Nejčastější příčiny poruch domovních čistíren

Podmínky ovlivňující funkčnost a bezproblémový provoz biologických čistíren odpadních vod.

Při návrhu biologické čistírny je třeba v první fázi vycházet z hydraulického a látkového zatížení. V případech, kdy se nejedná o typické komunální vody, je však třeba vzít v úvahu i konkrétní složení vod a to z pohledu faktorů ovlivňujících aktivitu biomasy v biologickém stupni ČOV. Těmito faktory se pak zabývá první část příspěvku. Někdy není jednoduché, a to ani pro odborníky, posoudit, jaký vliv budou mít kombinace těchto faktorů. Existuje sice celá řada autorů, která se touto problematikou zabývá, avšak dle mého názoru může být pro projektanty i úřady dobrým vodítkem německá směrnice ATV A115.

Faktory ovlivňující aktivitu biomasy v biologickém stupni ČOV

Účinnost biologického čištění odpadních vod závisí na více faktorech, které je možné rozdělit z hlediska možnosti jejich vlivu na subjektivní (způsob obsluhy ČOV, výběr technologie, kvalita dodané techniky) a objektivní (kvalita odpadní vody). Při charakterizaci vlivu složení odpadní vody na účinnost biologického čištění je potřebné sledovat zejména:
pH vody;
teplotu vody; přítomnost nutrientů; solnost odpadní vody;
přítomnost vybraných organických a anorganických sloučenin.

pH

Optimální pH pro většinu bakterií leží v rozmezí od 6,0 do 8,0. Eliminace problémů spojených s pH závisí na tom, zda je kyselost nebo zásaditost způsobená anorganickými nebo organickými sloučeninami. V případě organických sloučenin, které jsou biologicky rozložitelné, se neutralizace může dostavit i při biologickém rozkladu (např. nižší mastné kyseliny jsou lehko rozložitelné a mohou způsobit snížení pH až pod 5,0). Také při vysokých pH na vstupu do aktivace je potřeba počítat s tím, že při biologickém rozkladu intenzivně vzniká CO2, takže dochází k okamžité neutralizaci OH- a CO32- na HCO3- a k samovolnému poklesu pH do neutrální oblasti.
V případě anorganických sloučenin způsobujícich kyselé nebo zásadité pH je neutralizace
nevyhnutelná. Jediný problém zůstává, jak ji optimálně realizovat.
V poslední době se stále více setkáváme např. s vodou z kondenzačních kotlů vypouštěnou na
čistírnu, která způsobí přechodné snížení pH, a tak i nefunkčnost čistírny.

Teplota vody

Aerobní kal má značnou odolnost při teplotách od 10 do 30°C, přičemž tato odolnost se zvyšuje s nárůstem stáří kalu. Při teplotách pod 10°C se výrazně snižuje rychlost biologických procesů, přičemž např. nitrifikace se může až zastavit. Při vysokých teplotách (nad 25°C) nastávají v biologickém stupni ČOV sekundární problémy – aktivita biomasy je sice vysoká, ale výrazně se zvyšuje spotřeba kyslíku na endogenní rozklad kalu a také se zhoršuje rozpouštění kyslíku v aktivační směsi. Výsledný efekt je sice spojený s nižší produkcí
přebytečného kalu, ale zároveň i s vysokou spotřebou kyslíku. Případný nedostatek kyslíku následně zhoršuje sedimentační vlastnosti kalu. Narozdíl od pH se s vlivem teploty nedá na běžných ČOV reálně nic dělat a je potřebné se mu přizpůsobit už při návrhu ČOV.
Na problematiku teplých vod však může být ještě jeden pohled. A sice, pokud se vyrovnáme s nedostatkem kyslíku, pak se naopak projeví výhody jako nižší produkce kalu, zrychlení procesu (menší potřebné objemy), odbourání některých hůře rozložitelných látek apod., což může být předností zejména u některých druhů průmyslových vod, nebo komunálních vod s vyšším obsahem vod průmyslových.

Přítomnost nutrientů

Biologický proces ovlivňuje i nutriční nevyváženost dané odpadní vody. Jde hlavně o nedostatek makrobiogenních prvků – N a P. Zatímco městské odpadní vody obsahují přebytek těchto prvků, v některých průmyslových odpadních vodách je jich nedostatek. Potřebné množství N a P se velmi často odhaduje podle poměru BSK5 : N : P = 100 : 5 : 1. Nepřítomnost nutreintů přichází v úvahu tam, kde se nečistí komunální vody, ale vody např. z výroby potravin.

Vliv solnosti

Solnost do 10 g/l (jako NaCl) nemá výrazný vliv na biologické čištění. Nad uvedenou koncentraci jsou biologické procesy inhibované, hlavně z důvodu zvýšeného osmotického tlaku, a je nutné na tyto podmínky biomasu zadaptovat. Zvýšená solnost může ovlivnit poměr mezi oxidací a syntézou ve prospěch syntézy a zvýšit zákal vyčištěné vody.

Vliv těžkých kovů

Vliv těžkých kovů se projevuje zejména inhibicí aktivity mikroorganismů. Daný problém je možné dělit na dva aspekty – toxicitu kovu na kal a odstraňování kovů kalem. Problém těžkých kovů nastává většinou tam, kde je ČOV u nějaké výroby např. zinkovny apod. Zmenšení vlivu těžkých kovů je možné dosáhnout zvýšením obsahu sušiny.

Vliv organických sloučenin

Většina přirozených organických sloučenin je rozložitelná mikroorganismy přítomnými ve vodě. V současnosti však průmysl produkuje značné množství nových organických sloučenin, ze kterých většina je biologicky těžko rozložitelná a toxická. Akumulace těchto sloučenin ve vodním prostředí může narušovat přirozený koloběh látek v přírodě. Proto je stanovení biologické rozložitelnosti a toxicity základním kritériem charakterizujícím účinek sledované sloučeniny. Organické sloučeniny můžeme rozdělit:
1. látky biologicky rozložitelné a netoxické, 2. látky biologicky rozložitelné a toxické, 3. látky
biologicky nerozložitelné a netoxické, 4. látky biologicky nerozložitelné a toxické.

