Agnieszka Pajdak-Stós a Edyta Fiałkowska z Biologické fakulty Jagellonské univerzity vyvinula biologickou metodu pro snížení objemování aktivovaného kalu. Díky němu je možné předcházet případům nadměrného růstu vláknitých bakterií v čistírnách odpadních vod. Vysoká hustota vláknitých bakterií způsobuje vysoké náklady na čistírny odpadních vod, snižuje jejich účinnost a dosud používaná preventivní opatření mají negativní dopad na přírodní prostředí.

Objev se týká čistíren odpadních vod využívajících aktivovaný kal, tedy společenství mikroorganismů, které biologickými procesy degradují škodliviny. Aktivovaný kal se používá ve velkých komunálních a průmyslových čistírnách odpadních vod, dále v menších zařízeních a v domovních čistírnách. Důležité je, že metoda vyvinutá na Jagellonské univerzitě již byla pozitivně ověřena v několika různých čistírnách s různou kapacitou a různými druhy odpadních vod. To znamená, že je připraven pro implementaci v průmyslovém prostředí.

Při čištění odpadních vod je důležitá biologická rovnováha

Metoda čištění aktivovaného kalu je založena na stejných biologických samočistících procesech, které se vyskytují v přirozeném vodním prostředí. Z hlediska čistírny je účinnost a rychlost těchto procesů striktně závislá na kvalitě aktivovaného kalu, který je tvořen směsí různých druhů bakterií, prvoků, hub a dalších mikroorganismů. - Aktivovaný kal je extrémně dynamické prostředí, které je obtížné stabilizovat a udržovat v rovnováze. Tato obtíž vyplývá z četných závislostí a interakcí mezi druhy tvořícími sediment, jakož i ze skutečnosti, že mikroorganismy přítomné v sedimentu se množí různou rychlostí. Změnu poměrů mezi jednotlivými mikroorganismy ovlivňuje mnoho faktorů a tato variabilita často způsobuje, že v sedimentu dominují určité kmeny, druhy nebo skupiny organismů. K tomu dochází, když dochází k nadměrnému růstu vláknitých bakterií. Pro čistírny odpadních vod jde o technologický problém, jehož řešení s sebou nese značné náklady a v krajním případě i prostoje v jejich provozu - říká  Agnieszka Pajdak-Stós.

Kontrola růstu vláknitých bakterií

Při nekontrolovaném růstu vláknitých bakterií, a to se stává často, začne kal pěnit a bobtnat, což vede k provozním a technologickým problémům v čistírnách odpadních vod. Dochází k nesprávné recirkulaci kalu a potížím s udržováním jeho správné koncentrace v provzdušňovacích nádržích. Mikrobiologické složení je narušeno. V prvé řadě to má za následek snížení účinnosti čistírny, další potíže při odlučování vyčištěné splaškové vody a zhoršení kvality jejího odtoku. Čistírna musí v krajním případě zastavit provoz a vyměnit aktivovaný kal nebo alespoň jeho část za nový a závadný kal zlikvidovat, což ve svém důsledku znamená nutnost vynaložit značné vícenáklady a provádět zatěžující postupy.

Čistírny odpadních vod si dosud s vláknitými bakteriemi nejčastěji poradily pomocí chemikálií na bázi hliníku s velmi nízkým pH. Tento způsob je však nákladově neefektivní, přináší určité riziko pro zaměstnance a má negativní dopad na přírodní prostředí.

- Čistírny odpadních vod, využívající profylaxi a prevenci rozvoje vláknitých bakterií, přidávají chemikálie do kalových komor. Metoda není vždy účinná, má také významné nevýhody a vedlejší účinky. Je to drahé, vyžaduje zvláštní opatření ze strany zaměstnanců a především může mít nepříznivý dopad na přírodní prostředí. Studie prokázaly, že použitá činidla mají nepříznivý účinek na některé mikroorganismy přítomné ve vodním prostředí. Podle našeho názoru je vzhledem ke snadné adaptaci mikroorganismů na měnící se životní podmínky vysoké riziko budoucího vzniku kmenů vláknitých bakterií odolných vůči aktuálně používaným prostředkům, které způsobí jejich přestat být účinný – vysvětluje Edyta Fialková.

Klíčem k úspěchu jsou kolečkové brusle Lecane inermis

Vědci našli odpověď na výše uvedené výzvy. Podstatou metody je udržení relativně vysoké hustoty osídlení Lecane inermis rotifers v aktivovaném kalu. Jedná se o mikroorganismy živící se vláknitými bakteriemi, což přirozeně omezuje bobtnání aktivovaného kalu, snižuje produkci biomasy a tím i množství tzv. přebytečný sediment. Při dostatku vířníků není možnost nekontrolovaného růstu bakteriální populace.

- Vířivky jsou klíčové pro udržení nízké hustoty vláknitých bakterií v aktivovaném kalu. Naše technologie se proto zaměřuje na 2 aspekty. Prvním je podpora aktivovaného kalu jeho naočkováním populací vířníků chovaných podle metody patentované naším týmem. Druhým je potírání nebo omezení v osadě aktivní složka přirozených nepřátel vířníka Lecane inermis - dodává Agnieszka Pajdak-Stós.

Přirozenými nepřáteli vířníků jsou dravé houby Zoophagus a Lecophages. Vědci z Jagellonské univerzity našli jednoduchý způsob, jak omezit jejich populaci natolik, aby je zcela nevyloučili z aktivovaného kalu, ale zároveň jim zabránili v ohrožení mikrobiologické rovnováhy. Tato metoda zahrnuje přidávání glycerolu do odpadní vody ve vhodné koncentraci, která je bezpečná pro životní prostředí.

Technologie vyvinutá na Jagellonské univerzitě může být použita v čistírnách odpadních vod různých typů, jak komunálních, tak i z potravinářského průmyslu. - Důležitou výhodou této technologie je snadná obsluha a nenutí čistírnu k technologickým změnám. Navíc lze metodu používat preventivně, což znamená, že čistírny mohou potenciálně ušetřit značné množství peněz, které jsou v současnosti vynakládány na chemická činidla. Je také důležité, že tato technologie již byla testována v několika čistírnách a bylo prokázáno, že je jednoduše účinná - vysvětluje Gabriela Konopka-Cupiał, ředitelka Centra pro transfer technologií Jagellonské univerzity, CITTRU.

V současné době CITTRU UJ hledá technologického partnera se zájmem o licencování nové technologie. V případě spolupráce s technologickým partnerem je vědecký tým připraven poskytnout konzultace k implementaci nové metody. Prezentovaná technologie je chráněna zákonem o průmyslovém vlastnictví.

zdroj : uj.edu.pl , autor: Łukasz Wspaniały