Kořenové čistírny odpadních vod

Kořenové čistírny odpadních vod se staví zhruba od roku 1990. První čistírny postavené podle parametrů používaných v ostatních zemích Evropy (např. 5m² na 1 EO) se začaly u nás stavět až okolo roku 1992.

V současnosti je v ČR okolo 160 větších kořenových čistíren, tedy čistíren pro obce, řekněme nad 100 EO. Nejvíce "kořenovek" se staví pro obce 300 - 500 obyvatel. Kořenových čistíren nad 1500 obyvatel je pouze několik. Další velké množství čistíren pracuje u rodinných domků, rodinných farem, pensionů atd. Těchto malých kořenových čistíren je určitě několik desítek, ale přesná evidence chybí.

Nejvíce realizovaných větších kořenových čistíren bylo u nás v roce 1993 - 1995. V roce 1995 jich bylo postaveno v ČR více jak 20. Později se nárůst ustálil okolo 10 čistíren každý rok. V současnosti se zdá, že zájem o tento způsob čištění opět narůstá. Naopak zájem o malé čistírny u rodinných domků neustále roste. Možná je to způsobeno i tím, že stoupá množství lidí, kteří chtějí řešit likvidaci odpadních vod ekologičtěji. Často je také odborníky navrhována celá zahrada a kořenová čistírna se stává již od zahájení projektování součástí zahrady. Přibývá také alternativních, například nízkoenergetických domů. I u nich jsou často navrhovány kořenové čistírny.

To odpovídá i situaci v ostatních evropských státech, kde je v posledních letech zaznamenáván jejich velký nárůst. V Evropě se odhaduje celkový počet kořenových čistíren na 50 - 55 000¹⁾.

V podstatě všechny kořenové čistírny v ČR jsou navrhovány jako čistírny s horizontálním průtokem a s mechanickým předčištěním. Některé čistírny mají ještě dočišťovací rybníčky za vlastními kořenovými filtry. Plocha vlastního filtru u navrhovaných čistíren velmi kolísá, od 2 do 10 m² na jednoho obyvatele. Nejvíce je navrhována plocha okolo 5 m². Tato plocha zaručuje dobré odbourávání nerozpuštěných a organických látek. Odstraňování fosforu a amoniakálního dusíku je nižší.

Je to způsobeno především anaerobním prostředím ve vlastním kořenovém filtru.
Každá kořenová čistírna u rodinného domku se tedy musí skládat z předčištění a vlastního kořenového filtru. Předčištění u rodinného domku zajistí tříkomorový biologický septik. Kořenové pole pro rodinu se 4 členy bude mít plochu okolo 20 m². To odpovídá ploše 5 m² na obyvatele.

Jednou z hlavních výhod KČOV je jejich schopnost účinně čistit i silně naředěné odpadní vody a odolnost těchto čistíren proti kolísavému hydraulickému zatížení. Tato schopnost umožňuje jejich využití právě u objektů jako jsou pensiony, rodinné domky, chaty atd., kde dochází k nepravidelnému využívání těchto objektů. Značnou výhodou je i levný provoz, protože kořenové čistírny nepotřebují k provozu elektrickou energii.

Velice jednoduchý provoz těchto čistíren se stává v poslední době spíše nevýhodou, než výhodou. Řada provozovatelů totiž postupně snadný provoz přetransformuje na žádný provoz, což způsobuje značné problémy a často i značné zhoršení funkčnosti čistírny. Nejběžnějším zanedbáním bývá postupné ucpání předčištění, tedy většinou biologického septiku. Nepředčištěná voda pak odtéká do kořenového pole, kde snižuje jeho průtočnost a zhoršuje čisticí efekt.

Kořenové čistírny nejsou vhodné pro čištění koncentrovaných odpadních vod.

Jako příklad účinnosti čisticích procesů kořenových čistíren uvádíme příklad KČOV ve Spáleném Poříčí, okres Plzeň - jih. Kořenové čistírny u rodinných domků vykazují velmi podobné výsledky.

