Fekální kal a jeho zpracování na čistírně odpadních vod

Směsný fekální kal ze septiků a žump je charakterizován vysokou koncentrací znečištění (mg/l): CHSK až 60.000, BSK5 až 20.000, NH4-N až 500, Nc až 1.200, Pc až 400, NL až 1.000. Je tedy zřejmé, že zpracovávat tento kal na městské nebo obecní čistírně má svá úskalí.

Pohled na linku Malz, Německo

Systém intenzivního biologického čištění odpadních vod aerotory STM je možno využít na lince zpracování fekálního kalu. I zde je systém STM® charakterizován velmi nízkou spotřebou elektrické energie na kg odbouraného chemického znečištění. Přebytečný kal možno zpracovat na kompost.

Poměr kWh/kg CHSKelim velice nízký!

Účinnost na CHSK nad 99% a účinnost na NH4-N nad 94%!

Schéma linky Salzgitter Bad, Německo – biostupeň 3ks aerotor typu RR 4,2 x 3,0:

Parametry linky Salzgitter Bad

Fekální kal a jeho původ a vlastnosti

Napojení všech domácností resp. usedlostí na centrální čistírny odpadních vod nebude ani v budoucnosti možné, a to částečně z technických důvodů, ale většinou z důvodů hospodářských. Progresivní systém čištění odpadních vod v obcích o cca 2000 EO tzv. „Slezské zástavby“ se v současné době nabízí kombinace obecní čistírny s dlouhodobou úplnou stabilizací přebytečného kalu a několika desítek (stovek) domovních čistíren s akumulací a rozvodem vyčištěné vody po zahradě, resp. s přepadem na vsaky. Likvidace odpadních vod se proto v těchto případech provádí pomocí tak zvaných malých čistíren, které vyžadují k zachování své funkceschopnosti pravidelné vyprazdňování jímek usazování. Obsah těchto jímek, který se přitom musí vyvážet, se označuje jako fekální kal.

Ve střednědobém výhledu bude muset být ve starých spolkových zemích Německa asi 6 – 7 milionů obyvatel a v nových spolkových zemích asi 5 – 6 milionů obyvatel zbavováno odpadu tímto způsobem. Průměrně přitom fekálního kalu připadá v západním Německu 1 m3 na osobu a rok, ve východním Německu pak 3 m3 na osobu a rok, v České republice analogicky zhruba 2milióny m3 za rok.

Tyto kaly se co do svého složení podstatně odlišují od běžných komunálních odpadních vod. Průměrně je koncentrace BSB5 (BSK5, biologická spotřeba kyslíku) s hodnotou 5.000 mg/l kolem faktoru 13, koncentrace CSB (CHSK, chemická spotřeba kyslíku) s 15.000 mg/l kolem faktoru 20, celková koncentrace dusíku s hodnotou 550 mg/l kolem faktoru 7 a koncentrace fosforu s hodnotou 150 mg/l kolem faktoru 12x vyšší než u čerstvé domovní odpadní vody. K tomu přibývají velmi vysoká kolísání (např. CSB: 2.000 až 60.000 mg/l), přičemž na zpracování fekálního kalu, při kterém se principielně musí diferencovat mezi společným zpracováním v komunálních čistírnách nebo zvláštním zpracováním, jsou kladeny zvláštní požadavky.

Společné zpracování v komunálních čistírnách

Ke společnému zpracování s komunálními odpadními vodami jsou uvedeny detailní pokyny v pracovním věstníku ATV (Allgemeine technische Vorschriften = Všeobecné technické předpisy) A123. Podle nich by se měl přídavek fekálního kalu provádět teprve u zařízení s minimální připojovací velikostí 10.000 ekvivalentních obyvatel. Nad tento požadavek musí být v technickém stupni čištění a ve zpracování kalu k dispozici dostatečné rezervy. Tato potřeba další kapacity se řídí podle místa přidávání kalu do stávajícího řetězce postupu zpracování. Podle toho, zda je fekální kal přiváděn

• do proudu odpadní vody
• do proudu kalu částečně
• do odpadních vod a částečně do proudu kalu,

vznikají další specifická zatížení pro aktivační stupeň o velikosti 2 až 5kg BSK5 na 1 m3 fekálního kalu, zatímco u vyhnívání vzniká další potřeba cca 3 m3 vyhnívacího prostoru na 1 m3 fekálního kalu. V každém případě musí být fekální kal předem zbaven písku, hrubých a vláknitých látek a měl by být v zájmu rovnoměrného vytížení čisticího zařízení dočasně uložen ve vyrovnávací nádrži.

Fekální kal a jeho oddělené zpracování

Oddělené zpracování fekálií, se kterým je možné se dosud v Německu více nebo méně setkat jen v jednotlivých případech, bude v budoucnosti získávat na významu zejména v nových spolkových zemích i v České republice, protože výkonná čisticí zařízení, jak jsou vyžadována v Pracovním věstníku ATV A123 ke společnému zpracování fekálních kalů, v tamních slabě osídlených územích nejsou zpravidla k dispozici. V zásadě přicházejí v úvahu pro tento úkol následující systémy:

• čisticí zařízení s plošnými nádržemi
• aktivační zařízení se společnou stabilizací kalu
• postupy s pevným ložem
• postupy s vysokým zatížením aktivace
• aerobně-termofilní stabilizace

Také zde je ve všech systémech společné, že fekální kal se v prvním kroku postupu podrobí důkladnému mechanickému předčištění (jemné síto, jemné česle) a – s výjimkou čisticích zařízení s plošnými nádržemi – se nejprve shromažďuje ve vyrovnávací jednotce. Pozitivní zkušenosti v období několika roků mohly být získány ve velkém technickém praktickém rozsahu až dosud s čisticími zařízeními s plošnými nádržemi, s aerobně-termofilní stabilizací, se stabilizačními zařízeními a s reaktory s pevným ložem. Nejčastěji je možné čištění kapalné fáze až do požadované kvality.

Výsledky dlouhodobého provozu zařízení na zpracování fekálního kalu Salzgitter-Bad ukazují velmi vysoké výkony eliminace (94 až 99 %) jak pro organické znečišťující látky, tak i pro amoniakální dusík (nitrifikace).

Fekální kal a jeho možnosti zhodnocení a likvidace

Otázka zhodnocení resp. likvidace kondiciovaných a stabilizovaných fekálních kalů vzniká v podstatě pouze v případě odděleného zpracování fekálního kalu a v budoucnosti bude muset být prováděná s respektem technických požadavků na sídlištní odpad. Při mezní hodnotě maximálně 5 % organických látek v materiálu určeném ke skládkování by odvážení na skládku sotva bylo realizovatelné. Jako alternativy zůstávají jen spalování v centrálním zařízení a nebo decentralizované zemědělské využití.

Právě posledně jmenovaná možnost by měla být sledována s patřičným důrazem, protože z ekonomického hlediska je jistě nejpříznivější, z ekologického hlediska nejsmysluplnější. Pěstování zemědělských plodin, které díky fotosyntéze sníží koncentraci CO2 v ovzduší, se zdá být nejvhodnější.

Protože fekální kaly mají zpravidla původ čistě v domácnostech, není zde třeba předpokládat zvýšený obsah škodlivých látek jak k tomu nejčastěji dochází v běžných městských čistírenských kalech.