Koreňové čistiarne odpadových vôd

Koreňové čistiarne odpadových vôd získavajú vďaka svojej prevádzkovej nenáročnosti a nulovej spotrebe energie stále väčšiu obľubu. Možno ich využiť na najrozličnejšie druhy odpadových vôd – z verejnej kanalizácie, individuálnych objektov, nemocníc, niektorých priemyselných odvetví, skládok, dažďových vôd, bazénov či kúpalísk a podobne. Priblížime vám princíp ich fungovania, technické parametre a ekonomiku výstavby a prevádzky.

Čistenie odpadovej vody v koreňovej čistiarni prebieha najskôr formou mechanického predčistenia – odstránenia pevných nečistôt. Nasleduje anaeróbne predčistenie v septiku alebo štrbinovej nádrži a dočistenie v koreňových filtroch. Tvoria ich nepriepustné nádrže vyplnené štrkom, ktorými veľmi pomaly preteká znečistená voda. V štrku sú zasadené mokraďové rastliny, ktoré zaisťujú spoločne s mikrobiálnym povlakom na povrchu kamienkov koreňového filtra čistenie vody. Koncepcia čistiarne je z hľadiska prevádzky veľmi jednoduchá – čistiaca funkcia prebieha prirodzene a sebestačne. Úloha človeka je tu síce nevyhnutná, vyžaduje sa však v minimálnej miere. Spočíva v čistení potrubných vedení, objektov a v odstraňovaní suchých rastlín v zimnom období.

Čo je koreňová čistiareň odpadových vôd? Koreňová čistiareň odpadových vôd (KČOV)je v podstate umelá mokraď, kde v súčinnosti prebieha niekoľko prirodzených fyzikálnych, biologických aj chemických procesov. Na ich konci dochádza k vyčisteniu odpadovej vody, ktorá je kvalitatívne bezchybná.

Nenáročná prevádzka a spoľahlivosť
V Českej republike je v prevádzke asi 400 koreňových čistiarní, ktoré sa postupne budovali približne od roku 1990. Všetky, pri ktorých sa podstatným spôsobom neprekračuje ich kapacita alebo sa nezanedbáva údržba, fungujú aj po dlhých rokoch s veľmi dobrými čistiacimi parametrami.

Na základe dvadsaťročnej prevádzky koreňových čistiarní, meraní parametrov a výskumu dochádza k postupnému zdokonaľovaniu konštrukčných riešení. Takzvanú prvú generáciu koreňových čistiarní tvorili výlučne horizontálne koreňové filtre. Skúsenosti získané v Českej republike aj v zahraničí sa využili pri návrhu koreňovej čistiarne druhej generácie. Hlavnou zmenou v druhej generácii je doplnenie horizontálnych koreňových filtrov o vertikálne filtre. Táto konštrukcia prináša lepšie čistiace účinky pri zachovaní jednoduchosti celého systému. Čistiarne tak dosahujú podstatne lepšie parametre, než vyžaduje súčasná legislatíva, a to v oblasti ukazovateľov znečistenia BSK5, CHSKcr, NL, NH4+, P, ďalej pri ťažkých kovoch, aniónových tenzidoch, niektorých bežne užívaných medikamentoch a pri ďalších látkach.
–>–>
Ekonomika prevádzky
V ekonomickom hodnotení koreňových čistiarní hrajú najväčšiu úlohu prevádzkové náklady, ktoré sú oproti bežným čistiarňam podstatne nižšie. KČOV vyžadujú len jednoduchú manuálnu obsluhu, preto ich väčšina obcí prevádzkuje sama. Ďalšou výhodou je, že nevyžadujú napojenie na elektrickú energiu – na rozdiel od tradičných čistiarní netreba pri KČOV zaisťovať čerpanie vody, keďže fungujú na princípe gravitácie. Táto prevádzka potom umožní stanoviť cenu stočného na 6 až 13 Kč/m3 (0,24 až 0,53 €/m³) čistenej odpadovej vody, čo je oproti klasickým čistiarňam, pri ktorých sa ceny stočného pohybujú okolo 20 až 25 Kč/m³ (0,82 až 1,02 €/m³) výrazne menej. Rozdiel v cene môže predstavovať pre obec zaujímavý príjem na splácanie realizovaných investícií alebo na získavanie prostriedkov na nové investície.

