Domácí čistírny odpadních vod: Proč jsou klíčem k čisté vodě bakterie?

Odpadní vodu v čistírnách ve skutečnosti nečistí technologie samotná. Největší práci odvádějí miliardy bakterií žijících v aktivovaném kalu. Čistírna jim pouze vytváří vhodné podmínky – dostatek kyslíku, správné pH a čas na růst.

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Pavel Ševela / Wikimedia Commons

Nejde přitom o problém pouze České republiky – eutrofizací je postiženo přibližně 90 procent sladkých vod na světě.

Přestože se ve vodách vyskytují různé formy dusíku i fosforu, právě fosfor představuje nejvýznamnější živinu spojenou s lidskou činností. Fosfor se do vodních toků dostává například z odpadních vod, zemědělství a dalších zdrojů.

Jak prokázala studie společností Sweco Hydroprojekt a Aquatis z roku 2021, v povodí Orlické přehrady připadá každoročně více než polovina veškerého přísunu fosforu právě na odpadní vody.

I proto hrají tak významnou roli při ochraně vod čistírny odpadních vod. Veřejné kanalizace sice odvádějí odpadní vodu do městských čistíren, kde je biologicky čištěna, přibližně milion obyvatel České republiky však na veřejnou kanalizaci napojen není. A musí využívat alternativní řešení, například domácí čistírny odpadních vod.

Samotná instalace čistírny ale nestačí.

Mikroskopický snímek aktivovaného kalu z městské čistírny odpadních vod. Fotografie zachycuje zelené vlákno sinice a bakterie zvané spirochéty.

Foto | Barbora Zdvihalová

Jak to funguje pod poklopem

Aby zařízení dlouhodobě fungovalo spolehlivě, vyžaduje pravidelnou údržbu, a především zdravou populaci mikroorganismů, které zajišťují vlastní proces čištění.

Málokdo si uvědomuje, že odpadní vodu ve skutečnosti nečistí technologie samotná. Největší práci odvádějí miliardy bakterií žijících v aktivovaném kalu. Čistírna jim pouze vytváří vhodné podmínky – dostatek kyslíku, správné pH a čas na růst. Jakmile se jejich životní podmínky naruší, projeví se to poměrně rychle zhoršením kvality čištění.

Naštěstí, tyto podmínky a stav mikrobiálního společenstva, lze jednoduše kontrolovat. Jedním z takových způsobů je sedimentační zkouška. Ta poskytne orientační informaci o množství aktivovaného kalu a jeho sedimentačních vlastnostech.

Jak na to? Je to jednoduché. Naberte do jakékoliv průhledné nádoby vodu a chvíli vyčkejte. Pokud kal neklesá ke dnu a zůstává rozptýlený ve vodním sloupci, je vhodné zkontrolovat pH, intenzitu provzdušňování nebo možné zatížení čisticími prostředky. Varovným signálem bývá také nepříjemný zápach nebo zhoršená kvalita vyčištěné vody.

Sedimentační zkouška. Naberte vodu z dosazovací nádrže a nechte 30 minut sedimentovat. Ideální množství aktivovaného kalu v čistírně se pohybuje v rozmezí od 30 do 70 procent.

Foto | Barbora Zdvihalová

Součástí běžné údržby je i pravidelné odčerpávání přebytečného kalu fekálním vozem, protože právě zanedbaná údržba patří mezi nejčastější příčiny problémů domovních čistíren. Odčerpáním přebytečného kalu se ze systému odstraňuje také část živin, které jsou vázány v biomase.

Když se bakteriální společenstvo naruší, nabízí trh řadu přípravků slibujících jeho obnovu. Jsou ale všechny účinné? Výzkum Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, realizovaný za podpory ČSOB, ukázal, že ne všechny přípravky fungují stejně.

Zatímco některé skutečně podporují biologické procesy v čistírně, jiné mají jen minimální účinek. Správná volba přípravku tudíž může rozhodnout o tom, jak rychle se narušené bakteriální společenstvo znovu obnoví, například po dlouhé dovolené nebo po použití agresivní chemie.

