Aktuálně platná směrnice o čištění městských odpadních vod 271/91/EHS byla vydána v roce 1991. Jedná se o jednu z nejstarších evropských směrnic v oblasti ochrany prostředí.
Příprava revize směrnice byla po několika odkladech zahájena v roce 2017 formou veřejných konzultací, její podoba tak byla vytvářena několik dlouhých let. Konečný text revidované směrnice byl zveřejněn v dubnu letošního roku jako výsledek tria-logu Evropské komise, Evropské rady a Evropského parlamentu. Aktuální verze by podle veřejných proklamací neměla doznat faktických změn, její oficiální vydání a uvedení v platnost se očekává v blízkých dnech, nejpozději do konce roku 2024.
Známe tedy finální text směrnice, a ačkoliv v mnoha oblastech panují určité nejistoty, jakým způsobem bude probíhat její implementace do národní legislativy, můžeme již teď s jistotou definovat nové požadavky pro městské čistírny odpadních vod.
Zásadní změnou je snížení limitu pro velikost aglomerace, které jsou dotčené působností směrnice. Požadavky na sekundární čištění (CHSK, BSK, NL) budou nově muset splňovat aglomerace s velikostí nad 1000 EO. Ačkoliv zhruba 2/3 obcí v této kategorii je již nyní na stokové systémy napojeno, nově se povinné vybavení stokovými soustavami bude týkat až 750 obcí v ČR. To je významný závazek pro Českou republiku, který má být splněn již do roku 2035. Připomeňme, že jednotkový náklad na výstavbu čistírny pro takovou aglomeraci může být 20 tis. Kč na ekvivalentního obyvatele, samotný stokový systém si však vyžádá až 3x tolik. Důvodem je mimo jiné i to, že drobnější aglomerace nekoncentrují obyvatele do jednoho místa.
Revize směrnice přináší zvýšené požadavky na odstraňování nutrientů – dusíku a fosforu, a to pro čistírny odpadních vod, resp. aglomerace nad 150 000 EO. Na národní úrovni musí být do roku 2027 sestaven seznam oblastí citlivých na eutrofizaci. Lze předpokládat, že vzhledem ke skladbě povodí a vodárenských nádrží v ČR do seznamu spadne celá ČR. Pro čistírny v kategorii 10 – 150 000 EO, které jsou uvedeny na seznamu, je podle směrnice požadováno rovněž odstraňování nutrientů ve zvýšené úrovni.
V případě ukazatele „celkový fosfor” to pro ČOV nad 150 000 EO znamená koncentrační limit 0,5 mg/l, případně 90% účinnost odstranění, a pro ČOV nad 10 000 EO 0,7 mg/l, případně 87,5% účinnost odstranění.
Dosažení těchto koncentrací může být obtížné klasickým chemickým srážením v aktivacích, a je tak nutné uvažovat nad samostatnou separací fosforu za dosazovacími nádržemi.
Pro celkový dusík nové požadavky znamenají pro ČOV nad 150 000 EO koncentrační limit 8 mg/l, případně 80% účinnost odstranění a pro ČOV nad 10 000 EO 10 mg/l, případně 80% účinnost odstranění. Nalezení optimálního řešení bude individuální záležitostí pro každou čistírnu odpadních vod, v některých případech si ČOV poradí i bez zásadních technologických změn. Pro ČOV, kde to tak jednoduché nebude, je k dispozici řada technologických řešení. Například na ČOV Hradec Králové velmi dobře funguje post denitrifikační filtr. PDN filtr zde funguje jako pojistka a algoritmicky řízený provoz včetně dávkování substrátu umožňuje i díky sondám na vstupu a výstupu optimalizovat nátok na filtr tak, aby potřebného výsledku na celkovém odtoku z ČOV bylo dosaženo, přestože je na PDN filtr čerpán jen určitý podíl odpadních vod. Dochází tak k úspoře na čerpání i nákladů na externí substrát.
Ohromný potenciál je také v aplikaci nových systémů nárůstových mikrobiálních kultur. Například systém MABR (membrane aerated biofilm reactor) využívá membránu k přísunu kyslíku do biofilmu difuzí z vnitřního prostoru membrány. Biofilm je přichycen k vnějšímu povrchu membrány. Tzv. protidifuzní systém výrazně snižuje energetickou spotřebu, kdy je kyslík přiváděn difuzí z vnitřní strany membrány do vnitřních vrstev biofilmu přímo k nitrifikačním bakteriím. Naopak amoniak k nitrifikačním bakteriím proniká difuzí z opačné strany. A vznikající dusičnanový dusík je difuzí odváděn do vnější anoxické vrstvy biofilmu, kde dochází k jeho denitrifikaci. Systém je možno za určitých podmínek velmi snadno implementovat do stávající linky a nemusí tak docházet ani ke složitým přestavbám.
