CZ2014669A3 - Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2014669A3 CZ2014669A3 CZ2014-669A CZ2014669A CZ2014669A3 CZ 2014669 A3 CZ2014669 A3 CZ 2014669A3 CZ 2014669 A CZ2014669 A CZ 2014669A CZ 2014669 A3 CZ2014669 A3 CZ 2014669A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- plants
- treatment plant
- water
- plant according
- root treatment
- Prior art date
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title description 15
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 14
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title description 14
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 title description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 61
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 241000722913 Callistephus chinensis Species 0.000 claims abstract description 6
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 claims abstract description 6
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 244000115658 Dahlia pinnata Species 0.000 claims abstract description 4
- 235000012040 Dahlia pinnata Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 241001504639 Alcedo atthis Species 0.000 claims abstract description 3
- 235000007516 Chrysanthemum Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 241000732800 Cymbidium Species 0.000 claims abstract description 3
- 241000227653 Lycopersicon Species 0.000 claims abstract description 3
- 241000519406 Paphiopedilum Species 0.000 claims abstract description 3
- 241000220317 Rosa Species 0.000 claims abstract description 3
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 claims abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- 241000234588 Canna indica Species 0.000 claims description 2
- 235000006295 Chrysanthemum sp Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000974977 Chrysanthemum sp. Species 0.000 claims description 2
- 241000238586 Cirripedia Species 0.000 claims description 2
- 244000259832 Dahlia sp Species 0.000 claims description 2
- 244000018676 Rosa sp Species 0.000 claims description 2
- 235000009791 Rosa sp Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000002299 Symphytum officinale Species 0.000 claims description 2
- 235000005865 Symphytum officinale Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 2
- 241000723353 Chrysanthemum Species 0.000 claims 1
- 240000003296 Petasites japonicus Species 0.000 claims 1
- 235000003823 Petasites japonicus Nutrition 0.000 claims 1
- 241000985592 Zantedeschia Species 0.000 claims 1
- 235000001436 butterbur Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims 1
- 244000292211 Canna coccinea Species 0.000 abstract description 4
- 235000005273 Canna coccinea Nutrition 0.000 abstract description 4
- 244000189548 Chrysanthemum x morifolium Species 0.000 abstract description 2
- 240000001198 Zantedeschia aethiopica Species 0.000 abstract description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 8
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 7
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 5
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 244000273256 Phragmites communis Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- FPIPGXGPPPQFEQ-UHFFFAOYSA-N 13-cis retinol Natural products OCC=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)CCCC1(C)C FPIPGXGPPPQFEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000238017 Astacoidea Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 244000132059 Carica parviflora Species 0.000 description 1
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 241001633663 Iris pseudacorus Species 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241001504654 Mustela nivalis Species 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 241000057254 Scirpus sylvaticus Species 0.000 description 1
- 244000143231 Scirpus validus Species 0.000 description 1
- 235000008573 Scirpus validus Nutrition 0.000 description 1
- 241001376691 Strelitzia reginae Species 0.000 description 1
- 244000186513 Trema orientalis Species 0.000 description 1
- FPIPGXGPPPQFEQ-BOOMUCAASA-N Vitamin A Natural products OC/C=C(/C)\C=C\C=C(\C)/C=C/C1=C(C)CCCC1(C)C FPIPGXGPPPQFEQ-BOOMUCAASA-N 0.000 description 1
- FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N all-trans-retinol Chemical compound OC\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N 0.000 description 1
- 208000007502 anemia Diseases 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002384 drinking water standard Substances 0.000 description 1
- 238000011234 economic evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 208000005135 methemoglobinemia Diseases 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004172 nitrogen cycle Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000004175 phosphorus cycle Methods 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 208000000995 spontaneous abortion Diseases 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 235000019155 vitamin A Nutrition 0.000 description 1
- 239000011719 vitamin A Substances 0.000 description 1
- 229940045997 vitamin a Drugs 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
- C02F3/327—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae characterised by animals and plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Řešení se týká způsobu odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody za pomoci rostlin, při kterém se jako čistící rostliny použijí okrasné rostliny, které se vyberou ze skupiny rostlin vhodných k řezu, zahrnující zejména astru čínskou (Callistephus chinensis), jiřinu (Dahlia sp.), kanu indickou (Canna indica), člunatec (Cymbidium sp.), střevíčkovec (Paphiopedilum sp.), růži (Rosa sp.), chryzantému (Chrysanthemum sp.), kosatec (Iris sp.), slunečnici (Helianthus annus), kornoutici africkou (Zantedeschia aethiopica), strelícii královskou (Strelitia reginae), toulitku (Anturium sp.) a balkonové rajče (Lycopersicon lycopersicum), jejichž kořenovým systémem se nechá odpadní vody čistit po dobu 2 až 3 týdnů. Čistírna je tvořená izolovanou nádrží (1, 11) naplněnou zrnitým substrátem (17), v němž jsou rostliny osazené a řádně zakořeněné s plošnou hustotou odpovídající nejvýše jejich přirozené plošné hustotě, a má přítok (16) kontaminované vody a odtok (15) přečištěné vody osazený s výhodou čerpadlem (3).
