Sucho v Česku ohrožuje vodní zdroje. Firmy vyvíjejí nové technologie na jejich čištění



Pět suchých let za sebou zažila České republika od roku 2014. Ani letošní zima nebyla na srážky tak bohatá, aby doplnila deficit podzemních vod z minulého období. Voda je tak v Česku stále vzácnější a hospodaření s ní se bude muset stále více zaměřovat na šetrné postupy. Mezi ně patří čištění vody znečištěné v důsledku zemědělství, průmyslových aktivit nebo skládkování odpadu.

Projekty zaměřené na tuto oblast realizuje několik českých firem za finanční podpory Technologické agentury České republiky (TAČR). „Musíme si uvědomit, že Česká republika leží na jednom z hlavních evropských rozvodí, což může v kombinaci se změnami klimatu ohrožovat kvalitu života. Z toho důvodu dlouhodobě podporujeme projekty, zabývající se současnými potřebami citlivého nakládání s vodou jakožto strategickou surovinou,” přibližuje Petr Konvalinka, předseda TAČR.

České podniky se zabývají například vývojem nové generace přírodních čistíren odpadních vod. Ty mohou zpřístupnit čistící systémy i pro malé obce, kde je podle odborníků kvalita vody nejhorší.

Česká republika je vázána směrnicemi Evropské unie k tomu, aby čistila veškeré odpadní vody. Obce s méně než 2000 obyvateli a kanalizačním systémem jsou povinny čistit je přiměřeným způsobem, což je mnohdy nedostačující. Řada menších sídel se uchyluje k využívání takzvaných extenzivních technologií známých jako kořenové čistírny. Ty dnes ale mají některá omezení, která se snaží odstranit odborníci ze společností Asio a BioEnviro a Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka.

Řešení pro malé obce

Cílem jejich práce je zvýšení účinnosti čištění odpadních vod z malých obcí, kde není ideální budovat klasické mechanicko-biologické čistírny. „V oboru probíhá intenzivní výzkum pochopení vlastních procesů čištění a jsou studovány možnosti využití různých druhů mokřadních rostlin a filtračních náplní. My k tomu přicházíme s novými technologickými prvky a preparáty, které omezí zanášení filtračních náplní a pomohou vyřešit problém výskytu okřehku a fytoplanktonu,” popisuje Eva Mlejnská z VÚV T. G. Masaryka s tím, že realizace výstupů by měla vést také k uznání extenzivních technologií jako ekvivalentu ke klasickým mechanicko-biologickým čistírnám odpadních vod.

Výzkum se netýká jen kořenových čistíren, ale extenzivních způsobů čištění vod obecně. „Ve výzkumu a vývoji vegetačních čistíren pokračujeme i mimo projekty TAČR, a dokonce i s původními partnery například s VUT v Brně. Na těchto extenzivních čistírnách nás láká to, že z hlediska udržitelnosti, tedy součtu vlivů na životní prostředí, vycházejí nejlépe. Navíc jsou perspektivní i z hlediska řešení menších lokalit ve venkovských oblastech – v Rakousku a Slovinsku to jsou dnes nejčastěji povolované čistírny odpadních vod v horských oblastech. Jednak je to kvůli provozním nákladům, a pak kvůli stabilitě čistících procesů i pro malé a nerovnoměrně provozované zdroje,“ vysvětluje Karel Plotěný, jednatel společnosti Asio.

Firma vznikla před více než pětadvaceti lety „na zelené louce“, u jejího zrodu byli spolužáci z VUT. „Dostali jsme nabídku na spolupráci s jednou rakouskou firmou na vývoji vodohospodářských výrobků. No a pak jsme zjistili, že by bylo dobré jim vyvinuté výrobky i přímo nechat vyrábět v Česku a dodávat. První velkou výzvou pro nás byly například objekty v horách v Alpách, kde máme stovky čistíren,“ popisuje Karel Plotěný vznik společnosti.

Právě na prosazování nových technologií na trh, ať už jsou to membrány, nanotechnologie, recyklace vody nebo rekuperace tepla, se Asio zaměřilo. Od prvního roku firma vyvážela do Rakouska, za dobu své existence již exportovala do osmadvaceti zemí.

Od Chorvatska po Norsko

Spektrum jejích zákazníků je široké, od soukromých osob až po velké stavební firmy. „Proto jsme před dvěma roky společnost rozdělili, a to na firmu zabývající se výrobky a firmu, která dodává technologické celky. Což se ukázalo jako dobré strategické rozhodnutí. Obě firmy to ‚nakoplo‘,“ pokračuje Karel Plotěný. Dohromady mají nyní 80 zaměstnanců a celkový obrat byl loni skoro 300 milionů korun. Export nyní tvoří zhruba třetinu obratu společnosti. V některých zemích, jako na Slovensku, v Maďarsku či Chorvatsku, má společnost dceřiné firmy, v současnosti hodně exportuje také do Rakouska, Německa a Norska.

