Kořenové čistírny odpadních vod - ekonomika výstavby a provozu
Kořenové čistírny lze využít pro různé provozy (obce, individuální objekty, nemocnice, průmysl, skládky, bazény, koupalitě atd.) V ČR je v provozu od r. 1989 cca 400 obecních kořenových čistíren. Pokud nebyla podstatným způsobem překračována kapacita, nebo zanedbána údržba, fungují dosud s velmi dobrými čisticími parametry.
Úvod
V následujícím článku bychom Vám rádi představili kořenové čistírny odpadních vod z hlediska jejich principů, parametrů, ekonomiky výstavby a provozu. Tento ekologický a ekonomický způsob čištění odpadních vod totiž získává čím dál větší oblibu v České republice i zahraničí pro svou provozní nenáročnost a nulovou spotřebu energie.
Princip kořenové čistírny odpadních vod
Čištění odpadní vody v kořenové čistírně probíhá nejprve formou mechanického předčištění - odstranění pevných nečistot a anaerobní předčištění v septiku nebo štěrbinové nádrži a následného dočištění v kořenových filtrech. Samotný kořenový filtr tvoří nepropustné nádrže vyplněné kačírkem nebo štěrkem, kterými velmi pomalu protéká znečištěná voda. V kačírku jsou zasázeny mokřadní rostliny, které zajišťují čištění vody společně s mikrobiálním povlakem na povrchu kamínků kořenového filtru.
Jedná se v podstatě o umělý mokřad, kde v součinnosti probíhá několik přirozených procesů: fyzikálních, biologických a chemických, na jejichž konci dochází k vyčištění odpadní vody do nezávadnosti.
Koncepce čistírny je provozně velmi jednoduchá, čisticí funkce probíhá přirozeně a soběstačně, role člověka je v ní nutná, ale minimální. Provoz spočívá v čištění trubních vedení a objektů a v odstraňování suchých rostlin v zimním období. Přibližně jednou za měsíc je třeba vyvést kal z nádrže a jednou za rok pak v zimním období posekat rostliny v kořenovém poli1.
Kořenové čistírny lze využít pro nejrůznější druhy odpadních vod - z obcí, individuálních objektů, nemocnic, některých průmyslových odvětví, skládek, dešťových vod, bazénů a koupališť atd.
V České republice je v provozu přibližně 400 obecních kořenových čistíren, které jsou u nás budovány přibližně od roku 1989. Všechny ty, u kterých není podstatným způsobem překračována jejich kapacita, nebo zanedbána údržba, fungují i po dlouhých letech s velmi dobrými čisticími parametry.
Na základě dvacetiletého provozu kořenových čistíren, měření parametrů a výzkumů dochází k postupnému zdokonalování konstrukčních řešení. Takzvaná první generace kořenových čistíren byla tvořena výlučně horizontálními kořenovými filtry.
Na zkušenosti u nás i v zahraničí navazují kořenové čistírny druhé generace. Tyto čistírny přinášejí oproti první generaci ještě lepší čisticí účinky. Tyto čistírny jsou schopny dosahovat podstatně lepších parametrů, než požaduje legislativa. Především v oblasti ukazatelů znečištění BSK5, CHSKcr, NL, NH4+, P, a dále pak u těžkých kovů, aniontových tenzidů, některých běžně užívaných medikamentů a dalších látek. Hlavním změnou v druhé generaci je doplnění horizontálních kořenových filtrů o filtry vertikální. Tato konstrukce přináší lepší čisticí účinky při zachování jednoduchosti celého systému.
1 Dodržet sečení mimo vegetační období je velmi důležité z hlediska životní cyklu mokřadních rostlin. Pokud bychom postupovali jinak, docházelo by totiž k jejich systematickému oslabování, které by se ale mohlo projevit s odstupem několika let. Sečení a sběr rostlin je důležitý, aby se vzniká biomasa odstranila a nezanášela kořenový filtr.
Kolik stojí kořenová čistírna?
Investiční náklady kořenové čistírny závisí na konstrukčním řešení, morfologii terénu a dostupnosti pozemku. Ceny u klasických KČOV první generace se pohybují kolem 15 tis. Kč / ekvivaletního obyvatele (dále jen EO). U čistíren druhé generace se ceny pohybují v kolem 20 tis. Kč. Důležitý je také výběr vhodného pozemku, kde je nutno uvažovat cca 5m²/EO účinné čisticí plochy a další prostor pro budoucí rozvoj, obslužnou komunikaci a manipulační plochu. Vzhledem k záboru nejčastěji zemědělských pozemků však cena za případný odkup pozemků není vysoká. V případě záboru pozemků ve vlastnictví státu, např. Pozemkového fondu ČR, a souladu s územním plánem jsou převedeny tyto pozemky na obec zdarma.
V níže uvedených grafech uvádíme orientační náklady na výstavbu a provoz kořenové čistírny pro 150 ekvivalentních obyvatel. Tento výpočet vychází z více než dvacetiletých zkušeností s provozem kořenových čistíren.
