Fosfor a eutrofizace vod. Technické možnosti a současný přístup k řešení

Úvod

Stalo se běžnou součástí každodenního zpravodajství v letních měsících informovat veřejnost o kvalitě povrchových vod v oblastech vhodných k rekreaci, především vodních nádrží využívaných ke koupání. Zprávy obsahují většinou dílčí informace o stupni eutrofizace těchto vod a především o rizikových případech zvýšeného výskytu sinic. O příčinách tohoto stavu povrchových vod se podobná sdělení zmiňují již mnohem méně. Že se tato skutečnost může týkat i nádrží vybudovaných primárně jako zdroje vody pro úpravu na vodu pitnou, se už nezmiňují prakticky vůbec. Veřejnost tedy může žít v přesvědčení, že je vše v naprostém pořádku, až na tu omezenou možnost koupání v některých lokalitách.

Realita

Příčiny eutrofizace povrchových vod jsou sledovány již desítky let u nás i v zahraničí a nemá cenu zde vyjmenovávat četné zdroje vědeckých informací a teoretických pojednání k této problematice. Shrnutí příčin eutrofizace a možností jejich řešení přináší v ucelené podobě populárně vědeckou formou přístupnou širší veřejnosti již v roce 1995 překlad firemní publikace firmy Kemifloc [1], který vychází především ze zkušeností severských zemí (Norsko, Švédsko). Rizika eutrofizace a především příčiny vývoje sinic shrnuje i řada tuzemských odborných prací, uvedených například na konferenci „Cyanobakterie 2010“ v Brně [2]. Z uvedeného vyplývá, že již v minulosti byla v ČR eutrofizaci vodárenských nádrží i ostatních povrchových vod věnována značná pozornost. To dokládají i v minulosti realizované investice do ochrany vodárenských nádrží a do budování ČOV v povodích toků, které do nich přivádějí vodu.

Přestože je jako hlavní příčina eutrofizace povrchových vod uváděn především fosfor [1, 2], nebyl a doposud není kladen dostatečný důraz na jeho eliminaci u všech ČOV v povodí vodárenských toků, jak by se dalo očekávat. Hlavním důvodem je zřejmě skutečnost, že se v uvažovaném okolí těchto vodních zdrojů nacházejí především malé obce a praxe se stále drží zastaralé „Směrnice Rady č. 91/272 EHS“, ze které vycházejí požadavky na kvalitu a účinnost ČOV, které jsou vztažené především k projektované kapacitě těchto objektů. Tento přístup lze vysledovat i v naší právní úpravě již od zavedení NV č. 171/1992 Sb. Specifické požadavky na kvalitu napojené kanalizace v těchto lokalitách nebyly a doposud nejsou v naší legislativě formulovány vůbec. Je tomu tak, přestože je z logiky věci nezbytné vnímat stokovou síť a ČOV jako jeden organický celek. Praktická rezignace na požadavek účinného odstraňování nutrientů, nejen fosforu, z odpadních vod tekoucích do vodárenských toků u ČOV s kapacitou menší než 2000 EO, potom vedla k pouze formálnímu přístupu k řešení těchto objektů, včetně kanalizací v dotčených obcích.

Jako příklad takového přístupu můžeme uvést malou vodárenskou nádrž, která je hlavním zdrojem vody pro úpravnu Hosov, jenž je zdrojem pitné vody pro město Jihlava a okolí. Jedná se o vodní dílo Hubenov vybudované na Maršovském potoce, jehož nedostatečnou vodnost bylo nutné posílit ještě dvěma přivaděči z Jedlovského a Jiřinského potoka. Ty fungují od roku 1972, od uvedení nádrže Hubenov do provozu. Jedlovský přivaděč má kapacitu 500 l/s, Jiřinský přivaděč má kapacitu 258 l/s. Délka Jedlovského přivaděče je cca 3 km, Jiřinský přivaděč má délku 3,7 km. Oba přivaděče byly rekonstruovány v letech 2020 a 2022. V tab. 1 jsou uvedena základní technická data k vodnímu dílu Hubenov a k přivaděčům z Jedlovského a Jiřinského potoka.

