Na Ústavu technologie vody a prostředí pracují na konceptu soběstačného čištění městských odpadních vod. Tříletý aplikovaný výzkum ve skupině Anaerobní technologie přechází z litrových laboratorních modelů do poloprovozních instalací, o jejichž výstupy je zájem mezi provozovateli a projektanty čistíren. Recyklace energie z městských odpadních vod je hlavním tématem pro doktoranda Petra Dolejše.
Splašková odpadní voda je hodnotným zdrojem energie, nutrientů a vody samotné. Energie je v odpadní vodě vázána v organických látkách, respektive v chemických vazbách mezi atomy vodíku-uhlíku-kyslíku. Na přetrhání těchto vazeb a tedy odstranění organického znečištění je dosud vynakládáno 1 až 2 % celkové energetické spotřeby lidstva. Do značné míry zbytečně.
V podmínkách střední Evropy i dále je stále nejpoužívanější klasický způsob čištění odpadní vody, tedy tzv. aktivační proces, jehož principem je biochemická oxidace organických látek vzdušným kyslíkem až na oxid uhličitý a vodu. Dodávka dostatečného množství vzduchu – aerace – je ale velice energeticky náročný proces, který představuje cca polovinu veškerých energetických nákladů na typické městské čistírně odpadních vod (ČOV). Má tedy smysl objevovat a studovat inovativní, udržitelné a energeticky pozitivní procesy pro moderní ČOV.
Některé současné ČOV již dnes atakují energetickou soběstačnost, a to díky účinné separaci organického znečištění z odpadní vody a jeho následnému zpracování v anaerobních fermentaorech (neboli bioplynových stanicích). Při tomto procesu vzniká energeticky bohatý bioplyn. Dosud používané technologie na separaci organických látek z odpadní vody jsou ale limitovány nutností přidávat do odpadní vody ve velkém srážecí a flokulační chemikálie (sloučeniny železa a organické flokulanty).
Před třemi lety byla v laboratoři anaerobní technologie laboratorně otestována tzv. Bioflokulace odpadní vody. Principem je intenzifikace primárního stupně čištění odpadní vody aplikací jednoduché technologické „smyčky“, kdy se namísto chemikálií přidává regenerovaný primární kal, tedy meziprodukt čistírenského procesu přirozeně vznikající na ČOV. Během dalšího roku byly provedeny série krátkodobých i kontinuálních experimentů s modelem o objemu 0,75 l, avšak s reálnou odpadní vodou. Výsledky těchto experimentů potvrdily schopnost dosažení vyššího stupně zakoncentrování odpadní vody než dosud používané technologie, a byly motivačním zárodkem snahy ověřit naši technologii v reálných podmínkách.
Události nabraly rychlý spád. Během měsíce byla navržena a zkonstruována pilotní jednotka Bioflokulace o objemu cca 250 l, ve spolupráci se společností PVK a.s. (Pražské vodovody a kanalizace), vlastněnou firmou Veolia, byla umístěna na největší ČOV v ČR a téměř jeden rok testována se surovou odpadní vodou za reálných podmínek. Dosahovaná účinnost odstranění organických látek z OV byla v kontinuálním režimu stabilně okolo 75 %, což je o cca 25–50 % více, než dosud používané technologie. S optimalizovaným stupněm Bioflokulace OV tedy dokážeme recyklovat až 55 % energie původně obsažené v OV. Spolu se zaznamenanou schopností částečně odstraňovat z OV i fosfor (cca 50 %), získává tato technologie pozornost i mimo vědecké kruhy, což potvrzují pozvání na prestižní zahraniční i české konference.
Bioflokulace může být použita již v současné době v čistírnách, kde dochází k přetížení biologické linky organickým znečištěním. V takovém případě je možné s minimálními provozními náklady dosáhnout vyšších účinností primárního čištění, než je běžně dosahováno chemickým předsrážením. Pokud bude do provozních rozměrů dotažen proces autotrofního odstraňování dusíku z odpadní vody (technologie nitritace-anammox v hlavním proudu), bude Bioflokulace použitelná jako hlavní technologie odstraňování organického znečištění s následným dočištěním v nitritačním stupni. Na této technologii intenzivně pracuje další z doktorandů skupiny anaerobní technologie – Vojtěch Kouba, od kterého se očekává vyvinutí levného procesu odstraňování dusíku z odpadní vody, což by spolu s Bioflokulací zásadním způsobem změnilo pohled na čištění odpadních vod, směrem k energetickým ziskům z odpadních vod.
