Žijeme v čase, keď začína byť aj voda veľmi cenenou komoditou, a tak sa technológie zamerané na recirkuláciu vody v posledných rokoch zavádzajú do mnohých prevádzok. Cieľom je v prvom rade šetriť vodou, ale na to nadväzuje aj znovuvyužitie surovín z kalov. Poďme sa pozrieť na technológie využívajúce recykláciu vody podrobnejšie.
Využitie recirkulačných akvakultúrnych systémov pri sádkovaní rýb v období sucha
Recirkulačné akvakultúrne systémy už sa začínajú rozvíjať aj v ČR, aj keď prevažne pri chove rýb. Je tu však potenciál ich využitia aj pri sádkovaní. Myšlienka recirkulácie vody v sádkach je veľmi lákavá, ale na jej masové využitie si ešte budeme musieť nejaký čas počkať, pretože tieto technológie sú zatiaľ vo fáze optimalizácie a testovania.
Situácia sa zdá byť na prvý pohľad jednoduchšia, najmä preto, že sa ryby v sádke nekŕmia, takže produkcia odpadových látok je nižšia ako v chove a navyše sa s rastúcou dobou sádkovania znižuje. Výrazný problém, ale predstavuje nižšia teplota, vo vonkajšom prostredí v jesenných a zimných mesiacoch, ktorá vedie k tomu, že biochemické reakcie, ako napr. nitrifikácia a denitrifikácia, bežia pomalšie, prípadne úplne ustávajú.
Sádky sú tiež používané nárazovo v závislosti od výlovu rybníkov a následného predaja rýb, a to prináša problémy, čo sa týka nábehu biologických filtrov a ich zaťaženia. Biofiltre musia byť tiež udržiavané v prevádzkyschopnom stave aj v čase nevyužívania sádok.
Systém recirkulácie vody pre akvakultúry
Testované technológie sú založené na recirkulačnom okruhu, ktorý znečistenú vodu čerpá do čistiaceho zariadenia a následne ju vracia späť do sádok. Voda je čistená pomocou separácie nerozpustených látok, nitrifikácie (premenou toxickejších amónnych iónov a dusitanov na menej škodlivé dusičnany), prípadne denitrifikácie (odstránenie dusičnanov premenou na plynný dusík).
Proces separácie a čistenia vody je možné vylepšiť použitím ultrafiltračných membránových technológií. Voda vracajúca sa späť do sádok by mala byť sterilizovaná UV žiarením. V nádrži s rybami a prípadne aj v nitrifikácii/denitrifikácii sú sledované parametre ako je teplota vody, pH a obsah rozpusteného kyslíka. Tento systém úpravy a recirkulácie vody môže byť navrhnutý aj ako mobilný v rámci daných sádok, čo umožňuje manipuláciu podľa aktuálnych potrieb sádkovania.
Recirkulácia vody v priemysle
Recirkulácia vody v priemysle má v posledných rokoch veľký potenciál, najmä s ohľadom na úbytok vody vplyvom sucha. S tým súvisí aj nedávne zavádzanie vodných auditov práve v priemyselných aplikáciách, kde vybudovanie technológií na šetrenie vodou prináša výhody.
Pri priemyselných prevádzkach je časté, najmä v potravinárstve, že je voda použitá iba raz a potom vypúšťaná do odpadu. S tým prichádzajú poplatky nielen za úpravu vody pre dané použitie, ale aj za nakladanie s odpadovou vodou. Recirkulácia týchto vôd teda, okrem zníženia potreby vody, prináša finančné úspory.
Recirkulovaná voda môže byť po úprave opäť použitá v prevádzke, prípadne využitá aspoň ako voda oplachová. Perspektívne je v niektorých prevádzkach aj využitie zvyškového tepla odpadových vôd.
V mnohých prevádzkach sa už využívajú membránové metódy, najmä ultrafiltrácie. Táto metóda je založená na využití membrány, ktorá zachytí častice ktorých veľkosť sa pohybuje medzi 2 nm a 1 µm. Také rozmery majú napríklad bielkoviny či polysacharidy, ktoré sú v potravinárskych prevádzkach bežné.
