Kořenové čistírny odpadních vod

Pojem kořenové čistírny odpadních vod (KČOV), je u nás již poměrně známý s ohledem na cca 400 zrealizovaných KČOV. Čistírny jsou u nás budovány přibližně od roku 1989 a další na svou realizaci teprve čekají. Koncepce čistírny je provozně velmi jednoduchá, čistící funkce funguje přirozeně a soběstačně, role člověka je v ní nutná, ale minimální.

KČOV lze využít pro nejrůznější způsoby čištění odpadních vod, např.: z obcí, individuálních objektů, nemocnic, některých průmyslových odvětví, skládek, dešťových vod, bazénů a koupališť atd. Jedná se v podstatě o umělý mokřad, kde v součinnosti probíhá několik přirozených procesů: fyzikálních, biologických a chemických, na jejichž konci dochází k přečištění odpadní vody do nezávadné jakosti.

V podmínkách ČR se za 20 let provozu KČOV a souběžně prováděných sběru výsledků, provádění výzkumů a pozorování nasbíralo k dispozici mnoho zkušeností. Na tyto roky zkušeností a poznatků, jak u nás tak ze zahraničí navazuje v současnosti koncepce KČOV II. generace. Tyto čistírny, již mají odstraněny drobné nedostatky v návrhu starších konstrukcí předchozích čistíren. Nově provedené konstrukční úpravy v současných čistírnách II. generace mají za následek výrazně komplexnější čistící účinky. Tyto KČOV jsou schopny výrazně snížit v současné době požadované a legislativou sledované koncentrace ukazatelů znečištění BSK5, CHSKcr, NL, NH4+, P, a dále pak i těžké kovy, aniontové tenzidy, některé běžně užívané medikamenty a další látky. Hlavním konstrukčním a koncepčním prvkem změn jsou v gravitačně protékaných kaskádách střídavě umístěné horizontální a vertikální kořenové filtry, což má za následek výrazně komplexnější čistící účinky při zachování jednoduchosti celé konstrukce.

Ekonomická bilance

Pořizovací náklady mají s ohledem na velikost čistírny určité rozmezí, na kterém se nejvíce podílejí: tvar (morfologie) terénu a podmínky pro stavební založení objektů, dále pak také dostupnost pozemku u obce.

Pořizovací náklady KČOV II. generace se pohybují v rozmezí 20-25 tis. Kč/EO. Klasické ČOV se pohybují kolem 15 tis. Kč/EO. Při výběru vhodného pozemku pro KČOV je nutné uvažovat cca 5m2/EO účinné čistící 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.

Orientační výpočtové náklady (EO-ekvivalentní obyvatel)

KČOV 150EO – stavba cca 3 mil. Kč KLASICKÁ ČOV 150EO - stavba cca 2,25 mil. Kč

Je třeba si uvědomit, že obec z pořizovacích nákladů platí pouze min. obvykle cca 10% s ohledem na typ dotačního titulu. Proto zvýšené pořizovací náklady na KČOV jsou pro obec z 1mil.Kč pouze 100tis.Kč. Tento více-náklad se provozovateli tj. obci vrátí hned v prvním roce provozu. V případě, že obec bude realizovat stavbu z vlastních zdrojů, lze pořizovací náklady snížit až o 1/3 s využitím místních zdrojů surovin (kamenivo filtru tvoří cca 30-40% celkové ceny), výkopové práce, trvalá deponie výkopku v blízké vzdálenosti od čistírny).

Provozní náklady jsou největší výhodou KČOV, protože vyžadují pouze jednoduchou manuální obsluhu a ve většině případů nevyžadují napojení na elektrickou energii. Tento provoz umožní stanovení ceny stočného na 3 – 6 Kč/m3 čištěné odpadní vody. U klasických mechanických ČOV se pohybují ceny stočného kolem 20 – 25 Kč/m3 odpadní vody. Cenové rozmezí u KČOV je převážně určeno 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. Některé obce, které již vlastního obecního pracovníka mají, mají provozní náklady opravdu minimální.

Skutečné náklady z praxe X výpočtové náklady (EO – ekvivalentní obyvatel)

KČOV Žitenice 6EO – provoz cca 2 tis. Kč/rok x klasická ČOV - provoz cca 6,5 tis. Kč/rok KČOV Chmelná 150EO – provoz cca 40 tis. Kč/rok x klasická ČOV - provoz cca 180 tis. Kč/rok KČOV Hostětín 240EO – provoz cca 40 tis. Kč/rok x klasická ČOV - provoz cca 300 tis. Kč/rok KČOV Dražovice 780EO – provoz cca 300 tis. Kč/rok x klasická ČOV - provoz cca 950 tis. Kč/rok KČOV Spálené Poříčí 1400EO– provoz cca 240 tis. Kč/rok x klasická ČOV - provoz cca 1500 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, což má za následek většinou 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 několika letech, řádově desítkách let, kdy dojde k přirozenému zakolmatování (zanešení) nátokové části prvního filtru a odpadní voda začne téci po povrchu. Tento jev nemá žádný negativní vliv na účinnost čištění KČOV. V případě, že bude vzniklý zápach nepřijatelný z jakýchkoliv důvodů, lze zaplavenou nátokovu částečně do malé hloubky odtěžit, doplnit kamenivem novým a na povrchu zasypat jemnou frakcí kameniva. Toto řešení, je pouze dočasné na řádově roky, následně je nutná výměna cca 3-5m nátokové části kořenového filtru, která je nejvíce zatížena. Kamenivo lze buď vyprat a uložit zpět nebo úplně vyměnit za nové. Není potřeba předpokládat, že se bude jednat o nebezpečný odpad, což prokázalo náhodných 8 měření ve starých kořenových filtrech s výsledkem možného uložení staré náplně do běžného zásypu. Ostatní objem kořenového filtru se přirozeně kolmatuje desítky let. Kolmatace, je přirozený jev v čase u každého filtru a znamená, že filtr dělá svojí práci, pokud byl správně navržen.

Zimní období znamená sice pro mokřadní rostliny vegetační klid, ale většina čistících procesů pokračuje v přibližně stejné účinnosti, na tuto sníženou účinnost je čistírna dimenzována, tak aby splnila požadované limity. 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 na 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 období. Je nutno říci, že požadavky na odstaňování dusíkatého znečištění, za běžných podmínek, jsou zatím pro zdroje od 500EO výše.

Rekonstrukce kořenových čistíren po zakolmatování, je další častou otázkou. Orientačním výpočtem dojde k zakolmatování celého kořenového filtru po 30-40 letech. Skutečná doba kolamtace závisí na zátížení KČOV a správnému navržení a provozu mechanického předčištění. V průběhu provozu čistírny, se tak upravuje dle potřeby pouze nátoková část kořenových filtrů. Při výpočtu potřebných finančních nároků v provozu čistírny, lze při navýšení stočného o 3 Kč/m3 odpadní vody 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.

Kořenové čistírny jsou v současné době možnou bio-technologickou alternativou k běžným technologiím, nacházejí uplatnění u lidí, kteří upřednostňují výhody přírodních postupů před technologickými.

V Praze dne 25. 5. 2010 Ing. Jaroslav Kršňák, JAMIprojekt