Další možností jsou například technologie na principu deamonifikace. Tyto systémy jsou vhodné pro čistírny odpadních vod s anaerobní stabilizací kalu. Slouží k odstranění dusíku z koncentrovaných toků, ideálně s vyšší teplotou, jako je proud kalové vody. Umožňuje redukci celkového dusíku v odtoku až o 10 %, opět bez nutnosti dávkovat externí substrát.
Možnosti pro zvýšené odstraňování dusíku a fosforu tedy existují. Směrnice sice poskytuje relativně dlouhou dobu pro postupné naplnění stanovených cílů s konečným naplněním do roku 2039 pro aglomerace nad 150 000 EO a 2045 pro aglomerace nad 10 000 EO, je však třeba počítat s nutností investic i s rostoucími provozními náklady.
Zcela samostatnou kapitolou jsou pak nové požadavky na tzv. kvartérní čištění, které spočívá v odstranění mikropolutantů. Jedná se zejména o rezidua léčiv a dalších často rezistentních organických látek. Pro ČOV nad 150 000 EO byla definována skupina 12 látek, na kterých musí být prokázána minimálně 80% účinnost odstranění. Plnění tohoto cíle je rovněž postupné, s konečným termínem v roce 2045, ale 30 % ČOV v této kategorii musí plnit požadavky již do roku 2033. Také v této oblasti má být na národní úrovni sestaven seznam oblastí, které jsou citlivé na mikropolutanty, a pro ČOV v těchto oblastech platí požadavek už od velikostní kategorie nad 10 000 EO.
Pokud počítáme se zvýšenými náklady na odstraňování nutrientů, pak to v případě mikropolutantů platí násobně více. Jde totiž vždy o implementaci nového technologického stupně. Řadu zkušeností můžeme čerpat ze Švýcarska, Německa, Rakouska i Nizozemska, kde jsou ve vybraných oblastech o krok vpřed. Lze tak konstatovat, že dostupné techniky pro tuto problematiku rovněž existují, jde nejčastěji o kombinaci pokročilých oxidačních procesů, zejména ozonizace, s filtračním, sorpčním nebo biologickým stupněm, anebo o sorpci dotčených látek na aktivním uhlí, ať již v jeho práškové, nebo granulované formě. Jinými slovy lze říci, že se jedná o zavádění vodárenských technologií na odtoky z čistíren odpadních vod.
Na nákladech na výstavbu a nákladech na provoz dodatečných opatření na odstraňování mikropolutantů na čistírnách odpadních vod by se měl podílet sektor, který tyto látky produkuje. Návrh směrnice totiž obsahuje princip rozšířené odpovědnosti původce (Extended Producer responsibility), který již známe například ze systémů kolektivní odpovědnosti pro elektrozařízení. Cílem zavedeného principu není jen hledat zdroje pro výstavbu a provoz kvarterního čištění odpadních vod mimo standardní vodné a stočné, ale hlavně dlouhodobě motivovat výrobce k hledání alternativ pro současně používané chemické látky s prokazatelně negativními účinky na lidské zdraví. Jakým způsobem princip rozšířené odpovědnosti průvodce bude uplatněn v národní legislativě, je však dosud velkou neznámou.
Revidovaná směrnice o čištění městských odpadních vod rozšiřuje povinnosti čistíren i v dalších oblastech. Jedná se například o nové požadavky na energetickou neutralitu čistíren s postupným plněním cílů s konečným cílem 100 % energetické soběstačnosti do roku 2045 pro všechny ČOV nad 10 000 EO. Další samostatnou kapitolou je významné rozšíření povinnosti monitoringu nejrůznějších parametrů, které zahrnují širokou škálu mikropolutantů ve vyčištěné odpadní vodě, ale také monitoring plynných emisí skleníkových plynů, včetně například koncentrací oxidu dusného (N2O).
V oblasti, které jsme se v tomto článku věnovali, tedy v oblasti terciárního (odstranění nutrientů) a kvartérního čištění (odstranění mikropolutantů) lze očekávat významné investice a rovněž navýšení provozních nákladů s konečným dopadem do stočného.
Radka Rosenbergová, Ondřej Beneš, Tomáš Hrubý
Veolia Holding Česká republika
