Globální ekologická filtrace: Metody a trendy

Snížení provozních nákladů, včetně nákladů na energii, se v současné době stává prioritou pro provozovatele vodohospodářských a čistírenských infrastruktur, a to vedle splnění požadavků právních předpisů. Pokles růstu ekonomiky, vzrůstající cena a spotřeba energie a stále přísnější nároky na kvalitu vyčištěné odpadní vody jsou jedny z hlavních faktorů, vedoucích k tlaku na energetickou optimalizaci v oboru. Tato technická pomůcka poskytuje pohled na vyvíjející se možnosti energetických úspor při čištění odpadních vod.

Někdy je také možné se v této souvislosti setkat s akronymem NEW - nový přístup k energii (E), recyklaci vody (W) a recyklaci nutrientů (N), a někdy se preferuje ještě komplexnější přístup - do požadavků jsou zahrnuty i nároky na minimalizaci znečištění ovzduší. Primárními funkcemi sanitačních systémů jsou ochrana zdraví, recyklace vody, živin a energie a zabránění snižování kvality životního prostředí. Řešení ekologické sanitace (odpadních vod) by pak tedy mělo zahrnovat přinejmenším tyto funkce.

Je zřejmé, že některé dnešní požadavky budou a jsou protichůdné. V tom je právě výzva dnešní doby - dokázat minimalizovat náklady a zároveň maximalizovat výnosy a zvyšovat kvalitu produktů. Ze zkušeností a minulosti se ví, že když je potřeba (poptávka), tak se řešení najde.

Energetická bilance ČOV

Obecně odpadní voda obsahuje organické látky, tepelnou a kinetickou energii, jejíž množství je, jak již bylo uvedeno, zhruba 9x vyšší než je potřeba na její čištění. Paradoxně ačkoliv odpadní voda obsahuje takové množství energie, na valné většině čistíren je nutno energii na vyčištění odpadní vody ještě dodat. Proto je potřebné provést na čistírně bilanci energetických vstupů a výstupů.

Ale šetřit lze okamžitě, a to poměrně nenáročnými opatřeními. Byla provedena důkladná studie na evropských čistírnách, která prokázala, že bez výrazných investičních nákladů lze uspořit 10-15 % celkových nákladů na energii. Ve světě už je známých několik různých návodů nebo scénářů, jak energetické úspory na čistírnách odpadních vod provádět. Jedním z nejzajímavějších návodů je manuál, který vydala americká EPA, a dále ENERGY STAR Portfolio manažer. Ze starších návodů se dá připomenout SAIC nebo UK WIR.

Čtěte také: Problémy životního prostředí

K optimalizaci procesů lze využít různé simulační programy; dostupné jsou již i programy, které neoptimalizují jen dosažení odtokových hodnot, ale zároveň i spotřebu energie. Opět je důležité při tom postupovat komplexně, tj. brát v úvahu celou čistírnu. Vyjmutím některé části může dojít k značnému zkreslení, což je často používáno k manipulacím zdůvodňujícím použití některého jednotlivého zařízení. Simulace v rámci celé ČOV pak tyto manipulace dokáže odhalit.

Optimalizace přístrojového vybavení zpravidla vyžaduje provedení energetického auditu na čistírně. V mnoha provozech je měřena spotřeba elektrické energie, nicméně s daty se nepracuje a shromažďují se data pouze proto, aby byla. analýza výměny spotřebičů za spotřebiče se stejným výkonem, ale nižší spotřebou energie, kdy se soustřeďujeme především na čerpací stanici a dodávku vzduchu, jak je vidět i na obr. 6.

Optimalizace aerace

Jak je i z grafu patrné, největší důraz by měl být kladen na optimalizaci aerace. Ve světě se vyhodnocuje řada ekonomických postupů, které aeraci optimalizují např. dodávkou velice jemných mikrobublin (intenzita dodávky vzduchu nezajistí postačující promíchávání v aeraci) v kombinaci s dodávkou bublin umožňujících udržet aktivovaný kal ve vznosu, nebo s umístěním míchacího zařízení přímo v oxické zóně aktivace. Dalších významných energetických úspor může být dosaženo instalací senzorů a sond (např. kyslíkových nebo amoniakálních sond) za účelem automatického řízení dodávky vzduchu, nebo instalací dmychadel s frekvenčními měniči nebo optimalizovaným automatizovaným systémem řízení dodávky vzduchu.