Description
Oblast techniky
Tento vynález se týká způsobu odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z komunální odpadní vody a kořenové čistírny k provádění tohoto způsobu, která je tvořena izolovanou nádrží vyplněnou zrnitým substrátem, ve kterém jsou osazené rostliny a která je vybavená přítokem znečistěné vody a odtokem vyčištěné vody.
Dosavadní stav techniky
S rozvojem průmyslu a nástupem jeho produktů začala nabývat na významu eutrofizace, která, na rozdíl od té přirozené, vzniká vlivem činností člověka tím, že narušuje koloběh dusíku a fosforu, což je odborníky považováno za jeden ze tří hlavních následků přetvarem Země lidmi, viz např. Vitousek P.M. (1994) Beyoud global warning: ecology and global change. Ecology 75,1861-1876.
Eutrofizace má mnoho negativních účinků na vodní ekosystémy. Snad nej viditelnějším důsledkem je šíření řas, které může proměnit vodu v kalně zelenou plochu pokrytou zelenou vrstvou řas. Tento zvýšený růst řas a také vodního plevele může snižovat kvalitu vody a je v rozporu s využitím vody pro rybolov, rekreaci, průmysl, zemědělství a jako pitné vody. Rozšíření řas má za následek úhyn rostlin a přemnožení bakterií rozkládajících tuto rostlinnou hmotu, při které bakterie spotřebovávají kyslík rozpuštěný ve vodě. Výsledkem pak muže být nedostatek kyslíku, který způsobuje úhyn ryb. Eutrofizace může vést ke ztrátě přírodních stanovišť, jako jsou úkryty z vodních rostlin ve sladkých a mořských vodách, a také korálových útesů podél tropického pobřeží. Eutrofizace také hraje roli při ztrátě vodní biodiverzity (Carpenter S„ Caraco N.F., Correll D.L., Howarth R.W., Sharpley A.N., Smith V.H. (1998) Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen. Issues m
Ecology 3,1-12).
K narušení přirozeného kolobéhu fosforu a dusíku a k následnému hromaděni těchto prvku v podzemních a povrchových vodách dochází zejména kvůli vypouštění nevyčištěných splašků a kvůli vyplavováni nadbytečných živin ze suchozemského prostředí. Naprostá většina velkých čistíren odpadních vod v ČR není vybavena III. stupněm čištěni, ph kterem dochází k odstraňování anorganického fosforu. Zpráva integrovaného registru znečištění za rok 2004 uvádí, že 44, 5% hlášeného znečištěni vod fosforem pochází z kategorie nakládaní s odpady, tedy ze splašků, které obsahují množství fosfátů z pracích a mycích prostředků.
Údaje ze zprávy o Dunaji z roku 2005 říkají, že na celkovém umělém vstupu dusíku do Dunaje se podílí zemědělství 39 % a zdroje ze sídel 27 %. V případě fosforu připadá 53 % na zdroje ze sídel a 32 % na zemědělství, viz Hrázský Z., Šafarěíková S. (eds) (2006) Živiny v krajině. DAPHNE ČR - Institut aplikované ekologie, 1-16.
