Podmínky ovlivňující funkčnost a bezproblémový provoz biologických ČOV

Při návrhu biologické čistírny je třeba v první fázi vycházet z hydraulického a látkového zatížení. V případech, kdy se nejedná o typické komunální vody, je však třeba vzít v úvahu i konkrétní složení vod a to z pohledu faktorů ovlivňujících aktivitu biomasy v biologickém stupni ČOV. Těmito faktory se pak zabývá první část příspěvku. Někdy není jednoduché a to ani pro odborníky, posoudit, jaký vliv budou mít kombinace těchto faktorů. Existuje sice celá řada autorů, která se touto problematikou zabývá, avšak dle mého názoru může být pro projektanty i úřady dobrým vodítkem německá směrnice ATV A115.

Dalším důležitým krokem je volba vhodné technologie. Popisem základních způsobů se zabývá druhá část příspěvku.

A v neposlední řadě je třeba v konkrétním případě zohlednit místní podmínky. Tzn. kam bude vyčištěná voda vypouštěna, kdo bude čistírnu obsluhovat a jaká je předpokládaná likvidace kalu.

1. Faktory ovlivňující aktivitu biomasy v biologickém stupni ČOV

Účinnost biologického čištění odpadních vod závisí na více faktorech, které je možné rozdělit z hlediska možnosti jejich vlivu na subjektivní (způsob obsluhy ČOV, výběr technologie, kvalita dodané techniky) a objektivní (kvalita odpadní vody). Při charakterizaci vlivu složení odpadní vody na účinnost biologického čištění je potřebné sledovat zejména:

• pH vody;
• teplotu vody;
• přítomnost nutrientů;
• solnost odpadní vody;
• přítomnost vybraných organických a anorganických sloučenin.

1.1 pH
Optimální pH pro většinu bakterií leží v rozmezí od 6,0 do 8,0. Eliminace problémů spojených s pH závisí na tom, zda kyselost nebo zásaditost je způsobená anorganickými nebo organickými sloučeninami. V případě organických sloučenin, které jsou biologicky rozložitelné, se neutralizace může dostavit i při biologickém rozkladu (např. nižší mastné kyseliny jsou lehko rozložitelné a mohou způsobit snížení pH až pod 5,0). Také při vysokých pH na vstupu do aktivace je potřeba počítat s tím, že při biologickém rozkladu intenzivně vzniká CO₂, takže dochází k okamžité neutralizaci a k samovolnému poklesu pH do neutrální oblasti.

V případě anorganických sloučenin způsobujícich kyselé nebo zásadité pH je neutralizace nevyhnutelná. Jediný problém zůstává, jak ji optimálně realizovat.

V poslední době se stále více setkáváme např. s vodou z kondenzačních kotlů vypouštěnou na čistírnu, která způsobí přechodné snížení pH a tak nefunkčnost čistírny. Dalším nebezpečím, zejména pro nejmenší čistírny jsou myčky a pračky, kde pH může dosahovat až 10,5 což u čistíren bez egalizačních prostor může vést k jejich kolapsu.

1.2 Teplota vody
Aerobní kal má značnou odolnost při teplotách od 10 do 30 °C, přičemž tato odolnost se zvyšuje s nárůstem stáří kalu. Při teplotách pod 10°C se výrazně snižuje rychlost biologických procesů, přičemž např. nitrifikace se může až zastavit. Při vysokých teplotách (nad 25 °C) nastávají v biologickém stupni ČOV sekundární problémy - aktivita biomasy je síce vysoká, ale výrazně se zvyšuje spotřeba kyslíku na endogenní rozklad kalu a také se zhoršuje rozpouštění kyslíku v aktivační směsi. Výsledný efekt je síce spojený s nižší produkcí přebytečného kalu, ale zároveň i s vysokou spotřebou kyslíku. Případný nedostatek kyslíku následně zhoršuje sedimentační vlastnosti kalu. Na rozdíl od pH se s vlivem teploty nedá na běžných ČOV reálně nic dělat a je potřebné se mu přizpůsobit už při návrhu ČOV.

Na problematiku teplých vod však může být ještě jeden pohled. A sice, pokud se vyrovnáme s nedostatkem kyslíku, pak se naopak projeví výhody jako nižší produkce kalu, zrychlení procesu (menší potřebné objemy), odbourání některých hůře rozložitelných látek apod. Což může být předností zejména u některých druhů průmyslových vod, nebo komunálních vod s vyšším obsahem průmyslových vod.

1.3 Přítomnost nutrientů
Biologický proces ovlivňuje i nutriční nevyváženost dané odpadní vody. Jde hlavně o nedostatek makrobiogenních prvků - N a P. Zatímco městské odpadní vody obsahují přebytek těchto prvků, v některých průmyslových odpadních vodách je jich nedostatek. Potřebné množství N a P se velmi často odhaduje podle poměru BSK5 : N : P = 100 : 5 : 1.

Nepřítomnost nutreintů přichází v úvahu tam, kde se nečistí komunální vody, ale vody např. z výroby potravin.

