Voda je vzácná komodita. K ochraně našich přírodních vod a podpoře výroby pitné vody jsou všechny odpadní vody nejprve vyčištěny od škodlivin a znečišťujících látek předtím, než se vrátí do vodního cyklu. K úpravě vody a dosažení nejlepší možné přirozené kvality vody se používají různé procesy.Obecně lze čištění odpadních vod rozdělit na dva základní typy. Nejprve se z vody odstraní problematické látky. To se provádí čištěním, odstraňováním železa, odstraňováním manganu, sterilizací, odsolováním nebo změkčováním. Pak jsou specificky doplňovány látky, aby se zlepšila kvalita a ovlivnily parametry, jako je hodnota pH nebo vodivost.
K dispozici máte několik procesů k implementaci různých přípravných fází úpravy vody:
Nejvyšší objem odpadních vod, které je třeba vyčistit, je v komunálních čistírnách odpadních vod, a proto je zde zapotřebí různorodější kombinace a účinnější postup. Použité postupy záleží na typu čistírny odpadních vod.Procesy úpravy v úpravnách odpadních vod lze rozdělit do různých fází.
V první fázi se zcela neupravená odpadní voda upravuje mechanicky; tím se odstraní asi 20–30 % obsažených pevných látek. K dosažení tohoto cíle je odpadní voda vedena do prosévacího zařízení, kde česle nebo sítový buben filtruje hrubé nečistoty jako listí, papír nebo textil. Různé česle, od hrubých česlí s šířkou mezery několik centimetrů po jemné česle s šířkou mezery několik milimetrů, přes které teče voda různou rychlostí, filtrují hrubé materiály krok za krokem. Mechanicky získané nečistoty z česlí jsou odvodněny a zlikvidovány ve spalovně.
Předčištěná voda pak odtéká do tzv. lapáku písku. V technologii čištění odpadních vod se k odstraňování hrubých částic, jako jsou kameny, skleněné střepy nebo písek a hrubé organické materiály, které nebyly odděleny česlemi, používá sedimentační nádrž. To se děje při relativně vysoké rychlosti proudění zhruba 0,3 m/s. Rozlišuje se mezi neprovzdušňovaným dlouhým lapákem písku, provzdušňovaným dlouhým lapákem písku (zvaný také podélný lapák písku) a kruhovým lapákem písku.
Provzdušňovaný lapák písku odstraňuje z odpadní vody další tuky a oleje a pak dochází k následujícímu: vháněný procesní vzduch vytváří valivý pohyb ve vodě, který vynáší lehčí látky, jako jsou oleje a tuky, na povrch. Díky tomu je lze snadno odstranit z vody.A kruhovým lapákem písku odděluje látky od odpadní vody odstředivou silou a odsává je. Po vyčištění v lapáku písku se odpad z lapače písku omyje a zbaví organických látek. Tím se vylepší odvodnění zachyceného anorganického materiálu, který je možné znovu použít například při stavbě silnic. Pokud není možná další recyklace, musí být odpad z lapače písku řádně zlikvidován; je umístěn na skládku nebo zničen ve spalovnách odpadů.Primární usazovací nádrž je další fází úpravy odpadní vody. Rychlost proudění odpadní vody je přibližně 1,5 cm/s, tedy výrazně pomalejší než v lapači písku. Snížení rychlosti proudění se dosahuje rozšířením nádrže. Nízká rychlost proudění je nutná, aby se jemnější částice nečistot mohly v závislosti na své povaze usadit na dně nebo na vodní hladině. Kal vznikající sedimentací (usazování na dno) se nazývá primární kal. Obvykle se skládá z organického materiálu. Primární kal se tlačí zdola škrabkou do jímky čerstvého kalu. Plovoucí látky se přenesou do potrubí plovoucího kalu. Čerpadlo přepravuje čerstvý kal do vyhnívací nádrže.Ve vyhnívací nádržije ve čtyřech fázích produkován plynný metan (hydrolýza, acidifikace, acetogenní a metanogenní fáze); v blokové teplárně je přeměněn na elektřinu a může být použit k zásobování čistírny energií. Proces vyhnívání ve vyhnívací nádrži se dokončí po přibližně čtyřech týdnech. Zůstává kal bez zápachu, který se po odvodnění odstředivkou nebo filtrem často používá v zemědělství.Zde končí mechanická fáze čištění. V průměru je v této fázi z odpadní vody odstraněno 30 až 40 % nečistot. Na své cestě čistírnou odpadních vod nyní odpadní voda dosáhne další fáze úpravy.
Ve většině čistíren odpadních vod vtéká předčištěná voda ve fázi mechanického čištění do tzv. provzdušňovacích nádrží, které jsou často navrženy jako cirkulační nádrže. Zde probíhá biologické čištění.
