Kontrola kvality

Kontrolu kvality je možno chápat různě. Jedna věc je kontrola senzorická – otevřeme čistírnu a pohledem se přesvědčíme, zda aktivace má hnědou barvu kalu je „tak akorát“ a nádrž je provzdušňována, že na dosazovací nádrží není koberec kalu, ale že je krásně průhledná, že vratný kal je vracen zpět do aktivace, nikde nic nezapáchá… Druhý pohled je čistě analytický a spočívá v kontrole kvality odtoku, někdy i přítoku, laboratoří, obvykle akreditovanou. V drtivé většině rozborů jsou stanovovány ukazatele definované v povolení k vypouštění. Mohou to být tyto:

  • BSK5
  • CHSKCr
  • NL105
  • N-NH4
  • Ncelk
  • Pcelk

Kromě výše uvedených je ještě vhodné sledovat pH, teplotu vody a pokud je limitován celkový dusík tak i N-NO3, případně i sušinu aktivovaného kalu a její organický podíl.

Co jednotlivé zkratky znamenají

BSK5

Zkratka BSK5 značí Biologická Spotřeba Kyslíku a index 5 pak označuje, že stanovení trvá 5 dní. Stanovení probíhá tak, že vzorek vyčištěné vody se nasytí kyslíkem a uzavře do lahví, které jsou uloženy v laboratoři ve tmě při teplotě 25°C. Po uplynutí doby stanovení je změřena koncentrace kyslíku a z jejího poklesu je spočítáno, kolik bylo mikroorganismy ve vodě spotřebováno kyslíku na oxidaci organických látek. Výsledek se udává v mg kyslíku na litr vzorku. Výsledek stanovení nám tak říká, kolik je v odtoku biologicky rozložitelných látek. Dobře fungující čistírna je charakteristická tím, že hodnota BSK5 v odtoku je velice nízká, maximálně desítky mg/l.

CHSKCr

Ač se to nezdá, je zktratka CHSK velmi podobná zkratce BSK. Znamená totiž Chemická Spotřeba Kyslíku. Index Cr pak značí, že se jedná o metodu s použitím dichromanu. Existuje totiž ještě metoda využívající manganistan, s indexem Mn, která se ale používá pouze v oboru pitných vod a pro odpadní není vhodná. Metoda spočívá v chemické oxidaci organických látek ve vzorku vody pomocí dichromanu draselného v silně kyselém prostředí (kyselina sírová) s použitím dusičnanu stříbrného jako katalyzátoru a sloučenin rtuti pro maskování chloridů, které stanovení ovlivňují. Podmínky stanovení (vše se navíc vaří) jsou poměrně drastické dochází tak k oxidaci velké většiny organických látek ve vzorku. Na konci stanovení je buď titračně, nebo spektrofotometricky stanoveno, kolik dichromanu zůstalo nezreagováno. Výsledek se opět udává v kyslíkových ekvivalentech, tedy v mg kyslíku na litr vody. Jedná se o množství kyslíku, které je potřebné k oxidaci organických látek ve vzorku. Číslo pak odpovídá sumě organických látek, nejen těch biologicky rozložitelných. Výsledky jsou vždy vyšší, než u BSK a i na odtoku z ČOV je CHSK vždy vyšší než BSK. Obvyklé hodnoty jsou opět v desítkách mg/l, ale spíše 40 a více, zejména na oddílné kanalizaci, kde se více projeví biologicky nerozložitelný podíl organických látek v odpadní vodě.

NL105

Nerozpuštěné Látky sušené při 105°C. Vzorek vody je zfiltrován přes filtr o definované velikosti pórů a to co se na filtru zachytí je sušeno při 105°C do konstantní hmotnosti. Výsledek se vyjádří jako mg nerozpuštěných látek na litr vzorku. U odpadní vody může nerozpuštěné látky představovat ledascos. Ale stejně jako u odtoku z čistírny jsou to většinou látky, které způsobují zákal vody. U odtoků to ve většině případů bývají zbytky kalu, nebo mikroorganismů. Nerozpuštěné látky v sobě nesou i další analyty. Pokud jsou organického původu, zvyšují ukazatele BSK a CHSK a také dusík a fosfor.

Formy dusíku

Dusík je významný nutrient, tedy prvek nezbytný k životu, který zvyšuje úživnost vod – tzv. eutrofizaci, jejímž projevem je například nadměrné bujení vodních organismů, jako jsou řasy a sinice. Člověk denně vyprodukuje zhruba 11 g dusíku. Dusík se ve vodě vyskytuje v několika formách. Do vody se dostává převážně jako močovina, která podléhá hydrolýze za vzniku amoniaku, nebo-li čpavku (NH3, nebo NH4+). Ten může být oxidován na dusitany, které jsou nestabilní a pravděpodobnější je oxidace až na dusičnany (NO3-). Kromě toho se může dusík vyskytovat jako organicky vázaný. Suma všech forem je vyjádřena jako dusík celkový (Ncelk). Obvyklé je vyjadřovat výsledky jako dusík – například celkový, amoniakální, dusičnanový… Hlavním důvodem je rozdílná molekulová hmotnost jednotlivých forem a jejich hmotnost by pak nebyla porovnatelná.

Pokud vyjadřujeme výsledky jako dusík, pak lze tvrdit, že oxidací jednoho gramu dusíku vznikne jeden gram dusičnanového dusíku. Pokud máme ve vzorku pouze 1 g amoniakálního dusíku a 1 g dusičnanového dusíku a nic jiného, pak máme ve vzorku celkem 2 g celkového dusíku. Naproti tomu oxidací 1 g amoniaku vznikne zhruba 3,6 g dusičnanový iontů. Při sčítání hmotnosti amoniaku a dusičnanových iontů je to jako při sčítání jablek s pneumatikami a dostáváme úplný nesmysl.

