Fyzikálně-chemické a mikrobiologické vlastnosti čistírenských kalů

Bc. Nela Friedrichová

Master's thesis

Physico-chemical and microbiological properties of sewage sludge

Abstract:

Cílem této diplomové práce bylo zhodnotit fyzikálně-chemické a mikrobiologické parametry čistírenských kalů jako jsou rizikové prvky, persistentní organické polutanty (POP) a patogenní mikroorganismy. Naměřené hodnoty byly porovnány s limitními koncentracemi stanovenými legislativou (limitní koncentrace pro použití čistírenských kalů na zemědělskou půdu, jako bioodpad na povrch terénu či kompostování). Další porovnání proběhlo z pohledu vlastností jednotlivých čistíren a jeho vlivu na obsah naměřených parametrů (průměrné zatížení ČOV, technologie čistění odpadních vod, technologie stabilizace a odvodnění kalu, obsah POP určen napojeným průmyslovým závodem a obsah patogenních mikroorganismů určen napojeným zdravotnickým zařízením). Literární rešerše se zabývala složením, produkcí a nakládáním s čistírenskými kaly v obecném měřítku. Následné charakteristiky rizikových prvků, POP a patogenních mikroorganismů byly již zaměřeny na analyzované parametry. Závěr rešerše byl věnován legislativě z pohledu Evropské unie a České republiky. Analyzované vzorky byly odebrány celkem z 25 čistíren odpadních vod z celé České republiky. Tato práce však pracovala s 26 vzorky, a to z toho důvodu, že jedna z ČOV uvedla dva různé způsoby odvodnění kalu. Charakteristika jednotlivých čistíren byla zapracována do metodické části na základě krátkého dotazníku. Naměřené hodnoty byly dále zpracovány statistickými analýzami (párový t-test, jednovýběrový t-test, dvouvýběrový t-test a neparametrická anova) a vyhodnoceny dle stanovených hypotéz. Všechny čistírenské kaly byly vyhodnoceny jako nevhodné pro aplikaci na zemědělskou půdu i jako bioodpad na povrch terénu. Každý kal překročil limitní hodnoty v jiných parametrech, společně však byly překročeny limitní koncentrace pro intestinální enterokoky, termotolerantní koliformní bakterie a Escherichia coli. Opačné byly výsledky využití kalu pro účely kompostování, kde byly vyloučeny celkem čtyři vzorky, a to z důvodu překročení některých rizikových prvků (As, Cu a Ni). Aby mohl být kal aplikován na zemědělskou půdu či využit jako bioodpad, je třeba provést dodatečnou úpravu. Pro tyto účely by mohlo být vhodné využití žížal a vermikompostování, které je v současné době předmětem výzkumu. Další variantou může být modernizace ČOV. Dle výsledků má na obsah výše zmíněných látek a mikroorganismů vliv průměrné zatížení ČOV a způsob stabilizace kalu. Vyšší hodnoty Σ12 PAU mohou být způsobeny průmyslovými podniky, které jsou napojeny na stokovou síť.

Abstract:

The aim of the diploma thesis was to evaluate the physico-chemical and microbiological parameters of sewage sludge, such as risk elements, persistent organic pollutants (POPs) and pathogenic microorganisms. The measured values were compared with the limit concentrations that are set by legislation (concentration limits for the use of sewage sludge on agricultural land, as biowaste on the surface of the terrain or composting). Another comparison was made in terms of the properties of individual treatment plants and its effect on the content of measured parameters (average WWTP load, wastewater treatment technology, technology of stabilization and dewatering of sewage sludge, the content of POP determined by a connected industrial plant and content of pathogenic microorganisms determined by a connected medical facility). The literature review dealt with the composition, production, and treatment of sewage sludge in general. Subsequent characteristics of toxic elements, POPs and pathogenic microorganisms were already focused on the analyzed parameters. The conclusion of the review was devoted to legislation from the perspectiove of the European Union and the Czech Republic. The analyzed samples were taken from a total of 25 wastewater treatment plants from all over the Czech Republic. However, the thesis worked with 26 samples, because one of the WWTPs indicated two different methods of sludge dewatering. The characteristics of individual treatment plants were incorporated into the methodological part based on a short questionnaire. The measured values were further processed by statistical analysis (paired t-test, one-sample t-test, two-sample t-test and nonparametric anova) and evaluated according to the established hypoteses. All samples of sewage sludge were evaluated as unsuitable for application to agricultural land and as biowaste on the surface of the terrain. Each sludge exceeded the limit values in different parameters, but at the same time the limit concentrations for intestinal enterococci, thermotolerant coliform bacteria and Escherichia coli was exceeded. The opposite was the result of the use of sludge for composting purposes, where a total of four samples were excluded, due to exceeding some toxic elements (As, Cu and Ni). For the sludge to be applied to agricultural land or used as biowaste, additional treatment is required. For these purposes, the use of earthworms and vermicomposting, which is currently the subject of research, could be appropriate. Another option may be the modernization of the WWTP. According to the results, the content of the above-mentioned substances and microorganisms is influenced by the average load of the WWTP and the method of sludge stabilization. Higher values of Σ12 PAU can be caused by industrial companies that are connected to the sewer network.

Keywords

čistírenský kal, fyzikálně-chemické vlastnosti, patogenní mikroorganismy

Keywords

physico-chemical properties, pathogenic microorganisms, sewage sludge

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Aleš Hanč, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Conservation and Use of Natural Resources / Conservation and Use of Natural Resources