Nové poznatky v recyklaci odpadních vod mohou
napomoci k jejímu znovuvyužívání.
V městech může nahradit cennou pitnou vodu.

Čeští experti dokončují testování zařízení sloužící k dočištění odpadní vody. Kombinací různých typů filtrací a hygienizací může odpadní voda dosáhnout takové kvality, aby mohla být dále využívána. Ve vodním hospodářství měst by tak recyklovaná voda nahradila dnes již velmi cenný zdroj – vodu pitnou. Zavlažování městské zeleně, sportovišť, čištění ulic a omezování tepelných ostrovů zastavěných městských částí by tak bylo šetrnější k přírodním zdrojům, a navíc i ekonomicky výhodnější. Řešitelé tímto projektem chtějí dosáhnout zmírnění negativních dopadů sucha a nedostatku vody, se kterými se potýká nejen Česká republika. Technologická agentura České republiky (TA ČR) podpořila projekt částkou bezmála 5 milionů korun z programu EPSILON.

„Mnoho z nás si neuvědomuje, že zdroje sladké vody jsou omezené. Přibližně sedmdesát procent je vázáno pouze v ledovcích v Antarktidě nebo Grónsku. Její dostupnost se navíc nadále zhoršuje. Ať už například kvůli degradaci půdy či změnám klimatu, které se vyznačují neobvyklými suchy. Důsledky pociťujeme nejen při zdražování vodného, ale především si jich všímáme přímo v ekosystémech," upozornil na stávající situaci Petr Konvalinka, předseda TA ČR. „Projekt se zabývá efektivním řešením akutní problematiky tohoto století, a to nejen v České republice, ale po celém světě," dodal.

Jedním z nejšetrnějších způsobů, jak lze bojovat proti neuvážené spotřebě povrchové či pitné vody, je  ejí opětovné využívání neboli recyklace odpadní vody. Ta většinou pochází z domácností, institucí, průmyslového odvětví či dešťových srážek. Odpadní voda se zpracovává především v městských čistírnách odpadních vod (ČOV), které sice v Česku technologicky splňují požadavky Evropské unie i českých právních norem, ale nedokážou zajistit tak vysokou kvalitu vyčištěné vody, zejména po mikrobiologické stránce, která je nutná pro její opětovné využívání.

„Nedostatek zdrojů vod nás tak přivádí k vývoji další fáze čištění. V České republice navíc doposud neexistuje lokalita s přímým a cíleným opětovným využíváním vyčištěných městských odpadních vod. Po laboratorních zkouškách jsme navrhli kombinaci procesů, které využívají pískovou filtraci, membránovou filtraci a filtraci přes granulované aktivní uhlí (tzn. sorpční stupeň pro případné odstranění mikropolutantů z odpadní vody). Hygienické zabezpečení se provádí pomocí UV záření a chlornanu sodného. Takto vyčištěná odpadní voda plně odpovídá požadavkům pro klasifikační třídu A podle nového nařízení EU pro recyklaci odpadních vod 2020/741 ze dne 25. 5. 2020.

Na základě zjištěných laboratorních výsledků navrhl řešitelský tým poloprovozní jednotku. Jednotka dočišťuje odtok z Ústřední čistírny odpadních vod Praha a je v provozu od září roku 2019. V rámci jejího testování je možné výše zmíněné technologie provozovat až v osmi různých provozních režimech. Vzhled a kontejnerové provedení testované poloprovozní jednotky je patrný na obr. 1 a na obr. 2.

Obr. 1: Poloprovozní jednotka pro recyklaci odpadních vod

Obr. 2: Písková filtrace, membránová filtrace a filtr s granulovaným aktivním uhlím v poloprovozní jednotce pro recyklaci odpadních vod

Pravidelně jsou sledovány vybrané mikrobiologické a chemické ukazatele v jednotlivých stupních úpravy. Součástí analýz je rovněž stanovení významných mikropolutantů. Výsledky jsou průběžně hodnoceny a na jejich základě jsou optimalizovány provozní parametry. Po ukončení projektu uspořádají řešitelé seminář a seznámí účastníky s dosaženými výsledky a s uplatněním navrhovaných postupů v praxi. Doposud získané výsledky ukazují, že v technologii dochází k postupnému snižování výskytu mikroorganismů, které jsou ve velké míře zachyceny zejména na membráně (účinnost přibližně 98 %).

