CZ308297B6 - 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
- CZ308297B6 CZ308297B6 CZ2014-669A CZ2014669A CZ308297B6 CZ 308297 B6 CZ308297 B6 CZ 308297B6 CZ 2014669 A CZ2014669 A CZ 2014669A CZ 308297 B6 CZ308297 B6 CZ 308297B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- treatment plant
- water
- plants
- root treatment
- nitrogen
- Prior art date
Links
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 claims abstract description 7
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 241000722913 Callistephus chinensis Species 0.000 claims abstract description 6
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 claims abstract description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 13
- 244000292211 Canna coccinea Species 0.000 claims description 5
- 235000005273 Canna coccinea Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 235000006295 Chrysanthemum sp Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000974977 Chrysanthemum sp. Species 0.000 claims description 3
- 235000012040 Dahlia pinnata Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000259832 Dahlia sp Species 0.000 claims description 3
- 241000519406 Paphiopedilum Species 0.000 claims description 3
- 244000018676 Rosa sp Species 0.000 claims description 3
- 235000009791 Rosa sp Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000234267 Strelitzia Species 0.000 claims description 3
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- 235000007516 Chrysanthemum Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 2
- 241000132500 Dahlia <angiosperm> Species 0.000 claims 2
- 241000723353 Chrysanthemum Species 0.000 claims 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 abstract 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 14
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 13
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 8
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 5
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 5
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 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
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 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
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 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
- 241000227653 Lycopersicon 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
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 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
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 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
- 241001504639 Alcedo atthis Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 241000234588 Canna indica Species 0.000 description 1
- 244000132059 Carica parviflora Species 0.000 description 1
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 1
- 244000189548 Chrysanthemum x morifolium Species 0.000 description 1
- 241000238586 Cirripedia Species 0.000 description 1
- 235000017788 Cydonia oblonga Nutrition 0.000 description 1
- 244000115658 Dahlia pinnata Species 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
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 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
- 240000002299 Symphytum officinale Species 0.000 description 1
- 235000005865 Symphytum officinale Nutrition 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
- 240000001198 Zantedeschia aethiopica Species 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 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
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 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
- 230000036541 health Effects 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
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004172 nitrogen cycle Methods 0.000 description 1
- 238000004175 phosphorus cycle Methods 0.000 description 1
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 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
- 230000009466 transformation 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
- 230000003442 weekly effect Effects 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 čisticí rostliny použijí okrasné rostliny, které se vyberou ze skupiny rostlin vhodných k řezu, zahrnující zejména astru čínskou (), jiřinu (), kanu indickou (), člunatec (.), střevíčkovec (.), růži (.), chryzantému (.), kosatec (.), slunečnici (), strelícii královskou (), toulitku (.) a balkonové rajče (), 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
Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu
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 tvořená izolovanou nádrží vyplněnou zrnitým substrátem, ve kterém jsou osazené rostliny a která je vybavená přítokem znečištěné 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 zajeden ze tří hlavních následků přetváření Země lidmi, viz např. Vitousek P.M. (1994) Beyoud global warning: ecology and globál 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 může 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 roh 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 in Ecology 3, 1-12).
K narušení přirozeného koloběhu fosforu a dusíku a k následnému hromadění těchto prvků v podzemních a povrchových vodách dochází zejména kvůli vypouštění nevyčištěných splašků a kvůli vyplavování nadbytečných živin ze suchozemského prostředí. Naprostá většina velkých čistíren odpadních vod v ČR není vybavena ΙΠ. stupněm čištění, při kterém dochází k odstraňování anorganického fosforu. Zpráva integrovaného registru znečištění za rok 2004 uvádí, že 44,5 % hlášeného znečištění vod fosforem pochází z kategorie nakládání 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., Safarčíková 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 až 100 miligramů
- 1 CZ 308297 B6 dusičnanů na litr pitné vody jev 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 - Soil, Air, Water 41(9), 844-850) odstranění fosforu pomocí Tréma 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 U. (2007) Dynamics of phosphorus, nitrogen and carbon removal in a horizontál 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 k jeho 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 čisticí 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 čisticí 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 (Cymhidium sp.), střevíčkovec (Paphiopedilum sp.), růži (Rosa sp.), chryzantému (Chrysanthemum sp.), kosatec (Iris sp.), slunečnici (Helianthus annus), komoutici africkou (Zantedeschia aethiopica), strelícii královskou (Strelitzia reginaé), toulitku (Anturium sp.) a keříčkové balkónové rajče nebo rajče 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 až 20 mm, nebo může být tvořena jednotlivými kontejnery s otvory pro hydroponické košíčky naplněné Keramzitem o běžné zrnitosti 5 až 20 mm.
-2CZ 308297 B6
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 jev 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 až 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 přečištěné vody může být osazený 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 mikroflóry 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 čisticího 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 až 8. Při překročení mezních hodnot může dojít ke snížení účinku čištění nebo v krajním případně k odumření rostlin.
Objasnění výkresů
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 nádrží, obr. 2a - schematický pohled na kořenovou čistírnu provedenou jako umělá laguna shora,
-3 CZ 308297 B6 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 uskutečnění 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. 1). Bylo zjištěno, že sloučeniny dusíku a fosforu jsou efektivně akumulovány v hydroponických kulturách vyšších rostlin jako např. Canna indica nebo Lycopersicon lycopersicum v průběhu několika dní.