Vliv toxických látek

S toxickými, nebo nerozložitelnými organickými látkami, se setkáváme např. v potravinářských provozech, kde se střetávají požadavky hygienické (je třeba desinfikovat) a funkčnost čistírny. Špatné zkušenosti máme i s relaxačními středisky, zejména tam, kde jsou vany je totiž prováděna desinfekce tak důkladně, že je pak kompletně vyrušena biologie. Řešením pro tyto případy by bylo, umístit před čistírnu nádrž, ve které by probíhala aerace pro odvětrání chloru.

Problematika používání desinfekčních prostředků

Existuje poměrně rozsáhlá studie zpracovaná pracovníky STU v Bratislavě, popisující chování desinfekčních přípravků (část viz příloha tohoto přípspěvku). Z této zprávy vyplývá, že chlor je i v malém množství značně toxický. Podstatně lépe jsou na tom přípravky na bázi kyselin apod., které při naředění již tak toxické nejsou. I z našich zkušeností vyplývá, že nejčastější příčinou nefunkčnosti je použití desinfekčních přípravků na bázi chloru. Na čistírnách se to pozná tak, že nejsou nárusty mikroorganismů ani na stěnách aktivačního prostoru. Tj. je jasné, že se nejedná např. o únik vloček do odtoku, ale o to, že tam aktivovaný kal vůbec není (nebyl) přítomen.

Pohled provozovatele – zkušenosti z Německa

Na semináři v Lipsku byly presentovány zkušenosti jedné německé firmy s provozováním
čistíren. Nejprve pár obrázků.



Pak závěr – většina problémů je dána způsobem provozování, tj. jakým systémem jsou
čistírny provozovány. Obecně pak celý systém je závislý na :
- použití komponentů elektrického a strojního vybavení,
- sestavě komponentů,
- zaučení obsluhy,
- provozovateli,
- dozorující firmě,
- kontrole z vnějšku.
Co se týká technické úrovně a její souvislosti s čistícím účinkem v praxi, byl vyhodnocen provoz 350-ti čistíren a bylo konstatováno, že ze zkoušených technologií dosahovaly nejlepší výsledky čistírny s dočištěním ve vegetačních čistírnách, biofiltry a SBR. Paradoxně nejhorší byly čistírny s vloženým nosičem a s nárustovými kulturami. Viz tab. 1, která zobrazuje naměřené hodnoty CHSK (CSB) na jednotlivých typech čistíren.

Legenda : SBR =SBR, Tropfkörper = zkrápěné filtry, Festbett = nosič biomasy, Pflanzenkläranlagen = vegetační čistírny, biofilter = biofiltr.

Závěr

Pokud je čistírna dobře navržena, pak nejčastější příčinou špatné funkce je provozování. V současnosti by již měla většina čistíren mít za sebou roční zkoušení (tedy pokud používá CE), a tak by měly být vychytány ty nejzávažnější příčiny mechanických poruch. I když z presentovaných výsledků německé provozní firmy vyplývá, že na typu technologie záleží, tak naše zkušenosti tomu neodpovídají. Z naší praxe hodnotíme jako nejproblematičtější používání desinfekčních prostředků a dohled nad tím, zda fungují mechanické části.

Vliv desinfekčních a čistících prostředků na funkci biologické

čistírny odpadních vod

Úvod

Velmi záslužnou a přínosnou práci odvedli pracovníci STU v Bratislavě pod vedením Ing. Bodíka, kteří se zabývali touto problematikou jak teoreticky, tak i prakticky. S jejich souhlasem si dovolujeme jejich zprávu přetisknout.

Vplyv čistiacich a dezinfekčných prostriedkov na respiračné rýchlosti aktivovaného kalu

Čistiace a dezinfekčné prostriedky sa v dnešnej dobe používajú vo veľmi vysokých koncentráciách v pomere k minimálnym inhibičným koncentráciám, aby sa dosiahol čo najrýchlejší a najlepší účinok odstránenia škodlivých mikroorganizmov. Podmienkam, v ktorých sú koncentrácie dezinfekčných prostriedkov až 1000 krát vyššie ako minimálne inhibičné koncentrácie, sa mikroorganizmy len málokedy dokážu prispôsobiť (Chapman,
2003a). V procese čistenia odpadových vôd je však potrebné, aby činnosť mikroorganizmov nebola použitými čistiacimi prostriedkami inhibovaná, alebo nedošlo k zničeniu aktívnej biomasy. Tento problém sa týka predovšetkým malých čistiarní odpadových vôd a najzávažnejšie sa môže prejaviť pri domových čistiarňach odpadových vôd. Hlavnou príčinou tejto nepriaznivej situácie je malý objem ČOV.
Antibakteriálne (biocides) prostriedky sú anorganické alebo syntetické organické molekuly využívané na dezinfekciu alebo sterilizáciu objektov a povrchov. Existuje veľmi široký záber chemikálií, ktoré sa používajú na tieto účely (meď, cín, arzeničnan ako aj organické heterocyklické zlúčeniny ako hydantoín a izotiazoly). Podľa mechanizmu pôsobenia je možné antibakteriálne látky rozdeliť na štyri hlavné skupiny, ako je to vidieť na obrázku 1
(Chapman, 2003b).

Obrázok 1. Rozdelenie dezinfekčných prostriedkov.

