Zkušenosti s čištěním odpadních vod
V posledních letech se výzkumné týmy prakticky ze všech částí světa snaží najít metody čištění odpadních vod, které budou nejen efektivnější a účinnější, ale také levnější – jak pořizovacími náklady, tak náklady na provoz a údržbou. Výzkumný tým univerzity v Portsmouthu využívá metodu, které je velmi dobře aplikovatelná na podmínky ČR.
Zmíněnou metodou je jednotka RADS (Robust Aerobic Digestion System) firmy WPL Ltd. Byla vyvinuta jako kalová vyhnívací jednotka, která názorně prokázala, že dokáže efektivně upravit domovní odpad. Odtok z jednotky má parametry <20 mg/l BOD (Biochemical Oxygen Demand -- biochemická spotřeba kyslíku -- BSK) a <30 mg/l SS (Suspended Solids -- rozptýlené, nerozpuštěné částice). Kromě kvalitativních parametrů se výrazně prodlouží perioda odkalování (odvoz kalu) -- což vede k úspoře nemalých finančních prostředků.
Nicméně stále zde existuje prostor pro zlepšení nebo úpravu designu pomocí laboratorních zkoušek a pokusů, které využívají skutečný odpadní kal.
Popis a princip
Jednotka systému RADS je složena ze dvou komor částečně kónického tvaru -- vnitřní reaktorová nádoba, kde probíhá vyhnívání kalu a odpadní vody, a dále vnější čeřič, kde se z upravené vody usazují pevné-nerozpuštěné částice a kde dochází k odtoku ošetřené vody z jednotky.
Základním principem celé jednotky je stálé vhánění vzduchu přes difuzér. Tím dochází k probublávání celého obsahu a vytvoření Venturiho efektu, což způsobuje cirkulaci odpadní vody a umožňuje rozptýleným aerobním mikrobům stabilizovat kal a zmenšovat jeho objem. Aerovaný kal se pak usazuje na dně nádrže a pomocí sací trubky je vháněn zpět do celého procesu. Podle potřeby se nádrž vyprazdňuje pomocí odkalovacího ventilu. Jednotky jsou velmi jednoduché a již se s úspěchem používají na několika místech ve Velké Británii. Jednotky RADS jsou na trh dodávány v několika modifikacích. Jejich technické detaily shrnuje uvedená tabulka.
| Model | A Vnitřní průměr [m] |
B Hloubka uložení [m] |
C Výška prstence [m] |
D Výška přítok - pata [m] |
E Výška kužele [m] |
Hmotnost (prázdná) [kg] |
Celkový objem [m3] |
Počet EO | Maximální organický náklad BOD/den (kg) |
Přívod vzduchu m3/hod |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RAD 2.4 | 2,4 | 3,0 | 1,4 | 1,59 | 1,6 | 400 | 8,1 | 20--750 | 45 | 24 |
| RAD 3.0 | 3,0 | 3,3 | 1,2 | 1,73 | 2,1 | 500 | 12,3 | 750--1200 | 72 | 40 |
| RAD 4.0 | 4,0 | 3,9 | 0,9 | 1,92 | 3,0 | 1000 | 22,6 | 1200--1500 | 90 | 74 |
Velikost jednotlivých modelů také ovlivňuje parametry týkající se organického zatížení a potřeby vzduchu, aby bylo dosaženo požadované účinnosti. To je přímo úměrné počtu ekvivalentních obyvatel (EO) pro něž je jednotky možné použít.
Výhody systému
Zejména jde o výrazné prodloužení intervalu odkalování (výběru kalu), aniž by došlo k významnému biologickému nebo hydraulickému zatížení nádrže. Intervaly odkalování jsou prodlouženy až čtyřnásobně a tím jsou taky snížené náklady na odvoz kalu, což vede k nižším emisím z vozidel do životního prostředí.
Použití postranního dmychadla vyžaduje minimální nároky na údržbu. Jednotku lze použít jako samostatně stojící objekt na skladování kalu nebo jako přídavnou část k již existující továrně nebo čističce pro zneškodňování jak komunálního tak průmyslového odpadu.
Vzhledem k tomu, že jednotka nemá žádné vnitřní pohyblivé součásti, téměř odpadá potřeba obslužné údržby a tím se snižují další provozní náklady. Navíc redukuje požadavky na údržbu možnost přidání sběrače pěny.