Rozdíly v množství odstranění uhlíku ze substrátu mezi jednotlivými preparáty.

Foto | Barbora Zdvihalová

Bakterie pod tlakem

Některé bakterie odbourávají organické látky a při buněčném dýchání je přeměňují na oxid uhličitý. Jiné přeměňují dusičnany na plynný dusík, který uniká do atmosféry. Fosfor lze z odpadní vody odstraňovat biologicky, ale velmi účinným a spolehlivým způsobem je jeho chemické vysrážení, například pomocí solí železa nebo hliníku. Vzniklé nerozpustné sloučeniny fosforu se následně zachytí v kalu a jsou z čistírny odstraněny při jeho odčerpání. Díky této dělbě práce se významná část organického znečištění a živin odstraní ještě předtím, než se vyčištěná voda vrátí do přírody.

Některé z uvedených ukazatelů je nutné v čistírnách pravidelně, zpravidla jednou ročně nebo i častěji, kontrolovat. Jejich sledování stanovují vládní nařízení prostřednictvím takzvaných emisních standardů. Měří se především chemická a biochemická spotřeba kyslíku, množství nerozpuštěných látek a koncentrace amoniaku, sleduje se ale také přítomnost bakterií Escherichia coli a enterokoků. Zajímavé přitom je, že fosfor přitom u malých domovních čistíren není obecně samostatným povinně sledovaným ukazatelem, přestože je jeho role v eutrofizaci povrchových vod významná.

Významnou roli při biologickém čištění hraje teplota. Ta ovlivňuje rychlost enzymatických reakcí i růst mikroorganismů. Právě proto bývá odbourávání biomasy a s tím spjaté biologické odstraňování dusíku v zimních měsících náročnější, zejména u menších čistíren.

Pomalý růst nitrifikačních bakterií znamená, že je nezbytné zajistit dostatečně dlouhou dobu zdržení biomasy v systému. Pokud je příliš krátká, mohou být bakterie z čistírny vyplavovány dříve, než se stačí rozmnožit, a proces nitrifikace se stává nestabilní.

Mikroskopický snímek aktivovaného kalu z městské čistírny odpadních vod. Žije v něm celá řada mikroskopických organismů, fotografie zachycuje nálevníky.

Foto | Barbora Zdvihalová

U domovních čistíren odpadních vod mohou biologické procesy narušit také některá zařízení pro úpravu vody. Problematické mohou být zejména změkčovače vody a další úpravny, které při regeneraci vypouštějí do odpadní vody koncentrované roztoky solí. Vysoká koncentrace solí může negativně ovlivnit citlivé mikroorganismy v čistírně a při opakovaném nebo výrazném zatížení může dojít k narušení biologického procesu čištění.

Rizikem mohou být také proplachy a další technologické vody z úpraven. Ty mohou do domovní čistírny přivést jednorázově větší množství vody s odlišným chemickým složením, než na jaké je běžné biologické společenstvo zvyklé.

Právě stabilní podmínky jsou pro bakterie v domovní čistírně zásadní. Při výrazném narušení jejich prostředí může dojít ke snížení účinnosti biologického čištění a mikroorganismy potřebují čas, aby se jejich společenstvo znovu stabilizovalo.

I proto se vyplatí o svou čistírnu pečovat a dodávat potřebné bakterie. Nejdůležitější součástí totiž není nádrž ani čerpadlo, ale miliardy neviditelných bakterií, které každý den odvádějí práci, bez níž by čistá voda zůstala jen těžko dosažitelným cílem.

Dobře fungující čistírna s dobře fungujícím společenstvem bakterií prospívá nejen svým uživatelům, ale i životnímu prostředí. Odtékající voda z optimálně fungující čistírny obsahuje minimum živin, které by mohly způsobovat další eutrofizaci povrchových vod v okolí.