Přítomnost fosforu ve vodě není považována pro lidi i zvířata za přímo toxickou, a proto nebyly pro fosfor stanoveny žádné normy pro pitnou vodu. Jakákoli toxicita způsobená přítomností P ve sladké vodě je nepřímá, prostřednictvím stimulace toxických řas nebo v důsledku vyčerpání kyslíku. Naproti tomu znečištění dusičnany představuje přímé ohrožení zdraví člověka a dalších savců. Dusičnany ve vodě jsou při vysokých koncentracích toxické a jsou spojeny s toxickými účinky na hospodářská zvířata, a také s tzv. „Modráním kojenců“ (methemoglobinémie). EPA stanovila maximální limity pro dusičnany v pitné vodě na 10 miligramů na litr, aby ochránila děti mladší 3 až 6 měsíců věku. Tato věková skupina je nejvíce citlivá, protože bakterie, které žijí v trávicím traktu dítěte, mohou redukovat dusičnan na dusitan, který pak oxiduje hemoglobin a snižuje schopnost krve přenášet kyslík. U skotu může být dusičnan redukovaný na toxický dusitan a způsobovat podobné typy anémie stejně tak jako potraty. Úroveň 40-100 miligramů dusičnanů na litr pitné vody je v živočišné výrobě považována za rizikovou, pokud krmivo pro zvířata má nízký obsah dusičnanů a je obohacené vitaminem A (Carpenter S., Caraco N.F., Correll D.L., Howarth R.W., Sharpley A.N., Smith V.H. (1998) Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen. Issues in Ecology 3,1-12).
Odstranění těchto kontaminantů je v poslední době hojně studováno. Zhang et al. (Zhang Z., Rengel Z., Meney K. (2008) Interactive effects of N and P on growth but not on resource allocation of Canna indica in wetland microcosms. Aquatic Botany 89, 317-323) se zabývali příjmem dusíku a fosforu v mokřadních mikrokosmech pomocí kaný. Stejně tak studovali Wu et al. (Wu H„ Zhang J„ Li C„ Fan J„ Zou Y. (2013) Mass balance study on phosphorus removal in constructed wetland microcosms treating polluted river water. Clean - Sod, Air, Water 41(9), 844-850) odstranění fosforu pomocí Trema orientalis, Phragmites australis, Schoenoplectus validus a Iris pseudacorus. Dynamika akumulace dusíku, fosforu a uhlíku ve filtračním materiálu horizontálního podpovrchového mokřadu osázeného převážně rostlinami Phragmites australis a Scirpus sylvaticus byla studována kolektivem autorů Vohla et al. (Vohla C„ Alas R., Nurk K„ Baatz S., Mander Ú. (2007) Dynamics of phosphorus, nitrogen and carbon removal in a horizontal subsurface flow constructed wetland. Science of the Total Environment 380, 66-74).
Žádná z citovaných studií však nevede k prakticky využitelnému a efektivnímu návrhu způsobu čištění a zařízení kjeho realizaci, které by navíc dovolilo ekonomické zhodnocení používaných rostlin.
Na druhou stranu jsou z praxe známé kořenové čistírny, které využívají pro čištění odpadních vod vhodné rostliny a jejich schopnost transportovat kontaminanty do svého organismu a zabudovat je do buněk. Jakmile tyto rostliny svoji čistící schopnost ztratí a odumřou, likvidují se.
Úkolem předloženého vynálezu je tedy popsané nedostatky stavu techniky odstranit a navrhnout takové řešení, kdy by použité rostliny plnily během svojí čistící funkce například i funkci dekorativního zahradního prvku a/nebo přinášely ekonomický efekt.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky stavu techniky do značné míry odstraňuje a vytčený úkol řeší způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody za pomoci rostlin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se jako rostliny použijí okrasné rostliny.
Podle vynálezu je výhodné, vyberou-li se okrasné rostliny ze skupiny zahrnující např. astru čínskou (Callistephus chinensis), jiřinu (Dahlia sp.), kanu indickou (Canna indica), člunatec (Cymbidium sp.), střevíčkovec (Paphiopedilum sp.), růži (Rosa sp.), chryzantému (Chrysanthemum sp.), kosatec (Iris sp.), slunečnici (Helianthus annus), komoutici africkou (Zantedeschia aethiopica), strelícii královskou (Strelitzia reginae), toulitku (Anturium sp.) a keříčkové balkónové rajče nebo ráče býčí srdce (Lycopersicon lycopersicum).