Z grafů je patrno, že investiční náklady kořenových čistíren jsou o něco vyšší. K tomu je nutno dodat, že samotná obec platí pouze minimum (obvykle 10 % s ohledem na typ dotace), a proto tyto vyšší náklady na pořízení KČOV jsou pro obec z 1 mil. Kč pouze 100 tis. Kč. Tato investice se obci vrátí již v prvním roce provozu. Snížení investičních nákladů až o jedu třetinu lze realizací a využitím vlastních zdrojů obce. Myšlenka je ve využití místních zdrojů surovin (kamenivo filtru tvoří cca 30-40 % celkové ceny) a zjednodušení výkopových prací, kdy je výkopek odvážen pouze do blízké vzdálenosti od čistírny.
V ekonomické stránce kořenových čistíren hrají největší roli provozní náklady, které jsou oproti běžným čistírnám podstatně nižší. KČOV vyžadují jen jednoduchou manuální obsluhu, proto si je většina obcí provozuje sama. Další výhodou je, že nevyžadují napojení na el. energii. Tento provoz potom umožní stanovení ceny stočného na 6 - 13,- Kč/m3 čištěné odpadní vody, což je oproti klasickým čistírnám, kde se ceny stočného pohybují kolem 20 - 25,- Kč/m3, značně méně. Pokud si však obec nastaví stočné na úrovni klasické ČOV, může příjem z tohoto zdroje představovat zajímavý příjem pro splácení investice či pro získávání prostředků pro investici novou.
Provozní náklady KČOV jsou určeny převážně možnostmi obce v zajištění pracovníka obsluhy, který tvoří cca 60 % provozních nákladů. Ostatních 40 % je tvořeno náklady na údržbu areálu a provozních objektů, odebírání vzorků, vyvážení kalu, finanční rezervu a amortizaci zařízení a stavebních objektů.
Porovnání skutečných nákladů na kořenové čistírny s náklady na mechanicko-biologické čistírny stejné velikosti (EO-ekvivalentní obyvatel)
| KČOV Chmelná 150 EO | provoz cca 40 tis. Kč/rok | x klasická ČOV - provoz cca 180 tis. Kč/rok |
| KČOV Hostětín 240 EO | provoz cca 40 tis. Kč/rok | x klasická ČOV - provoz cca 300 tis. Kč/rok |
| KČOV Dražovice 780 EO | provoz cca 300 tis. Kč/rok | x klasická ČOV - provoz cca 950 tis. Kč/rok |
| KČOV Spálené Poříčí 1400 EO | provoz cca 240 tis. Kč/rok | x klasická ČOV - provoz cca 1 500 tis. Kč/rok |
Nejčastější obavy a dotazy
Zápach je jedním z nejčastějších dotazů ohledně KČOV. KČOV jsou dnes již navrhovány pouze jako podpovrchově protékané kořenové filtry, z tohoto důvodu je téměř nulový výpar přímo z vodní hladiny v kořenovém filtru. Skrze filtrační substrát (kamenivo), které lze v povrchové části navrhnout velmi jemné, pak v praxi zápach ven z filtru neprojde. Veškerý výpar z čistírny je zajištěn skrze listy mokřadní vegetace, což je i mnohem efektivnější co do objemu výparu. Zápach tedy může vzniknout až po desítkách let, kdy dojde k přirozenému zakolmatování (zanešení) nátokové části prvního filtru a odpadní voda začne téci po povrchu.
Zanešení (zakolmatování) - Jak bylo výše uvedeno, dochází k němu po desítkách let. Tento jev nemá žádný negativní vliv na účinnost čištění KČOV. Dočasně lze situaci řešit tak, že se zaplavená nátoková část filtru částečně do malé hloubky odtěží, doplní kamenivem novým a na povrchu zasype jemnou frakcí kameniva.
Po několika letech je pak nutná výměna cca 3 - 5 m nátokové části kořenového filtru, která je nejvíce zatížena. Kamenivo lze buď vyprat a uložit zpět a nebo úplně vyměnit za nové. Co se likvidace týká, nejde o nebezpečný odpad, což prokázalo náhodných 8 měření ve starých kořenových filtrech. Vytěžené kamenivo tedy lze uložit do běžného zásypu. Ostatní objem kořenového filtru se přirozeně kolmatuje další desítky let. Zanášení je přirozený jev u každého filtru a znamená, že filtr dělá svojí práci, pokud byl správně navržen.
