Řada malých obcí, které vybudovaly nebo rekonstruovaly čistírnu odpadních vod, se potýká s problémem, jak naložit s odpadním kalem z čistírny. Těmto menším čistírnám (kolem 1000 EO) totiž často chybí tak zvaná kalová koncovka. Jde o technologickou linku na zpracování kalu zahrnující odvodnění kalu a jeho následnou hygienizaci sušením, která je pro malé čistírny poměrně nákladná stavebně i provozně. Obvykle se to řeší odčerpáváním přebytečného kalu a jeho odvozem do větší čistírny, která kalovou koncovkou disponuje. Ovšem ani toto řešení není úplně levné. Navíc se tím obec/region připravuje o potenciálně hodnotný zdroj organických látek a živin, využitelný v místním zemědělství. Ostatně, máme-li budovat nízkouhlíkovou, cirkulární ekonomiku, měly by být zdroje využity co neblíže místa, kde vznikají.
Extenzivní odvodnění
Možnosti alternativního způsobu, jak nakládat s těmito kaly, přinesla studie, na níž se podílel Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. M., společnost DEKONTA a Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy. Technologie je založena na extenzivním odvodnění kalů a jejich stabilizaci v tzv. rákosových kalových polích, nazývaných také reed bed (RB) jednotky. „Technologie RB jednotek je určena k pasivnímu odvodňování čistírenských kalů, a to přímo v místě jejich vzniku,“ říká se ve studii, zveřejněné v časopise Vodohospodářské technicko-ekonomické informace (VTEI). „Principem technologie je postupné dávkování surového čistírenského kalu pocházejícího z aktivačních nádrží mechanicko-biologických ČOV, případně z objektů mechanického předčištění vod (lapáky písku, septiky, usazovací nádrže různých typů) nebo kořenových ČOV, a jeho pozvolné odvodňování na základě filtrace skrze drenážní vrstvu a evapotranspirací s pomocí vysázených mokřadních rostlin. Kal je dávkován v určitých periodách, přičemž v období mezi dávkováním dochází jak ke snížení vlhkosti kalu, tak k jeho pozvolné mineralizaci. Po naplnění kalového pole na provozní maximum je systém odstaven a nastává fáze mineralizace matrice a snížení objemu kalu, aby mohl být opětovně dávkován „čerstvý“ kal. Takto se postupně dosáhne maximální provozní kapacity kalového pole, které je nutno odstavit. Konečnou fází je stabilizace a do určité míry i hygienizace směsi kalu a rozložitelné biomasy mokřadních rostlin, po jejímž ukončení je možné směs odtěžit k využití.“
Podle studie je možno RB jednotku plnit až deset let. Zdá se, že je vhodnější pro kořenové čistírny, které produkují méně kalu. Pro provoz RB jednotky je potřeba větší prostor, což opět nahrává kořenovým čistírnám: i ty jsou náročnější na prostor, proto se ostatně častěji budují na venkově.
Složení kalů, jejich odvodnění na jednotkách RB a následné zpracování bylo testováno dva roky ve dvou pilotních lokalitách: kořenové čistírně pro malou obec v okrese Vyškov (kolem 900 obyvatel, jednotná kanalizační síť) a na mechanicko-biologické čistírně v malé obci v okrese Břeclav (kolem 1000 obyvatel, oddílná splašková kanalizace).
RB jednotky měly při tomto testování velmi slibné výsledky, pokud jde o odvodnění kalu. Na konci každé kampaně odvodnění bylo dosahováno 30–40 % sušiny kalu. Ověřovalo se také další zintenzivnění procesů, když byla RB jednotka doplněna skleníkem. V tomto případě se kal odvodnil až na 51–80 % sušiny v závislosti na ročním období a klimatických podmínkách.
