Dekonta, a.s. systematicky hledá možnosti, jak zlepšit fungování nově budovaných kořenových čistíren, i těch, které jsou již několik let v provozu.

Kořenové čistírny odpadních vod (KČOV) v České republice a Slovenské republice zahrnují ve většině případů pouze jedno horizontální filtrační pole. Výzkumný projekt Biostream (program TIP, MPO), realizovaný společností Dekonta, a. s., je zaměřen na kombinované kořenové čistírny druhé generace, zahrnující jak horizontální, tak vertikální tok odpadních vod. Jeho výsledkem je zpřesnění návrhových parametrů pro tyto čistírny, včetně struskových objektů, kompostového a kalového hospodářství. Díky tomu by čistírny měly dosahovat výrazně lepších čistících účinků.
V projektu však nejde jen o návrh zcela nových KČOV II. generace, intenzifikovat lze také libovolnou starší KČOV. Tato intenzifikace bude v pořizovacích i provozních nákladech vždy levnější, než při vybudování nové ČOV: provozní náklady kořenové čistírny dosahují 3-6 Kč/m3, pořizovací náklady novostavby KČOV dosahují v rozpočtových cenách 20-30 tis. Kč na ekvivalentního obyvatele (EO).

Hydraulika systému

Kořenové filtry (KF), hlavní součást kořenových čistíren, kde probíhá vlastní proces čištění odpadní vody, jsou dosud dimenzovány bez omezení velikosti. Toto uspořádání vede často ke špatné hydraulice systému, zkratovým proudům, a tedy snížení kvality čištění.
Tento nedostatek lze eliminovat rozdělením celkové plochy na několik menších polí, nevýhodu pak představuje zvětšení nároků na celkovou plochu čistírny. Jako pomocná návrhová kritéria slouží délka nátokové hrany 0,20- 0,40 cm na 1 EO a maximální délka kořenového pole přibližně 25 metrů. Široká nátoková hrana zabraňuje lokálnímu přetížení a případnému ucpávání lože, krátké pole minimalizuje výskyt zkratových proudů.
Hydrauliku systému, a do jisté míry i jeho čisticí kapacitu, lze rovněž ovlivnit typem náplňového materiálu KF a volbou velikosti jeho frakce. Složení filtrační náplně může významně ovlivnit její zanášení a účinnost čištění. Pro zpomalení procesu zanášení nátokové části kořenového filtru je vhodné do nejvíce zatížené části filtru umístit přechodovou zónu, která zvýší akumulační kalový prostor.


Odstraňování dusíku a fosforu

Kořenové čistírny první generace s pouze horizontálními kořenovými filtry nemají vysokou účinnost při odstraňování dusíku. Hlavním důvodem je nedostatek kyslíku ve filtračním loži, což je přirozeným jevem mokřadních systémů. Vertikální kořenový filtr s impulsním plněním speciální násoskou nasaje do pískového lože kyslík, a díky tomu dochází k intenzivnějšímu odstraňování dusíku (zejména v kombinaci s napojením dalšího horizontálního kořenového filtru s dobou zdržení minimálně 3 dny).
Dalším prvkem, který je nutno z odpadní vody odstranit, je fosfor. V kořenových čistírnách se obvykle sráží a adsorbuje na filtračním loži, případně je akumulován v rostlinách. Materiály běžně využívané v kořenových čistírnách (kačírek, štěrk, drcené kamenivo) mají velmi malou sorpční kapacitu a odstraňování fosforu v KČOV je tedy málo účinné (pro splaškové vody většinou nepřesahuje 50 %). Odstraňování fosforu lze zvýšit použitím materiálů, které vykazují vysokou sorpční schopnost, např. struskou. Jako vhodná se jeví zejména struska z metalurgické výroby železných kovů.
Využití struskových náplní v KČOV je možné až po provedení fyzikálně-chemických analýz, včetně výluhových testů. Po vyčerpání sorpční kapacity může dále plnit funkci pevného nosiče jako štěrková náplň, případně je ji možné ekonomicky nenáročně zpracovat – např. uložením do zásypu. Doporučovaný cyklus výměny strusky po naplnění sorpční kapacity je v řádu několika let.

Ing. Tereza Hudcová, Ph.D.,
DEKONTA, a. s.

