Domovní čistírna STMH v uzavřeném vodním okruhu pro odchov ryb v systému bez filtrace a flotace
V roce 2008 byla firmou Hellstein vyprojektována a následně postupně ve vlastní režii zprovozněna firemní pilotní polo-intenzivní linka odchovu pstruha duhového a sivena amerického na uzavřeném vodním okruhu s doplňováním chovné vody z vlastní studny.
K návrhu nitrifikace produkce ca 0,5 t/r byly využity poznatky z provozu linky chovu teplomilných druhů rybího potěru, násady a tržní ryby na oteplené chovné vodě o výkonu 50 t/r. Vyhodnocení 1,5 ročního provozu dané linky bylo presentováno v časopise Fischer & Teichwirt 11/1997. Zdroj tepla byl na této lince zajištěn přebytečnou párou z části technologie papírny. Obecný záměr v zimních měsících byl odchov vlastní násady, v letních odchov tržní ryby. Technologie byla navržena ve spolupráci s firmou Staehler z Niederzeuzheimu v Hesensku. Firma byla zvolena s ohledem na dlouhodobou tradici a bohaté zkušenosti v oboru chovných technologií. Dalším požadavkem bylo prokázání hodnot stabilní dlouhodobé nitrifikace, stabilní nitrifikace s ohledem na využití technologie v oblasti malých čistíren do 50EO, požadavku velice často kladeného ze strany státních orgánu na vsakování, resp. požadavku dobrých analýz na odtok do malých zarybněných vodotečí.
Tab. 1 – Požadované hodnoty průtoku na odtoku z biologického stupně do chovných nádrží.
| Potěr/násada (mg/l) | Tržní ryba (mg/l) | |
|---|---|---|
| BSB5 | ≤ 5 | ≤ 7 |
| pH | 6,5 – 7,5 | 6,5 – 7,5 |
| NH4 | ≤ 0,2 | ≤ 0,5 |
| NO2 | ≤ 0,1 | ≤ 0,2 |
| NO3 | ≤ 50 | ≤ 200 |
| NL | ≤ 1 | ≤ 2 |
| Pc | ≤ 1 | ≤ 2 |
| Čerstvá voda/d (%) | ≤ 3 | ≤ 5 |
Tyto výše uvedené hodnoty nutno na chovné vodě obecně dosahovat dlouhodobě, bez provozních výkyvů a navíc bez servisních zásahů. Servisní zásahy podstatnou měrou ovlivní náklady a výnosy investora. Rovněž je nutno hodnoty analýz dosahovat stabilně s ohledem na krmný výkon a tudíž stabilní nitrifikační výkon čistícího stupně. Technologie, která umožní udržovat stabilní parametry chovné vody, umožní dosáhnout vysokých chovných výkonů. Cílem bylo ověřit odolnost systému proti vláknitému bytnění aktivovanému kalu, jež je velice častým doprovodním jevem nitrifikace a to s ohledem na požadované nízké energetické náklady bez využití selektorů a kaskád v aktivaci. Záměrem rovněž bylo prokázat odolnost systému aktivace proti zanášení pevného nosiče biomasy přebytečným aktivovaným kalem, jež bývá velice často doprovodným jevem statických nosičů biomasy. Vzhledem ke zkušenostem z projekce rybochovů v Niederzeuzheimu a Neidenu byly navrženy dvě linky.