Jako rostliny pro realizaci způsobu se tak použijí okrasné rostliny, jejichž prodej může generovat ekonomický profit.
Jako nádrž, v níž probíhá odstraňování sloučenin dusíku a fosforu a dalších kontaminantů z kontaminované vody, lze použít jakýkoliv vhodný kontejner splňující odpovídající technické parametry, v němž lze uvedené rostliny pěstovat.
S výhodou lze použít kořenovou čistírnu, která sestává z jednotlivých kontejnerů, např. 12 kontejnerů o celkovém objemu 0,8 m3, naplněných Keramzitem o běžné zrnitosti 5-20 mm, nebo může být tvořena jednotlivými kontejnery s otvory pro hydroponické košíčky naplněné Keramzitem o běžné zrnitosti 5-20 mm.
U způsobu čištění podle vynálezu je vhodné, aby proudění kontaminované vody probíhalo vertikálně, tj. kontaminovaná voda se přiváděla na vrchní stranu kořenového systému rostlin a voda vyčištěná se odváděla zdola.
Kořenová čistírna na odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadních vod podle vynálezu má izolovanou nádrž naplněnou zrnitým substrátem, ve kterém jsou osazené rostliny, a je vybavená přítokem kontaminované odpadní vody a odtokem přečištěné vody a její podstata spočívá v tom, že rostliny jsou řádně zakořeněné okrasné rostliny.
Podle vynálezu je výhodné, je-li nádrž čistírny tvořená kontejnerem nebo soustavou kontejnerů.
Nádrž čistírny může být také tvořená umělou lagunou vyloženou geotextilií a nepropustnou fólií, která je v oblasti dna pokrytá pod zrnitým substrátem vrstvou říčního písku.
Je výhodné, je-li plocha osázená okrasnými rostlinami nejvýše plocha nádrže a plošná hustota rostlin odpovídá nejvýše jejich přirozené plošné hustotě.
Podle vynálezu je výhodné, je-li zrnitý substrát tvořený Keramzitem o zrnitosti 5-20 mm, který je prorostlý kořeny rostlin a obsahuje přirozeně se vyskytující symbiontní mikroorganismy těchto rostlin. Vrstva zrnitého substrátu má s výhodou hloubku alespoň 70 cm.
Výhodné je, je-li odvod přečištěné vody uspořádaný v horizontálním odstupu od přívodu kontaminované vody a vertikálně pod jeho úrovní. Odvod přečištene vody muže byt osazeny čerpadlem pro přečerpávání přečištěné vody zpět do přívodu nebo odčerpávání vyčištěné vody.
Jako okrasné rostliny se podle vynálezu s výhodou použijí rostliny vhodné k řezu a prodeji.
Je samozřejmé, že okrasné rostliny se nechají řádně zakořenit v čisté vodě a ponechá se čas pro vytvoření potřebné mikroílóry na kořenovém systému rostlin. Pro správné zakořenění rostlin je doporučeno vysadit rostliny tak, aby vodní hladina nebyla výše než kořeny. Pouze řádně zakořeněné rostliny mohou účinně pracovat. Doba od vysazení rostlin po spuštění čistícího procesu je závislá na klimatických podmínkách a obsahu dalších kontaminantů ve vodě, které mohou proces ovlivňovat.
Kořenová čistírna bez řádně zakořeněných rostlin a ustaveného vztahu mezi rostlinami a mikroflórou nemůže efektivně pracovat. Takto vytvořená čistírna je schopná provozu celoročně, pokud je provozována v temperovaném skleníku, i když v zimních měsících dochází vlivem poklesu slunečního osvitu k poklesu účinnosti a výnosu řezaných květin.
Pro správnou funkci čistírny je nezbytné znát charakteristiky kontaminované vody a obsah kontaminantů, protože účinnost systému je závislá na výchozích hodnotách koncentrací látek obsažených ve vodě. Z tohoto důvodu se v průběhu čistění udržuje pH v rozmezí 7-8. Při překročení mezních hodnot může dojít ke snížení účinku čištění nebo v krajním připadne k odumření rostlin.
