w GCB w Tyliczu. Manna mielec wykazała najlepszą kondycję botaniczną, dobre wskaźniki ewapotranspiracji (7,9 dm3*m-2*d-1) oraz najlepszą średnią wieloletnią skuteczność oczyszczania ścieków, zarówno w składnikach biogennych zanieczyszczeń (92,9% - Ncałk. i 87,4% - P-PO4), jak i we wskaźnikach BZT5 (90,6%) i ChZT (87,9%). Trzcina, ze względu na nadmierną ekspansję korzeniową, stwarza niebezpieczeństwo zagęszczania i wypierania mineralnych składników złóż, natomiast mozga trzcinowata jest mało stabilna pod względem kondycji biologicznej, a jej wpływ na skuteczność oczyszczania ścieków w złożu najmniejszy.The aim of presented long-term research was to evaluate the influence of particular monocultures: reedgrass (Glyceria maxima Hartm.), reed Canary grass (Phalaris arundinacea L.) and common reed (Phragmites australis), on the effectiveness of household sewage treatment in the plot segments of filtration beds, and to select the most useful plant to be cultivated on slope type soil-vegetation filter beds (constructed wetland) of theTylicz system. The plot overgrown with reed grass showed the best botanical condition, good evapotranspiration rate (7.9 dm3*m-2 per day) and the highest long-term average effectiveness of sewage treatment, both in nutrient components (92.9% Ntot. and 87.4% P-PO4), as well as BOD (90.6%) and COD (87.9%) rates. The common reed, because of its exaggerated root proliferation, creates a danger of thickening and replacing mineral components of the bed. On the other hand, the reed canary grass is biologically unstable and its influence on the effectiveness of sewage treatment in constructed wetland proved to be the least

Effectiveness of removing nitrogen compounds from domestic sewage in trickling leca beds of different hydraulic and organic substrate loads

Celem 8-letnich badań (2004-2012), prowadzonych w warunkach klimatu górskiego, było porównanie i ocena efektów usuwania azotu ze ścieków bytowych w dwóch konstrukcyjnie podobnych urządzeniach ze zraszanymi złożami z wypełnieniem z granulatów keramzytowych. Analizowano zmiany N-NH4, N-NO3, Ntot w obiektach pracujących w różnych warunkach temperatury, obciążenia hydraulicznego i ładunku substratu organicznego (BZT5). W warunkach większego obciążenia złoża 2. substratem organicznym (średnie BZT5 = 78,60 g O2·m-2·d-1) efektywność nitryfikacji (η = 80%, K20 = 0,543 d-1) była mniejsza niż w mniej obciążonym (średnie BZT5 = 46,35 g O2·m–2·d–1) złożu 1. η = 91%, a K20 do 2,398 d-1. Odwrotnie zaś w warunkach większego obciążenia złoża 2. substratem organicznym efektywność denitryfikacji i szybkość usuwania azotu SUZ były większe (η = 30%, SUZ = 7,86 g·m-2·d-1) niż w złożu 1. mniej obciążonym substratem organicznym (η = 11%, SUZ = 1,55 g·m-2·d-1). Procesy nitryfikacji w złożach można zintensyfikować przez zmniejszenie obciążenia ich powierzchni ładunkiem organicznym, dopasowując konstrukcyjnie zraszane powierzchnie do większego stężenia zanieczyszczeń organicznych w ściekach odpływających z wiejskich osadników gnilnych.During 8 year’s study (2004-2012), conducted in the mountain climate, the effects of domestic wastewater treatment in two similar construction facilities with trickling filter beds filled with LECA, were compared and evaluated. The changes of BOD5, N-NH4, N-NO3 and Ntot in the beds working under various conditions of temperature, hydraulic load and the load of organic substrate (BOD5), were analysed. Effectiveness of nitrification (η = 80%, K20 = 0.543·day-1) was lower in bed 2, with higher load of organic substrate (average BOD5 = 78.60 g O2·m-2·day-1), than the effectiveness (η = 91% and K20 to 2.398·day–1) gained in bed 1 with lower load (mean BOD5 = 46.35 g O2·m-2·day-1). On the contrary, effectiveness of denitrification and nitrogen removal rate (η = 30%. SUZ = 7.86 g·m-2·day-1) was higher in bed 2, than in bed 1 (η = 11%, SUZ = 1.55 g·m-2·day-1) which was less loaded. Nitrification process in the beds could be intensified by decreasing organic load of their surfaces by means of constructional adaptation of trickling surfaces proportionally to higher concentration of organic pollutants in wastewater out flowing from the rural septic tanks

