Zpracování a odstraňování čistírenských kalů představuje jeden z nejdůležitějších a nejkritičtějších problémů čistíren odpadních vod (ČOV). Množství různých technických a organizačních postupů nabízí rozdílné přístupy při řešení tohoto problému.
Díky postupnému omezování ukládání biologicky rozložitelného odpadu na skládky je možné v současné době v Evropě pozorovat dva hlavní směry konečného využití a likvidace čistírenských kalů, a to využívání upravených kalů v zemědělství a různé metody termického zpracování. Pro výběr nejlepšího ekonomického a ekologického řešení zůstává rozhodující specifická místní situace.
Během klasického postupu čištění odpadních vod se většina z přivedeného znečištění na ČOV převádí do kalů. V případě nakládání s čistírenskými kaly je tedy více než nezbytné mít na zřeteli rizika vyplývající z možného obsahu různých kontaminantů, především těžkých kovů (Cd, Hg, Pb, Cr, atd.), organických látek (NEL, BTEX, PAU, PCB, AOX, EOX aj.), ale také bakteriálního znečištění. Podle současné české legislativy lze kal z ČOV aplikovat na zemědělskou půdu pouze v případě, že byl podroben biologické, chemické či tepelné úpravě, dlouhodobému skladování nebo jakémukoliv jinému vhodnému procesu tak, že se významně sníží obsah patogenních organismů, a tím i zdravotní riziko spojené s jeho aplikací. Vyhláška č. 382/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě (ve znění pozdějších novel), stanovuje mezní koncentrace rizikových látek v kalech a v půdě včetně mezních koncentrací těžkých kovů, které mohou být přidány do zemědělské půdy, a uvádí mikrobiologická kritéria pro použití kalů (tab. 1 a 2). Čistírenské kaly lze využít pro rekultivační účely v případě, že byly prokazatelně upraveny ve smyslu odstranění nebezpečné vlastnosti - infekčnosti a splňují legislativní limity obsahu škodlivin v odpadech využívaných na povrchu terénu i související ekotoxikologická kritéria.
Jednu z vhodných možností úpravy čistírenských kalů před aplikací na zemědělskou půdu či případné rekultivace může představovat metoda kompostování. Kompostování je kontrolovaný biologický rozklad pevné organické hmoty za aerobních podmínek. Biologicky rozložitelný odpad je při tomto procesu díky činnosti bakterií, hub a dalších organismů postupně transformován do půdních složek (humusu). Proces kompostování může mít na čistírenské kaly vliv nejen z hlediska hygienizace, ale také z hlediska rozkladu nežádoucích organických látek a redukce zápachu.
PRŮZKUM KVALITY KALŮ
Od roku 2006 se společnost DEKONTA, a. s., a Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. (VÚAnCh), zabývají problematikou kompostování kalů z ČOV v rámci řešení výzkumného projektu programu "IMPULS" MPO ČR. Hlavní náplní projektu je výzkum a ověření podmínek kompostování čistírenských kalů a následné využití vzniklých kompostů pro podporu biodegradace zbytků persistentních organických látek (POPs) v kontaminovaných zeminách při bioremediacích.
V první etapě projektu je mimo jiné prováděn průzkum kvality kalů na vybraných komunálních a průmyslových ČOV. Jako modelová oblast je vybrán Ústecký kraj. Průzkum kvality čistírenských kalů je založen na odběrech a analýzách vzorků kalů akreditovanými postupy v různých ročních obdobích. Bylo vytypováno 17 komunálních ČOV s produkcí kalu 140 až 6100 tun ročně. Dále jsou průběžně prováděny odběry na vybraných průmyslových ČOV.
Výběr parametrů sledovaných v odebraných vzorcích kalů vychází z předpokládané kontaminace a požadavků související legislativy. Jsou stanovovány parametry jako je sušina, spalitelné látky, organické látky (NEL, EOX, TOC), celkový dusík, vybrané kovy a rovněž je prováděn mikrobiologický rozbor. Výsledky první etapy průzkumu kalů na vybraných ČOV ukázaly rozdílnou kvalitu čistírenských kalů na území Ústeckého kraje. Velké množství vzorků kalů vykazovalo bakteriá-lní kontaminaci hodnocenou stanovením počtu termotolerantních koliformních bakterií a počtem enterokoků, a také zvýšené organické znečištění hodnocené parametrem NEL. Na některých ČOV byly zaznamenány zvýšené koncentrace těžkých kovů.
ZKOUŠKY KOMPOSTOVÁNÍ KALŮ
Na podzim 2006 byly zahájeny první čtvrtprovozní zkoušky kompostování. Na základě průzkumu kvality kalů byly pro ně vybrány dva komunální kaly. Ve čtyřech zakládkách byl použit různý poměr vstupních surovin (čistírenský kal, dřevní štěpky, piliny, sláma) z důvodu nalezení optimálního surovinového složení. Smíchaný materiál byl umístěn do sestaveného zahradního kompostéru o objemu 600 l (obr. 1). Pro zintenzivnění procesu kompostování byl během termofilní fáze do jednotlivých zakládek dodáván vzduch pomocí jednoduchého aeračního systému. Na dno tří kompostérů byly umístěny perforované trubky, které byly přes systém hadic napojeny na vzduchové čerpadlo. Interval vzduchování byl zajištěn časovým spínačem, vzduchování probíhalo 15 minut každé 2 hodiny po celou dobu první fáze kompostování (obr. 2). Jeden kompostér představoval kontrolní zakládku bez aerace.