Odolnosť mikroorganizmov voči dezinfekčným prostriedkom bola definovaná ako dočasná alebo permanentá schopnosť organizmu ostať nažive a/alebo rozmnožovať sa za takých podmienok, ktoré by spôsobili inhibíciu alebo uhynutie iných príslušníkov daného druhu. Baktérie sú definované ako rezistenté keď nie sú citlivé na bežne v praxi používané koncentrácie antibateriálnych činidiel. Antibakteriálne zlúčeniny atakujú mikroorganizmy na rôznych miestach, od cytoplazmatickej membrány cez respiračné centrá, enzýmy ako aj genetický materiál. Rôzne druhy baktérií reagujú rozdielne na antibakteriálne činidlá vďaka rozdielom v zložení bielkovín bunkového obalu alebo získanej odolnosti. Odolnosť môžu mikroorganizmy získať adaptáciou na danú látku ako aj zmenou genetického materiálu. Prevažná väčšina antibakteriálnych látok pôsobí pri nízkych koncentráciách len bakteriostaticky a až pri vyšších koncentráciách pôsobia letálne (Cloete, 2003).
Baktérie tvoriace nárastový biofilm sú výrazne odolnejšie voči antibakteriálnym zlúčeninám ako druhy tvoriace skôr plávajúcu biomasu (Korber et.al., 1997). Ako príklad je možné uviesť vystavenie biofilmu v ustálenom stave pôsobeniu zvyšujúcich sa koncentrácií chlórnanu sodného (200, 500 a 1000 mg/l voľného chlóru). Počet baktérií poklesol o dva poriadky pri dávke 1000 mg/l voľného chlóru. Pri vystavení planktonickej kultúry 30 sekundovému pôsobeniu 10 mg/l voľného chlóru bolo zničených až 100 % mikroorganizmov (Norwood et.al., 2000). Fenotipická tolerancia na chlór bola zistená pre mikroorganizmy E. coli, keď boli vystavené nedostatku uhlíkatého zdroja (Lisle et.al., 1998). Ostatné výskumy tiež poukázali na to, že pomaly rastúce Mycobacterium avium ako aj bunky rastúce vo vode sú 10 násobne odolnejšie proti zabitiu ako rýchlo alebo stredne rýchlo rastúce mikroorganizmy (Taylor et.al., 2000). Zaujímavý výsledok bol získaný aj pri porovnaní pôsobenia chlóru na dva rôzne druhy mikroorganizmov. Sphaerotilus natants patriaci do skupiny vláknitých mikroorganizmov bol porovnávaný zo zástupcom vločkotvorných baktérií Acinetobacter anitratus. Výpočtom sa zistilo, že minimálna dávka, ktorá vedie k úplnej inhibícii respiračnej aktivity je 11,6 mg Cl2/g sušiny pre S. natants a 4,5 mg Cl2/g sušiny pre A. anitratus. Z toho vyplýva vyššia odolnosť pre čisté kultúry vláknitých baktérií (Caravelli et.al. 2003).
Na slovenskom trhu sa v dnešnej dobe nachádza široký sortiment čistiacich a dezinfekčných prostriedkov, ktoré pochádzajú od našich ale aj zahraničných výrobcov. Zloženie týchto výrobkov je vo väčšine prípadov výrobným tajomstvom. Zloženie, ktoré udávajú etikety, nie je úplné a nie je možné identifikovať každú účinnú látku, ktorá sa v danom prípravku nachádza.
V tabuľke 1 sú uvedené vybrané čistiace a dezinfekčné prostriedky ako aj ich zloženie udávané na etikete.
Cieľom predkladanej práce bolo zistiť vplyv čistiacich a dezinfekčných prostriedkov na efektivitu procesov biologického čistenia odpadových vôd. Na tento účel boli vybrané kinetické testy odstraňovania organického znečistenia ako aj respirometrické testy. Respirometrické merania sa pri sledovaní procesov čistenia odpadových vôd využívajú aj na určenie inhibície. Zníženie respiračných rýchlostí, ktoré môže byť spôsobené nielen inhibíciou ale aj úhynom mikroorganizmov, poukazuje na zníženie aktivity aktivovaného kalu, čím je ovplyvnený aj proces čistenia odpadových vôd.

Tabuľka 1. Zloženie vybraných čistiacich a dezinfekčných prostriedkov.

Názov výrobku Distribútor zloženie

Domestos Unilever ČR, Praha < 5 % neiónových povrchovo aktívnych látok,
< 5 % mydlo, < 1 % NaOH, chlórnan sodný

Bref duo active Henkel SR < 5 % aniónových povrchovo aktívnych látok, neiónové povrchovo aktívne látky, bielidlo alebo chlórová báza (NaClO)

Fixinela Tatrachema < 5 % H3PO4, < 5 % aniónových tenzidov

Clorox Henkel SR < 5 % chlórnan sodný, < 1 % NaOH, neobsahuje fosfáty

Dr.Devil Tomil s.r.o. < 5 % neiónových a aniónových povrchovo aktívnych látok, organických kyselín, antibakteriálne prísady


Savo Bohemia Slovakia < 5 % chlórnan sodný
Cillit WC duo Reckitt Benkiser
Poľsko

Asanox ŠK Spektrum s.r.o.
Slovensko

Tiret Benkiser
Slovensko
3,75 % H3PO4, < 5 % cetrimónium chlorid,
5 – 15 % kyselina amidosírová, konzervačný prostriedok
< 5 % chlórnan sodný, < 1 % NaOH, < 5 %
neiónové povrchovo aktívne látky , prísady
< 5 % chlórnan sodný, < 5 % NaOH