Hnojivo z kalů
Odvodněné čistírenské kaly mohou být po vhodné úpravě využity jako organominerální hnojivo zvyšující kvalitu orné půdy. Obecně je upravený kal bohatým zdrojem organické hmoty, základních živin (dusík, fosfor, draslík, vápník aj.) i stopových prvků. „Při správné aplikaci kalu do půdy může významně přispět ke zlepšení fyzikálně-chemických i biologických vlastností půdy. Při vhodném poměru C/N dochází v půdě k biotransformaci primárních zdrojů organické hmoty na humus. Formování humózních částic vede k vytvoření stabilní půdní struktury a k posílení retenčních a infiltračních schopností půdy, dále ke snížení rizika eroze a vylepšení vláhové bilance na pozemku apod“, uvádí studie a poznamenává, že takové hnojivo musí být schopno kvalitou i cenou soutěžit se standardními hnojivy typu NPK.
Studie testovala zpracování odvodněných a stabilizovaných kalů na organominerální peletky, které se dobře dávkují do půdy běžnými zemědělskými stroji. Vyzkoušena byla i varianta, která kombinuje vlastnosti organické hmoty (čistírenského kalu) a saturačního kalu z výroby cukru (tzv. šáma). Ten obsahuje vysoké podíly vápníků (ve formě CaCO3), hořčíku a zejména sacharózy (až 4 % hmotnosti v sušině), což pozitivně působí na rozvoj mikrobiální složky půd.
Polutanty v kalech
Při reálném uplatnění kalů jako zdroje pro výrobu hnojiv je samozřejmě klíčový obsah polutantů, jež v něm mohou být obsaženy. Nutná je nejen hygienizace kvůli odstranění případného mikrobiálního znečištění, ale i další předúprava kvůli dalším znečišťujícím látkám, zejména organickým mikropolutantům. Studie proto také sledovala toxicitu kalů, obsah rizikových prvků či ukazatele mikrobiálního znečištění.
U obou typů čistíren byl zjištěn značný rozptyl koncentrace hygienicky významných bakterií (enterokoky, koliformní bakterie). Z rizikových prvků byly sledovány čtyři: kadmium, chrom, rtuť a nikl. Vyšší koncentrace těchto prvků byly zjištěny v kalech kořenové čistírny, což si autoři vysvětlují tím, že byla napojena na jednotnou kanalizační sít, takže se do ní dostávaly splachy např. ze zpevněných povrchů.
Během procesu odvodnění a stabilizace v RB jednotce se projevil zásadní úbytek mikrobiální kontaminace. Ta pak zcela vymizela díky tepelné úpravě peletkováním při přípravě hnojivých směsí. Jak na vstupu, tak i v konečných produktech nebyly zjištěny nadlimitní koncentrace sledovaných těžkých kovů a rizikových prvků, i když odvodněním a stabilizací v RB jednotce dochází k určitému zakoncentrování. Všechny materiály tak nakonec splňovaly požadavky na obsah rizikových látek, jak je stanovuje vyhláška č. 273/2021 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady.
Zvláštní pozornost věnovali autoři potenciální přítomnosti zbytků léčiv. Vstupní kal i stabilizovaná směs kalu a biomasy z RB jednotky byly dvakrát testovány na vybrané organické mikropolutanty. Například při druhém testu bylo analyzováno 67 látek. Z toho 44 nebylo prokázáno ani ve vstupním kalu (66 % látek). U třinácti látek došlo k významné eliminaci, protože nebyly ve výstupní směsi vůbec detekovány. U šesti dalších látek byl zjištěn úbytek nad 75 %, u dvou nad 50 %. Pro maximální snížení obsahu organických mikropolutantů doporučují autoři nechat materiál ležet v RB jednotce alespoň jednu sezonu, což umožní mineralizaci materiálu, jeho hy-gienizaci a stabilizaci.
„Studie prokázala, že využití technologie založené na extenzivním odvodnění kalů a jejich stabilizaci v kalových polích s vhodnou mokřadní vegetací, případně s využitím ochrany proti ředění vysoušené směsi srážkami (skleník, stříška), může představovat alternativu k jiným technologiím, zejména v kombinaci s kořenovou čistírnou (KČOV),“ konstatují na závěr studie její autoři. Při návrhu RB jednotek je nutné hledat optimální interval a délku periody napouštění a vysoušení v závislosti na klimatických podmínkách, technologie však podle autorů otevírá cestu pro racionální využití kalů na orné půdě.*
Jarmila Šťastná