Prevádzkové náklady KČOV určujú prevažne možnosti obce v zabezpečení pracovníka obsluhy, čo tvorí asi 60 % prevádzkových nákladov. Ostatných 40 % tvoria náklady na údržbu areálu a prevádzkových objektov, odoberanie vzoriek, vyvážanie kalu, finančnú rezervu a na amortizáciu zariadení a stavebných objektov.

Orientačné náklady na výstavbu a prevádzku koreňovej čistiarne pre 150 ekvivalentných obyvateľov (EO) (výpočet založený na skúsenostiach z praxe)

Časté obavy a otázky
Otázka zápachu patrí medzi najčastejšie otázky týkajúce sa KČOV. Koreňové čistiarne sa už dnes navrhujú len formou čistenia vody pretekajúcou cez koreňové filtre podpovrchovo, preto je výpar z vodnej hladiny v koreňovom filtri takmer nulový. Cez filtračný substrát (kamenivo), ktorý možno v povrchovej časti navrhnúť ako veľmi jemný, v praxi zápach von z filtra neprejde. Všetok výpar z čistiarne prechádza cez listy mokraďovej vegetácie, čo je omnoho efektívnejšie aj z hľadiska objemu výparu. Zápach teda môže vzniknúť až po desiatkach rokov, keď dôjde k prirodzenému zaneseniu (kolmatácii) vtokovej časti prvého filtra a odpadová voda začne tiecť po povrchu.

Zanesenie čistiarne
K zaneseniu čistiarne počas jej prevádzky dochádza po desiatkach rokov. Tento jav nemá negatívny vplyv na účinnosť čistenia čistiarne. Dočasne možno situáciu riešiť tak, že sa zaplavená vtoková časť filtra čiastočne odťaží do malej hĺbky, doplní sa novým kamenivom a na povrchu sa zasype jemnou frakciou kameniva.
Po niekoľkých rokoch je potom nevyhnutná výmena približne 3 až 5 m vtokovej časti koreňového filtra, ktorá je najviac zaťažená. Kamenivo sa dá buď vyprať a uložiť späť, alebo úplne vymeniť za nové. Čo sa týka likvidácie, nejde o nebezpečný odpad – preukázalo to osem náhodných meraní v starých koreňových filtroch –, vyťažené kamenivo tak možno uložiť do bežného zásypu. Zvyšný objem koreňového filtra sa prirodzene zanáša ďalšie desiatky rokov. Je to bežný jav pri každom filtri a znamená len toľko, že filter si plní svoju funkciu.

Orientačným výpočtom dôjde k zaneseniu celého koreňového filtra po 30 až 40 rokoch. Skutočný čas zanesenia závisí od zaťaženia koreňovej čistiarne, správneho návrhu a prevádzky mechanického predčistenia. Na získanie finančných prostriedkov na rekonštrukciu možno odporučiť navýšenie stočného o 3 Kč/m³ (0,12 €/m³) odpadovej vody, a tým pokryť budúce stavebné náklady (úpravu koreňových polí pri zanesení). Následná celková rekonštrukcia môže zahrňovať vypranie, úplnú výmenu alebo vymrznutie štrkovej náplne a jej navrátenie späť do filtra.

Koľko stojí koreňová čistiareň? Príklad fungovania v Českej republike Investičné náklady koreňovej čistiarne závisia od konštrukčného riešenia, morfológie terénu a dostupnosti pozemku. Ceny pri koreňových čistiarňach odpadových vôd prvej generácie sa pohybujú na úrovni približne 15 000 Kč (asi 612 €) na ekvivalentného obyvateľa (EO). Pri čistiarňach druhej generácie ide o sumu na úrovni približne 20 000 Kč (asi 816 €). Dôležitý je aj výber vhodného pozemku. Pre EO je nevyhnutné počítať s účinnou čistiacou plochou s veľkosťou asi 5 m2, uvažovať treba aj o ďalšom priestore na budúci rozvoj, obslužnú komunikáciu a manipulačnú plochu. Vzhľadom na to, že zvyčajne ide o záber poľnohospodárskych pozemkov, nebýva cena za prípadné odkúpenie pozemkov vysoká. V prípade záberu pozemkov vo vlastníctve štátu (napríklad Pozemkový fond ČR) a súladu s územným plánom sa tieto pozemky prevedú na obec zdarma. Väčší záber miesta KČOV v porovnaní s klasickým spôsobom čistenia vody sa môže javiť ako nevýhoda tohto systému. Ak sa však vyberie vhodná lokalita a povrchová vrstva KČOV sa osadí vhodnými rastlinami, čistiareň splynie s okolím a prirodzene ho dotvára. Z grafov je zrejmé, že investičné náklady koreňových čistiarní sú o niečo vyššie. K tomu treba dodať, že samotná obec platí minimum – obvykle 10 % podľa typu dotácie. Pri obstaraní KČOV v cene 1 mil. Kč (asi 40 798 €) sú náklady pre obec teda len 100 tis. Kč (asi 4 080 €). Táto investícia sa obci vráti už v prvom roku prevádzky. Využitím vlastných zdrojov obce možno dosiahnuť zníženie investičných nákladov až o tretinu. Myšlienka zníženia nákladov spočíva vo využití miestnych zdrojov surovín (kamenivo filtra tvorí asi 30 až 40 % celkovej ceny) a v zjednodušení výkopových prác, pri ktorých sa vykopaná zemina odváža len do blízkej vzdialenosti od čistiarne. Koreňové čistiarne môžu získať dotácie z Operačného programu životné prostredie rovnako ako klasické čistiarne. V národných parkoch možno získať po novom aj dotáciu na domácu čistiareň odpadových vôd.