Ve Spáleném Poříčí provozujeme kořenovou čistírnu odpadních vod již od roku 1992. Tehdy byla postavena kořenová čistírna pro 700 EO. V roce 2002, tedy přesně za 10 let byla postavena druhá část pro dalších 800 EO. V současnosti tedy tato čistírna čistí odpadní vody zhruba od 1500 obyvatel a patří mezi největší kořenové čistírny u nás. Mimo to je tato čistírna dlouhodobě pečlivě sledována. První 3 roky provádělo město Spálené Poříčí rozbory vody na své vlastní náklady každých 14 dní. Později krajská hygienická stanice v Plzni několik let prováděla rozbory odpadních vod každý měsíc. Za toto období bylo odebráno 120 vzorků vody. V současnosti odebírá vzorky opět město Spálené Poříčí. Z těchto rozborů předkládáme několik základních grafů. Grafy znázorňují čištění od roku 1997, tedy již 5 let po zahájení zkušebního provozu. V prvních 5 letech bylo odbourávání živin na podobné úrovni jako na těchto grafech. Menší čistírny dosahují velmi podobných výsledků.

Koncentrace BSK₅ na přítoku je nízká vzhledem k silnému naředění balastními vodami a dešťovými vodami, které se dostávají do kanalizačního systému. A jak je vidět, až na výjimku (1998) nepřesahuje ani na přítoku hodnotu povolenou vodohospodářským rozhodnutím pro odtok. Dokonce si čistírna výborně poradila v roce 2000 a 2003 s vysokou koncentrací BSK₅ na přítoku (100 mg/l). Koncentrace BSK₅ na odtoku jsou velmi nízké a poměrně vyrovnané (nepřesahují hodnotu 13,1 mg/l).

Na tomto grafu je znázorněn průběh odstraňování nerozpuštěných látek na kořenové čistírně Spálené Poříčí. Z obrázku je vidět, že i když se v roce 2000 koncentrace na přítoku výrazně zvýšily, koncentrace na odtoku se v tomto období zvýšily pouze mírně a jsou výrazně nižší než povolený limit 40 mg/l.

Tento graf vyhodnocuje účinnost odstraňování organických látek vyjádřených jako CHSK_Cr. V roce 1997 nebylo možné vyhodnotit odstraňování CHSK_Cr. Důvodem byla skutečnost, že laboratoř Krajské hygienické stanice prováděla stanovení CHSK_Cr pouze v přetékající odpadní vodě, zatímco ve vyčištěné vodě stanovovala parametr CHSK_Mn. Chemická spotřeba kyslíku stanovená manganistanovou metodou poskytuje nižší hodnoty než metoda dichromanová a nelze je tedy srovnávat. Koncentrace na přítoku je opět vysoká v roce 2000 a 2003, ale kořenová čistírna si s ní opět poradila výborně. Stanovený limit nebyl nikdy překročen.

Na tomto grafu je znázorněno odstraňování celkového fosforu. Z obrázku je patrné, že eliminace fosforu je velmi nízká. Vzhledem k tomu, že náplň filtračních loží tvoří v podstatě inertní materiál, vyšší účinnost odstraňování fosforu se neočekává. Neboť v mokřadech je fosfor zadržován především srážením s přítomnými ionty železa, hliníku a vápníku.

Koncentrace fosforu ve vyčištěné vodě není limitována vodohospodářským rozhodnutím ani zákonem pro danou velikost čistírny. Přesto, porovnáme-li s limitem pro čistírny s počtem 25 001-100 000 EO (což je již velmi přísný limit), je vidět, že až do roku 1997 (v letech 1998 a 1999 nebyly dělány rozbory fosforu) tento přísný limit nebyl překračován. V letech 2000, 2001 a 2003 jsou již koncentrace na odtoku vyšší, ale to i koncentrace na přítoku a toto navýšení není zas tak velké. Je také patrné, že postupem let se kořenové pole začíná fosforem "zanášet", takže koncentrace na odtoku jsou vyšší než na přítoku.

U odstraňování amoniakálního dusíku je vidět, že dochází pouze k částečné eliminaci. Z obrázku je patrno, že průměrná koncentrace na odtoku je vždy nižší než koncentrace na přítoku. Tato zdánlivě jasná skutečnost však nemusí být samozřejmostí. Z mnohých sledování 13 jak přirozených, tak umělých mokřadů je známo, že mokřad se může stát i zdrojem amoniakálního dusíku, tj. že na odtoku jsou zaznamenávány vyšší koncentrace než na přítoku. Tento jev je výsledkem složitých biotransformací dusíku v systému voda-půda-rostliny.

Uvedený limit nebyl nikdy překročen. A mimo rok 2000 byly odtokové koncentrace výrazně nižší.

Zdroje:
1) Vymazal 2003
2) Grafy a jejich komentář byly použity z diplomové práce Kamila Otavy, Západočeská universita Plzeň.