Využití vyčištěných městských odpadních vod bude důležitým příspěvkem pro zmírnění negativních dopadů sucha a nedostatku vody. Společný projekt Vysoké školy chemicko-technologické v Praze (VŠCHT) a Pražských vodovodů a kanalizací, a.s. řeší zajištění podmínek pro recyklaci vyčištěných městských odpadních vod tak, aby jimi města mohla nahradit pitnou vodu.

„Cílem projektu, který proběhl v uplynulých třech letech, bylo zejména docílit takové míry vyčištění odpadních vod, aby bylo možné jejich využití ve městech a obcích k takovým účelům, pro které je dnes používána drahá pitná voda,“ upozornil prof. Ing. Petr Konvalinka, CSc., FEng., předseda Technologické agentury České republiky (TA ČR). Jedná se například o vodu pro zemědělské a jiné závlahy, pro zalévání trávníků sportovních areálů a městské zeleně nebo o vodu pro udržování čistoty měst a obcí. „Levnější užitková voda bude nejen ekonomickým přínosem, ale přinese i šetření přírodních zdrojů surové podzemní a povrchové vody používané pro výrobu vody pitné,“ dodal předseda TA ČR. Tento projekt podpořila TA ČR z programu EPSILON částkou bezmála 5 miliónů korun.

V České republice existuje jen málo lokalit, kde by se znovu přímo a cíleně využívaly vyčištěné městské odpadní vody. „Přitom již dnes má voda, kterou vypouštějí čistírny odpadních vod našich měst a obcí takovou kvalitu, že stačí jen malý krůček k tomu, aby ji mohly jako užitkovou vodu bez problémů znovu ve městě použít. Na závadu bývá zpravidla jen její mikrobiální oživení a pro některé účely i zvýšené hodnoty určitých chemických ukazatelů nebo mikroskopické znečištění léčivy a hormony,“ vysvětlila jedna z řešitelek projektu Ing. Andrea Benáková, Ph.D., z VŠCHT v Praze.

Výzkumníci proto v rámci projektu nejprve laboratorně zkoumali různé způsoby dočištění vody vycházející z čistírny odpadních vod a zkoušeli jejich kombinaci, aby dosáhli nejlepšího výsledku při zachování ekonomické rentability. Jednotlivé zkoušené technologické stupně spočívaly v koagulaci, což je vysrážení znečišťujících látek za pomoci činidla, a dále v pískové filtraci pro další čištění. Dalším stupněm je filtrace, která probíhá přes ultrafiltrační membránu. „Ta zvládne odstranit všechny částice a molekuly do velikosti jedné setiny mikrometru, tedy všechny bakterie, viry, koloidy, makromolekuly a látky způsobující zákal vody,“ uvedla Ing. Andrea Benáková, Ph.D. Při filtraci přes granulované aktivní uhlí (GAU) se zachytí všechna zbylá znečištění a také zápach, který předchozí stupně neodstranily, zejména však již zmíněná mikroskopická znečištění léčivy a hormony. Hygienické zabezpečení se pak na závěr provádí kombinací UV záření a chlorace. Konečně následuje akumulace upravené vody.

Na základě svých zjištění pak výzkumníci navrhli a v praxi odzkoušeli v Ústřední čistírně odpadních vod v Praze poloprovozní zařízení. Zařízení dočišťovalo odtok z Ústřední čistírny odpadních vod Praha a bylo v provozu od září roku 2019 do prosince 2020. V rámci jeho testování bylo možné výše zmíněné technologie provozovat až v osmi  různých provozních režimech. Vzhled a kontejnerové provedení testovaného poloprovozního zařízení je patrný na obrázku níže a v úvodu článku.

Laboratorní výsledky i poloprovozní testy prokázaly, že již po hygienickém zabezpečení vody UV zářením a chlornanem sodným bylo mikrobiální znečištění odstraněno téměř na nulové hodnoty. Mikrobiologické znečištění bylo eliminováno především po ultrafiltraci, a to průměrně o dva řády oproti surové vstupní vodě. Tento typ znečištění byl po dezinfekci eliminován na jednotky kolonií. Co se týče ukazatelů fekálního znečištění koliformní bakterie a Escherichia coli, tak po dezinfekci došlo k jejich úplnému odstranění. Z pohledu fyzikálně-chemických parametrů, vyčištěná odpadní voda vyhovuje mezinárodním standardům pro opětovné využívání a jejich snižování nebylo předmětem návrhu poloprovozní jednotky. I tak lze říci, že při zařazení technologických stupňů písková filtrace, membránová filtrace a filtrace přes GAU docházelo ke snížení o 28 % v případě organického znečištění (CHSKMn), amoniakální dusík byl odstraněn z cca 28 %, koncentrace celkového fosforu byla snížena v průměru o 46 % a koncentrace orthofosforečnanového fosforu o 40 %. Po zařazení sorpčního stupně analýzy prokázaly, že granulované aktivní uhlí snižuje obsah organického znečištění vody charakterizované parametrem chemická spotřeba kyslíku (CHSKMn). Oproti uspořádání bez sorpčního stupně došlo k odstranění tohoto typu znečištění o 72 %. Součástí projektu bylo rovněž sledování koncentrací vybraných farmakologických látek. Testy na poloprovozní jednotce prokázaly významnou eliminaci těchto látek na granulovaném aktivním uhlí často pod mez detekce analytické metody. Během hygienického zabezpečení a akumulace nedocházelo z hlediska těchto látek ke zhoršení kvality upravené vody.

Terciárně dočištěná odpadní voda dosahuje po průchodu poloprovozním zařízením po chemické i mikrobiální stránce kvality vody pro závlahy třída A (nejvyšší) podle nového Nařízení Evropského parlamentu a rady (EU)  2020/741 ze dne 25. května 2020 o minimálních požadavcích na opětovné využívání vody. Vzhledem k zaměření projektu je i důležité, že produkovaná voda splňuje požadavky normy ISO 20761/ČSN 75 9021 Opětovné využití vody v městských oblastech – Směrnice pro hodnocení bezpečnosti opětovného využití vody – Hodnocené ukazatel a metody. Obecně lze konstatovat, že při využití všech studovaných technologií a operací lze městskou odpadní vodu dočistit na kvalitu vody pitné.

Prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc., z VŠCHT Praha shrnul výsledky projektu konstatováním, že by měly přispět k tomu, aby i vodoprávní úřady včetně Ministerstva životního prostředí a Ministerstva zemědělství získaly důvěru v demonstrované technologie recyklace vod a podpořily vznik národního právního předpisu pro opětovné využívání vody. Vodní právo České republiky nezná dosud ve svém základním zákonu institut nakládání s recyklovanou vodou. Tato skutečnost zatím brání širšímu využívání recyklované vody, přestože i Komise EU považuje recyklovanou za přirozený alternativní zdroj vody s minimálním dopadem do životního prostředí ve srovnání s jinými alternativními zdroji. Pro využívání recyklovaných vod hovoří i fakt, že při kalkulaci ceny tohoto produktu odpadají nákladové položky např. za odběry vody z přírodního prostředí a při použití k zavlažování i za vypouštění odpadních vod do vod povrchových.

Propagační video k projektu recyklace odpadních vod lze přehrát zde.

Zdroj: Technologická agentura ČR, foto (poloprovozní jednotka – recyklace vody) SOVAK ČR