Experimentálna časť

Vyhodnotenie vplyvu čistiacich a dezinfekčných prostriedkov na aktivovaný kal bolo rozdelené na dva základné línie: kinetické testy odstraňovania organického znečistenia a respirometrické testy inhibície aktivovaného kalu. Na realizované testy bol použitý aktivovaný kal privezený z čistiarne komunálnych odpadových vôd z Devínskej Novej Vsi, ktorá má mininálne zastúpenie priemyselných odpadových vôd. K aktivovanému kalu bol v laboratórnych podmienkach pridávaný substrát s obsahom glukózy, octanu sodného ako aj základných nutrientov (CHSK substrátu bola približne 4000 mg/l) pri diskontinuálnej prevádzke s cyklom 24 hodín.
S vybranými dezinfekčnými prostriedkami boli uskutočnené dva druhy testov. Po pridaní skúmanej látky (v reálnych koncentráciách v akých sa môžu dostať do domových čistiarní odpadových vôd) bol uskutočnený 24 hodinový kinetický test odstraňovania organického
znečistenia a amoniakálneho dusíka. Tento test bol uskutočnený aj z dôvodu predchádzajúcich skúseností s čistiacimi prostriedkami. Výsledky respirometrických testov s pridaním čistiacich (bieliacich) prostriedkov poukazovali na zvyšovanie množstva kyslíka (prítomného v čistiacom prostriedku ako účinná látka), čím rušili priebeh testov. Pri kinetických testoch sa sledovali koncentrácie organického znečistenia vyjadreného cez parameter CHSK. Nitrifikácia je najcitlivejším procesom, ktorý pri čistení odpadových vôd prebieha a preto sa pri kinetických testoch sledovala aj koncentrácia NH4-N, ako aj pH a koncentrácie NO2-N a NO3-N na začiatku a na konci testov. Test prebiehal vo valcoch, v ktorých bolo 500 ml kalu s približnou koncentráciou sušiny 1 g/l s prídavkom substrátu a čistiaceho a dezinfekčného prostriedku. Po 24 hodinách boli kaly s prídavkom čistiacich a dezinfekčných prostriedkov podrobené respirometrickému testu, pri ktorom sme sledovali pokles respiračnej rýchlosti v porovnaní s referenčným kalom. Pre každý čistiaci a dezinfekčný prostriedok bolo uskutočnené samostatné meranie s referenčným kalom za rovnakých podmienok.
Množstvo pridávaných čistiacich a dezinfekčných prostriedkov bolo určené podľa
jednorazového čistenia sociálnych zariadení v domácnosti. Vychádzalo sa z toho, že v priemernej domácnosti sa pri upratovaní použije 100 – 300 ml čistiaceho prostriedku (v niektorých domácnostiach sa nevylučuje ani vyššia spotreba), čo sa potom dostáva do objemu
1 m3 (pre zjednodušenie priemerný objem ČOV pre 3 – 7 EO). Objemy čistiaceho
a dezinfekčného prostriedku sa prepočítali na objem 1 l, čím sme dostali dávky (0,1 ml/l, 0,15 ml/l, 0,2 ml/l a 0,3 ml/l), ktoré sme pridávali ku kalu.

Vyhodnotenie výsledkov a diskusia

V domácnostiach sa používa veľmi široká škála čistiacich a dezinfekčných prostriedkov, ktorých vplyv na procesy čistenia odpadových vôd v domových ČOV je značný. Je dôležité poznať, aký má daný čistiaci prostriedok účinok na aktivitu mikroorganizmov, čím je možné predísť problémom, ktoré by jeho použitie mohlo spôsobiť.

DOMESTOS

Kinetické testy

Jeden z najbežnejšie používaných a podľa reklám aj najúčinnejších čistiacich a dezinfekčných prostriedkov sme vybrali práve pre tieto jeho vlastnosti. Existuje niekoľko variant tohto prostriedku, ktoré majú v zásade rovnaké zloženie, líšia sa len prídavkom farbiaceho činidla a vonných prísad. Predpokladanou účinnou látkou, ktorá môže ovplyvniť aj čistiace procesy je chlórnan sodný, z ktorého uvoľňujúci sa chlór je oxidačným činidlom. CHSK pridávaného Domestosu bola zistená meraním, pričom nameraná hodnota predstavuje 53,9 g/l.
Kinetické testy odstraňovania organického znečistenia boli uskutočnené meraním
koncentrácie organického znečistenia vyjadreného cez parameter CHSK. Počiatočné koncentrácie sa navzájom líšia. V závislosti od pridanej dávky sa počiatočná koncentrácia zvyšuje, ako je to možné sledovať na obr. 2.

Obrázok 2: Priebeh koncentrácií organického znečistenia vyjadreného ako CHSK pre jednotlivé použité dávky Domestosu.

Kinetické testy boli vyhodnocované využitím metódy najmenších štvorcov. Na určenie rýchlosti odstraňovania organického znečistenia sa použili hodnoty namerané počas prvých siedmych hodín (obrázok 3). Smernica priamky po prepočítaní na 1 g sušiny predstavuje rýchlosť, ktorá bola porovnávaná s rýchlosťou získanou pre referenčný kal.

Obrázok 3: Linearizácia pre výpočet rýchlosti odstraňovania organického znečistenia.

dávka

[ml/l]

rýchlosť odstraňovania

[mgCHSK / gsušiny.d]

účinnosť inhibície

[%]

0

-63,97

0

0,1

-44,47

30,49

0,15

-38,94

39,12

0,2

-28,06

67,19

0,3

-20,17

68,46

1

0

100

Tabuľka 2: Rýchlosť odstraňovania organického znečistenia a účinnosť inhibície čistiaceho procesu.

Obrázok 4: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu po pridaní Domestosu.

Pridanie Domestosu k aktivovaném kalu sa prejavilo poklesom rýchlosti odstraňovania organického znečistenia, ako je možné vidieť na obrázku 4 Už najnižšia použitá dávka spôsobila pokles rýchlosti odstraňovania organického znečistenia o 30 % oproti referenčnému kalu. Dávka 0,3 ml/l pravdepodobne spôsobila odumretie časti kalu, pretože po uplynutí 24 hodín bolo odstránené len 18,6 % organického znečistenia. Oproti hodnote nameranej v čase 7 hodín od začiatku testu došlo k nárastu koncentrácie organického znečistenia vyjadreného ako CHSK o 160 mg/l (dávka 0,3 ml/l). Nárast mohol byť spôsobený lýzou už odumretých buniek, čím sa do priestoru rozptýlilo vnútrobunkové prostredie s vysokým obsahom organických látok. Tento poznatok by mohol potvrdzovať aj prídavok Domestosu v dávke 1
ml/l (čo zodpovedá 1 l Domestosu do 1 m3 ČOV), ktorý nespôsobil žiadny pokles
koncentrácie organického znečistenia, ale iba jeho nárast. Po 24 hodinách kinetického testu došlo k nárastu koncentrácie organického znečistenia až na dvojnásobok pôvodnej hodnoty.

