Recyklace exkrementů a efektivní využití vody: Cesta k udržitelné budoucnosti

Projekt Chytré Líchy v Židlochovicích učinil významný krok směrem k udržitelnému hospodaření s vodou. Na odborném semináři, který se konal 19. listopadu 2024 v Brně, byly prezentovány konkrétní návrhy opatření připravené experty z firmy ASIO a Technické univerzity v Hamburku. Seminář, uspořádaný Jihomoravskou agenturou pro veřejné inovace JINAG, přivítal odborníky na životní prostředí i zástupce samospráv, kteří diskutovali o přínosech a realizovatelnosti navrhovaných řešení.

Starosta Židlochovic Jan Vitula přiblížil projekt: „Chytré Líchy představují ambiciózní projekt, který má za cíl vytvořit v Židlochovicích zcela novou, udržitelnou městskou čtvrť. Tento projekt se odlišuje od běžné developerské výstavby tím, že klade velký důraz na ekologii, společenský život a inovace.”

Hospodaření s vodou jako klíčový prvek udržitelnosti

Hospodaření s vodou je jedním z pilířů projektu Chytré Líchy, jehož cílem je vybudování udržitelné městské čtvrti. Díky promyšlenému systému práce se srážkovou, odpadní a podzemní vodou by projekt mohl uspořit až 50 % pitné vody, což představuje významnou úsporu jak z ekologického, tak ekonomického hlediska. Důraz je kladen i na minimalizaci uhlíkové stopy a posílení odolnosti lokality vůči suchu.

Experti posoudili dostupné zdroje vody, včetně veřejného vodovodu, podzemní a srážkové vody, stejně jako možnosti recyklace. Na základě ekonomických a technických analýz bylo vybráno sedm variant řešení, která odpovídají místním podmínkám a zároveň jsou přijatelné pro obyvatele. Varianty zahrnují využití lokálního koloběhu vody i kombinaci s centrálním zásobováním užitkovou vodou a jejího využití pro splachování a zalévání. Při hodnocení jednotlivých variant se zohledňovala úspora pitné vody, celkové náklady, dopad na ekologii, uhlíkovou neutralitu, nezávislost obyvatel, stabilita a komplikace při projednání.

Jan Bárta z agentury JINAG uvedl: „V projektu Chytré Líchy se momentálně nacházíme v oblasti, která není úplně běžným řešením. Proto jsme se rozhodli aktivně zapojit odborníky a zástupce samospráv. Jejich zkušenosti a odlišné pohledy nám pomohou nalézt optimální a realizovatelné řešení pro efektivní hospodaření s vodou a zároveň inspirovat další obce k zavádění podobných projektů.”

Čtěte také: Exkrementy a voda: Nová řešení

Inovativní přístupy k úpravě vody

Karel Plotěný ze společnosti ASIO a Jana Rose z Technické univerzity v Hamburku představili inovativní přístupy k úpravě vody v lokalitě Chytré Líchy spolu s ukázkami obdobných řešení v Německu.

Karel Plotěný dodal: „Profesor Otherpohl z TU Hamburk v jedné ze svých přednášek poznamenal, že můžeme systém sanitace vylepšovat, nebo se na něj podívat znovu, holisticky a z pohledu udržitelnosti. Tento trend (vyučovaný i na TU Hamburk) pak představuje zdrojově orientovaná sanitace, která pojímá problematiku sanitace ne jako řešení hygienického problému, ale komplexně jako nakládání se živinami a nutností jejich efektivní recyklace a šetření zdroji, včetně spotřeby vody. Což pak souvisí s taxonometrií (produkcí CO2) a i s adaptací na sucho.”