Čerpací stanice

Druhým místem, kde leží největší potenciál úspor, jsou čerpací stanice, ačkoliv zde je potenciál úspor ve značné míře závislý na reliéfu krajiny a typu přítoku na čistírnu. Zde je nutné poznamenat, že účinnost využití čerpadel závisí především na potenciálu jejich využití. Je proto bezpodmínečně nutné, aby čerpadla pracovala na plánovaný maximální výkon a byla podrobena pravidelné kontrole a údržbě.

Míchání

Ačkoliv míchání není na prvních dvou místech energetické náročnosti procesů, i jej lze optimalizovat za účelem úspor. Nižší spotřebu než klasická míchadla mají hyperbolická nebo pulzní hrubobublinná míchadla. Dále se jako ekonomické jeví optimalizovat náklady na spotřebu elektrické energie snížením její spotřeby.

Čtěte také: Co způsobuje globální oteplování?

Budoucnost čištění odpadních vod

Z pohledu energetické úspornosti by se teoreticky měly upřednostnit anaerobní procesy, což určitě bude v budoucnu jedna z cest, zatím je jejich nevýhodou nižší úroveň čištění. S lepší schopností pracovat více s tepelnou energií, případně dalšími novými procesy (anaerobní membránové procesy, deamonifikace) význam anaerobie poroste.

Asi nejefektivnějším opatřením je minimalizace aktivační části tím, že se sníží obsah organických látek přiváděných do aktivace a tím, že se zabezpečí optimální množství dodávaného vzduchu a jeho distribuce. K tomu slouží automatizace řízení, založená na měření a regulaci.

Po létech tučných, kdy se rekonstruovaly čistírny spíše extenzivním způsobem, neboť náklady byly hrazeny z veřejných prostředků, se očekává, že další kroky povedou spíše cestou intenzifikace. Ve stávajících objemech s co nejúspornějšími technologiemi se budou řešit jak požadavky na zvýšení kapacity, tak i požadavky na přísnější odtokové parametry. V budoucnu se předpokládá, že další intenzifikace čistíren odpadních vod budou muset být řešeny s co nejmenšími prostorovými a energetickými nároky.

Předčištění a minimalizace organických látek

S ohledem na výše uvedené by na významu měly získat technologie umožňující zachycení co nejmenších částic organických látek. Je již celá řada zařízení specializujících se na odstranění co nejmenších frakcí nerozpuštěných látek. Obvykle jsou česle prvním stupněm na ČOV; nejčastěji se používají vertikální pruty se štěrbinou 6-12 mm. V některých případech se používají i síta, přičemž jejich funkce je obecně spolehlivá.

Dokonalé předčištění také vede k následné minimalizaci objemů a k lepší energetické bilanci celé ČOV. Představitelem takového zařízení je např. SFT filtr.

Čtěte také: Atmosféra a počasí

Alternativní technologie čištění odpadních vod

V zájmu udržitelného životního prostředí společnost BIOROCK vyvinula čističky odpadních vod, které ke svému provozu nepotřebují elektřinu ani chemikálie. Volba čističky BIOROCK je významným rozhodnutím v zájmu přírody. Výběr čističky, která nabízí udržitelné řešení problému zneškodňování odpadních vod, je klíčovým faktorem při ochraně životního prostředí. Stavební trh si v poslední době nutnost ekologicky šetrného přístupu k likvidaci odpadních vod uvědomuje. Zřejmý je posun směrem k odpovědným a udržitelným výrobkům. Společnost BIOROCK se svými systémy na čištění odpadních vod je na tomto rychle se měnícím trhu uznávaným lídrem.

Běžné domácí čističky využívají k provzdušňování odpadní vody elektrickou energii. Systémů je vícero, nejčastější jsou tyto: RBC neboli “Rotating biological contractor”, SBR neboli “Sequencing Batch Reactor”.