 

Kořenové čistírny odpadních vod

Kořenové čistírny odpadních vod (KČOV) představují ekonomicky výhodné a technologicky účinné rešení zejména pro čištění komunálních odpadních vod v menších obcích a objektech, které nejsou připojeny ke kanalizaci (obytné domy, restaurace, hotely, rekreační střediska apod.). Odpadní voda je vypouštěna do vhodně konstruované nádrže, ve které jsou znečišťující látky odstraňovány pomocí organismů žijících přirozeně na kořenech vhodně zvolených vodních a bahenních rostlin. DEKONTA, a.s. Nabízí:

  • dodávku KČOV na klíč,
  • vytipování vhodné lokality k výstavbě KČOV,
  • zhotovení projektu a zajištění potřebných povolení,
  • výběr, dodávku a osazení vhodnými rostlinami,
  • zajištění provozu a údržby KČOV.

 

Další využití kořenových čistíren

Aplikace umělých mokřadů – kořenových čistíren pro čištění splachových vod z městského prostředí

Mokřady jsou využívány k čištění různých typů splachových vod:

  • ulice, parkoviště – suspendované pevné látky, těžké kovy, (organické látky, nutrienty),
  • silnice, dálnice – suspendované pevné látky, těžké kovy, (organické látky, nutrienty),
  • letiště – organické látky,
  • golfové hřiště – organické látky (herbicidy, barvy), živiny (hnojiva),
  • skleníky, zahradní školky – nutrienty, herbicidy,
  • pole – nutrienty, suspendované pevné látky, organické látky (pesticidy).

– V městském prostředí mohou být umělé mokřady použity k čištění/přečištění některých typů dešťových vod na odtoku, a to z ulic, parkovišť, zahradních školek a skleníků, golfových hřišť a letišť.- Pro tyto účely jsou využívány všechny typu umělých mokřadů.
– Mokřady jsou účinné při odstraňování nutrientů z dešťových odtoků, odstraňování dusíku může být omezeno nedostatkem organických látek v odtoku.
– Mokřady poskytují ekologicky šetrné řešení pro odstraňování nutrientů z dešťových odtoků v městských oblastech.

 

SLOŽENÍ SPLACHOVÝCH VOD ( Wetland Databáze lokalit – PDF )

 

V průběhu roku 2013 bylo sledováno celkem 23 lokalit, kde byla stanovena kvalita splachových vod. Příklady zařízení určených k zachycení těchto vod jsou uvedeny na obrázcích níže.
Ve vzorcích vody byly stanoveny základní fyzikálně-chemické parametry vody (teplota vody, obsah kyslíku, pH, elektrická konduktivita), nerozpuštěné látky (sušené při 105°C), organické látky (BSK5, CHSKCr), TOC, dusík, fosfor, NEL, C10-40, polutanty ze skupiny PAU, těžké kovy (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn), As a Al. Složení splachových vod bylo dále provedeno na 42 obdobných lokalitách v 19 zemích.
Je také známo složení splachových vod podle parametrů nerozpuštěné látky, BSK5, CHSKCr, TOC, celk. P, celk. N, Cl, NEL a C10-C40. Jsou uvedeny koncentrace sledovaných parametrů na 30 lokalitách ve 14 zemích. Dále jsou zaznamenány koncentrace jednotlivých polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU) a jejich celková suma a uvedeny jsou i koncentrace PAU z 15 lokalit v 10 zemích.
Dále byly na sledovaných lokalitách odebírány vzorky sedimentů (a v případě dvou lokalit vsakovacích průlehů vzorky půd) a biomasy mokřadní vegetace (jak emerzní, tak plovoucí – podle výskytu vegetace na sledovaných lokalitách). Tyto vzorky byly zpracovány a připraveny k analýzám obsahu organického podílu, dusíku, fosforu, makroelementů, těžkých kovů a polutantů ze skupiny PAU.

Vývoj technologií pro čištění srážkových smyvů z komunikací a jiných zpevněných ploch

EVIDENČNÍ ČÍSLO PROJEKTU: TA03030400

PROGRAM: TA – Podpora aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje ALFA

PODPROGRAM: 3 – Udržitelný rozvoj dopravy

SPECIFICKÝ CÍL: C3_3 – Snížení negativních vlivů infrastrukturních staveb na životní prostředí (zejm. z hlediska hluku, prašnosti, vibrací, světelného znečištění, narušení biokoridorů aj.)