Pro odchov tržní ryby byla zvolena venkovní linka opatřena běžnou malou čistírnou kombinované aktivace s nezanášeným nosičem biomasy a stabilní nitrifikací – technologie typu STMH10. Technologie čistírny je navržena v zapojení s chovnou betonovou jímkou objemu 5,6 m3 a usazovací podélnou kalovou betonovou jímkou o objemu 3 m3 v podzemním provedení. Pro odchov násady byla zvolena rovněž linka technologie STMH10 v zapojení s 3 ks kruhových plastových chovných nádrží, každá o objemu 0,9 m3 a kalovou plastovou podélnou usazovací jímkou objemu 2 m3. Usazovací jímka je doplněna kruhovým vertikálním zahušťovacím barelem - zahušťovákem objemu 0,08 m3. Kalová voda ze zahušťováku je svedena zpět do usazovací jímky. Chovné nádrže jsou navíc opatřeny jemno-bublinnou aerací. Linka je uvnitř zateplené a temperované budovy. Obě linky jsou napojeny na zdroj doplňkové vody z vlastní studny, venkovní linka rovněž na odtok dešťových vod ze sedlové střechy přilehlé budovy a přístřešku měření a regulace. Obě linky byly navrženy s ohledem na gravitační průtok bez suspendované složky biomasy v aktivaci čistírny.
Zdrojem rozpuštěného kyslíku jsou pouze vzduchová dmychadla. Koncentrace rozpuštěného kyslíku je dána stupněm nasycení dle aktuální teploty chovné vody. Množství kyslíku je dáno objemovým průtokem přes nitrifikační stupeň čistírny. Průtok je omezen usazovacím výkonem usazovací nádrže před aktivací. Linky jsou vybaveny automatikou aerace, kalování, čidly a záložním zdrojem pro případ výpadku napětí napájení. Čidla jsou navrženy rovněž pro automatické doplňování chovné vody v případě poklesu hladiny chovné vody v systému od netěsností, kalování a odparu. Uspořádání obou linek a technické parametry nitrifikačního stupně umožnilo vynechání aplikace technologie sít, flotace i ultrafiltrace – membrán se všemi provozními obtížemi. Technologie byla primárně navržena na nitrifikační výkon podle krmného faktoru a požadovaného denního přírůstku. Vnos dusíku je dán především od stupně krmení, kdy 1 kg krmiva s 40 % surového proteinu obsahuje 64 g čistého dusíku. Z tohoto množství je ca 25 % vázáno svalovinou - rybím masem a ca 48 g tak musí být odstraněno čištěním chovné vody.
Tab. 2 – Navržené hodnoty technologického procesu čištění
| Zatížení plochy bionosiče dusíkem | 2 | g N/m2.d |
| Zatížení suspendované složky | 20 | g N/kg NL.d |
| Koncentrace akt. Kalu v aktivaci | 0 | g NL/l |
| Typ bionosiče | 2x ZR1,2x0,2 | |
| Plocha bionosiče | 2x 36 | m2 |
| Objem aktivace obou linek | 2x 1 | m3 |
| Nitrifikační výkon obou linek | 2x 72 | g N/d |
500 kg/r produkce při krmném faktoru 1,1 zatíží denním množstvím nitrifikační stupně obou linek ca 72 g N. Nitrifikační výkon je navržen s 100 % rezervou s ohledem na možný pokles výkonu nitrifikace při teplotách pod 10 °C. Předpokladem stabilně nízkých hodnot NL je řádné kalování usazovací jímky a odtahu přebytečného množství NL ze dna zahušťováku k zálivce firemní zahrady.
Tab. 3.1 – Měřené hodnoty kalové vody ze zahušťováku do usazování
| BSK5 | ≤ 50 | mg/l |
| CHSK | ≤ 185 | mg/l |
| NO3 | ≤ 26 | mg/l |
| NH4 | ≤ 0,2 | mg/l |
| NO2 | ≤ 0,8 | mg/l |
| NL | ≤ 12 | mg/l |
| Pc | ≤ 8 | mg/l |
Tab. 3.2 – Měřené hodnoty chovné vody v nátoku do chovných nádrží
| BSK5 | ≤ 5 | mg/l |
| pH | 6,8 – 7,0 | |
| O2 | nasycení | mg/l |
| teplota | 6 - 19 | °C |
| NH4 | ≤ 0,3 | mg/l |
| NO2 | ≤ 0,2 | mg/l |
| NL | ≤ 0,5 | mg/l |
| Čerstvá voda ze studny/d | ≤ 3 | % |
Tab. 3.3 – Měřené hodnoty doplňkové studniční vody
| dusičnany | ≤ 32 | mg/l |
| NO3 | ≤ 8 | mg/l |
| O2 | nasycení | mg/l |
| teplota | 14 | °C |
| NH4 | ≤ 0,08 | mg/l |
| NO2 | ≤ 0,1 | mg/l |
| NL | ≤ 0,1 | mg/l |
| Čerstvá voda ze studny/d | ≤ 3 | % |
Spotřeba elektrické energie je dlouhodobě měřena a dosahuje bez temperování vnitřní linky ca 2,4 kWh/d pro každou linku. V případě temperování vnitřní linky na 8 °C je navýšena o ca 24 kWh/d.