The influence of technological progress on economic effects of selected mountain family farms

Oceniono oddziaływanie postępu technologicznego na efekty ekonomiczne i nakłady pracy własnej rolnika w 4 wybranych górskich gospodarstwach o specjalizacji mlecznej, o powierzchni UR: 8,56, 14,43, 19,60 i 53,00 ha, po wprowadzeniu przez nie prorozwojowych inwestycji w latach 2006-2010 w zakresie budownictwa inwentarskiego i wyposażenia w środki do mechanizacji prac polowych. Porównując potencjał gospodarczy badanych obiektów w 2006 r. ze średnią ich wskaźników dochodowych w latach 2007-2010, stwierdzono dodatni wpływ przeprowadzonych inwestycji na dochód rolnika brutto (zł*ha-1 UR), który w ciągu tych lat wzrósł w badanych gospodarstwach o: 5,9, 29,9, 2,7 i 8,3%. Nakłady pracy własnej rolnika (rbh*ha-1 UR), związane z obsługą procesów produkcyjnych, zmniejszyły się w tych gospodarstwach odpowiednio o: 5,2; 23,8; 8,4 i 13,3%. Wymiernym wyrazem dodatniego oddziaływania postępu technologicznego na poprawę kondycji ekonomicznej gospodarstw był wzrost średniego zysku bilansowego. W gospodarstwach o powierzchni: 14,43, 19,60 i 53,00 ha UR zwiększył się, w stosunku do 2006 r., odpowiednio o: 75,7, 60,3 i aż o 158,2%. Jedynie gospodarstwo o powierzchni 8,56 ha UR, w którym szczyt inwestycji wystąpił w 2006 r., zanotowało w następnych latach spadek zysku bilansowego o 16,3%, co wskazuje, że ma ono jeszcze duże potrzeby prorozwojowe.Paper discussed the influence of technological progress on economic effects and farmer's labour inputs in 4 selected mountain dairy farms. Investigated farms of the acreage: 8.56; 14.43; 19.60 and 53.00 ha AL, within the years 2006-2010 introduced crucial technological investments on modernization of the livestock buildings and purchases of new machines for green forage harvesting. It was stated that the investments positively affected an increase of farmer's gross income (PLNźha-1 AL). The incomes increased over these years by 5.9% in farm of acreage 8.56 ha AL; by 29.9% in farm of 14.43 ha; by 2.7% in farm of 19.6 ha, and by 8.3% in farm of acreage 53.00 ha. The farmer's own labour inputs (man-hrsźha-1 AL) decreased in mentioned farms by 5.2; 23.8; 8.4 and 13.3%, respectively. The mean balancesheet profit - being an measurable expression of the positive influence of technological progress on improving economic farm condition - increased in farms of acreage 14.43 ha, 19.60 ha, and 53.00 ha, by 75.7%, 60.3% and up to 158.2%, respectively, in relation to 2006 year. The farm of acreage 8.56 ha - because of significant investments in 2006 - recorded a fall in net balance-sheet profit by 16.3%, what indicates that there are still great needs in development activities

Financial burdens of the product and land with the value and power of mechanization means in selected mountain dairy farms