Modul je provozován ve spolupráci hlavního řešitele projektu Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, Fakulty technologie ochrany prostředí a vedlejšího řešitele projektu společností Pražské vodovody a kanalizace, a.s. Recyklaci odpadních vod využijí především podniky vodovodů a kanalizací, města, obce a soukromé subjekty využívající cennou pitnou vodu i pro nepitné účely. Přínos se ale projeví i v ekonomické a mimoekonomické oblasti, neboť přispívá k trvale udržitelnému rozvoji. Cílem projektu tak není jen najít vhodné technologie pro nejlepší kvalitu dočištění odpadní vody, ale vyčíslit i
ekonomické náklady a najít ideální poměr mezi cenou za recyklovanou vodu a její potřebnou kvalitou pro jednotlivé účely využití. Nezbytné je také doplnění legislativních limitů, dostatečná osvěta a informovanost občanů jednotlivých států, která by snížila pochybnosti o opětovném využívání vyčištěné odpadní vody.

„Věříme, že ověření dlouhodobého a ekonomicky efektivního provozu jednotky přesvědčí potenciální investory, že recyklace vyčištěné odpadní vody není sci-fi, ale vyplatí se být k vodě tímto způsobem šetrní jak v ČR, tak v EU. Jako provozovatel vodovodů a kanalizací klademe maximální důraz na soulad s legislativou a proto vítáme zmiňované NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY (EU) 2020/741 ze dne 25. května 2020 o minimálních požadavcích na opětovné využívání vody, které upravuje používání recyklované vody na zavlažování.“ Popisuje možnosti aplikace výsledků projektu v praxi Ing. Bc. Martin Srb, Ph.D. z PVK, a.s.

Naši mladí kolegové měli štěstí a 8.-9. září v Brně stihli realizovat svou konferenci Mladá voda břehy mele  2020 přesunutou z jara. VŠCHT byla opět dobře zastoupena a naši absolventi získali obě první ceny:

Cenu za nejlepší přednášku získala Ing. Hana Brunhoferová (VŠCHT, nyní studující Ph.D. na Univerzitě v Lucemburku) s příspěvkem Eliminace mikropolutantů z odpadních vod – užití kořenových čistíren jako technologie pro čištění odtoku z čistírny odpadních vod

Cenu za nejlepší posterové sdělení získal Ing. Dominik Andreides (VŠCHT, Ph.D. pod vedením profesorky Jany Zábranské) s příspěvkem Biologická konverze syngasu na biomethan pomocí dvoustupňového procesu anaerobní fermentace.

Oběma studentům gratulujeme!!

Hledání technologií pro detekci a odstranění virů a bakterií v odpadních vodách a kalech

VŠCHT Praha společně se společností Pražské vodovody a kanalizace, a.s. ze skupiny Veolia v rámci projektu ARG Tech vyvíjí technologie pro odstranění bakterií rezistentních na antibiotika z čistírenských kalů a monitoruje výskyt původce nemoci COVID-19 v odpadních vodách.

Aktuální suchá období vyvolávají poptávku zemědělců po organické hmotě, která zvyšuje záchyt vody v půdě. Stabilizované čistírenské kaly mohou (nehledě na jejich využití jako hnojiva) tuto poptávku z velké části uspokojit. Nově zaváděná zpřísnění legislativy pro aplikaci kalů v zemědělství se týkají vnosu patogenních mikroorganismů, těžkých kovů, pesticidů a zbytků léčiv do půdy. Riziko spojené s šířením bakterií rezistentních na antibiotika (ARB), ke kterému může při aplikaci kalů v zemědělství dojít, však dosud nebylo systematicky řešeno. Není ani jasné, jakými technologiemi je možné přítomnost ARB eliminovat.

Sledování šíření ARB v životním prostředí se věnuje v poslední době velká pozornost s ohledem k alarmujícímu nárůstu počtu pacientů, kteří nereagují na léčbu antibiotiky i u relativně běžných chorob jako je zápal plic nebo tuberkulóza. Jednou z cest, kterou se ARB šíří v životním prostředí jsou odtoky z čistíren odpadních vod (ČOV) a čistírenské kaly, které se využívají k hnojení zemědělské půdy. Přes zemědělské plodiny se mohou ARB dostat až do potravního řetězce, a tak zpětně ohrožovat lidskou populaci.

Již bylo publikováno několik studií, které porovnávají výskyt různých ARB v odtocích z ČOV v evropském i celosvětovém měřítku, ovšem detailní situace v ČR zatím není známa.