„Aby to bylo pochopitelnější - zdrojově orientovaná sanitace předpokládá dělení vod na pitnou a užitkovou a odpadních vod podle původu na šedou (vodu bez exkrementů a moči) a černou (vodu obsahující převážnou část živin). Díky tomuto pohledu a dělení vod pak můžeme dospět k podstatnějším změnám v dopadech na životní prostředí, zejména co se týká udržitelnosti. Nutné je při tom ještě zohlednit podmínky na konkrétní lokalitě z hlediska hydrogeologie a hustoty obyvatel a dostupnosti všech možných zdrojů. V lokalitě Líchy jsme se tento přístup snažili konkrétně aplikovat. Cenné je především to, jak probíhal proces tvorby variant a jejich následné hodnocení. Zkušenosti budou doufám přenositelné,” doplnil Karel Plotěný.

Součástí semináře byla také diskuze nad významem zadržování vyčištěné vody z čistíren odpadních vod přímo v krajině v Židlochovicích.

Místostarosta Židlochovic Tomáš Šenkyřík řekl: „Projekt Chytré Líchy zpětně ovlivnil, jak uvažujeme o nakládání s vodou. Zadržení vyčištěné vody z ČOV dle našeho projektu doposud nelze, protože nám v tom brání současná legislativa. Nicméně nás tento stav inspiruje k tomu, abychom rozšířili naši ČOV o kvartérní čištění, což je odbourávání mikropolutantů, jako jsou nanoplasty, léčiva, těžké kovy atd.”

Čtěte také: Ekologická stopa psích exkrementů

Nové nároky na čištění odpadních vod

Seminář ukázal, že inovativní přístupy k hospodaření s vodou mohou být klíčem k udržitelnému rozvoji nejen pro Chytré Líchy, ale i pro další lokality. Nicméně, je třeba se připravit na nové výzvy a nároky v oblasti čištění odpadních vod.

Ing. Vilém Žák, ředitel a člen představenstva SOVAK, Sdružení oboru vodovodů a kanalizací ČR, které je jedním ze čtyř subjektů konsorcia, jež pro Ministerstvo zemědělství zpracovává národní prováděcí plán předmětné směrnice, to pojímá jako jedinečnou příležitost, která konečně pomůže vyřešit dlouhodobě neřešené problémy tohoto rezortu. Jeho výstupem, říká, by měla být GIS mapa, tedy systém, se kterým se dá dále pracovat.

Mgr. Martin Pták, ředitel odboru ochrany vod MŽP, charakterizoval směrnici jako „velký skok“. Zahrnuje totiž do čistícího procesu širší spektrum znečišťujících látek jako jsou mikropolutanty, mikroplasty, látky z kosmetických přípravků a z léčiv. Dále požaduje tzv. kvartérní stupeň čištění, a to u ČOV s kapacitou nad 150 tisíc ekvivalentních obyvatel (PE). Česko se bude muset ovšem vypořádat také s požadavkem na vybudování ČOV už pro obce s více než 1000 PE, čímž se rozšíří počet těchto zařízení více jak dvakrát. A konečně, směrnice se dotkne i individuálního způsobu čištění odpadních vod jako jsou septiky, jímky apod.

Hydrobiolog RNDr. Josef Fuksa, CSc. z Výzkumného ústavu vodohospodářského TGM uvedl, mezi důležitými statistickými vodohospodářskými údaji, že z „klasického“ znečištění přetrvává problém eutrofizace, tedy vysokých koncentrací fosforu, který z více než 50% pochází z čistíren odpadních vod. Významné je dnes znečištění farmaceutickými látkami. Nejvíce je zastoupen Metformin, kterého se v ČR ročně spotřebuje cca. 220 tun, koncentrace v dolních tocích řek jsou na úrovni 0,9 μg/l, resp. cca 4-5 % celkové spotřeby. Následuje Oxipurinol a Gabapentin. Zároveň ale dodal, že bohužel „nedisponujeme technologií, kterou bychom tato farmaka z vody dostatečně odstranili“.

Ing. Jan Potužák, Ph.D., vedoucí vodohospodářské laboratoře, Povodí Vltavy s.p., České Budějovice, se věnoval fenoménu tzv. odlehčování, k čemuž poznamenal, že o jeho vlivu na kvalitu vody moc nevíme, neboť pracujeme s falešnými daty. Jde totiž o jev krátkodobý, který standardní monitoring často ani nezachytí.