Kromě zvyšování podílu na trzích, kde již Asio působí, občas pronikne i na exotičtější místa. „Občas si pro radost a potěšení našich pracovníků zkusíme něco dodat do nějaké turisticky atraktivní země – Thajsko, Seychely, Indie, Peru,“ usmívá se Karel Plotěný.

I přes důraz na přírodní čističky firma nabízí i další řešení. „Nejsme ortodoxní, vedle extenzivních čistíren nabízíme i jiné technologie, snažíme se o to, aby konkrétní případ byl řešen co nejudržitelněji, to jest s ohledem na lokalitu a toho, pro koho je řešení určenou,“ zmiňuje Karel Plotěný.

Vrací kořenovým čistírnám dobré jméno

V rámci projektu podpořeného TAČR vznikly návrhy fungování domovních čistíren zahrnujících septik a vertikální filtr. Součástí výzkumného programu vznikl také návrh řešení větších lokalit, například částí obcí, se soustavou několika aparátů, zahrnující předčištění, rozdělovací objekt a měření průtoku. Kromě toho byly vyvinuty výpočtové programy a navržena změna normy čištění vod, k níž už došlo.

Právě zvolené technické řešení bylo důležitou součástí projektu. „Oproti dosavadním řešením se ‚naše‘ diametrálně liší, a to v tom, že voda filtrem neprotéká horizontálně, ale vertikálně, a navíc v dávkách,“ zmiňuje Karel Plotěný.

Mnohem podstatnější však podle něj je, že na základě ověřených postupů musí odborníci přesvědčit vodoprávní úřady o tom, že vertikální způsob je mnohem účinnější a bezkonfliktnější. „V minulosti totiž horizontálně protékané kořenové čistírny udělaly vegetačním čistírnám špatné jméno a většina úřadů tak zaujímá k těmto způsobům čištění už ze zásady negativní postoj. Přitom stačí se podívat do Rakouska a přesvědčit se, že vertikálně protékané biofiltry jsou tam brány jako bezproblémové a spolehlivé řešení již několik desítek roků,“ zdůrazňuje Karel Plotěný.

Kyslík je důležitější než vegetace

Dalším z výsledků výzkumu bylo zjištění, že vegetace na kořenových čistírnách je spíše jen „marketingový prvek“, protože výsledek čištění ovlivní minimálně, v jednotkách procent. „To podstatné je, jak jsou čistírny protékány a v jaké kyslíkovém režimu pracují. Nevýhodou horizontálních, tedy původních čistíren je to, že procesy probíhají v anaerobním prostředí. A je tak logické, že vedle vyčištěné vody je často produktem i zápach, který způsobuje amoniak a někdy i sirovodík. Nevýhodou vertikálních je snad jen nižší odstranění fosforu, pokud není řešen dalším stupněm, a větší prostorové nároky, a tedy i vyšší investiční náklad,“ porovnává Karel Plotěný.

Výhodou vertikálních čistíren jsou naopak nízké provozní náklady, tedy spotřeba elektrické energie, jednoduchost, minimální nároky na personál a menší potřeba náhradních dílů. Vedle toho mají čističky nového typu řadu ekologických plusů – voda je zadržována v krajině, čistírny dobře odbourávají i bakteriální znečištění a působí esteticky.

Extenzivní technologie čištění vody byly přitom v Česku dlouho na okraji. Podle odborníků neprávem. „Pro určité konkrétní případy by z hlediska udržitelnosti dokonce měly být použity přednostně. Důležité je zohlednění konkrétní lokality. Největší překážkou je špatná zkušenost z minulosti s horizontálně protékanými typy a setrvačnost v rozhodování a neochota se nechat přesvědčit o rozdílech,“ podotýká Karel Plotěný.

Biofiltr ušetří náklady

Další firmy se v rámci výzkumných projektů TAČR při čištění vody zabývají použitím nanometeriálů. Na nízkonákladových systémech čištění vody pracují experti ze společnosti Aquatest s výzkumníky z Technické univerzity v Liberci, Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace a Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy.

„V rámci tohoto projektu je vyvíjen nový anaerobně sorpční biofiltr, který se stane součástí konstruovaných mokřadů pro čištění speciálních typů vod (průsakových, skládkových, důlních a zemědělských), kontaminovaných různými rizikovými látkami. Technologie je navrhována jako nízkonákladová a využitelná zejména pro lokality bez inženýrských infrastruktur,” říká za Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Pavel Novák.

Spotřeba pesticidů v Česku se totiž podle informací ministerstva zemědělství pohybuje kolem 13 000 tun ročně. Konstruované mokřady v této situaci představují optimální řešení čištění vod s nízkými provozními náklady. Vyvíjený anaerobně sorpční biofiltr bude pasivním předstupněm pro konstruované mokřady se silným vstupem toxických polutantů, které by jinak ohrožovaly podstatu funkce kořenového čištění. Projekt je realizován za státní podpory ve výši 10,5 milionu korun.