Respirometrické testy

Na zistenie inhibície rýchlosti spotreby kyslíka boli využité respirometrické merania po uplynutí 24 hodín od nadávkovania Domestosu. V závislosti od času sme sledovali klesanie koncentrácie kyslíka po pridaní dvoch dávok substrátu (používaného aj pre zásobný kal). Porovnávali sme rýchlosti spotreby kyslíka po pridaní substrátu, ktoré sme získali odčítaním endogénnej rýchlosti od rýchlosti exogénnej. Rýchlosti boli získané využitím softvéru ...

Tabuľka 3: Rýchlosti a inhibícia rýchlosti spotreby kyslíka pre prídavok 3 ml substrátu do respirometra.

Dávka

[ml/l]

Rendo

[mg/g.h]

Rexo

[mg/g.h]

Rexo- Rendo

[mg/g.h]

účinnosť inhibície

[%]

0

13,326

104,818

91,49

0

0,1

3,044

20,341

17,3

81,09

0,15

20,083

37,945

17,86

80,48

0,2

10,080

29,621

19,54

78,6

0,3

15,431

16,715

1,28

98,6

1

5,494

5,494

0

100

Tabuľka 4: Rýchlosti a inhibícia rýchlosti spotreby kyslíka pre prídavok 5 ml substrátu do respirometra.

Dávka

[ml/l]

Rexo- Rendo

[mg/g.h]

účinnosť inhibície

[%]

0

105,48

0

0,1

19,76

81,3

0,15

20,35

80,68

0,2

23,17

78,03

0,3

1,65

98,4

1

0

100

Prídavok Domestosu spôsobil pokles respiračných rýchlostí, ako je možné sledovať na obrázku 4. Už najnižšia dávka spôsobila značný pokles rýchlosti oproti referenčnému kalu, pričom rozdiel medzi najnižšou a najvyššou dávkou predstavoval iba 20 %. Pridanie dávky 1 ml/l nespôsobilo žiaden pokles koncentrácie kyslíka pri meraní, čo pravdepodobne potvrdzuje to, že väčšina kalu bola rozložená a spôsobila tým zastavenie prebiehajúcich procesov. Je však otázne, či bola táto zmena trvalá alebo iba dočasná.
Domestos ako veľmi často v domácnostiach používaný prostriedok spôsobil už v malých dávkach zmeny ktoré znamenali výrazný zásah do čistiaceho procesu. Procesy spotreby kyslíka boli ovplyvnené vo väčšej miere ako proces odstraňovania organického znečistenia.
Podľa získaných výsledkov je možné povedať, že Domestos je prostriedok s vysokou účinnosťou ničenia mikroorganizmov.

SAVO

U nás veľmi dobre známy a často používaný prostriedok na dezinfekciu v domácnostiach je českej výroby. Účinnou látkou tohto čistiaceho prostriedku je chlórnan sodný. CHSK bola stanovená na hodnotu 4,37 g/l.
Odstraňovanie organického znečistenia počas kinetického testu ukázalo podobný priebeh, ako pri iných prostriedkoch s obsahom chlórnanu sodného. Pri najnižšej dávke sa však maximálna rýchlosť odstraňovania substrátu znížila oproti porovnávaciemu kalu iba minimálne. Zvyšovaním dávky Sava dochádzalo aj k znižovaniu maximálnej rýchlosti odstraňovania organického znečistenia ako je vidieť na obrázku 5. Pri vyšších dávkach bolo zistené kolísanie hodnôt organického znečistenia (vyjadreného ako CHSK), čo možno pripísať rozkladu určitej časti buniek a následnému rozkladu uvoľnených organických látok ostávajúcimi aktívnymi mikroorganizmami. Pri najvyššej dávke (0,3 ml/l) sa po 24 hodinách namerala vyššia koncentrácia organických látok ako na začiatku kinetického testu.
Testy rýchlosti spotreby kyslíka do určitej miery potvrdili priebeh kinetických testov, kedy už pri najnižšej dávke bola rýchlosť spotreby kyslíka asi o 50 % nižšia ako pri kale bez prídavku čistiaceho prostriedku. So zvyšujúcou sa dávkou dochádza k zvyšovaniu vplyvu. Pri maximálnej použitej dávke už mikroorganizmami kyslík spotrebovávaný nebol, jeho koncentrácia sa ani po pridaní ľahko rozložiteľného substrátu neznižovala. Takýto výsledok mohol byť spôsobený výraznou inhibíciou aktivity kalu, ku ktorej čiastočne (alebo vo väčšej miere) prispel aj predpokladaný rozklad kalu súvisiaci so zvyšujúcim sa množstvom organického znečistenia.

Obrázok 5: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu s prídavkom Sava.

ASANOX

Čistiaci prostriedok, ktorý svojim zložením korešponduje so Savom, je taktiež vyrábaný v Českej republike. CHSK Asanoxu predstavovala 3,79 g/l.
Odstraňovanie organického znečistenia pri najnižšej dávke prebiehalo počas celých 24 hodín, aj keď maximálna rýchlosť jeho odstraňovania bola asi o 23 % nižšia ako pri referenčnom kale. Pri vyšších dávkach bol v prvých hodinách pozorovaný pokles koncentrácie organického znečistenia, v posledných hodinách testu sa koncentrácia oproti predchádzajúcim meraniam mierne zvýšila. Zvýšenie koncentrácie organického znečistenia mohlo byť aj v tomto prípade spôsobené rozkladom časti kalu.

Obrázok 6: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu s prídavkom Asanoxu.

Spotreba kyslíka v prípade použitia Asanoxu klesala oproti referenčnému kalu oveľa miernejšie ako pri ostatných prostriedkoch, čo je možné sledovať na obrázku 6. Pri prvých dvoch dávkach bola rýchlosť spotreby nižšia len o 6 a 12 % a ani pri najvyššej dávke nedosiahla taký pokles ako pri ostatných prostriedkoch s obsahom chlórnanu sodného. Pri použití Asanoxu sa dosiahol maximálny pokles rýchlosti spotreby kyslíka o 72 %.
Je zaujímavé zistenie, že Asanox mal väčší vplyv na odstraňovanie organického znečistenia ako na rýchlosť spotreby kyslíka.