Tab. 1. Základní data k vodní nádrži Hubenov

Povodí vodních zdrojů pro nádrž Hubenov je naznačeno na mapě (obr. 1). V případě obce Dušejov v povodí Jedlovského potoka je voda do přivaděče odebírána nad vyústěním odpadních vod z kanalizace a ČOV, obec Dušejov tedy neovlivňuje kvalitu vody v přivaděči.

Tab. 2. Hlavní zdroje komunálních odpadních vod v povodí nádrže Hubenov

Obr. 1. Povodí nádrže Hubenov

Technologické řešení nakládání s produkovanými splaškovými vodami v dané oblasti blíže popisuje tabelární přehled (tab. 3–9).

Kromě uvedených obcí se v dotčeném povodí toků a vodní nádrže Hubenov vyskytuje řada rekreačních objektů, z nichž nejvýznamnější je chatová oblast „U Trojanů“ (tab. 10). Tyto nejsou do uvažovaného řešení ochrany vodního díla Hubenov zahrnuty.

Tab. 3. Ježená

Tab. 4. Zbilidy

Tab. 5. Šimanov

Tab. 6. Hojkov

Tab. 7. Větrný Jeníkov

Tab. 8. Milíčov

Tab. 9. Maršov (Zbilidy)

Tab. 10. Chatová oblast „U Trojanů“

Shrneme-li tedy technologii čištění odpadních vod z existujících kanalizací v dané lokalitě, převládá řešení ČOV technologií „oxidačních příkopů“ (tři případy), jedna stabilizační nádrž – biologický rybník a jedna aktivační ČOV s technologií odvozenou od malých „balených ČOV“. Malá část znečištění je vypouštěna přímo nebo zasakována. Kanalizace je v daných obcích většinou jednotná, mnohdy v dezolátním stavu s významným podílem balastních vod nebo v menší míře oddílná splašková s částečným napojením dešťové kanalizace. Ve dvou případech ČOV je aplikováno simultánní chemické srážení fosforu. I bez hlubší analýzy lze tedy konstatovat, že jak technologie čištění odpadních vod, tak způsob jejich odvádění neodpovídají požadavkům, které původně vedly k jejich vybudování, ani technickým možnostem existujícím již v době přípravy těchto projektů. Závažnost tohoto stavu ještě mnohdy umocňuje způsob a efektivita provozování těchto ČOV – pouze jediná je pod dozorem provozovatele s potřebným technickým a odborným zázemím. Ostatní objekty provozují samotné obce. Tomu odpovídají i skutečnosti zjištěné při ověřování podkladů pro tento článek. V případě menších oxidačních příkopů dochází k nahodilému vypínání aeračního systému z důvodu „úspory“ elektřiny, z kanalizací odtéká většina znečištění přes odlehčovací komory a na ČOV doteče mnohdy jen malý zbytek, který nestačí k udržení biologické funkce aktivace. Při srážkových událostech jsou stoky a sedimenty v nich vyplachovány nárazově odlehčením přímo do recipientů. Z principu snad funguje pouze „biologický rybník“, ovšem pouze na úrovni dané touto technologií a za předpokladu, že je pravidelně odkalován (nebylo možné zjistit).

Přes veškeré výše popsané skutečnosti, které zhoršují kvalitu vody přitékající do nádrže Hubenov (tab. 11), nevykazuje kvalita surové vody (tab. 12), která je odebíraná na úpravnu Hosov, hodnoty za hranou použitelnosti tohoto zdroje. Je tomu tak i přesto, že dochází pravidelně k výskytu „sinicových květů“ zjišťovaných v období vegetace pracovníky Povodí Moravy. To dokazuje vysoký přísun živin do nádrže. Chemické složení surové vody, odebírané stále z jednoho profilu hluboko pod hladinou, zatím nevykazuje kritické hodnoty. Pouze z rozptylu hodnot v jednotlivých parametrech lze usuzovat na to, že přítok je problematický.