Čo sa týka technológie odstránenia nečistôt, zaujímavé aplikácie poskytuje nanofiltrácie. Táto membránová metóda je zaujímavá najmä tým, že na rozdiel od mikrofiltrácie či ultrafiltrácie, kedy sa nečistoty odstraňujú na základe prostého sitového efektu (čo inak povedané znamená, že nečistoty sú odstraňované na základe veľkosti) je mechanizmus separácie odlišný.
Závisí totiž aj na náboji membrány, absorpčnej aktivite rozpustenej látky voči membráne alebo mocenstvo danej látky. Pomocou nanofiltrácie sme napríklad schopní separovať aj kyseliny a ich soli.
Aj vďaka nej môžeme z vody odstrániť napr. pesticídy a oddeliť farbivá a soli farbív.
Využitie kalov
Kaly získané pri čistení vôd nemusia nutne predstavovať len odpadovú surovinu. V mnohých prípadoch môžu byť samy zdrojom ďalších cenných surovín. Zásoby mnohých minerálov a nerastov sa rýchlo tenšia, a treba hľadať nové sekundárne zdroje. Tými môžu byť dokonca aj kaly z ČOV. Výstupom technológií založených na recirkulácii vody by tak do budúcna nemusela byť len čistá voda vrátená späť do výrobného procesu, ale aj zaujímavé suroviny.
Skúmaná bola napríklad možnosť získavania fosforu z popolu vzniknutého spaľovaním kalu z ČOV. Fosfor je dôležitý najmä na výrobu hnojív, a pretože zásoby jeho hlavného prírodného zdroja – minerálu apatitu, sa rýchlo stenčujú, hľadajú sa technológie umožňujúce získavanie fosforu zo sekundárnych zdrojov. Uvádza sa, že obsah fosforu v popole vzniknutého spálením čistiarenských kalov je porovnateľný s obsahom fosforu v jeho najvýznamnejších rudách.
V popole je ale okrem fosforu, tiež pomerne veľké množstvo oxidu kremičitého (SiO2), oxidu vápenatého (CaO), oxidu železitého (Fe2O3), ale bohužiaľ aj nežiaducich ťažkých kovov napríklad olova, kadmia či chrómu. Práve prítomnosť ťažkých kovov (často aj v stovkách mg/kg) bráni priamemu využitiu popola v poľnohospodárstve.
V súčasnosti sa preto vyvíja mnoho metód, ktoré majú za cieľ oddeliť fosfor od ťažkých kovov a previesť ho na tzv. biodostupnú formu. Hlavným úskalím týchto procesov je ale vysoká energetická náročnosť a vysoká spotreba chemikálií spojená s odstránením ťažkých kovov.
Technológií, ktorých cieľom je získavanie fosforu z kalov, je v dnešnej dobe niekoľko, väčšina z nich je ale stále vo fáze testovania a optimalizácie. Náklady na ich prevádzku sú bohužiaľ stále veľmi vysoké.
Záver
Recirkulácia vody v rôznych odvetviach priemyslu je v poslednej dobe veľmi aktuálna a perspektívna. Na to poukazuje aj nedávne zavedenie vodných auditov. Okrem boja so suchom sú recirkulačné technológie zaujímavé aj v súvislosti so znovuvyužitím kalov. Práve kaly môžu byť cenným sekundárnym zdrojom mnohých surovín, ktorých nerastné zásoby sa rýchlo stenčujú.
Zdroje
- ŠYC M., KRUML M., POHOŘELÝ M., SVOBODA K., PUNČOCHÁŘ M.: Recyklace fosforu z popelu po spalování čistírenských kalů
- POLICAR T., FUKA T., BLECHA M.: Nové postupy a technologické komponenty a možnosti jejich využití v akvakultuře, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích – Fakulta rybářství a ochrany vod, Vodňany 2018