CLOROX

Clorox patrí k bieliacim prostriedkom, ktoré sa však môžu používať aj na dezinfekčné účely. Hlavnou účinnou zložkou je chlórnan sodný. CHSK Cloroxu je 3,8 g/l.
Priebeh kinetických testov bol pre tento prostriedok zaujímavý. Už pri najnižšej dávke došlo po dvoch hodinách k nárastu koncentrácie organického znečistenia, pričom aj pri ďalších meraniach sa koncentrácia zvyšovala a po siedmych hodinách začala veľmi mierne klesať. Podobne je možné opísať priebeh kinetického testu aj pri ostatných dávkach. Rozdiel však bol zistený pri najvyššej dávke, kde po prvom poklese (po prvej hodine) už dochádza len k nárastu koncentrácie organického znečistenia. Adekvátne tomuto bola určená aj účinnosť inhibície pre maximálnu rýchlosť odstraňovania organického znečistenia. Účinnosť inhibície sa so zvyšujúcou dávkou Cloroxu kolíše pričom pri minimálnej a maximálnej dávke presiahla dokonca 100 % ako je možné sledovať na obrázku 7.

Obrázok 7: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu s prídavkom Cloroxu.

Respirometrické merania prebiehali podobne ako pri Domestose, ktorý tiež obsahoval chlórnan sodný. Už pri najnižšej dávke bola rýchlosť spotreby kyslíka nižšia o 78 % ako pri referenčnom kale. Aj pri tomto prostriedku je hneď na začiatku prudký nárast a pri ďalších dávkach už rozdiely v inhibícii procesu spotreby kyslíka nie sú také výrazné.

BREF DUO ACTIVE

Na slovenskom trhu existuje niekoľko druhov čistiaceho prostriedku Bref, pričom v našom prípade sme vybrali Bref duo active. Zloženie týchto čistiacich a dezinfekčných prostriedkov sa líši v tom, že druh Bref duo active obsahuje okrem klasických prísad aj bielidlo alebo chlórovú bázu, ktorou je chlórnan sodný. CHSK Brefu je 78,7 g/l.
Čistiaci prostriedok Bref duo active mal zaujímavý účinok na rýchlosť odstraňovania organického znečistenia počas kinetického testu. Pri najnižšej dávke poklesla maximálna rýchlosť odstraňovania organického znečistenia približne o 16 %, pričom pre ďalšie dávky dochádza k menšiemu vplyvu, ktorý sa pohybuje v rozmedzí 5,37 až 8,75 %.
Pri respirometrických testoch boli získané odlišné výsledky. So zvyšujúcim sa prídavkom
dochádzalo k znižovaniu rýchlosti spotreby kyslíka a tým aj k zvyšovaniu vplyvu čistiaceho prostriedku Bref duo active na respiračnú aktivitu sledovaného kalu. Zvyšovanie vplyvu nebolo také prudké ako pri ostatných čistiacich prostriedkoch (pri ktorých sa vplyv prejavil). Na obrázku 8 je vidieť, že toto zvyšovanie je plynulé, pričom pri najvyššej dávke sa dosiahla
33 % inhibícia procesu respirácie.

Obrázok 8: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu s prídavkom Bref duo active.

TIRET PROFESIONAL

Tiret nie je klasickým čistiacim prostriedkom, patrí však do skupiny tých prostriedkov, ktoré sa v domácnostiach používajú v prípade upchatia odtokov. Obsahuje chlórnan sodný a hydroxid sodný ako účinné látky, pomocou ktorých rozkladá nečistoty upchávajúce odtoky. CHSK Tiretu je 37,8 g/l. Pre Tiret profesional sme zvolili vyššie dávky ako pri ostatných prostriedkoch, pretože sme vychádzali z návodu na použitie, ktorý odporúča použiť celé balenie (0,5 l) na jeden odtok. Zvolené dávky predstavovali 0,25 ml/l, 0,5 ml/l a 1 ml/l.

Obrázok 9: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu s prídavkom Tiret profesional.

Aj pre Tiret bol v prvej fáze využitý kinetický test. Pri použití najnižšej dávky (0,25 ml/l) koncentrácia organického znečistenia klesala. Po štyroch hodinách dosiahla približne polovičnú hodnotu a do konca kinetického testu nedošlo k ďalšiemu poklesu. Takýto vývoj možno pripísať kolísaniu koncentrácie organického znečistenia ako aj bodovým odberom
vzoriek na analýzy. Počiatočný pokles však v prepočte na rýchlosť odstraňovania organického znečistenia spôsobil pokles tejto rýchlosti len o 15,25 % oproti referenčnému kalu. Pre obe vyššie dávky sme zistili kolísanie hodnôt organického znečistenia už od začiatku kinetického testu, pričom posledné dva odbery poukazujú na nárast koncentrácie organického znečistenia. Pre tieto dávky boli zistené vyššie inhibície procesu odstraňovania organického znečistenia, pri maximálnej dávke (1 ml/l) to bola hodnota 71,57 %.
Respirometrické merania boli uskutočnené tak isto ako pri predchádzajúcich prostriedkoch po
24 hodinách. Po pridaní substrátu sme sledovali zmenu spôsobenú prídavkom Tiretu
profesional. Pri najnižšej dávke sa zistil skoro polovičný pokles rýchlosti spotreby kyslíka. Ďalšia dve dávky spôsobili už len minimálnu zmenu rýchlosti spotreby kyslíka oproti endogénnej rýchlosti a znamenali tak až 99,3 a 96,07 % inhibičný účinok.