Čtěte také: Earth Rated sáčky s vůní levandule

Seminář STUŽ obohatila diskuze, ve které zaznívaly názory, že ten hlavní úkol při vyrovnávání se s vyššími nároky na čištění odpadních vod je oddělování srážkových vod a následně plnění nových limitů znečišťující látek v procesu čištění. Nové nároky čeká také důsledný monitoring a samozřejmě velký otazník se vznáší nad financováním toho všeho.

Řešení pro ekologickou kanalizaci a odvodnění

Řízení zdrojů a jejich využití lze využít i při řešení problematiky odvádění komunálních vod z městských a venkovských území. Ekologické řešení pro kanalizaci a odvodnění se stává stále důležitějším tématem v době, kdy čelíme klimatickým změnám a nedostatku vody.

Na rozdíl od komunální sféry, probíhá v průmyslu proces čištění odpadních vod smysluplněji, a to jak z pohledu ekonomického, tak ekologického. Základem postupů v průmyslu je totiž vyhnutí se ředění, separování a prosazovat individuální čištění odpadní vody různých parametrů a to obvykle těch, které nelze zpracovávat v městských čistírnách.

Základem znovuvyužití odpadních vod je jejich rozdělení podle původu. Jednotlivé koncepty ponoukají různé varianty dělení odpadních vod z domácností, přičemž jednotlivý druhům vod jsou přiřazeny barvy (černá, šedá, hnědá, žlutá a bílá voda). Např. na úrovni domácností dělíme na černou, hnědou, žlutou a šedou vodu. Přičemž hnědá, černá a žlutá jsou nositeli živin a energie. Šedá je pak voda méně zatížená znečištěním.

To, že tato myšlenka není nová, dokazuje starý systém Liernur, který byl užíván hlavně v Holandsku. Tento systém je příkladem separačního systému užívaného pro sběr odpadní vody z toalet (černá voda) v 19. a na začátku 20. století. V současnosti se vědci z celého světa k této myšlence vrací a s vývojem konstrukčních možností se snaží hledat vhodné sanitační řešení.

DESAR - Decentralizované Odvádění a Znovuvyužití Odpadních Vod

DESAR je název, který se již vžil pro celý systém opatření pro decentralizované odvádění a znovuvyužití odpadních vod. Tato metoda používá celou škálu řešení a to od systémů blízkých přírodním podmínkám, jako jsou biologické rybníky, různé vertikální a horizontální filtrace a vegetační způsoby čištění, přes "miniverze" technologií normálně používaných ve velkých centralizovaných čistírnách, až po speciální technologie jako jsou membránové procesy.

Řešení ve stylu DESAR lze dále rozdělit na ty, které využívají přírodních způsobů a na ty, které jsou více sofistikované. Systém, kdy u rodinného domu jsou toalety oddělující moč, která se sbírá v zásobníku a zbytek exkrementů, který se pak biologicky čistí (např. v septiku s vegetačním dočištěním) a takto předčištěné vody se společně zasakují s šedými vodami je již běžným řešením. Při řešení např. administrativních budov a hotelů apod. se sice také uplatňují systémy s dělením vod tj. oddělí se moč a separátně zpracuje, dále se oddělí hnědé vody a šedé vody a zpracují se pomocí biologických procesů a membránové filtrace. Jednou z možností je, že se řeší jen recyklace vod používaných na splachování záchodů. Přičemž základem recyklace vod jsou membránové separační procesy.

Technologie MEGA pro Úpravu a Recyklaci Vody

MEGA vyvíjí a vyrábí membrány RALEX® od roku 1985. Elektrodeionizace (EDI) je kontinuální, bezchemický proces čištění vody, při kterém se získává ultra čistá voda pro průmyslové použití s odporem až 18,2 MΩ∙cm. MEGA nabízí technologie pro snížení obsahu solí velmi komplikovaných odpadních vod a pro recyklaci průmyslových odpadních vod, abyste je mohli znovu použít ve výrobě.

Technologie MEGA se využívá například při výrobě dusíkatých hnojiv, kde MEGA vyvinula unikátní řešení pro recyklaci kondenzátu založené na elektrodialýze.

