Budoucnost nakládání s odpadními vodami

Posledních pár let se na různých konferencích, seminářích a vědeckých časopisech roztrhl pytel s vizemi, kam se bude nakládání s odpadními vodami ubírat. Překvapivě to není žádná rozpolcená smršť názorů, ale většina prací se v jádru shoduje, pouze schémata řešení jsou zpravidla různá.

V současnosti žije na Zemi téměř sedm miliard lidí a z toho 1.2 miliardy z nich nemá přístup k hygienicky nezávadné vodě, což je 20 % současné populace a problém ca. 80 zemí. Pokud vezmeme v potaz předpokládané scénáře, že v r. 2050 nás tu bude devět miliard, tak dle OSN bude bez přístupu k hygienicky nezávadné vodě při nejčernějších scénářích okolo 7 miliard lidí. Při nastalé globální změně klimatu nasimulovaly matematické modely akutní nedostatek vody v příštích 10 - 20 letech především v subtropickém pásu (Španělsko, Itálie, Řecko, sever Afriky, Blízký Východ) a dále např. v Jihoafrické republice. Pokračující růst populace, zvyšující se standardy bydlení, změny klimatu, industrializace, zemědělství a urbanizace zvyšují potřeby využití vody, ačkoliv voda je limitovaný zdroj. Všechny tyto aspekty jsou hnacími silami pro změnu současného nakládání s odpadními vodami.
Současný systém nakládání si klade za cíl vodu co nejrychleji odvést do recipientu, téměř nevyužívá recyklace, produkuje velké množství odpadu a především znečišťuje recipient velkým množstvím nutrientů, které způsobují zvýšenou trofizaci vodních toků a nezřídka jsou příčinou např. masivního rozvoje vodního květu sinic.

Budoucí scénáře nakládání s odpadními vodami, ať už se jedná o centralizovaná nebo decentralizovaná řešení, se snaží v maximální možné míře zabránit vnosu nutrientů do recipientů. Systémy známé pod jmény DESAR (DEcentralised SAnitation and Reuse), ROSA (Resource Oriented SAnitation), EcoSan (Ecological Sanitation) se zaměřují na dělení odpadních vod u zdroje a jejich následné znovuvyužití. Komunální odpadní vody lze rozdělit na žluté (moč), hnědé (fekálie), černé (směs žlutých a hnědých), šedé (vody z praní, sprchování, koupání, atd.) a srážkové. Žluté vody obsahují valnou většinu znečištění přítomného v odpadní vodě (70 - 80 % veškerého dusíku a okolo 50 % veškerého fosforu a draslíku), ačkoliv objemově činí pouze jednotky procent a budoucí scénáře předpokládají po jejich zakoncentrování další využití ve formě hnojiva. Hnědé, resp. černé vody se předpokládají využít anaerobním způsobem spolu s komunálním odpadem za účelem produkce bioplynu. Šedé vody se po vyčištění předpokládají recyklovat ve formě užitkové vody v domácnostech nebo na závlahy. U srážkových vod předpokládají budoucí scénáře jejich oddělení od vod odpadních a jejich optimální využití pro závlahy nebo zásak.
Vedle již zmíněné recyklace nutrientů se předpokládá masivní rozvoj znovuvyužití vody. Z anglických odborných termínů již pomalu mizí výrazy typu wastewater (odpadní voda), který je nahrazován termínem used water (použitá voda), dále např. wastewater treatment (čištění odpadních vod) je nahrazováno termínem water reclamation (obnovení vody). Současné technologie umožňují využívat vyčištěnou odpadní vodu nejen jako závlahovou, ale po jejím vyčištění i jako vodu pitnou. Příklady jsou známy např. ze Singapuru, kde se vyrábí ze splaškové odpadní vody v podstatě deionizovaná voda, jejíž kvalita a cena je tak vysoká, že se používá spíše jako voda průmyslová. Nicméně ca. 10 % této vody je po mineralizaci (přes vápenato- a hořečnatouhličitanová lože) prodáváno pod obchodním názvem NEWATER.
Posledním směrem je využití energetického potenciálu odpadní vody. Vedle již zmiňovaného využití hnědých a černých vod pro anaerobní zpracování a následnou produkci bioplynu, jsou v některých zemích s chladnějším klimatem využívány tepelná čerpadla pro využití rozdílu teploty odpadní vody a okolního prostředí.
Z technologického hlediska lze předpokládat strmý rozvoj membránových technologií nejen pro komunální čištění, ale i pro průmyslové odpadní vody. Membránová filtrace v celém měřítku od mikrofiltrace až po póry o velikosti několika desítek Daltonů (reverzní osmóza) produkuje vyčištěnou odpadní vodu, kterou je možno znovuvyužít. U ultrafiltračních systémů (velikost pórů v setinách mikrometru) lze vodu pokládat i za hygienicky zabezpečenou neboť membrány vystaví stop bakteriím a virům. Vedle membránových technologií by se měl rozvíjet i obor dezinfekce odpadních vod, ať už ozonizací nebo pomocí ultrafialového záření neb nároky na znovuvyužitou vodu zpravidla dezinfekci vyžadují. Mezi další technologie budoucnosti patří i využití řas, které vedle toho, že likvidují znečištění z odpadní vody, tak pohlcují i CO2, který je řazen mezi skleníkové plyny a v neposlední řadě je množství peněz vkládáno do výzkumu výroby bionafty z nich. Mezi další technologie, které zcela jistě naleznou v bližší či vzdálenější budoucnosti uplatnění, jsou mikrobiální palivové články, poté co se u nich podaří vyladit přeměnu chemické energie na elektrickou. Zajímavou technologií je bezesporu tvorba granulované biomasy aktivovaného kalu, která by do budoucna výrazně snížila plošné nároky na čistírny odpadních vod.

Samostatný odstavec si zaslouží recyklace fosforu do formy fosforečných hnojiv. Fosfátová krize předpokládá vyčerpání ekonomicky těžitelných fosfátových rud v horizontu 30 - 40 let, kdy navíc většina světových zásob fosforu je soustředěna v Číně anebo v Maroku (s čínskými investicemi). Cena fosfátových rud vzrostla za posledních pět let osminásobně a při ignorování hledání alternativních zdrojů fosforu se při exponenciálně vzrůstajícím počtu obyvatel na planetě může objevit akutní nedostatek fosforu pro výrobu hnojiv, ústící v nedostatek potravin. Moč (potažmo žluté vody) je koncentrovaným zdrojem fosforu a nyní zejména ve Švédsku a v USA investují do jejího využití ve formě hnojiv. Jako pomalu se rozkládající hnojivo je vhodnou technologií krystalizace struvitu, která ovšem vyžaduje současné dávkování hořčíku (oxid nebo chlorid hořečnatý). V recipientech způsobují nadměrné koncentrace fosforu problémy, a proto by měla být velice žádaná jeho recyklace ve formě hnojiva i z pohledu předpokládané fosfátové krize.
Co lze do budoucna tedy předpokládat? Jednoznačně smysluplnější nakládání s vodou, a to nejen odpadní. U ekonomicky vyspělejších zemí bude kladen důraz na implementaci vyspělých technologií vedoucí k recyklaci energie, nutrientů a vody. U zemí méně ekonomicky vyspělých bude především snaha o rozvoj levných řešení, jak pro čištění, tak pro nakládání s odpadní vodou, vedoucích k zabezpečení udržitelné sanitace a k nezhoršování životního prostředí.

Ing. Marek Holba, PhD.
ASIO, spol. s r.o.

Zdroj: Enviweb

Tweet