Termický rozklad čistírenských kalů za účelem získání pevného zbytku pro účely zkvalitnění zemědělské půdy.

10.05.2019

Bačiak Miloslav1 Pátek Jaroslav1 Baraňák Libor1 Leitner Michal2
Kalem se rozumí kal z čistíren odpadních vod zpracovávajících městské odpadní vody, nebo kal ze septiků a jiných podobných zařízení. Upraveným kalem se rozumí kal, který byl podroben biologické, chemické nebo tepelné úpravě, dlouhodobému skladování nebo jakémukoliv jinému vhodnému procesu, který má za následek, že se významně sníží obsah patogenních organismů v kalech, a tím i zdravotní riziko spojené s jeho aplikací. Kal z čistíren odpadních vod je velice komplexní směsí látek. V současné době jeho aplikaci na zemědělskou půdu nebo použití při výrobě hnojiv předchází chemická analýza obsahu těžkých kovů, PCB a AOX (při použití na zemědělskou půdu) a analýza obsahu těžkých kovů (využití do hnojiv). Vzhledem k lepšímu odhadu rizika využití kalů z čistíren odpadních vod, by bylo vhodné chemickou analýzu doplnit o ekotoxikologické testování. Kaly mají vysoký obsah organických látek, živin a stopových prvků. Využití hnojivových vlastností kalů při aplikaci na zemědělskou půdu se jeví jako vhodné uplatnění. Kaly zároveň mohou obsahovat velké množství těžkých kovů, polychlorovaných bifenylů (PCB), polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH), halogenovaných látek a dalších polutantů. Zdravotní rizika mohou představovat také patogenní mikroorganismy obsažené v kalech.
Za účelem zkoumání a provedeni termického rozkladu byly použity kaly z čistíren odpadních vod:
ČOV Havlíčkův Brod
ČOV Ostrava
ČOV Příbram
ČOV Karlovy Vary
ČOV Plzeň
ČOV Modřice
ČOV Praha
Zařízení na termický rozklad bylo použité od společnosti ENRESS s.r.o. a rozbory byly provedeny v laboratořích společnosti ENRESS s.r.o. a v smluvních laboratořích.
Před samotným termickým rozkladem byly provedeny rozbory jednotlivých vzorků a byl stanoven průměr z těchto rozborů.
1 Společnost ENRESS s.r.o.
2 Společnost Leitner technologies s.r.o.
Tabulka naměřených hodnot jednotlivých vzorků kalů:

HCH- HexaChlorcykloHexan
DDT- Organochlorid
PAHs- Polycyklický aromatický uhlovodík
PCB- Polychlorované bifenyly

Po změření základních parametrů byly vzorky vysušeny na stejnou vlhkost a to 10 %. Musíme si uvědomit, že na odpaření jednoho litru vlhkosti ve formě vody, potřebujeme min. 1.800 J. Po vysušení jednotlivých vzorků, byly tyto termicky rozloženy v laboratorním zařízení na termický rozklad bez přístupu vzduchu při teplotě 600o C. U každého rozkladu byly provedeny materiálové bilance získaných produktů, tedy změřeny hmotnostní podíly kapalné a pevné frakce, plynná frakce byla stanovena dopočtem jednotlivých hmotností.

Termický rozklady jednotlivých vzorků kalů a vyjádřený hmotnostní podíl jednotlivých získaných frakcí.

Souhrnná tabulka podílu frakcí jednotlivých vzorků

Jak bylo zjištěno na základě provedených rozborů, pevný zbytek (označován někdy jako „biochar“) kalů může obsahovat těžké kovy a organické znečišťující látky, které by mohly při použití biocharu jako hnojiva pro zemědělské využití, spíše kontaminovat půdu než zvýšit její kvalitu. Proto je zapotřebí provést mnoho dalších rozborů a intenzivně provádět výzkum charakteristiky různých typů kalů z čistíren odpadních vod za různých podmínek. Úroveň kontaminace těžkými kovy a dalšími nebezpečnými kontaminanty se může z různých míst provozů ČOV lišit. Označení výstupního pevného zbytku čistírenských kalů po termické rozkladu jako biochar není pro tento případ vhodné, a to zejména proto, že není získáván pouze z organické hmoty. Pro biochar již navíc existují vlastní certifikace. Mezi nejzásadnější patří European Biochar Certificate (EBC) a International Biochar Initiative (IBI). Tyto certifikace nezahrnují biochar získaný z čistírenského kalu. Vstupní čistírenský kal totiž obsahuje i značný podíl anorganických složek.