N-NH4

Zkratka N-NH4 značí amoniakální dusík. Ten je stanovován tak, že vzorek se zalkalizuje a přehání se s vodní parou. Pára je pak zachytávána v roztoku kyseliny borité titrací se určí množství amoniaku. Existuje i spektrofotometrické stanovení kdy se použije barvivo, které mění intenzitu svojí barvy podle množství amoniaku a intenzita barvy je pak změřena. Jak bylo uvedeno amoniak vzniká hydrolýzou močoviny, ale i rozkladem organických látek, například bílkovin. Je toxický pro vodní organismy, zejména pro ryby. Ve vyšších koncentracích je charakteristický svým zápachem. Nemá barvu a tak není ve vodě vidět. I na pohled čistá voda může obsahovat čpavek. Z vody je odstraňován v aerobním prostředí pomocí nitrifikačních bakterií oxidací na dusičnany. U aktivačních čistíren jsou na odtoku obvyklé prakticky nulové koncentrace. Výjimkou je zimní období, kdy proces nitrifikace probíhá pomaleji. Legislativa rozlišuje teplotu nad a pod 12°C. Při teplotě pod 12°C limit pro čpavek neplatí. U čistíren vegetačních, anaerobních a zemních filtrů je účinnost odstranění amoniaku poměrně nízká.

Amoniak je možno měřit i v domácích podmínkách pomocí různých setů, například akvarijních, nebo i od výrobců specializujících se na analytiku vody.

N-NO3

Dusík dusičnanový, vzniká odbouráváním amoniaku, někdy může jeo část pocházet i z pitné vody. Stanovuje se po odpaření vzorku, kdy se odparek opět rozpustí a reakcí s barevnou látkou vzniká dle množství dusičnanů odstín barvy, který je pomocí přístroje měřen. Dusičnany nejsou nijak zvlášť toxické. Jsou limitovány jako součást parametru celkový dusík. Jejich stanovení má smysl pro odhalení případné příčiny nedosažení požadované kvality v parametru celkový dusík. V životním prostředí působí jako nutrient a způsobuje eutrofizaci. Koncentrace na odtoku se pohybují od prakticky nulových, pokud funguje denitrifikace, po více jak 100 mg/l.

Koncentraci dusičnanů je také možno měřit různými sety, jako v případě amoniaku.

Ncelk

Celkový dusík se skládá z dusíku anorganického (Nanorg), který je tvořen především dusíkem dusičnanovým a amoniakálním a z dusíku organického. Celkový dusík je obvykle limitován spíše na větších čistírnách.

Pcelk

Celkový fosfor se skládá především z různých forem fosforečnanového fosforu a fosforu vázaného organicky, například v bílkovinách. člověk denně vyprodukuje cca 2,5 fosforu. Celkový fosfor je stanovován tak, že je veškerý fosfor ve vzorku převeden na fosforečnany, ty pak reagují se sloučeninou molybdenu za vzniku modré barvy, jejíž intenzita je měřena pomocí přístroje. Významným zdrojem jsou kromě tuhých fekálií i různé čistící a mycí prostředky. Fosfor je částečně odstraňován biologicky, vyšší účinnosti je dosahováno chemickým srážením, což je proces jednoduchý na reálné provedení, ale velmi složitý po chemické stránce. Fosfor nepůsobí přímo toxicky, ale způsobuje eutrofizaci vod, čímž je znehodnocuje. Z hlediska eutrofizace je fosfor daleko nebezpečnější, než dusík.

Stanovení fosforečnanů – nikoli celkového fosforu, lze také provádět pomocí setů mobilní analytiky v domácích podmínkách. Pouze je potřeba počítat s tím, že některé sety udávají výsledky jako fosforečnany, které je potřeba přepočítat na fosforečnanový fosfor (přibližně vydělit výsledek 3), ale je potřeba počítat i s tím, že celkový fosfor může být organicky vázaný. Pokud není odtok zakalený můžeme získat správné číslo vynásobením fosforečnanového fosforu cca 1,5.

pH

Stanovení pH vyjadřuje jak je voda kyselá (pH <7), nebo alkalická/zásaditá (pH>7). Neutrální hodnota je 7 a pro vyčištěné vody je optimální rozsah 6,5-8. pH se měří pomocí k tomu určené skleněné elektrody.

sušina

Sušinu má smysl stanovovat u aktivovaného kalu. Stanovení se provede tak, že se při 105°C vysuší známý objem kalu a zváží se hmotnost odparku. Někdy je vhodné zjistit i tzv. organickou sušinu, tedy podíl organických látek v sušině. Ten se stanoví tak, že vysušený odparek ze stanovení sušiny se vyžíhá při 550°C a z úbytku hmotnosti se určí kolik shořelo a to odpovídá organické sušině. Sušina aktivovaného kalu nám říká, kolik kalu vlastně v čistírně máme. Stanovení V30 nám sice poskytne údaj o objemu kalu, ale jeho schopnost sedimentovat může být různá. Sušina nám poskytne skutečně přesný údaj o množství. Optimální sušina v aktivaci je 3-4 g/l, ve vratném kalu pak až 7 g/l. U membránové čistírny se obvykle pracuje se sušinou vyšší – 8-10 g/l. Podíl organické sušiny nám zhruba udává kolik z kalu je tvořeno mikroorganismy a kolik anorganickým inertem. Obvyklé jsou hodnoty 60-70%.