W pracy przedstawiono wskaźniki obciążenia i nasycenia użytków rolnych oraz produktu końcowego (mleka) wartością odtworzeniową i mocą środków mechanizacji (w tym: ciągnikach) 12 górskich gospodarstw rodzinnych, podzielonych na trzy grupy obszarowe: do 15 ha UR (małe), 15-30 ha UR (średnie) i ponad 30 ha UR (większe). Badania przeprowadzono, wykorzystując wytyczne metodologiczne zawarte w pracach SZEPTYCKIEGO i WÓJCICKIEGO [2003] oraz WÓJCICKIEGO [2007a, b; 2008]. Wykazano, że gospodarstwa małe, które dysponują największą średnią obsadą bydła (1,14 DJP·ha-1), nadmiernie zainwestowały zarówno w przestarzałe ciągniki, jak i w park maszynowy. Średnie obciążenie i nasycenie użytków rolnych wartością odtworzeniową parku maszynowego (27 253 zł·ha-1 UR) i mocą ciągników (6,96 kW·ha-1 UR) było w nich o 33,6% i aż o 81,7% większe niż w gospodarstwach o powierzchni ponad 30 ha UR. W gospodarstwach większych (>30 ha UR) jednostkowe wartości wskaźników obciążenia i nasycenia produktu końcowego (mleka) wartością odtworzeniową i mocą parku maszynowego są, w porównaniu z gospodarstwami małymi, zdecydowanie mniejsze (o 38,3 i 55,1%), zaś nakłady pracy własnej są w nich 2,5-krotnie mniejsze.Paper presents the burden indicators of agricultural land (AL) and the final product (milk), with the replacement costs and potential power of mechanization means (tractors inclusive) for 12 mountain family farms. The farms were divided into three acreage groups: below 15 ha AL (small), 15–30 ha AL (medium) and above 30 ha AL (larger). Investigations were carried out according to methodological guidelines contained in the works by SZEPTYCKI, WÓJCICKI [2003] and WÓJCICKI [2007a, b; 2008]. It was showed that the small farms having the highest livestock density index (1.14 LU·ha-1), were significantly overinvested with both, outdated tractors and machinery. Average financial charge of agricultural land with machinery replacement value (27 253 PLN· ha-1 AL) and with the tractor power (6.96 kW·ha-1 AL), were respectively by 33.6% and by 81.7% higher, than in the farms of acreage above 30 ha AL. In the larger farms (>30 ha AL) the unitary indicators of financial burden of final product (milk) with replacement value and power of machinery were significantly lower (by 38.3% and 55.1%, respectively), than in the small ones; similarly the inputs of own labour in larger farms were 2.5-times lower

Inputs of human labour and mechanical work on dairy cattle raising in the mountain family farms

Celem badań przeprowadzonych w czterech górskich gospodarstwach o powierzchniach od 20 do 53 ha UR, specjalizujących się w produkcji mlecznej, była ocena jednostkowych nakładów robocizny i zużycia energii na technologiczną obsługę 1 DJP oraz określenie w nich poziomów mechanizacji. Tylko jedno gospodarstwo, nr 4 z obsadą 1,02 DJP*ha-1 UR, dysponowało oborą z V stopniem zmechanizowania obsługi zwierząt. Nakłady robocizny były w nim dwukrotnie mniejsze niż w pozostałych gospodarstwach, dysponujących obiektami starymi, dostosowanymi do obowiązujących wymogów sanitarnych i zootechnicznych, bez możliwości (niesprzyjające warunki siedliskowe) wprowadzenia w nich istotnego postępu technologicznego oraz zwiększenia pogłowia zwierząt. Również jednostkowe nakłady energetyczne były w nim mniejsze lub porównywalne ze wskaźnikami uzyskanymi w gospodarstwach o mniejszej obsadzie zwierząt i o uboższym technicznie, mniej energochłonnym, wyposażeniu maszynowym. Mimo najlepszych, w porównaniu z pozostałymi gospodarstwami, wskaźników ekonomicznego rozwoju, gospodarstwo to może być w przyszłości poddane restrykcjom za ograniczanie dobrostanu zwierząt, utrzymywanych obecnie na stanowiskach z uwięzią.Investigations were conducted in four mountain dairy farms of agricultural land (AL) areas from 20 to 53 ha. The study aimed at evaluating the labour inputs and energy consumption on dairy herd maintenance as accounted per 1 livestock unit (LU), and determination of mechanization level in surveyed farms. Only in one farm (no.4), with livestock density of 1.02 LU per 1 ha AL, the cow barn was equipped with the technical means assuring 5th degree of mechanization level. The labour inputs on keeping cows in this farm were twice lower, as comparing to other farms having at disposal old cow barn buildings, adapted only to meeting recent sanitary and zootechnical requirements, without any chances (because of unsuitable habitat conditions) on essential implementation of technical progress and increasing livestock population. The individual energy inputs (at stocking rate of 1.02 LU*ha-1) were also lower or comparable to indices obtained by the other farms with smaller livestock density, having the barns equipped with poorer technically and less energy consuming machinery. Nevertheless, in spite of economically optimistic results, this farm may be subjected to some restrictions in the future because of reducing welfare of the animals housed permanently on the tying stands so far