Tab. 4 – Produkce obou linek bez přetížení během 1 roku
| Předpoklad podle projektu | Dosažená hodnota od najetí | |
|---|---|---|
| Obsádka obou linek | 16 kg/m3 | 10 kg/m3 |
| Množství ryb v chovné vodě | 100 kg | 60 kg |
| Velikost násady/potěru | 35 – 120 g/ks | 25 – 150 g/ks |
| Velikost krmných granulí | 1,5 – 4,5 mm | 1,5 – 4,5 mm |
| Denní přírůstek | 1,5 % | 1,2 % |
| Denní množství krmiva | 2 kg | 0,7 kg |
| Krmný koeficient | 1,33 | 1,0 |
| Roční produkce | 500 kg | 155 kg |
Maximální okamžité množství ryb je dáno hodinovou potřebou rozpuštěného kyslíku ca 0,5 g na kg ryb v systému, doplňkovou aerací vnitřního rybochovu, koncentrací a objemovým průtokem chovné vody. Průtok je naopak omezen výkonem usazovací nádrže s ohledem na koncentraci NL v nátoku do chovných nádrží.
Obr. 1 – Pohled na chovné nádrže vnitřní linky
Dosahované hodnoty chovné vody byly tak dobré, že umožnily rovněž odchov potěru a násad. Vysoká výkonová nitrifikační rezerva a stabilita procesu umožní v budoucnu nárazové navýšení zatížení. Typickým příkladem využití rezervy může být zajištění jarního objemu násad k obsádce venkovní linky nebo rybníku. Byla ověřena odolnost systému proti vláknitému bytnění aktivovaného kalu, jež je velice častým doprovodným jevem stabilní nitrifikace. Rovněž po celou dobu provozu rovněž nebylo patrné jakékoliv zanášení nosiče biomasy přebytečným aktivovaným kalem a snižování jeho účinné plochy. Byla tak ověřena vysoká odolnost proti zanášení pevného nosiče přebytečným aktivovaným kalem. Dlouhodobě nízký a stabilní elektrický příkon obou linek je vzhledem k sazbě elektroměru NN velice výhodný. K navýšení provozního zisku podle přání investora v budoucnu bude možno vnitřní linku doplnit o dohřev chovné vody a zateplení venkovní linky. Následný přechod na ušlechtilé teplomilné druhy ryb, např. úhoř, tilapie, lín apod. by mohl být provozně finančně zajímavý. Výsledná rentabilita vlastního kapitálu se odhaduje na 30 % p. a. a celková rentabilita kapitálu ca 18 % p. a. Rovněž stabilní vysoké hodnoty výkonu stupně nitrifikace ověřily vhodnost aplikace systému kombinované aktivace STMH v oblasti malých čistíren odpadních vod s odtokem do malých zarybněných vodotečí a vsaků.
Použitá literatura:
- Časopis Fischer&Teichwirt, 11/1997
- Dokumentace, Chovné plány a Provozní deník RAS Vlčovice, 3/2008 – 10/2017
Již třetí generací vyrábíme v rodinné firmě biologické čističky odpadních vod. Jsou ekologické pro přírodu a úsporné pro domácnosti, průmysl i menší obce. Vysokou účinnost a stabilitu i při nepravidelném provozu garantuje třístupňové bioaktivní čištění, ...