CILLIT WC DUO

Cillit WC duo patrí k čistiacim prostriedkom, ktoré neobsahujú chlórnan sodný, ale iné účinné látky. Podľa rozdelenia látok spôsobujúcich zánik mikroorganizmov by to mohli byť kyselina amidosírová (ako organická kyselina) a cetrimónium chlorid. CHSK Cillitu je 89,1 g/l.
Prídavok prostriedku Cillit WC duo k aktivovanému kalu v rôznych dávkach nemal výrazný vplyv na aktivitu v priebehu odstraňovania organického znečistenia ako ani na respiračnú aktivitu. V porovnaní s referenčným kalom, ktorý počas 24 hodín odstránil 89 % organického znečistenia vyjadreného cez parameter CHSK dosiahli aj kaly s prídavkom čistiaceho prostriedku Cillit WC duo vysoké účinnosti, ktoré boli v rozmedzí 82 – 91 %. Takýto vplyv nemožno pokladať za inhibičný. Počas sledovaných 24 hodín nebola výrazne ovplyvnená ani rýchlosť odstraňovania organického znečistenia. Počas prvých dvoch hodín bol odstránený najväčší podiel znečistenia, v ďalšom bol pokles už miernejší, ale navzájom porovnateľný bez výraznejších rozdielov.
Po uplynutí 24 hodín od nadávkovania čistiaceho prostriedku boli uskutočnené respirometrické testy pre všetky použité dávky. Rýchlosti spotreby kyslíka boli veľmi blízke, takže inhibičný vplyv po 24 hodinovom pôsobení na kal nebol potvrdený.

DEVIL

Devil patrí podobne ako Cillit WC duo do skupiny čistiacich prostriedkov, ktoré neobsahujú chlórnan sodný. Podľa výrobcu sú účinnou látkou bližšie nedefinované antibakteriálne prísady ako aj prítomné organické kyseliny.
Priebeh kinetického testu uskutočneného s prídavkom Devilu ukázal zaujímavé výsledky. Vplyv tohto čistiaceho prostriedku sa na rýchlosti odstraňovania organického znečistenia neprejavil veľmi významne a pri všetkých sledovaných dávkach dosahoval viac ako 20 % pokles rýchlosti, pričom pokles nepresiahol 27 % pri najvyššej použitej dávke. Hodnoty inhibície odstraňovania organického substrátu sú si veľmi blízke, celkový rozpätie hodnôt je veľmi úzke (20,78 – 27,14 %).
Respirometrické testy preukázali zníženie rýchlosti spotreby kyslíka pri všetkých použitých dávkach. Aj na obrázku 10 je vidieť, že všetky dávky mali podobnú účinnosť na inhibíciu procesu a nepresiahli 17 %. Bežne v domácnosti používané koncentrácie za použitia Devilu
ako čistiaceho prostriedku síce proces čistenia odpadových vôd ovplyvnia, ale nie v zásadnej miere.

Obrázok 10: Účinnosť inhibície aktivovaného kalu s prídavkom Devilu.

FIXINELA

Čistiaci prostriedok s obsahom kyseliny trihydrogén fosforečnej a aniónových tenzidov sa ako jediný z testovaných prípravkov vyrába na Slovensku. CHSK tohto prostriedku je 66,6 g/l.
Kinetický test po pridaní jednotlivých dávok Fixinely prebiehal veľmi podobne ako pri referenčnom kale. S prídavkom prvých dvoch dávok sme sledovali mierny pokles rýchlosti odstraňovania organického znečistenia, ktorý však nepresiahol 12 %. Vyššie dávky spôsobili dokonca nárast rýchlostí. Porovnať je možné aj množstvá odstráneného znečistenia vyjadreného cez CHSK pre jednotlivé dávky. Pri kale bez prídavku Fixinely bola po 24 hodinách testu dosiahnutá účinnosť 90,4 %. Rozsah, v ktorom sa pohybovali účinnosti pre kaly s prídavkom Fixinely bol relatívne úzky (iba 15 % - od 79,35 do 93,81 %). Pri odstraňovaní organického znečistenia bol najúčinnejším práve kal s najvyššou použitou dávkou Fixinely.
Podobný priebeh bol zistený aj pri respirometrických testoch. Prídavok Fixinely spôsobil po
24 hodinách od nadávkovania zvýšenie rýchlosti spotreby kyslíka pre vyššie dávky. Aj pri
týchto testoch bola najvyššia rýchlosť zistená pre najvyššiu použitú dávku.
Aktivačný účinok Fixinely na kal mohol byť zapríčinený dočasným pôsobením látok prítomných v tomto čistiacom prostriedku. Dlhodobejší vplyv v prípade použitých prostriedkov nebol sledovaný, hoci jeho pozorovanie by mohlo byť zaujímavé.

RIEDIDLO S 6006

V domácnostiach sa používajú aj rôzne prípravky na natieranie a maľovanie. Na riedenie olejových, fermežových a syntetických náterových látok zasychajúcich na vzduchu sa používajú riedidlá. Riedidlo S 6006 je vyrábané rôznymi výrobcami. Český výrobca udáva zloženie tohto prípravku ako 25 % toluénu a 65 % hydrogenovaného benzínu nízkovriaceho. Podľa bezpečnostného listu je táto látka ľahko rozložiteľná a na vzduchu fotochemicky oxiduje. Podľa slovenského výrobcu (Chemolak) je riedidlo S 6006 zložené zo zmesi
alifatických uhľovodíkov. CHSK použitého riedidla bola 8,85 g/l. Zvolené dávky pre riedidlo boli o niečo vyššie ako pre čistiace prostriedky. Použili sme dávky 0,3; 0,5 a 1 ml/l.
Kinetický test prebiehal aj s prídavkami riedidla podobne ako pri referenčnom kale. Rýchlosť odstraňovania organického znečistenia s prídavkom riedidla neklesla. Odstraňovanie znečistenia prebiehalo s účinnosťami, ktoré boli navzájom porovnateľné. Podobne ani respirometrické testy neukázali inhibíciu rýchlosti spotreby kyslíka mikroorganizmami.
Prídavok riedidla nespôsobil výrazné zmeny. Riedidlo predstavovalo pre mikroorganizmy zdroj uhlíka, ktorý mohli počas 24 hodín spotrebovať. Po spotrebovaní látok z riedidla nebol zistený vplyv na spotrebu kyslíka.