V červnu roku 2020 tak začaly týmy VŠCHT Praha a Pražských vodovodů a kanalizací (PVK a.s.) společně realizovat projekt ARG Tech (Technologie pro odstranění genů antibiotické rezistence z čistírenských kalů aplikovaných v zemědělství), který se zabývá testováním účinnosti odstranění ARB probíhající v dostupných technologiích hygienizace čistírenských kalů (termofilní anaerobní stabilizace, termická hydrolýza, pasterizace, vápnění). Cílem projektu je navrhnout takové parametry procesů hygienizace kalů, které zajistí odstranění ARB a umožní tak bezpečné využití kalů jako zemědělského hnojiva.

V souvislosti s pandemií nemoci COVID-19 byl projekt ARG Tech rozšířen o dlouhodobé sledování výskytu viru SARS-CoV-2 – původce nemoci COVID-19 – v  odpadních vodách. V pražské stokové síti bylo vytipováno 20 odběrných míst, které reprezentují různé typy osídlení – např. pražská sídliště, centrum, vysokoškolské koleje, nemocnice nebo Letiště Václava Havla. Výskyt viru bude monitorován po dobu dvou let, na většině lokalit s dvoutýdenním intervalem. Předpokládáme, že výskyt viru v odpadních vodách bude korelovat s rozšířením nemoci v populaci, a že tento monitoring může přispět k včasnému odhalení příchodu dalších vln epidemie COVID-19 (nejen) v Praze.

Ing. Vojtěch Kouba, PhD, který minulý měsíc úspěšně ukončil doktorské studium a obhájil titul PhD, získal také cenu MOPGA award "Make Our Planet Great Again" – environment and climate research. Soutěž udělilo francouzské velvyslanectví v Praze a jednalo se o první ročník.

Ve čtvrtek 25.6. proběhla na našem ústavu doktorská obhajoba. Ing. Petr DOlejš obhájil svou práci "Maximalizace recyklace energie z městské odpadní vody využitím bioflokulace a anaerobního membránového reaktoru" vypracovanou pod vedením doc. Jana Bartáčka a získal titul PhD.

Petrovi moc gratulujeme!!!

V květnu proběhl na Ústavu technologie vody a prostředí oficiální kick-off meeting řešitelů nového tříletého projektu WaterScan Toolbox, který spojuje technologické inženýrské znalosti z provozu stokových sítí a čistíren odpadních vod s posledními poznatky z IT oboru, jako je práce s BigDaty, tvorba neuronové sítě a strojové učení.

Cílem projektu je vytvořit inteligentní algoritmus pro predikci kvality a kvantity odpadní vody přitékající na čistírnu odpadních vod (ČOV). Predikce těchto dat v řádu hodin umožní navrhnout provozní opatření snižující riziko emise znečištění včetně simulačních scénářů a analýzy rizik na ČOV, popřípadě na odlehčovacích komorách. Algoritmus bude využívat cloud-computing a strojové učení. Na základě hloubkové analýzy dostupných dat o odpadní vodě (kvalitativní a kvantitativní data, opakované události tj. dny v týdnu, roční období, chování města atp. spolu s předpovědí srážek) bude vytvořena neuronová síť schopná předpovídat kvalitu přitékající odpadní vody. Tato znalost umožní vytvořit databázi scénářů provozních opatření na ČOV, simulovat efekt jejich provedení a tím eliminovat riziko nedodržení emisních limitů do vodních ekosystémů.

Řešitelský tým, složený ze dvou vysokých škol – VŠCHT Praha a ČVUT, provozovatele vodohospodářské infrastruktury Pražské vodovody a kanalizace a.s. a inovátorské IT spol. VDT Technology a.s. začíná pracovat na definování datových sad, identifikace položek vstupující do výpočetní cloudové platformy a definování korelačních vztahů a váhových kritérií. Na začátku roku 2021 budou první výstupy predikce událostí na stokové síti, kdy nastane stěžejní část řešení projektu – kalibrace neuronové sítě a tvorba softwarového nástroje pro využití v čistírenské praxi.

Kontaktní osobou za hlavního řešitele VŠCHT Praha je Ing. Petr Dolejš, dolejsp@vscht.cz.

Odkaz na webové stránky projektu WaterScan Toolbox zde.

Ve středu 27.5. proběhla na našem ústavu doktorská obhajoba. Ing. Vojtěch Kouba obhájil svou práci "Nitrogen removal from anaerobic pre-treated urban wastewater using modern biological processes" vypracovanou pod vedením doc. Jana Bartáčka a získal titul PhD.

Vojtova obhajoba je zároveň historicky první, která proběhla i přes videokonferenci. 

Vojtovi moc gratulujeme!!!