Aká je situácia na Slovensku? Podľa Slovenskej agentúry životného prostredia (SAŽP) už aj na Slovensku nájdeme funkčné KČOV, zatiaľ však v porovnaní s Českou republikou (rádovo 400) v zarážajúco nízkom počte. Konkrétne ich pracovníci na celom území zaevidovali deväť funkčných a päť nefunkčných KČOV. Najviac ich je situovaných v Prešovskom kraji, kde sú tri funkčné KČOV (Nižné Repaše, Kružlov, Sačurov) a jedna vo výstavbe (Krásna Lúka). Žiaľ, súčasná situácia ani veľmi nenaznačuje, že by sa tento stav mal zmeniť. V každom prípade viac k tejto téme možno nájsť na stránkach www.sazp.sk či www.ekoprodukt.sk. Pri zohľadnení viacerých kritérií určila SAŽP ako najvhodnejšie na budovanie KČOV územie Prešovského, Banskobystrického a Nitrianskeho kraja, v ktorých  asi 25 až 30 % územia tvoria obce spĺňajúce súčasne kritériá nadmorskej výšky pod 600 m n. m. a počtu obyvateľstva pod 500 (európskym aj svetovým trendom sú KČOV pre 500 EO). Najvhodnejšie sú okresy Medzilaborce, Stropkov, Svidník, Snina (PO), Rimavská Sobota, Lučenec, Revúca, Poltár, Veľký Krtíš, Krupina (BB), Levice (NR). Územie Trenčianskeho a Košického kraja predstavuje asi 15-percentnú vhodnosť z hľadiska uvedených kritérií (najvhodnejšie sú okresy Sobrance (KE) a Bánovce nad Bebravou (TN)). Žilinský kraj je z hľadiska uvedených kritérií najmenej vhodný, kritéria spĺňa len asi 5 % územia (najvhodnejší je okres Turčianske Teplice).

Funkčnosť v zimnom období
Zimné obdobie predstavuje pre mokraďové rastliny obdobie vegetačného pokoja –  väčšina čistiacich procesov však pokračuje, len účinnosť sa mierne znižuje. Preto sa koreňové čistiarne dimenzujú na zimnú prevádzku tak, aby aj v tomto období spĺňali požadované limity. Počas procesu čistenia vody prevláda v horizontálnych KČOV anaeróbne čistenie, ktoré sa dimenzuje na teploty odpadovej vody v zime. Vegetačný pokoj rastlín má za následok len mierne zníženie účinnosti dusíkatého znečistenia v horizontálnych KČOV – na funkciu vertikálnych filtrov zima významný vplyv nemá. Z týchto dôvodov sa v KČOV II. generácie navrhujú kombinácie horizontálnych a vertikálnych koreňových filtrov, pri ktorých impulzne plnené podzemné vertikálne koreňové filtre zaisťujú odstraňovanie dusíkatých znečistení aj v zime. Legislatívne požiadavky na odstraňovanie dusíkatého znečistenia (v ČR) sa zatiaľ stanovili len pre zdroje od 500 ekvivalentných obyvateľov (EO).

Koreňové čistiarne predstavujú v súčasnosti možnú plnohodnotnú alternatívu k bežným technológiám. Nachádzajú uplatnenie u ľudí, ktorí uprednostňujú výhody prírodných postupov pred technologickými, majú záujem o úspory energie a v niekoľkoročnom horizonte aj o finančné úspory.

Foto a obrázky: archív autorov

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.