RULID

V domácnostiach sa okrem čistiacich a dezinfekčných prostriedkov nachádza veľké množstvo látok, ktoré by mohli pôsobiť negatívne na čistiaci proces. Medzi takéto látky možno zaradiť aj lieky. Z veľmi širokej škály sme vybrali antibiotikum Rulid, ktorého účinnou zložkou je Roxithromycin. Zvolili sme dávky, ktoré by zodpovedali 1, 2 a 10 tabletám vhodeným do čistiarne.
Odstraňovanie organického znečistenia prebiehalo s porovnateľnými účinnosťami. Účinnosť
pre referenčný kal bola 85,2 %. Účinnosti pre kaly s prídavkom Rulidu boli 77,6; 79,7 a 73,4
% v závislosti od dávky antibiotika. Rýchlosti odstraňovania organického znečistenia boli pri prvých dvoch dávkach o niečo vyššie ako pri referenčnom kale. Pre dávku 10 tabliet bolo zaznamenané mierne zníženie rýchlosti.
Testy sledujúce rýchlosť spotreby kyslíka ukázali podobný vplyv. Pre všetky použité dávky sme získali vyššie rýchlosti spotreby kyslíka mikroorganizmami. Aktivitu mikroorganizmov pravdepodobne priaznivo ovplyvnili organické látky prítomné v tabletách.

Záver

Čistiace a dezinfekčné prostriedky je možné rozdeliť do niekoľkých skupín na základe prítomných účinných zložiek. Jedným z najčastejšie využívaných dezinfekčných činidiel je chlórnan sodný. Vplyv chlórnanu sodného na odstraňovanie organického znečistenia ako aj na rýchlosť spotreby kyslíka môže ukázať jeho potenciálny vplyv na samotný čistiaci proces prebiehajúci na čistiarni odpadových vôd. Podľa už existujúcich štúdií, zaoberajúcich sa vplyvom čistého chlórnanu sodného na rýchlosť spotreby kyslíka, je dôležité pri posudzovaní vplyvu čistiaceho prostriedku brať do úvahy niekoľko základných faktorov. Dôležité je aký druh mikroorganizmov v kale prevláda (vláknité, vločkotvorné, rýchlo alebo pomaly rastúce...) a či bol kal vystavený dlhší čas podmienkam bez dodávaného substrátu („hladovaniu“).
Vplyv čistiacich prostriedkov s obsahom chlórnanu sodného sa pre jednotlivé prostriedky líšil tak pre rýchlosť spotreby kyslíka ako aj pre rýchlosť odstraňovania organického znečistenia. Pre najvyššiu použitú dávku 0,3 ml/l, čo predstavuje 300 ml do 1 m3, mal pri respirometrických testoch najnižší vplyv prostriedok Bref duo active (o 33 % nižšia rýchlosť
spotreby kyslíka v porovnaní s referenčným kalom). Približne rovnaké pôsobenie sa dosiahlo pridaním čistiacich prostriedkov Asanox a Clorox (72 % a 79 %). Domestos a Savo boli
z vybraných prostriedkov najúčinnejšie, pričom pokles rýchlosti spotreby kyslíka bol 99 %
pre Domestos a 100 % pre Savo. Pri použití prostriedku na čistenie odtokov Tiret profesional
sa dosiahli nižšie inhibície, pre dávku 1 ml/l to bolo 96 %. Inhibícia pri kinetických testoch nedosahovala také účinnosti ako pri respirometrických. Pre väčšinu prostriedkov sa dosahovali nižšie účinnosti inhibície. Pre najvyššiu použitú dávku bola najnižšia inhibícia nameraná pre Bref duo active (iba 8,75 %). Domestos dosiahol 69 % účinnosť. Najvyššie účinnosti boli zistené pre Savo, Asanox a Clorox (94, 97 a 100 %). Inhibícia pri dávke 1 ml/l Tiret profesional predstavovala 72 %.
Rôzne výsledky pre prostriedky s obsahom chlórnanu sodného je možné pripísať niekoľkým základným faktorom. Zásobný kal, ktorý bol používaný na testy, sa počas priebehu experimentov vyvíjal a menil. Na začiatku boli prevládajúcimi vločkotvorné baktérie, kým neskôr vplyvom ľahko rozložiteľného substrátu a problémov s prevzdušňovaním zásobného kalu ich prerástli vláknité baktérie. Výrazný vplyv na rozdiely môže mať aj množstvo prítomného chlórnanu sodného. Výrobcom udávané množstvo menej ako 5 % môže znamenať rôzny obsah v jednotlivých čistiacich a dezinfekčných prostriedkoch.
Spomedzi čistiacich prostriedkov bez obsahu chlórnanu sodného bol najúčinnejším Devil, ktorý spôsobil pri najvyššej dávke inhibíciu 16 % pre respirometrické a 27 % pre kinetické testy. Pôsobením Fixinely a Cillitu sa dosiahla určitá aktivácia procesov odstraňovania organického znečistenia ako aj rýchlosti spotreby kyslíka.
V experimentoch použité riedidlo S 6006 predstavovalo pre mikroorganizmy ľahko rozložiteľný zdroj uhlíka, ktorý procesy prebiehajúce pri čistení odpadových vôd výrazne neovplyvní. Antibiotikum Rulid, v dávkach, ktoré by sa mohli do čistiarne reálne dostať, neovplyvnil procesy v merateľnej miere.
Výsledky uskutočnených experimentov ukazujú značný vplyv čistiacich prostriedkov s obsahom chlórnanu sodného tak na schopnosť odstraňovania organického znečistenia ako aj na rýchlosť spotreby kyslíka. Počas testov bol sledovaný len jednorazový vplyv, pričom by mohlo byť zaujímavé aj sledovanie dlhodobejšieho vplyvu z hľadiska možnej schopnosti regenerácie kalu alebo iných zmien, ktoré by viedli k jeho adaptácii na používané nepriaznivo pôsobiace látky.

Autor: Karel Plotěný