Přehled obrázků na výkresech
Pro snazší pochopení bude vynález v následujícím textu podrobněji popsán a vysvětlen za pomoci příkladů a připojených výkresů, na kterých představuje:
obr. 1 - schéma uspořádání kořenové čistírny vybavené čerpadlem a zásobní nádrži, obr. 2a - schematický pohled na kořenovou čistírnu provedenou jako umělá laguna shora, obr. 2b - podélný vertikální řez kořenovou čistírnou z obr. 2a a obr. 2c - příčný vertikální řez kořenovou čistírnou z obr. 2a vedený v rovině procházející trubkou pro odvod vody.
Příklady provedení vynálezu Příklad 1
Odstraňování kontaminantů (nutrientů) v laboratorním měřítku
V laboratorních podmínkách se odstraňování sloučenin dusíku a fosforu z kontaminované směsi provádí tak, že se k živnému mediu přidá roztok dusíkatých nebo fosfátových solí obvykle v sadě koncentrací do jejich konečné koncentrace pokrývající rozpětí pětinásobku běžné koncentrace v živném médiu (viz. tabulka č.l). Bylo zjištěno, že sloučeniny dusíku a fosforu jsou efektivně akumulovány v hydroponických kulturách vyšších rostlin jako např. Canna Míca nebo Lycopmicon lycopersieum v průběhu několika dní.
Tabulka č.l: Pětinásobek koncentrace sloučenin dusíku a fosforu v živném mediu.
| sloučenina | [g/l] |
| NaH2PO4.2H2O | 1,67 |
| Na2HPO4 · 12H2O | 0,27________ |
| NaNO3 | 1,94 |
| NH4C1 | 1,33 |
| NH4NO3__________ | 0,91 |
Příklad 2
Odstraňování kontaminantů (nutrientů) ve velkém měřítku
Odstraňování sloučenin dusíku a fosforu ve velkém měřítku se provede tak, že se jako nádrž 1 čistírny připraví 12 kontejnerů o celkovém objemu 0,8 m3 s výpustnými ventily nezbytnými pro výměnu vody, naplněných zrnitým substrátem 17, např. Keramzitem o zrnitosti 5-20 mm a osázených okrasnými rostlinami a zásobní nádrž 2 vody o objemu 1 m . Po zakořenění rostlin v čisté vodě po dobu minimálně jednoho měsíce byla k rostlinám přičerpávána čerpadlem 3 voda ze zásobní nádrže 2 o celkovém objemu 0,26 m3 rychlostí 0,1 m3/h s kontaminací, a to ve výchozí koncentraci 20 - 80 mg/1 dusičnanů, 3-12 mg/1 amonných iontů a 2 - 5 mg/1 fosforečnanů, a to na povrch kontejneru. Vyčištěná voda byla odváděna ze dna kontejneru zpět do zásobní nádrže 2. Po jednom dnu byla koncentrace látek v kontejneru čistírny resp. nádrži 1 a v zásobní nádrži 2 vyrovnaná a v následujících týdnech dochází k jejímu snižování. Kontaminující látky byly z kontaminované vody zcela odstraněny v průběhu jednoho týdne.
Příklad 3
Odstraňování kontaminantů (nutrientů) ve velkém měřítku v umělé laguně.
Odstraňování sloučenin dusíku a fosforu ve velkém měřítku v umělé laguně 1_£, jejíž příklad provedení ukazují obrázky 2a až 2c, se provede tak, že se připraví jáma o rozměrech (š/d/h) 3 x 5 x 0,5 (0,8) m a objemu cca 10 m3 se svažujícím se dnem od hloubky 0,5 do 0,8 m. Ta se vystele geotextilií 12 a fólií 13 pro zahradní jezírka, dno se převrství 70 až 100 mm říčního písku 14, ustaví se plastové přívodní a odběrové trubky přítoku resp. odtoku 16,15 o průměru 0,5 m pro promíchávání a čerpání vody a pak se umělá laguna H naplní substrátem 17, např. Keramzitem o zrnitosti 5-20 mm, a osází okrasnými rostlinami, které nejsou na obrázcích znázorněny. Po zakořenění rostlin v čisté vodě po dobu minimálně jednoho měsíce byla voda vyčerpána a k rostlinám přičerpána kontaminovaná voda o celkovém objemu 3 m s kontaminací ve výchozí koncentraci 20 - 80 mg/1 dusičnanů, 3-12 mg/1 amonných iontů a 2 - 5 mg/1 fosforečnanů. Každý den byla voda promíchávána ponorným čerpadlem 3 uloženým v plastové odběrové trubce odtoku 15 o průměru 0,5 m tak, aby voda kontaminovaná byla přiváděna na povrch a voda vyčištěná odváděna ze dna laguny 11Kontaminující látky byly z kontaminované vody zcela odstraněny v průběhu jednoho týdne.