Uvedené metody čištění odpadních vod jsou nákladné jak při instalaci, tak v provozu (výměna náhradních dílů). Nezanedbatelné jsou i náklady na spotřebu energie. Náš systém čištění odpadních vod se řadí do skupiny s tzv. přerušovaným filtrem. Čističky tohoto typu používají různé druhy filtračních náplní. Jejich druh a kvalita jsou pro efektivní úpravu domácí odpadní vody zásadní.

V čističkách BIOROCK používáme speciální filtrační náplň. Materiál je velmi odolný vůči degradaci a dlouhodobě vyjímečně stabilní. Vyžaduje pouze malou údržbu, přitom však zaručuje jedinečné výsledky čištění. Filtrační náplň byla vyvinuta speciálně pro společnost BIOROCK. Na vývoji a zlepšování materiálu filtrační náplně pracujeme průběžně už 25 let. Společnost BIOROCK zaručuje, že minimálně 98% materiálů použitých při výrobě je recyklovatelných. Životní prostředí je tak je chráněno po celou dobu životnosti čističky. Filtrační náplň je ekologická, vyrábí se v místě a je 100% recyklovatelná.

V porovnání s běžnými způsoby čištění odpadních vod popsanými výše, čističky BIOROCK nabízejí jedinečné, ekologické a hospodárné řešení. Čističky BIOROCK vyhovují platným normám a předpisům Evropské unie.

Čištění průmyslových odpadních vod

Odpadní vody produkované z průmyslových provozů se velkou měrou podepisují na kvalitě, resp. znečištění, podzemních a povrchových vod. V rámci čištění průmyslových odpadních vod využíváme kombinaci několika dílčích technologií a způsobů čištění. Flotační procesy čištění jsou téměř nezbytné pro čištění odpadních vod v potravinářském průmyslu. V současné době se stále více jedná o zkvalitnění procesů na odstranění zápachu, které jsou navrhovány v rámci komplexního způsobu řešení. V praxi průmyslového čištění je rovněž použitelná membránová technologie FMX, která je účinnějším a ekonomičtějším řešením než „běžné“ membránové technologie. Umožňuje totiž využít membránovou separaci i pro filtraci látek s velkou hustotou a viskozitou. Jedná se např. Směs odpadních vod obsahuje specifické znečištění jak ve formě nerozpuštěných látek, tak i v rozpuštěné formě. Odpadní vody přitékají z výrobního procesu gravitačně na samočisticí česle, kde dochází k záchytu větších částic. Znečištěná voda po separaci hrubých nečistot odtéká do čerpací jímky.

Technologie čištění průmyslových odpadních vod z prádelen umožňuje oddělit od znečištěných průmyslových odpadních vod znečištění a zbytkové znečištění mechanickými nečistotami, bělícími přípravky a tenzidy. Princip čištění spočívá v chemické stabilizaci, srážení, flotaci a následné filtraci a odvodnění vysráženého znečištění.

PFAS látky v pitné vodě

PFAS látky jsou součástí každodenního života, i když si to většina lidí neuvědomuje. Takto široké využití znamená, že se PFAS do prostředí dostávají nenápadně a dlouhodobě. Ministerstvo životního prostředí ČR upozornily na výskyt PFAS látek v některých oblastech.

Od roku 2023 platí v celé Evropské unii směrnice (EU) 2020/2184, která stanovuje nové limity pro kvalitu pitné vody. Limit pro jednotlivé PFAS látky je 0,1 µg/l (100 ng/l) a pro celkový součet všech PFAS 0,5 µg/l.

V Česku zatím žádná běžná úpravna vody tyto látky cíleně neodstraňuje. Domácnosti s vlastní studnou by proto měly zvážit instalaci účinného filtračního systému. Volba mezi kuchyňským filtrem pod dřez a celodomovním systémem závisí na míře kontaminace a způsobu využití vody. Pokud rozbor vody ukáže hodnoty PFAS do cca 20 ng/l, postačí kvalitní reverzní osmóza v kuchyni.