Příklady Aplikací Technologie MEGA

• Úprava vody pro energetický průmysl: Výroba napájecí vody pro kotle.
• Demineralizace podzemních a povrchových vod: Úprava pitné a průmyslové vody.
• Čištění procesní vody v uzavřeném cyklu: Eliminace negativních dopadů těžby a zpracování uranové rudy.
• Výroba demineralizované vody: Systém EDR vyrábí 640 m3/h demineralizované vody s minimálně 87% výtěžností.

EDR-IF je vyspělejší verze svazku EDR, který jsme vyvinuli pro úpravu vysoce zasolené vody v průmyslu, jako je koncentrace RO retentátu, předkoncentrace před odpařením, aplikace ZLD (uzavřený oběh vody) a čištění různých typů průmyslových odpadních vod.

Recyklace moči jako cenného zdroje živin

Moč, také známá v naředěné formě splachovací vodou jako žlutá voda, je produkována denně. Ačkoli žlutá voda představuje méně než 1 % z celkového objemu odpadních vod z domácností, to je zdrojem 80 % dusíku a nejméně 50 % fosforu a draslíku z celkového množství těchto živin přítomných v odpadních vodách z domácnosti Má tedy být považována za odpad nebo za cenný zdroj živin? Podíváme-li se na tuto otázku z pohledu oběhového hospodářství, měli bychom oddělit moč tam, kde to je možné, a recyklovat ji.

Separace moči zahrnuje několik benefitů, například celkově méně znečištěné odpadní vody a tudíž znamená i menší objemy čistíren odpadních vod. V některých případech může dokonce znamenat absenci potřeby srážení fosforu. Ideální místa pro recyklaci jsou odpočívadla podél dálniční sítě, benzínové stanice, kulturní akce a festivaly, nebo odlehlé nemovitosti v horských oblastech. Je ovšem zcela evidentní, že ve vyspělých zemích EU v 21. století se masově nebudeme navracet k suchým záchodům.

V průběhu experimentů bylo prokázáno, že nejjednodušší způsob, jak moč hygienizovat, je její ukládání po dobu několika měsíců. WHO Příručka pro likvidaci využití exkrementů doporučuje období stabilizace po dobu 4-6 měsíců při teplotě 20 °C.

Byly testovány i metody zakoncentrování moči. Pro zemědělce je nevýhodné vozit na pole vodu, které je v moči 95 %, ale potřebují aplikovat močovinu jako koncentrované hnojivo. V klimatických podmínkách ČR se tedy metody ukázaly jako neekonomické anebo málo účinné a navíc těžko přenositelné do praxe. Problémem zakoncentrování moči je i fakt, že některé PPCPs v moči přetrvávají i po její stabilizaci.

Použití lidské moči se ale v podstatě neliší od použití kravské moči, která se běžně používá dokonce i v organickém zemědělství a to nejen jako hnojivo, ale i jako pesticidy a insekticidy. Přitom obsahy hormonů v kravské moči mohou být násobně vyšší než v lidské moči. Jediným negativem pak zůstává riziko zasolení půdy. Toto se však eliminuje ředěním vodou a střídáním hnojiv. Aplikační doporučení pro ředění moči a její použití ve formě půdního kondicionéru je 1:4 - 1:6. Jako vhodná plodina se jeví z důvodu psychologické bariéry například kukuřice určená k produkci siláže určené pro zpracování v bioplynové stanici.

Jako výhodné místo pro separaci moči byly zvoleny v rámci modelového případu víše zmíněné čerpací stanice. Čistírny u dálničních odpočívek a motorestů v drtivé věčně případu nefungují správně. Přitom postačí oddělit část moči pocházející od pánské populace.