Z estetického hlediska má instalace jednotky minimální vizuální dopad do krajiny, neboť nádrže jsou podzemní a technologie ukládání kalu je navíc bez zápachu a vůbec neobtěžuje okolí.
Nevýhody systému
Jistou nevýhodu představuje omezené použití jednotky -- maximálně do 1500 ekvivalentních obyvatel a relativně vyšší pořizovací cena, kterou však vyvažují nižší provozní náklady.
Jednotka dále prokazuje vysokou citlivost na hydraulický tok, takže při vyšším přítoku existuje nebezpečí vymývání roztoku. Garantován je výkon pouze 30 mg/l celkově rozpuštěných částic – jsou-li požadovány přísnější hodnoty, je nutné přidat další vybavení (pískový filtr nebo odtokový mikrofiltr).
Další nevýhody jsou založené na typu použití systému -- např. jednotka nebude poskytovat konzistentní amoniakální redukci, RADS tak bude řešit pouze redukci BSK, CHSK a celkově rozpuštěných částic.
Likvidace kalů
Kaly jsou nevyhnutelným odpadem při procesu čištění. Je to pouze 1--2 % objemu čištěných vod, je v nich však zkoncentrováno 50--80 % původního znečištění. Kaly se musí upravovat, aby se zabránilo nepříznivým dopadům na životní prostředí a lidské zdraví. Jejich zpracování obvykle stojí více než polovinu celkových nákladů na čištění odpadních vod.
Odpadová politika EU potlačuje ukládání odpadů a podporuje jejich minimalizaci a recyklaci. Požadavky na vyšší kvalitu čištěné vody však budou nutně zvyšovat množství produkovaných kalů. Zbývá tedy jejich recyklace (organické hnojivo nebo rekultivace půdy) a destrukční metody (spalování a zplyňování).
Kaly představují suspenzi pevných látek a agregovaných koloidních látek původně přítomných v odpadních vodách. Koncentrace kalů se vyjadřuje jako obsah sušiny kalu (vyjádřený buď v g/l nebo v %). Složení a obsah sušiny závisí na charakteru znečištění vod a na typu čistícího procesu (mechanický, biologický, jejich kombinace, fyzikálně-chemický apod.).
Zpracování, využití a likvidace kalů
Prioritní je idea využití čistírenských kalů v zemědělství pro jejich značný obsah živin a organické hmoty. Vzhledem k vysokému podílu organických látek v surovém kalu a k možné přítomnosti patogenních mikroorganismů v něm, je podle zákona o odpadech klasifikován jako nebezpečný odpad. Proto je většinou již přímo na čistírně odpadních vod (ČOV) surový kal stabilizován pro přímé využití v zemědělství.
Obecně se pokládá za stabilizovaný kal takový, který nezpůsobuje žádné škody na životním prostředí a nevyvolává nepříjemnosti při zacházení s ním. Z hlediska technologického se za stabilizovaný pokládán takový kal, kdy nedochází k jeho dalšímu biologickému rozkladu. Toho se dociluje snížením množství lehce rozložitelných organických látek, nejčastěji aerobní nebo anaerobní fermentací, a zastavením nebo utlumením dalšího biologického rozkladu.
Obecně lze metody zacházení a zpracování kalů a odpadů rozdělit do dvou skupin, tzv. primární -- tj. metody úpravy a finální -- tj. metody umožňující konečné řešení.
Produkce kalů
V České republice bylo v roce 2003 celkem 7,9 milionů obyvatel napojeno na kanalizaci, tj. 77,7 % obyvatelstva. Z toho na ČOV bylo napojeno 7 milionů, a z toho počtu bylo 6,86 milionů obyvatel napojeno kanalizací na biologickou čistírnu. Celkem se v uvedených ČOV vyčistilo 820 milionů m3 odpadní vody za rok, čemuž odpovídá i vykazovaná produkce kalů. Podle výkazu ČSÚ se v roce 2003 vyprodukovalo 186 tis. tun sušiny kalu.
Závěr
Čistírenské jednotky RADS splňují požadavky na kvalitní uplatnění pro široké spektrum zákazníků zejména v malých a odlehlých oblastech. Pro budoucí zabezpečení výstupů pro kaly budou stále více potřeba vyspělé technologie schopné např. zajistit odstranění patogenů nebo produkovat kal s vysokou sušinou, což rozšíří možnosti využití kalu jako paliva nebo aditiva do půdy. Aktuální je tvorba nového předpisu -- vyhlášky o zpracování bioodpadů jako materiálu pro rekultivace a další způsoby jejich využití.