„Oproti klasickým čistírnám vod se jedná o způsob čištění, který je blízký přírodě. Námi vyvíjené a testované biofiltry jsou založeny na odstraňování kontaminantů pomocí přírodních geochemických procesů za účinného přispění biochemických procesů. Jedná se o pasivní systémy, které fungují bez přidávání chemikálií a namísto náročné elektrické energie užívají přirozenou gravitaci,“ popisuje Ladislav Šimek, ředitel společnosti Aquatest.

Právě těmito vlastnosti se podle něj vyvíjená zařízení odlišují od klasických čistíren, které jsou založeny na dávkování chemikálií za použití elektrické energie na pohon čerpadel. „Určitou nevýhodou pasivních biofiltrů je delší doba procesu čištění s většími nároky na plochu, kde jsou biofitry instalovány,“ dodává Ladislav Šimek.

Našli ztracený pramen

Společnost Aquatest přitom navazuje na dlouhou historii národního podniku Stavební geologie Praha, který se zabýval hydrogeologií, inženýrskou geologií a vrtným průzkumem nejen na území Československa. Jeho odborníci pracovali také v řadě zemí Evropy, Asie, Afriky, Střední a Jižní Ameriky. Během privatizace národního podniku se v roce 1991 vyčlenily oblasti hydrogeologie a laboratoří, kterými vznikla dnešní společnost Aquatest.

I národní podnik přitom navazoval na starší tradice. Obory hydrologie a hydrogeologie se zabývalo již první inženýrskogeologické pracoviště v České republice, založené pozdějším akademikem, profesorem Quido Zárubou, v roce 1926. Firma Aquatest v současnosti například tradičně provádí hydrogeologické práce pro získání minerální vody Mattoni i Magnesia a pramenité vody Aquila, či se dlouhodobě věnuje vyhledávání nových přírodních léčivých zdrojů pro lázeňské využití v Mariánských lázních. „Posledním úspěchem v oblasti minerálních zdrojů je objev Hadího pramene v Teplicích, o kterém se myslelo, že je ztracen,“ upozorňuje Ladislav Šimek.

Vzhledem k rostoucímu významu vody bude TAČR tuto oblast i nadále podporovat. „Do těchto a podobných projektů investuje Česká republika desítky milionů korun. Jsme přesvědčeni, že jejich výsledky budou prospěšné nejen v tuzemsku, ale mnohé mají potenciál prosadit se i v zahraničí a zlepšit tak kvalitu života lidí v mnoha místech světa, která už dnes trpí nedostatkem vody”, zdůrazňuje předseda TAČR Petr Konvalinka.

Extenzivní čistírny vod přitom mohou již v současnosti hrát důležitou roli. „Kombinace biofiltrů a mokřadů mohou sloužit jako doplněk klasických čistíren. Jsou především vhodné na nižší objemy vod, do odlehlých nepřístupných oblastí, kde není dostupná elektrická energie. Toto se týká především starých důlních děl, u kterých není výjimkou, že jsou v horských těžce přístupných oblastech,“ zmiňuje Ladislav Šimek.

Biofiltry jsou podle něj také velmi vhodné pro řešení průsaků ze starých skládek, které vznikaly před více jak 25 lety a nejsou izolovány proti průsakům skládkových vod do horninového prostředí. „Biofiltry je možné také řešit přečištění menšího objemu průsakových skládkových vod u skládek s nižší kubaturou,“ doplňuje šéf Aquasoftu.

Z alternativy do hlavního proudu

Již za několik let se podle odborníků mohou čistírny, kterou jsou dnes vnímány jako alternativní, stát naprosto klíčovou technologií. „Čištění odpadních vod je určitě perspektivní obor i do budoucna, tedy pokud do této činnosti v budoucnosti zahrneme i bezvodá řešení. Nové směry se dají očekávat s ohledem na trendy v udržitelnosti – minimalizace spotřeby energie, tedy upřednostnění anaerobních technologií, a naopak snahu o maximální recyklaci vody,“ předesílá Karel Plotěný ze společnosti Asio.

Vývoj podle něj půjde ještě dál. „Dokonce se dá očekávat, což je úplně vizionářský pohled, že by klasická kanalizace z řešení domů a sídlišť mohla pomalu mizet úplně. Je již dnes řada institucí, která si dává za cíl řešit lidské exkrementy bezvodým způsobem a šedou vodu, což je voda z osobní hygieny, pak aplikovat v místě vzniku jako zásak nebo pro závlahu zeleně. Právě na to mohou být extenzivní způsoby, včetně vegetačních, nejudržitelnějším řešením,“ uzavírá Karel Plotěný.

Podporují totiž takzvaný malý vodní cyklus, mohou pomáhat řešit problematiku tepelných ostrovů a mikroklimatu ve městech.

Dalibor Dostál