Během testování různých způsobů nakládání s žlutou vodou byly vyvinuty rovněž sorpční pachové filtry. V průběhu projektu byla testována celá řada sorpčních materiálů a gelů a bylo vytipováno hned několik sorbentů, podle povahy zápachu. Tyto filtry jsou vhodné pro místa s vysokým podílem moči v odpadní vodě nebo míst kde je generován zápach. Rovněž byly testovány na domovních čistírnách a v kanalizačních šachtách, kde prokázaly vysokou účinnost odstranění. Strojové měření se shodovalo i s výsledky provedeného dotazníkového šetření mezi občany Ivančic podle normy ČSN 83 5030.

Recyklace šedé vody

Jednou z nejcennějších surovin, se kterou pracujeme, je bezesporu voda. K tomu se přímo nabízí vody šedé, jakožto minimálně znečištěné odpadní vody, vznikající na úrovni domácnosti například při sprchování nebo mytí rukou. Takováto voda je pak po vyčištění vhodná nejen jako voda užitková, ale například i pro zálivku rostlin. Což se ukázalo v posledních letech ve spojitosti s rostoucím suchem jako jeden z pádných argumentů pro recyklaci.

Životní prostředí je z hlavních argumentů pro recyklaci šedé vody. Není důvod, proč bychom měli znečišťovat a spotřebovávat zbytečně další čisté zdroje povrchové a podzemní vody, když můžeme snadno využít vodu, kterou jsme již jednou použili. Recyklace je navíc ekonomicky výhodná.

Například u domácnosti, jež není napojena na kanalizaci a odpadní vody pouští zbytečně do jímky na vyvážení a ředí si tak její obsah, může být recyklace šedé vody výrazným ekonomickým přínosem. V tomto ohledu značně zaostáváme za zeměmi, jako je např. Izrael, který dnes recykluje více než 80 % svých odpadních vod! Většinu z toho pak využívá v zemědělství. Pozadu jsme bohužel i s legislativou, jelikož u nás neexistuje žádná norma, která by poskytla vodítko pro posuzování kvality šedých vod, musíme se inspirovat v zahraničí. Např. ve Velké Británii byla v roce 2010 vydána norma: BS 8525 zabývající se systémy šedých vod a obsahuje doporučení týkající se kvality šedých vod a jejího monitorování.

Z experimentů vyplývá, že zatímco toxický efekt na klíčivost semen se neprojevil v žádné z testovaných variant, efekt na chvostoskoky, s nimiž probíhal paralelně další experiment, byl také zajímavý. Překvapivě nejlépe vyšly testy se surovou vodou.

Aby mohl být provoz vyhodnocen, byl v průběhu pravidelně monitorován a to jak po stránce, mikrobiologického a hygienického zabezpečení odtoku tak po stránce analytické. Všechny naměřené parametry svědčí o tom, že šedá voda je vhodná pro závlahu. Navíc je třeba dodat, že reaktor byl koncipován jako mechanicko‐biologický. Samotná biologie však nabíhá u tohoto typu vod pomaleji. Lze tedy předpokládat, že po jejím zapracování za cca. 2‐3 měsíce od spuštění bude voda ještě o něco čistší. Navíc je známo, že tenzidy ve vodě obsažené se snadno rozkládají působením slunečního UV záření a za působení aerobních půdních mikroorganismů.

Dlužno však dodat, že jako zdroj šedé vody v případě použití pro závlahu rostlin, doporučujeme pouze vody z mytí rukou a ze sprchování. Tyto vody nejsou tak zasolené jako vody kuchyňské z mytí nádobí nebo z pračky. Při dlouhodobém použití těchto vod mohou vznikat inkrusty a zasolení půdy.

Ačkoliv projekt ještě neskončil, už nyní je možné říci, že se podařilo prokázat vhodnost šedých vod k opětovné recyklaci a použití nejen jako vody užitkové ale i k závlaze rostlin. Abychom předešli obavám některých hygieniků, doporučujeme aplikovat šedé nebo i jiné vyčištěné odpadní vody pomocí kapkové podzemní závlahy.

tags: #recyklace #exkrementů #využití #vody

Oblíbené příspěvky:

• Tragédie a kontaminace v Číně
• Dřevěné pelety 15 kg
• Kompost Kralovice a okolí
• Stavební odpad v ČR
• Památník Karla Čapka a příroda