První etapa čtvrtprovozních zkoušek trvala dva měsíce. Během této doby byla zaznamenávána teplota a kontrolována vlhkost zakládek. Vzorkování kompostů proběhlo na počátku zkoušek, po 4 a 8 týdnech a po několikaměsíční fázi zrání kompostu. Průběh teplot v jednotlivých zakládkách byl velice podobný a rychlý vzrůst teploty byl zaznamenán ihned po založení jednotlivých zakládek. Optimální průběh teploty byl zaznamenán při kompostování kalu z ČOV společně s dřevními štěpkami, slámou a pilinami v poměru 3:1:1:1. V tomto kompostéru byla zaznamenána také nejvyšší dosažená teplota, a to 66 °C. Po ukončení první etapy kompostování byly jednotlivé zakládky překopány a uloženy na jiné místo, kde během následujících měsíců probíhala fáze zrání (maturace).
Během čtvrtprovozních zkoušek byl zaznamenán různý pokles koncentrací NEL, v některých případech až o přibližně 40 % během prvních 6 měsíců kompostování. Tento parametr ale ne vždy vhodně charakterizuje organické znečištění, neboť při kompostování může docházet k jeho výrazným změnám díky přidání organických materiálů (štěpky, slámy, aj.). Ropné znečištění vzorků v tomto případě lépe charakterizuje stanovení koncentrace uhlovodíků C10-C40.
V roce 2007 proběhly další čtvrtprovozní zkoušky kompostování tří různých čistírenských kalů, z toho dva byly z ČOV zpracovávající odpady z pivovarnictví. Pro tyto zkoušky byly kaly smíchány s dřevními štěpkami získanými z údržby městské zeleně. Zakládky nebyly aktivně provzdušňovány, ale kompostovaný materiál byl v průběhu těchto zkoušek několikrát překopáván. Byl potvrzen pozitivní vliv překopávání na vzrůst teplot během této fáze kompostování. Poznatky získané z těchto čtvrtprovozních zkoušek jsou následně uplatňovány při kompostování v poloprovozním měřítku. V současné době byly zahájeny první poloprovozní zkoušky kompostování, kdy je čistírenský kal míchán s dřevními štěpkami. Celkové množství kompostovaného materiálu je přibližně 40 tun (obr. 3 a 4).
V rámci tohoto projektu byl také zahájen experiment kompostování ropného kalu v čtvrtprovozním měřítku, jehož cílem je sledování poklesu koncentrací NEL. Vstupní hodnoty NEL se pohybovaly až kolem hodnot 600 000 mg/kg sušiny. Ropný kal byl smíchán se štěpkami a surovým kompostem (vzniklým z předchozích zkoušek kompostování) v poměru 1:1:1. Surový kompost tak z mikrobiálního hlediska představuje inokulum pro nastartování procesu kompostování.
PODPORA BIODEGRADACE
Cílem každého kompostování však nemusí být pouhá výroba průmyslových kompostů, jež by se uplatnily jako hnojiva v zemědělství či jako rekultivačního materiálu. Vhodná aplikace kompostů také podporuje biodegradaci některých persistentních organických látek (POPs) v zeminách. Aplikací vzniklých kompostů do kontaminované půdy lze urychlit například rozklad zbytků různých pesticidů, ropných uhlovodíků, PAU a dalších organických látek. Množství kompostu potřebné pro úspěšnou biodegradaci velmi kolísá podle druhu kontaminantu a podmínek prostředí. Přídavek kompostu do půdy může urychlovat biodegradaci znečištění následujícími způsoby: zvýšením aerobní kapacity půdy (zejména u těžkých půd), zvýšením pestrosti a intenzity mikrobiálního osídlení půdy, zlepšením pH, pufrovací kapacity a vodní kapacity, zlepšením struktury kohezních půd, přídavkem živin a stopových prvků, interakcí humusových látek kompostů s kontaminantů, ochranou proti vlivu fytotoxických látek při následném růstu určitých rostlin, které mohou napomáhat další biodegradaci některých kontaminantů.
V rámci projektu již byly zahájeny první testy podpory biodegradace vybraných POPs v zeminách aplikací vznikajících kompostů. Mate-riál (kompost), který vznikl při již uskutečněných čtvrtprovozních zkouškách kompostování, je využíván na podporu rozkladu PAU v zeminách. V průběhu roku 2008 budou realizovány další poloprovozní zkoušky kompostování kalů z ČOV a poloprovozní zkoušky aplikace vzniklých kompostů na kontaminované zeminy.
Mgr. Tomáš Hubálek
DEKONTA, a. s.
Ing. Alena Rodová
Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s.
Tab. 2 Mikrobiologická kritéria kalů použitelných přímo na zemědělskou půdu
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.
Je tedy v současné době povoleno kompostovat vyhnilý kal z domácí ČOV v domácích podmínkách, nebo nekompromisně vyvážet na městskou ČOV ?
Děkuji Vám