DOBA ŘEŠENÍ: 01/2013 – 12/2015

Projekt je zaměřen na vývoj třístupňové technologie čištění splachových vod pocházejících z dopravní infrastruktury a zpevněných ploch v průmyslových areálech zahrnující mechanické předčištění, biologický stupeň a terciární stupeň představující variantně vsakovací zařízení či akumulaci. Navrhovaná technologie umožňuje variabilní uspořádání zohledňující proměnlivost míry znečištění a množství splachových vod a reflektuje tak potřebu ekologické a ekonomické udržitelnosti. V rámci projektu bude, díky počítačové simulaci a laboratorním testům, optimalizován design mechanického předčištění. Na základě monitoringu exponovaných lokalit bude navrženo mokřadní pásmo zahrnující aerobní a anaerobní stupeň, jehož eliminační účinnost vůči kontaminantům bude navýšena aktivní inokulací vybranými bakteriálními kmeny a mokřadní vegetací. Dále bude navrženo vsakovací zařízení s omezením kolmatace, včetně systému regulace hladiny vody v objektu a technologie umožňující retenci vody v krajině s cílem minimalizace negativních vlivů zastavěných ploch a s možností jejího dalšího využití in situ.

Problematika splachových vod

Účel projektu

Účelem projektu je rozvoj udržitelného nakládání se splachovými vodami z dopravní infrastruktury a zpevněných ploch, tj. zejména retence vody v krajině, snížení antropogenních vlivů přečištěním splachových vod a jejich recyklací, prevence vzniku povodňových vln a zachování či navýšení biodiverzity vodního prostředí.
V rámci dosažení účelu projektu bude, na základě získaných vstupních dat, navrženo a realizováno poloprovozní zařízení podložené ověřenou technologií, doplněnou o metodickou příručku pro nakládání se splachovými vodami zahrnující:

  • Poloautomatizované mechanické předčištění s definovaným stupněm regulace základních parametrů (doba zdržení a retenční kapacita systému), osazené základním monitorovacím systémem.
  • Technologické know-how aplikace a provozování dvoustupňového (aerobně/anaerobního) mokřadního systému inokulovaného vyvinutým a otestovaným halofilním biopreparátem s definovaným stupněm degradační kapacity.
  • Vytvoření databáze mokřadních rostlin aplikovatelných v rámci tohoto typu zařízení v širších souvislostech, tj. s jejich nároky na živiny a saturaci vodního prostředí.
  • Seznam stávajících zatěžovaných lokalit, kde se přirozeně vyskytují, doplněným o výsledky analýz složení rostlinné biomasy v daných podmínkách a sedimentů.
  • Variantní řešení nakládání s vodami, tj. návrh vsakovacího zařízení realizovaného výsledkem projektu ve formě funkčního vzorku a akumulačního zařízení.

 

Současný stav problematiky

Kontaminace půdního a vodního prostředí provozem a zimní údržbou dopravní infrastruktury popisují již studie a vědecké práce z 90. let. Povrchové smyvy z komunikací obsahují Cd, Cu, Ni, Zn, Hg, ropné látky a jejich deriváty, chloridy apod., z nichž Cd, Pb, Hg, Ni jsou zařazeny v seznamu prioritních a prioritních nebezpečných látek dle směrnice EU 2000/60/ES. Smyvy z dálnic byly v Irsku označeny za významný zdroj kontaminace pro recipienty na základě sledování koncentrací Cd, Cu, Pb, Zn, 16 PAU a TOL na 42 lokalitách.
K čištění splachů z odvodňovaných ploch je možné využít následující způsoby:

  • zachycení hrubých nečistot česlemi,
  • oddělení pevných minerálních látek sedimentací,
  • oddělení látek rozdílné hustoty pomocí gravitačních odlučovačů (např. odlučovačů lehkých kapalin),
  • filtrace vody přes vhodný filtrační materiál,
  • odbourávání přírodními procesy.

