Prehľad základných typov koreňových čistiarní
Koreňové čistiarne sú inovatívne prírodné technológie na úpravu vody, ktoré efektívne spracovávajú široké spektrum znečistenej vody. Tieto systémy sú navrhnuté tak, aby optimalizovali procesy, ktoré sa prirodzene vyskytujú v ekosystémoch, čo ich robí ekologicky šetrnými a udržateľnými alternatívami na spracovanie odpadových vôd. V porovnaní s inými dostupnými technológiami úpravy vody, majú koreňové čističky nízke požiadavky na prevádzku a údržbu (O&M), čo znižuje ich prevádzkové náklady a zjednodušuje ich aplikáciu v praxi.
Jednou z hlavných výhod koreňových čistiarní je ich robustnosť; ich výkon ostáva relatívne stabilný a to aj pri veľkej variabilite vstupov, ako sú kvalita odpadovej vody alebo jej objem. Tieto systémy dokážu efektívne spracovávať rôzne druhy odpadových vôd, vrátane surových, primárne očistených, sekundárne a terciárne čistených splaškových vôd. Okrem toho sú schopné spracovávať aj rôzne typy poľnohospodárskych a priemyselných odpadových vôd. V našom seriáli o koreňových čističkách sa však sústredíme prevažne na komunálne odpadové vody, ktoré sú kľúčovým aspektom udržateľnej správy vodných zdrojov.
Koreňové čističky môžeme rozdeliť na systémy s povrchovým a podpovrchovým tokom vody. V literatúre sa uvádza množstvo variant koreňových filtrov, pričom praktické využitie zahŕňa rôzne kombinácie týchto filtrov v závislosti od konkrétneho typu odpadovej vody, ktorú majú čistiť. Mokrade s podpovrchovým tokom vody sú ďalej rozdelené na horizontálne (HF) a vertikálne (VF) filtračné polia, pričom rozdelenie závisí od smeru prúdenia vody filtrom.
Aby sa predišlo zapchávaniu porézneho filtračného materiálu, používanie HF a VF filtračných polí je zvyčajne zamerané na sekundárne a terciárne čistenie odpadových vôd. Primárny stupeň spracovania pred vstupom do koreňovej čistiarne môže predstavovať viackomorový septik, štrbinová nádrž, anaeróbny separátor alebo iný vhodný typ prečistenia. Existujú aj špeciálne navrhnuté vertikálne filtre, ktoré sú schopné spracovať aj surové odpadové vody bez predchádzajúceho čistenia. Tieto tzv. francúzske vertikálne filtre poskytujú integrované spracovanie kalu a odpadových vôd v jednom ucelenom systéme, čím sa šetrí na nákladoch na výstavbu, keďže primárne čistenie odpadových vôd nie je potrebné.
Koreňové čistiarne s voľnou hladinou vody (FWS) sú charakterizované ako husto vysadené vegetačné jednotky, v ktorých voda prúdi nad povrchom filtračného média. V týchto systémoch je voda viditeľná a podporuje rozvoj rastlín, ktoré transformujú a čistia odpadovú vodu.
Tieto koreňové čistiarne s voľnou hladinou vody sa zvyčajne používajú na terciárne čistenie odpadových vôd, čím prispievajú k celkovému zlepšeniu kvality vody pred jej opätovným použitím v rôznych aplikáciách.
Obrázok 1 – schematický prehľad vybraných druhov koreňových čistiarní. vľavo hore: horizontálny filter; vpravo hore: vertikálny filter; vľavo v strede: francúzsky vertikálny filter – prvý stupeň; vpravo v strede: francúzsky vertikálny filter – druhý stupeň; dole: filter voľnou hladinou
Tabuľka 1 poskytuje súhrn štyroch hlavných typov koreňových filtrov:
Horizontálny koreňový filter, Vertikálny koreňový filter, Francúzsky vertikálny koreňový filter a koreňový filter s voľnou hladinou.
Tabuľka 1: základné typy koreňových filtračných polí
V tabuľke nižšie sa súhrne uvádza efektivita čistenia vody, ktorú možno očakávať pre typické dizajny štyroch uvádzaných typov koreňových filtrov. Pre každý z týchto hlavných typov existuje veľké množstvo modifikácií, ktoré môžu viesť k vyššej efektivite čistiaceho procesu.
Typická účinnosť čistenia vybraných druhov koreňových filtrov.
1 Jednostupňový VF filter, hlavná vrstva piesok (veľkosť zrna 0,06 – 4 mm)
Plošná náročnosť vybraných technológií čistenia odpadových vôd pre sekundárne čistenie v teplých až miernych klimatických podmienkach.
V tabuľke si môžeme všimnúť špecifické požiadavky na čistiacu plochu na ekvivalentného obyvateľa (EO) vybraných technológií pre sekundárne čistenie domácich odpadových vôd. Je potrebné poznamenať, že technológie uvedené v tabuľke vôbec nemusia mať rovnakú a stabilnú kvalitu vody na odtoku. Filtre s voľnou hladinou a UASB reaktory nie sú často používanou technológiou pre komunálne odpadové vody v miernom klimatickom podnebí. Svoje uplatnenie nachádzajú skôr v teplejších oblastiach.
V porovnaní s inými čistiacimi systémami majú koreňové čistiarne väčšie požiadavky na plochu, ale menšie potreby na externú energiu a prevádzku a údržbu (O&M). Ak to terén dovoľuje, môžu sa koreňové filtre prevádzkovať bez čerpadiel a teda bez akýchkoľvek externých energetických vstupov. Rovnako ako všetky extenzívne systémy čistenia odpadových vôd, sú koreňové čistiarne robustné a odolné voči kolísaniu prietoku a koncentrácie odpadovej vody na prítoku. Vďaka tomu sú koreňové čistiarne obzvlášť vhodné na použitie ako decentralizované čistiace systémy odpadovej vody z rodinných domov, súborov rodinných domov alebo bytových domov, penziónov a podobne.
G. Dotro, G. Langergraber, P. Molle, J. Nivala, J. Puigaut, O. Stein, M. von Sperling. 2017. Biological Wastewater Treatment Series, Volume 7, Treatment Wetlands. London : IWA Publishing, 2017. ISBN: 9781780408767.