1.4 Vliv solnosti
Solnost do 10 g/l (jako NaCl) nemá výrazný vliv na biologické čištění. Nad uvedenou koncentraci jsou biologické procesy inhibované, hlavně z důvodu zvýšeného osmotického tlaku, a je nutné na tyto podmínky biomasu zadaptovat. Zvýšená solnost může ovlivnit poměr mezi oxidací a syntézou ve prospěch syntézy a zvýšit zákal vyčištěné vody. Nebezpečí problémů se zápachem pak může přinášet kombinace většího množství síranů ve vodě a anaerobního prostředí.

1.5 Vliv těžkých kovů
Vliv těžkých kovů se projevuje zejména inhibicí aktivity mikroorganismů. Daný problém je možné dělit na dva aspekty - toxicitu kovu na kal a odstraňování kovů kalem. Problém těžkých kovů nastává většinou tam, kde je ČOV u nějaké výroby např. zinkovny apod. Zmenšení vlivu těžkých kovů je možné dosáhnout zvýšením obsahu sušiny.

1.6 Vliv organických sloučenin
Většina přirozených organických sloučenin je rozložitelná mikroorganismy přítomnými ve vodě. V současnosti však průmysl produkuje značné množství nových organických sloučenin, ze kterých většina je biologicky těžko rozložitelná a toxická. Akumulace těchto sloučenín ve vodním prostředí může narušovat přirozený koloběh látek v přírodě. Proto je stanovení biologické rozložitelnosti a toxicity základním kritériem charakterizujícím účinek sledované sloučeniny.

Organické sloučeniny můžeme rozdělit:

1. látky biologicky rozložitelné a netoxické
2. látky biologicky rozložitelné a toxické
3. látky biologicky nerozložitelné a netoxické
4. látky biologicky nerozložitelné a toxické.

1.7 Vliv toxickýxh látek
S toxickými nebo nerozložitelnými organickými látkami se setkáváme např. v potravinářských provozech, kde se střetávají požadavky hygienické (je třeba desinfikovat) a funkčnost čistírny. Špatné zkušenosti máme i s relaxačními středisky, zejména tam, kde jsou vany je totiž prováděna desinfekce tak důkladně, že je pak kompletně vyrušena biologie. Řešením pro tyto případy by bylo, umístit před čistírnu nádrž, ve které by probíhala aerace pro odvětrání chloru.

2. Výběr vhodné technologie používané k biologickému čištění

2.1 Biofilmové technologie
Typickými představiteli jsou různé typy biofiltrů. Tj. technologií využívajících nárustových kultur. Výhodou těchto systému je to, že biomasa je fixována na nosič a nedochází tak k jejímu vyplavování vlivem hydraulických rázů. Nárustové kultury jsou i odolnější ve vztahu k toxickým látkám a tam, kde je ve vodách nedostatek organických látek. Obecně lze označit za výhodu těchto technologií jejich stabilitu, jednoduchost procesu a nízké nároky na obsluhu. Nevýhodou je pak mírně nižší účinnost odstraňování BSK a mírně vyšší investiční náklady. Z tohoto pohledu je pak nejvhodnější použití této technologie u malých čistíren, nebo na čištění vod s nízkým obsahem organického znečištění.

2.2. Aktivace
Tato technologie využívá mikroorganismů ve vznosu. U dobře fungujících procesů se pak tyto mikroorganismy shlukují do vloček což je nutností pro jejich separaci. Nevýhodou této technologie je to, že v případě úniku toxických látek, nebo pokud je aktivace méně látkově zatížená, dojde k rozpadu vloček a následně pak k vyplavení jednotlivých mikroorganismů, nebo zbytků vloček. Toto nebezpečí hrozí u malých zdrojů, kde látkové i hydraulické výkyvy jsou největší, menší nebezpečí je u větších zdrojů. Výhodou této technologie je vysoká adaptabilnost této technologie na přetížení. A tak čistá aktivace by se měla s výhodou používat tam, kde lze očekávat vyšší a rovnoměrné látkové zatížení a tam, kde je třeba dosahovat velmi nízkých hodnot na odtoku.
Aktivace je tedy vhodná na větší čistírny a obvykle i na čištění průmyslových odpadních vod.

2.3. Kombinace nárustových kultur a aktivace
Spojuje výhody obou technologií a potlačuje jejich nevýhody. Umožňuje zmenšit objem aktivačních prostorů, zlepšuje podmínky pro nitrifikaci. Je možné této technologie použít k následné intenzifikaci procesů, které se staly přetížené, nebo u nich vznikly dodatečně vyšší nároky na kvalitu vyčištěné vody.

3. Zohlednění místních podmínek

3.1 Umístění čistírny
Při situování čistírny je třeba vycházet z toho, že i dobře fungující čistírna může občas mírně zapáchat. Tedy je třeba se snažit předejít těmto problémům - umístěním, odvětráním, zastíněním. Dále je třeba počítat s tím, že by k čistírně měl být přístup pro její odkalení.

Závěr
Smyslem tohoto příspěvku bylo přpomenutí základních informací, které by neměly být opomenuty při stavbě zejména malých biologických čistíren. Další upozornění vyplývající z tohoto příspěvku je v tom, že pokud se mají biologicky čistit vody, které nejsou svým složením přímo komunální, je třeba to v návrhu zohlednit.