Claims (11)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody za pomoci rostlin, vyznačující se tím, že se jako čistící rostliny použijí okrasné rostliny, jejichž kořenovým systémem se nechá kontaminovaná voda čistit nebo cirkulovat po dobu 2 až 3 týdnů v závislosti na výchozích koncentracích polutantů a požadovaných výstupních koncentracích, načež se po vyčištění voda odpustí.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako rostliny použijí čerstve vysazené okrasné rostliny nebo okrasné rostliny, které již byly k čištění použity, ale stále ješte jsou schopné kontaminovanou vodu čistit, které se vyberou ze skupiny zahrnující zejména astru čínskou (Callistephus chinensis), jiřinu (Dahlia sp.), kanu indickou (Canna Mica), člunatec (Cymbidium sp.), střevíčkovec (Paphiopedilum sp.), růži (Rosa sp.), chryzantému (Chrysanthemum sp.), kosatec (Iris sp.), slunečnici (Helianthus annus), komoutici africkou (Zantedeschia aelhiopica), strelícii královskou (Strelilzia reginae), toulitku (Aniurium sp.) a balkónové rajče (Lycopersicon lycopersicum).
- 3. Kořenová čistírna k odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadni vody, která má izolovanou nádrž (1; 11) naplněnou zrnitým substrátem (17), ve kterém jsou osazené rostliny, a je vybavená přítokem (16) odpadní kontaminované vody a odtokem (15) přečištěné vody, vyznačující se tím, že rostliny jsou řádně zakořeněné okrasné rostliny.
- 4. Kořenová čistírna podle nároku 3, vyznačující se tím, že nádrž (1) je tvořená kontejnerem nebo soustavou kontejnerů.
- 5. Kořenová čistírna podle nároku 3, vyznačující se tím, že nádrž (1) je tvořena umelou lagunou (11) vyloženou geotextilií (12) a nepropustnou fólií (13), která je v oblasti dna pokrytá pod zrnitým substrátem (17) vrstvou říčního písku (14).
- 6. Kořenová čistírna podle nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že plocha osázená okrasnými rostlinami je nejvýše plocha nádrže (1; 11) a plošná hustota rostlin odpovídá nejvýše jejich přirozené plošné hustotě.
- 7. Kořenová čistírna podle nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že zrnitý substrát (17) o zrnitosti 5-20 mm, s výhodou Keramzit, je prorostlý kořeny rostlin a obsahuje přirozeně se vyskytující symbiontní mikroorganismy těchto rostlin.
- 8. Kořenová čistírna podle kteréhokoli z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že propustná vrstva zrnitého substrátu (17) má s výhodou hloubku alespoň 70 cm.
- 9. Kořenová čistírna podle nároků 3 až 8, vyznačující se tím, že odtok (15) přečištěné vody je uspořádaný v horizontálním odstupu od přítoku (16) kontaminované vody a vertikálně pod jeho úrovní.
- 10. Kořenová čistírna podle nároků 3 až 9, vyznačující se tím, že odtok (15) přečištěné vody je osazený čerpadlem (3) pro přečerpávání přečištěné vody zpět do přítoku (16) nebo odčerpávání vyčištěné vody.