Voda je uváděna do cirkulace dodáváním kyslíku a s pomocí vrtulí. Vznikají více či méně větrané oblasti, ve kterých se vytvářejí různé podmínky pro bakterie a mikroorganismy. Tyto mikroorganismy se živí organickými kontaminanty stále přítomnými ve vodě a přeměňují je na anorganické látky. Bakterie tvoří vločky aktivovaného kalu, které volně plavou na vodě. Přívod kyslíku stimuluje množení bakterií a podporuje tak tvorbu aktivovaného kalu. Tento proces biologického čištění odpadních vod se proto také nazývá proces aktivovaného kalu.Odpadní voda s aktivovaným kalem odtéká do sekundární usazovací nádrže. Probíhá sedimentace: Aktivovaný kal se usazuje na dně nádrže s čištěnou vodou, kde může být oddělen od čisté vody mechanickými čisticími zařízeními na dně. Část kalu je převáděna do vyhnívací nádrže jako další biomasa. Zbývající část kalu, známá také jako „vratný kal“, se vrací do provzdušňovací nádrže, aby se zajistilo, že v provzdušňovací nádrži bude dostatek mikroorganismů k rozkládání nečistot. Po biologickém čištění je přibližně 90 % odpadní vody očištěno od biologicky rozložitelných látek. Protože je kyslík dodáván z kompresorů, vyžaduje biologická fáze čištění nejvíce energie z celého procesu čištění. Jakmile voda dosáhne zákonem předepsané kvality, může se vrátit do vodního cyklu – například do řeky.V mnoha dalších případech biologické čištění nestačí. V těchto případech jsou nutné další procesy úpravy odpadních vod – například příprava v podobě chemického čištění. Zde se rovněž používají chemická aditiva.
V této fázi úpravy odpadních vod se pro čištění odpadní vody používají chemické procesy. Za tímto účelem se používají chemické sloučeniny k dosažení zákonem předepsaných standardních hodnot vody. Chemické ošetřování v čistírnách odpadních vod zahrnuje neutralizaci, desinfekci, srážení fosforu, odstraňování dusíku, odmrazování a odstranění manganu.
Neutralizace se používá k vytvoření předepsané hodnoty pH, čehož se dosáhne přidáním kyseliny, např. HCl, nebo zásady, např. vápenného mléka.Během desinfekci se ničí patogeny přidáním chlóru nebo oxidu chloričitého. Dobrou alternativou k přidávání chemikálií je ozařování odpadní vody UV zářením, ale používá se méně často. Odstranění fosforu: Naše odpadní voda je často kontaminována fosfáty z čisticích prostředků, hnojiv, potravinových doplňků a fekálií. Pokud zůstávají v odpadní vodě, vedou k přehnojení vodních nádrží a obohacení živinami, což může vést ke zbytečnému růstu rostlin (eutrofizace) škodlivých pro ekosystém.
Phosphates are removed with a chemical precipitation or flocculation process. . srážení fosforu je částečně aktivováno přidáním solí hliníku nebo železa do lapače písku nebo do sekundární usazovací nádrže. Vločky z kovu a fosforu, které vznikají během tohoto sekundárního čištění, se pak odebírají z odpadní vody společně s aktivovaným kalem. V závislosti na způsobu provozu lze fosfor také „vylovit“ z odpadní vody pomocí mikroorganismů. V takovém případě mluvíme o biologické eliminaci fosforu, která se však stále používá jen zřídka.
Chemické čištění vody rovněž zahrnuje odstraňování dusíku: Dusíkaté sloučeniny odstraňují životně důležitý kyslík z vody a při vypuštění do vodních nádrží mohou dokonce způsobit úhyn ryb. Dusík se vylučuje nitrifikací a denitrifikací: Během nitrifikacese přidáním anaerobních bakterií a kyslíku přeměňuje amonium na dusitan – a ve druhé fázi na dusičnan. Následná denitrifikace je rovněž spuštěna přidáním anaerobních mikroorganismů. Ty rozkládají enzymatickými pochody nitráty na plynný dusík, který se následně vrací do atmosféry.Odstranění železa: Ke snížení obsahu železa v odpadní vodě na předepsanou hodnotu se kationty železa (II) oxidují přidáním kyslíku. K zahájení oxidačního procesu je třeba přidat do odpadní vody hydroxid sodný.Odstranění manganu: Mangan je obvykle přítomen v odpadní vodě jako hydrogenuhličitan manganatý. Přidáním kyslíku vznikají špatně rozpustné sloučeniny manganu IV, které lze snadno odstranit z vody.
Ve čtvrté a poslední fázi čištění se používají membránové a filtrační procesy. Částečně se tato fáze čištění kombinuje s chemickými procesy srážení a vločkování. Ty vytváří například metoda flokulační filtrace. Srážecí a vločkovací přípravky se přidávají do odpadní vody, což způsobuje vločkování látek, které se následně oddělí. Odpadní voda s vločkovaným materiálem pak prochází látkovým nebo pískovým filtrem.
Pomalu prosakuje vrstvou filtru. Tím se odstraní i ty nejmenší vyloučené pevné částice.Nanofiltrace funguje velmi podobným způsobem. Na rozdíl od normální filtrace je však voda vedena pod tlakem přes membránu, která zadržuje i ty nejmenší rozpuštěné částice, jako jsou molekuly nebo ionty těžkých kovů. Totéž se děje při reversní osmóze, při které se používají ještě vyšší provozní tlaky a jemnější membrány.Znečišťující látky zachycené během filtrace, nanofiltrace a reversní osmózy se filtrují do zpracování kalu ve formě vyfiltrovaného kalu přes primární usazovací nádrž.Voda se nyní dostává do poslední části čistírny odpadních vod – do akumulační nádrže na vyčištěnou vodu. Zde se opět odeberou vzorky vody a zkontroluje se její kvalita. Vyčištěná voda se vrací do vodního cyklu až po splnění zákonem předepsaných parametrů.
STRÁNKY NA TÉMA ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD VE SVĚTĚ:Úprava vody a odpadní vody | Služby pro provozovatele čistíren odpadních vod | Případové studie | Performance³ | Wastewater treatment guide | Kalkulátor výkonnosti