Tab. 11. Maršovský potok – fosfor celkový 2009–2021 (mg/l)

Tab. 12. Surová voda z nádrže Hubenov (2009–2021)

Jak mohlo dojít k takové situaci, jakou ukazuje stav povodí nádrže Hubenov? Důvody jsou jednoduché. Na prvním místě byl požadavek na vybudování ČOV bez ohledu na stav mnohdy zanedbané kanalizace. Až v další fázi měla následovat rekonstrukce kanalizací (všechny tyto obce mají tento záměr již řadu let ve výhledu), která je však řádově nákladnější než stavba mnohdy primitivní ČOV. Nedůslednost kontroly využití realizovaných investic, povrchní přístup k řešení vyskytujících se problémů daných kvalitou vody na odtoku z nádrže a zvyšující se ceny staveb vedly až ke stavu, který je bez významné pomoci státu pro obce s minimálním rozpočtem prakticky v reálném čase neřešitelný.

Technické možnosti řešení

Základním předpokladem pro řešení tohoto a podobných případů známých i z jiných lokalit, (podrobně zpracována je například situace na vodním díle Mostiště [3]) je především zásadní důraz na rekonstrukce stokových sítí a budování splaškových oddílných kanalizací. Není v tomto případě důležité, zda se jedná o prosté gravitační, tlakové nebo vakuové kanalizace, případně systémy bez kanalizace s pravidelným svážením splašků z bezodtokových jímek. Důležité je, aby napojená ČOV byla navržena s ohledem na zvolený typ kanalizace, tedy způsob dopravy splašků a jejich stav. Realizace spolehlivě fungující aktivační ČOV s kapacitou již od asi 100–150 EO s účinným odstraňováním celkového dusíku jsou zcela v běžných možnostech současné technologie i nabídky trhu [4]. Vybudování terciárního stupně s odděleným srážením fosforu pro takové objekty není ani z hlediska investic kritickým požadavkem, navíc může vést ke snížení spotřeby chemikálií a stabilizaci biologického stupně ČOV, tedy ke zlepšení všech odtokových parametrů vyčištěné odpadní vody [5–7]. Jaké jsou v těchto případech klíčové podmínky pro návrh technologie ČOV a zlepšení stavu?

–  Kvalitně provedená oddílná splašková kanalizace –, je nezbytné vyloučit řešení, která v jakémkoliv poměru kombinují části splaškové oddílné a jednotné kanalizace.

–  Vybudování přiměřeně objemné vstupní čerpací stanice na ČOV i v případech gravitačního nátoku z oddílné kanalizace (vyrovnání hydraulických špiček).

–  Kvalitní mechanické předčištění s propíráním, případně s drtičem shrabků (hlavně při krátkých dopravních vzdálenostech – kempy, sanatoria a podobně).

–  Dostatečně dimenzovaná nízko-zatížená směšovací aktivace s řízenou aerací pomocí kyslíkové sondy.

–  Vyloučení „mamutek“ jako řešení čerpání vratného kalu a stahování plovoucích nečistot z hladiny dosazovací nádrže.

–  Vždy volit diskrétní dosazovací nádrž, ne vestavby.

–  V případě, že ČOV vzhledem ke své velikosti nemá vlastní úpravu přebytečného kalu dle zákona, volit uskladnění kalu v oxickém stavu a v přiměřeném objemu (u nejmenších ČOV asi 20 dní denní produkce přebytečného kalu nebo minimálně 20 m³).

–  Eliminaci fosforu volit postupem s odděleným srážením v biologicky vyčištěné odpadní vodě některou z ověřených technologií, nejčastěji s využitím železitých solí.

Výše uvedené doporučení eliminovat fosfor srážením až v biologicky vyčištěné odpadní vodě není novinkou. Odkaz na tento způsob najdeme již ve zmíněných materiálech fy. Kemira [1]. Technologické postupy se však mohou lišit provedením a konečným ekologickým a ekonomickým efektem. V ČR je tato problematika publikována v řadě prací, například [6].