Například v Německu se k záchytu a čištění smyvů užívají betonové nádrže v kombinaci s navazujícím zasakováním vod přes půdní filtry. Přečištěná voda je pak volně zasakována do okolního prostředí. V ČR je odvodnění řešeno na některých prvcích dopravní infrastruktury, kdy dochází pouze k záchytu a odsazení smyvů. Je však známo, že až 47 % smyvů je zasakováno do travnatého pásu podél komunikace. V případě zimní údržby je až 97 % chloridů aplikovaných na komunikaci vsakováno do půdního a horninového prostředí.
Využití filtračního prostředí uměle budovaných mokřadů jednoduchých konstrukcí určených pro čištění infrastrukturních splachů je testováno v zahraničí. V podstatě se jedná nádrž vyplněnou filtračním materiálem a osázenou makrofyty. Směrnice DWA-A 138 uvádí zásady návrhů dalších zařízení pro retenci a zasakování dešťových vod a povrchových smyvů. Návrh je založen na kvantitativních parametrech. Podobně i nová česká norma ČSN 75 90 10 poskytuje informace zaměřené na množství splachové vody a kvalitativní hledisko je řešeno pouze okrajově, jelikož v době vzniku nebyl dostatek údajů o dosahovaných dlouhodobých účinnostech odstranění znečištění různými typy objektů vhodných pro vsakování.
I jednoduché konstrukce umělých mokřadů prokazují vysokou účinnost zadržení polutantů obsažených v povrchovém smyvu. Na sledovaných zařízeních byly dosahovány dlouhodobé průměrné účinnosti: 69 % pro nerozpuštěné látky, 97 % pro usaditelné látky, 90 a více procent pro kovy (Cd, Cu, Ni, Pb a Zn). Rovněž byla prokázána vazba kovů na nerozpuštěné látky a jako převládající čisticí mechanismy byly stanoveny sedimentace a filtrace. Nicméně je však otázkou zpětné uvolňování těchto polutantů do prostředí, nakládání s materiály z objektů, případně i nakládání se sorbenty po vyčerpání jejich sorpční kapacity. Cílem projektu je tedy i stanovení životnosti a zásad údržby objektů a zařízení, které budou předmětem výzkumu a vývoje. Potenciál má také testování dalších materiálů – různé druhy strusek, hlinitokřemičitany, atd. V případě retenčních a vsakovacích průlehů byly v zahraničí prokázány jejich dlouhodobé možnosti využití i k čištění povrchových smyvů, včetně eliminace těžkých kovů.
Potenciál využití malých vodních nádrží pro zachycení a čištění povrchových smyvů, včetně provozu v zimních obdobích, byl ověřen pouze v malé nádrži s volnou hladinou, kde zejména v zimních obdobích hraje významnou roli přítomnost ledové pokrývky na hladině. V letních obdobích pak výskyt a nežádoucí rozvoj biomasy řas, který může vést k druhotné kontaminaci odtékajících vod, ale také i ke kolmataci půdy a vsakovacího prostředí. V zahraniční literatuře je uváděn nedostatek podkladů k dimenzování zařízení pro management povrchových smyvů a hodnocení dopadů odtékajících vod na recipienty.
Řešitelský kolektiv se v navrhovaném projektu zabývá i touto problematikou s cílem ověřit využitelnost zmíněných materiálů pro odstranění znečištění z povrchových smyvů a definování optimálních vlastností vhodných materiálů a zásad jejich využití.
Vliv na změnu hydraulických charakteristik filtračního prostředí a mobilitu kovů má také používání chemických prostředků při údržbě komunikací, parkovišť a odstavných ploch (při solení). V důsledku solení, ale také v důsledku smyvu prachu, dochází ke změnám zrnitostního složení, pórovitosti, a tím i hydraulické vodivosti filtračního prostředí. Již po krátkém období se často projevují kolmatační procesy. Správnou volbou filtračního prostředí a vhodnou údržbou lze eliminovat značné množství kovů v odtoku. Pro podmínky ČR potvrdily výsledky výzkumu v ČR prováděném na ploše parkoviště, že k účinnému odstranění kovů a PAU mohou významně napomoci vsakovací objekty, v jejichž filtračním prostředí dochází k záchytu těžkých kovů a eliminaci PAU a ropných látek, účinnost je ovlivněna typem filtračního prostředí, hydrologickými podmínkami, změnami pH a způsobem údržby.
Z těchto důvodů je třeba modelově otestovat v podmínkách ČR životnost a nároky na údržbu vsakovacích objektů. Cílem řešení je i vývoj a testování objektů pro vsakování vod s minimálním rizikem kolmatace.

Monitoring exponovaných lokalit

V současné době je prováděn intenzivní monitoring exponovaných lokalit (tj. zasaženými splachy ze silnic a dálnic, průmyslových areálů, parkovacích a rekreačních ploch). Je prováděna analýza sedimentů, vod a rostlinné vegetace v nich (kvantitativní i kvalitativní). Pozornost je zaměřena na obsah sledovaných kontaminantů (PAU, NEL, těžké kovy), geografickou charakteristiku lokality a její rostlinnou biodiverzitu.

 

Reference
Galerie

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 .