- 11. Kořenová čistírna podle nároků 3 až 10, vyznačující se tím, že použité okrasné rostliny jsou rostliny vhodné k řezu a následnému prodeji.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-669A CZ308297B6 (cs) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-669A CZ308297B6 (cs) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014669A3 true CZ2014669A3 (cs) | 2016-04-06 |
| CZ308297B6 CZ308297B6 (cs) | 2020-04-29 |
Family
ID=55643014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-669A CZ308297B6 (cs) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308297B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109467193A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-15 | 广西壮族自治区农业科学院农产品质量安全与检测技术研究所 | 一种利用钻叶紫菀修复锌污染水体及湿地的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ296791B6 (cs) * | 2005-04-27 | 2006-06-14 | Ústav organické chemie a biochemie, AV CR | Zpusob odstranování výbusnin z odpadních vod pomocí rostlin |
| CN102351365B (zh) * | 2011-06-28 | 2013-06-19 | 京科高新（北京）环境科学研究所 | 生态桶 |
| CN203333445U (zh) * | 2013-07-02 | 2013-12-11 | 贵州师范大学 | 一种阶梯式污水渗滤净化系统 |
-
2014
- 2014-09-29 CZ CZ2014-669A patent/CZ308297B6/cs unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109467193A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-15 | 广西壮族自治区农业科学院农产品质量安全与检测技术研究所 | 一种利用钻叶紫菀修复锌污染水体及湿地的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ308297B6 (cs) | 2020-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5732654A (en) | Open air mariculture system and method of culturing marine animals | |
| Trang et al. | Use of planted biofilters in integrated recirculating aquaculture‐hydroponics systems in the Mekong Delta, Vietnam | |
| Thomas et al. | Utilization of Inland saline underground water for bio-integration of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and spinach (Spinacia oleracea) | |
| Shete et al. | Evaluation of different hydroponic media for mint (Mentha arvensis) with common carp (Cyprinus carpio) juveniles in an aquaponic system | |
| Endut et al. | Balancing of nutrient uptake by water spinach (Ipomoea aquatica) and mustard green (Brassica juncea) with nutrient production by African catfish (Clarias gariepinus) in scaling aquaponic recirculation system | |
| US20150305313A1 (en) | Integrated multi-trophic farming process | |
| Palm et al. | Significant factors affecting the economic sustainability of closed aquaponic systems. Part I: system design, chemo-physical parameters and general aspects | |
| Sarkheil et al. | Phytoremediation of nutrients from water by aquatic floating duckweed (Lemna minor) in rearing of African cichlid (Labidochromis lividus) fingerlings | |
| Mariscal-Lagarda et al. | Mass balances of nitrogen and phosphorus in an integrated culture of shrimp (Litopenaeus vannamei) and tomato (Lycopersicon esculentum Mill) with low salinity groundwater: A short communication | |
| Salam et al. | Nutrient recovery from in fish farming wastewater: an aquaponics system for plant and fish integration | |
| Krivograd Klemenčič et al. | The use of vertical constructed wetland and ultrasound in aquaponic systems | |
| Bethe et al. | Effects of molasses and compost tea as foliar spray on water spinach (Ipomoea aquatica) in aquaponics system | |
| CN102823521A (zh) | 半咸水人工湿地室内养殖对虾的方法 | |
| Tepe et al. | Treatment of effluents from fish and shrimp aquaculture in constructed wetlands | |
| CN110304730A (zh) | 一种复合水生态修复方法 | |
| Moroyoqui-Rojo et al. | Nutrient removal using two species of mangrove (Rhizophora mangle and Laguncularia racemosa) in experimental shrimp (Litopenaeus vannamei) culture ponds | |
| KR102143415B1 (ko) | 고순도 순환여과시스템을 이용한 아쿠아포닉스장치 | |
| Motesharezadeh et al. | The Effect of Zeolite and Nitrifying Bacteria on Remediation of Nitrogenous Wastewater Substances Derived from Carp Breeding Farm. | |
| Rahmawati et al. | The performance of water quality in tilapia pond using Dutch bucket and deep flow technique | |
| JP6757923B2 (ja) | 下水処理水を用いた低カリウム含有植物の栽培装置及び栽培方法 | |
| MARISCAL-LAGARDA et al. | Water quality in an integrated culture of white shrimp (Litopenaeus vannamei)-tomato (Lycopersicon esculentum) using low salinity groundwater in Sonora, Mexico | |
| CZ2014669A3 (cs) | Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu | |
| Ling et al. | Wastewater management in freshwater pond aquaculture in China | |
| León-Cañedo et al. | Mercury in basil (Ocimum basilicum) grown simultaneously with shrimp (Litopenaeus vannamei) by aquaponics | |
| Fatema et al. | Feasibility of coconut coir and water hyacinth roots as media in vertiponics system to grow mint |