Zimní období představuje pro mokřadní rostliny období vegetačního klidu, ale většina čistících procesů pokračuje v jen o něco menší účinnosti2. Kořenová čistírna je na zimní období dimenzována, aby splnila požadované limity i v zimě. Při čištění převládá v horizontálních KČOV anaerobní čištění, které je dimenzováno na teploty odpadní vody ze zimního období. Vegetační klid rostlin má za následek snížení účinnosti pouze pro dusíkaté znečištění v horizontálních KČOV, na funkci vertikálních filtru zima významný vliv nemá. Z těchto důvodů jsou v KČOV II. generace navrhovány kombinace horizontálních a vertikálních kořenových filtrů, kdy impulsně plněné podzemní vertikální kořenové filtry zajišťují odstraňování dusíkatých znečištění i v zimním období3. Legislativní požadavky na odstaňování dusíkatého znečištění jsou zatím stanoveny pouze pro zdroje od 500 ekvivalentních obyvatel.
Rekonstrukce kořenových čistíren po zanešení je další častou otázkou. Orientačním výpočtem dojde k zakolmatování celého kořenového filtru po 30 - 40 letech. Skutečná doba kolamtace závisí na zátížení kořenové čistírny a správném navržení a provozu mechanického předčištění. V průběhu provozu čistírny se tak upravuje dle potřeby pouze nátoková část kořenových filtrů, viz. výše. Pro získání finančních prostředků na rekonstrukci lze doporučit navýšení stočného o 3,- Kč/m3 odpadní vody, a tím pokrýt budoucí stavební náklady (úpravu kořenových polí při zakolmatování). Následná celková rekonstrukce může zahrnovat vyprání, úplnou výměnu nebo vymrznutí štěrkové náplně a její navrácení zpět do filtru.
Dotace Obecní kořenové čistírny můžou získat dotace z Operačního programu Životní prostředí stejně jako klasické čistírny. V Národních parcích lze získat nově dotaci i na domácí čistírnu odpadních vod.
2 data jsou k dispozici na vyžádání u autorů článku. Kontaktní e-mail .
3 Přestože jsou vertikální KČOV II. generace v ČR zatím zastoupeny jen okrajově, zahraniční zkušenosti z praxe i experimentální provozy u nás jasně dokládají výhodnost jejich zavedení do praxe, a to nejen z hlediska stále se zpřísňující legislativy v oblasti ochrany vod nebo jiných právních předpisů na tuto oblast navazující.
Závěr
Kořenové čistírny představují v současné době možnou plnohodnotnou alternativou k běžným technologiím. Nacházejí uplatnění u lidí, kteří upřednostňují výhody přírodních postupů před technologickými, mají zájem o úspory energie a v několikaletém horizontu i financí.
V Praze dne 4. 8. 2010
Ing. Jaroslav Kršňák, JAMIprojekt
Ing. Michal Šperling, Ekořeny.cz, Rybníkář.cz
- Kořenové čistírny odpadních vod obecně o principu a problematice
- Kořenové čističky odpadních vod (KČOV) aktualizace problematiky v roce 2011
- Kořenové čistírny odpadních vod (KČOV) - legislativa - Co by měl vědět stavebník, než se rozhodne pro realizaci
- Zkušenosti z kořenové domovní čistírny odpadních vod
- krátká zpráva - informace o realizovaných KČOV
Recenze PhDr. Michaela Míkovcová
Článek je dobrý, přínosný a srozumitelný. Mám jen pár úvah:
1. V článku se uvádí, že rostliny se sekají pouze v zimě. Např. nám na malou KČOV byla projektována prakticky na celou plochu chrastice rákosovitá a ta se může sklízet i ve vegetační době v červnu či červenci. Do podzimu zase z části naroste, takže tepelná ochrana rostlinami na zimu zůstane zachována. Na konci zimy se potom už nesklízí, což jsme uvítali, neboť se sklizní rostlin jednou za rok na konci zimy máme problém u jiné KČOV. Poté, co vysoké rostliny přes zimu pod tíhou sněhu polehnou (sníh často sleze až v březnu), je totiž dost obtížné takto uválené rostliny jakkoliv sekat. Ale samozřejmě k sekání v létě jsou vhodné jen některé druhy rostlin...
2. Dovoluji si mírně nesouhlasit s tvrzením, že KČOV nevydává vůbec žádný zápach, což je v článku zdůvodněno tím, že tam není výpar z volné hladiny. Bakteriálním rozkladem se nutně uvolňují plynné látky, které si ven cestu prostě najdou. Navíc z vlastní zkušenosti víme, že KČOV cítit je. Ačkoliv je fakt, že ne vždy - spíše jen za určitého typu počasí, a když už ano, tak ne nijak nesnesitelně.
3. Ekonomické souvislosti v článku jsou zaměřeny jen na větší obecní čistírny, což je škoda. Docela zajímavé by pro mnoho čtenářů bylo určitě ekonomické vyčíslení pořízení, provozu a životnosti malých rodinných KČOV např do 10 EO. Z naší zkušenosti vyplývá, že se o domácí KČOV zajímá mnoho lidí.
Root treatment can be used for various operations - municipalities, individual buildings, hospitals, industry, landfills, pools, etc. There has been approximately 400 municipal wastewater treatment root plants in operation since 1989 in the Czech Republic.