Reverzní osmóza patří mezi nejúčinnější metody úpravy vody pro domácnosti. Voda prochází polopropustnou membránou, která zachytí více než 95 % kontaminantů včetně PFAS, těžkých kovů a bakterií. Nejčastěji se instaluje pod kuchyňský dřez, takže se filtruje jen voda určená ke konzumaci.

Systémy s aktivním uhlím (GAC) jsou další účinné řešení. Zachycují organické látky, pesticidy i PFAS. Kvalitní uhlíkové filtry mají dvě nádoby zapojené v sérii, což zajišťuje vysokou účinnost i při nasycení první náplně.

Nejspolehlivější ochranou proti PFAS je kombinace reverzní osmózy, uhlíkového filtru a UV lampy. Mnoho domácností používá jednoduché filtrační konvice nebo základní filtrační vložky. Ty sice zlepší chuť vody, ale nedokážou odstranit chemické látky, jako jsou PFAS. Proto je důležité vědět, co váš filtr skutečně zvládne.

Každý majitel studny by měl nechat vodu analyzovat alespoň jednou ročně, ideálně po jarním tání sněhu. I když se téma PFAS může zdát vzdálené, realita ukazuje, že se týká i běžných domácností. Zdraví rodiny stojí za to, abychom věnovali pozornost kvalitě vody, kterou denně pijeme. Pokud máte studnu nebo bydlíte v průmyslové oblasti, zvažte instalaci systému reverzní osmózy nebo uhlíkového filtru.

PFAS jsou neviditelné, ale velmi odolné chemikálie, které představují jednu z největších environmentálních výzev současnosti. Reverzní osmóza, uhlíkové filtry a UV lampy představují ověřená řešení, která dokážou účinně odstranit PFAS i další znečišťující látky.

Čističky vzduchu

Znečištěné ovzduší patří mezi největší zdravotní a ekologické hrozby současnosti. Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) je vystavení jemným částicím (PM2.5) a škodlivým plynům příčinou přibližně 4,2 milionu předčasných úmrtí ročně. Investice do filtračních technologií není jen otázkou komfortu, ale zásadním krokem k ochraně zdraví, přírody a dlouhodobé udržitelnosti.

1. Ozónové čističky

Ozón je dobře známý jako dráždivý a může způsobit astmatické záchvaty. Ozón neodstraňuje částice. Aby bylo možné zabíjet mikroorganismy, musí být úrovně ozónu tak vysoké, že by to bylo také být škodlivé pro lidské zdraví. Naopak, na nízkých úrovních, které by byly neškodné pro člověka, generátory ozónu nemají vliv na čištění vzduchu. CDC doporučuje HEPA filtraci pro kontrolu TB (což je jeden z nejvíce infekčních mikroorganismů, které lidstvo zná, zabíjející tisíce lidí každý den, více, než virus SARS dosud zabil celkem).

Veřejnosti je doporučeno používat osvědčené metody kontroly znečištění vnitřního ovzduší.

2. Ionizace

Ionizátor je zařízení, které rozptyluje negativně (a/nebo pozitivně) nabité ionty do vzduchu. Tyto ionty se vážou k částicím ve vzduchu, což jim dává negativní (nebo pozitivní) náboj aby částice mohly přilnout k blízkým povrchům, jako jsou stěny nebo nábytek, nebo se připojit k sobě a usadit se.

Omezení této metody:

• Částice nejsou ve skutečnosti odstraněny, ale drží se povrchů a způsobují černé stěny a záclony.
• Největší plocha povrchu v obývané místnosti je lidská plíce, je také pravděpodobné, že nabité částice mohou uváznout právě v plicích. Samozřejmě to může způsobit vážné krátkodobé a dlouhodobé zdravotní problémy.
• Elektronické čističky vzduchu mohou produkovat ozón.

4. UV lampy

Některé čističky vzduchu nabízejí UV-lampy, jako další fázi čištění vzduchu. Ačkoli u UV záření bylo prokázáno, že ničí mikroorganismy v určité vlnové délce a po určité době expozice a intenzity světla, UV lampy nejsou spolehlivým způsobem pro sterilizaci vzduchu. UV lampy vytvářejí zvýšená zdravotní rizika, problém s likvidací a zvýšení nákladů.