Možnosti dané platnou legislativou

Jak bylo výše naznačeno, již od roku 1992, počátkem platnosti nařízení vlády č. 171/1992 Sb., přestalo být u menších ČOV legislativou požadováno důsledné řešení eliminace nutrientů (N, P) v biologicky vyčištěné odpadní vodě formou předepsaných emisních standardů i pro případy, kdy by to vyžadovala například ochrana vodárenských toků a nádrží nebo vzácných přírodních útvarů, například krasů. Platí to i pro rozsah kontrolních rozborů. Požadavek na účinnost ČOV a četnost kontrol se odvíjí pouze od jejich projektované kapacity, tedy velké ČOV mají přísná kritéria a malé ČOV (zvláště s kapacitou pod 500 EO) velmi volná, a to i v citlivých oblastech. V odůvodněných případech vodoprávní orgán sice ukládá kontrolu vybraných forem dusíku a celkového fosforu na odtoku i u malých ČOV, ale ne pod sankcí za překročení nějaké hodnoty. V současné platné legislativě neexistují žádné motivační prvky, které by nutily investory hledat nová, účinnější řešení ČOV. A i kdyby měli investoři nebo projektanti zájem, nenalézají v současné legislativě podpůrné argumenty pro obhajobu případné vyšší investice oproti levnějším, zjednodušeným nebo technicky zastaralým řešením. Pravidla pro zpoplatnění vypouštěného znečištění, stanovená již před rokem 2000, platí stále a nevytváří prakticky žádný tlak na hledání lepších a účinnějších způsobů řešení ČOV a kanalizací. Jako příklad může sloužit poplatek za vypouštění celkového fosforu (70,- Kč/kg), přičemž cena za jeho eliminaci může v současné době dosahovat asi 230–450,- Kč/kg, v závislosti na použité technologii eliminace a ceně koagulantu.

Za poslední racionální krok MŽP ČR dávající naději na výrazné zlepšení této situace lze považovat nepřijatý návrh takzvané „malé novely“ vodního zákona – „poplatkové vyhlášky“, kterou pracovníci ministerstva představili širší veřejnosti na jednání 15. 10. 2015 (tab. 13). Přestože uvedený dokument mohl být dobrým základem pro řešení stávajícího stavu již před skoro osmi lety, vyvolal řadu mediálně podporovaných zpochybňujících diskusí, které zpočátku vedly k řadě veřejně nepublikovaných drobných úprav, až nakonec k jeho úplnému odmítnutí. Za jediný pozitivní výsledek této aktivity lze potom označit snahu o řešení situace na jednotných kanalizacích úpravou pravidel a přístupu k problematice možnosti zpoplatnění odlehčení srážkových vod a jejich množství v poslední novele Vodního zákona. Otázka návrhu pravidel pro specifická řešení oddílných kanalizací, případně kanalizačních řádů v oblastech, které si to pro svůj význam zaslouží, nebo aktualizace stávajících pravidel pro jejich realizaci a provoz, která by měla motivační charakter, není zatím řešena.

Tab. 13. Poplatky za vypouštěné znečištění (návrh MŽP ČR z 15. 10. 2015)

Závěr

Za hlavní příčinu problémů se zajištěním investic do ochrany vodních zdrojů bývá často uváděn nedostatek financí na podporu potřebné obnovy infrastruktury. Jako jeden z možných zdrojů financí by však mohlo být zavedení zpoplatnění vypouštěného znečištění u všech znečišťovatelů, jak je tomu v řadě evropských států. Volba koncentračních limitů zpoplatnění by mohla vycházet z již platné legislativy, například z definovaného cíle požadovaného třeba v příloze 3, NV 401/2015 Sb., část „A“, povrchové vody, hodnoty „roční průměr přípustného znečištění“. Tyto údaje by potom měly být doplněny o bilanční podmínky (kg/rok), které by se mohly pro usnadnění zpočátku volit mírnější (například dvojnásobek cílové hodnoty po dobu prvních tří let a podobně). Jako vodítko by mohl sloužit už zmíněný návrh MŽP ČR z roku 2015, který uvádí tab. 13.

Je jistě řada jiných vážných problémů souvisejících s kvalitou povrchových vod, jak je například podrobně rozebráno v textu [8], ale otázka odstraňování fosforu není problém technický ani technologický, jak dokládají materiály [5–7], ale je to problém pouze naší volby, nastavení společenských priorit, tedy především politický. S často uváděnými argumenty „zachování tempa udržitelného rozvoje“ nebo „zachování sociálního smíru“ nelze v případě ochrany zdrojů pitné vody jako s argumentem k obraně polovičatých řešení souhlasit. Jde o vyřešený a ekonomicky schůdně řešitelný problém.

Literatura/References

Ing. Jan Foller
(autor pro korespondenci)
Ing. Josef Kopecký
Sadová 369/23
664 49 Ostopovice
foller()adchem.cz