CDC (Americké centrum pro kontrolu a prevenci nemocí): "Použití UV lamp a HEPA filtrace v jedné čističce vzduchu nemá žádný přínos ohledně kontroly - likvidace infekce ve srovnání s užitím HEPA filtru samostatně."

5. Fotokatalytická oxidace (PCO)

Tato nová technologie filtrace plynů je stále ještě v plenkách. EPA (Agentura ochrany životního prostředí) uvádí, že užitečnost PCO čističek vzduchu v domácnostech je omezena, protože katalyzátory dostupné v současné době jsou neúčinné v ničení plynných znečišťujících ve vnitřním prostorách. Navíc PCO u některých těkavých organických sloučenin může vytvářet vedlejší produkty, které jsou znečišťující.

(True) HEPA filtrace

High Efficiency Particulate Air (HEPA) filtry, dříve zvané vysoce-účinné pojistky částic, byla původně vyvinuta během druhé světové války. HEPA filtr je tradičně definována s minimální účinností odstraňování všech částic 99,97% 0,3 mikrometrů a větší.

7. Syntetický HEPA, non-true HEPA filtrace

Ve snaze profitovat na image vysoce výkonné skutečných HEPA filtrů, někteří výrobci čističek vzduchu zavedla takzvaných "HEPA typy" filtry. Tyto filtry jsou méně nákladné, ale také o hodně méně efektivní, než původní HEPA filtry.

Reverzní osmóza

Reverzní osmóza je proces, při kterém se voda protlačuje přes membránu s velmi jemnými pórovými strukturami, které zadržují rozpuštěné látky a nečistoty. Tento proces představuje účinný způsob jak odstranit z vody kontaminanty, včetně těžkých kovů, pesticidů, mikroplastů, bakterií a virů z vody.

Reverzní osmóza je velmi účinný proces, který nevyžaduje žádné chemikálie, na rozdíl od metod, jako je například chlorování. Reverzní osmóza je skvělým řešením pro domácnosti, které chtějí mít přístup k čisté a bezpečné vodě bez nutnosti kupování balené vody v plastových lahvích.

Reverzní osmóza je využitelná v různých průmyslových odvětvích, jako automobilový průmysl, kde pomáhá při recyklaci odpadní vody. Podobně ji lze použít i v potravinářském průmyslu, kde zajišťuje hygienu a ochranu před škodlivými bakteriemi. Tato ekologická technologie výrazně šetří náklady a přispívá k udržitelnému využívání vodních zdrojů.

Proces reverzní osmózy zahrnuje:

• Filtrace a předúprava: Odpadní voda se nejprve předupraví, aby se odstranily hrubé nečistoty, které mohou zařízení poškodit.
• Sběr a odstraňování koncentrátu: Proces zpracování a odstraňování koncentrátu je nedílnou součástí osmotického procesu. Jednu z nejekologičtějších alternativ představuje recyklace koncentrátu.

Reverzní osmóza je ekologicky přijatelnou technologií, která pomáhá chránit životní prostředí a zajišťuje čistou a kvalitní vodu. Jedná se o účinný způsob odstraňování znečištění vody bez potřeby použití chemikálií. Zároveň minimalizuje spotřebu energie a umožňuje recyklaci odpadní vody.

Filtrace plynných škodlivin a zápachu

Zápachy a plynné škodliviny patří k nejproblematičtějším formám znečištění, protože často nejsou vidět, ale výrazně ovlivňují zdraví lidí, kvalitu života i provozní podmínky v průmyslu. Filtrace plynných škodlivin a zápachu je dnes klíčovým prvkem nejen v průmyslu, ale i v městské infrastruktuře.

tags: #globální #ekologická #filtrace #metody

Oblíbené příspěvky:

• Ekologické studie Milana Říhy
• Stanovisko k BOZP pracovních vozů
• Co dělat, když nelze změřit emise u Xsary?
• Životní prostředí v Litohlavech a Rokycanech
• Náklady obcí na odpadové hospodářství