Tabulka č. 1 Pětinásobek koncentrace sloučenin dusíku a fosforu v živném médiu.
| sloučenina | [gfl] |
| 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 až 20 mm a osázených okrasnými rostlinami a zásobní nádrž 2 vody o objemu 1 m3. 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 až 80 mg/1 dusičnanů, 3 až 12 mg/1 amonných iontů a 2 až 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 av 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.
-4CZ 308297 B6
Odstraňování sloučenin dusíku a fosforu ve velkém měřítku v umělé laguně 11. jejíž příklad provedení ukazují obrázky 2a až 2c, se provede tak, že se připraví jáma o rozměrech (š/d/h) 3x5 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 11 naplní substrátem 17, např. Keramzitem o zrnitosti 5 až 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 m3 s kontaminací ve výchozí koncentraci 20 až 80 mg/1 dusičnanů, 3 až 12 mg/1 amonných iontů a 2 až 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 11. Kontaminující látky byly z kontaminované vody zcela odstraněny v průběhu jednoho týdne.
Claims (5)
1. Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody za pomoci čerstvě vysázených nebo použitých ale k čištění ještě způsobilých okrasných rostlin, jejichž kořenovým systémem kontaminovaná voda cirkuluje do vyčištění, vyznačující se tím, že se okrasné rostliny vyberou ze skupiny zahrnující zejména astru čínskou (Callistephus chinensis), jiřinu (Dahlia sp.), kanu indickou (Canna indica), člunatec (Cymhidium sp.), střevíčkovec (Paphiopedilum sp.), růži (Rosa sp.), chryzantému (Chrysanthemum sp.), kosatec (Iris sp.), slunečnici (Helianthus annus), strelícii královskou (Strelitzia regime), toulitku (Anturium sp.) a balkónové rajče (Lycopersicon lycopersicum) a cirkulace odpadní vody probíhá ve směru shora dolů po dobu 2 až 3 týdnů, načež se po vyčištění voda odpustí a cyklus se opakuje.
2. Kořenová čistírna k odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody, která má izolovanou nádrž (1; 11) vybavenou přítokem (16) kontaminované vody a odtokem (15) přečištěné vody a je tvořená alespoň jedním vodotěsným kontejnerem nebo lagunou (11) vyloženou nepropustnou fólií (13) a je naplněná vrstvou zrnitého substrátu (17), který je prorostlý kořeny osazených okrasných rostlin, vyznačující se tím, že okrasné rostliny jsou řádně zakořeněné okrasné rostliny vybrané ze skupiny zahrnující zejména astru čínskou (Callistephus chinensis), jiřinu (Dahlia sp.), kanu indickou (Canna indica), člunatec (Cymhidium sp.), střevíčkovec (Paphiopedilum sp.), růži (Rosa sp.), chryzantému (Chrysanthemum sp.), kosatec (Iris sp.), slunečnici (Helianthus annus), strelícii královskou (Strelitzia regime), toulitku (Anturium sp.) a balkónové rajče (Lycopersicon lycopersicum).
3. Kořenová čistírna podle nároku 2, vyznačující se tím, že nepropustná fólie (13) je podložená geotextilií (12) a v oblasti dna je pod zrnitým substrátem (17) pokrytá vrstvou říčního písku (14).
4. Kořenová čistírna podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že plošná hustota rostlin osazených na ploše nádrže (1; 11) a odpovídá nejvýše jejich přirozené plošné hustotě.
5. Kořenová čistírna podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že zrnitý substrát (17), s výhodou Keramzit, o zrnitosti 5 až 20 mm, je prorostlý kořeny rostlin a obsahuje přirozeně se vyskytující symbiontní mikroorganismy těchto okrasných rostlin.
6. Kořenová čistírna podle kteréhokoliv z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že propustná vrstva zrnitého substrátu (17) má s výhodou hloubku alespoň 70 cm.
-5 CZ 308297 B6
7. Kořenová čistírna podle nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že odtok (15) přečištěné vody je uspořádaný v horizontálním odstupu od přítoku (16) kontaminované vody a vertikálně pod jeho úrovní.
5 8. Kořenová čistírna podle nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že odtok (15) přečištěné vody je osazený čerpadlem (3) pro přečerpávání přečištěné vody zpět do přítoku (16) nebo odčerpávání vyčištěné vody.
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 CZ2014669A3 (cs) | 2016-04-06 |
| CZ308297B6 true 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) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109467193B (zh) * | 2018-12-29 | 2022-03-25 | 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 |
Citations (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 |
| CN102351365A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-02-15 | 北京市可持续发展促进会 | 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
Patent Citations (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 |
| CN102351365A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-02-15 | 北京市可持续发展促进会 | 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 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Článek "Vegetační kořenové čistírny" dostupný na http://voda.tzb-info.cz/likvidace-odpadnich-vod/10058-vegetacni-korenove-cistirny, 20.6.2013 * |
| Marco A Belmont, , Chris D Metcalfe, "Feasibility of using ornamental plants (Zantedeschia aethiopica) in subsurface flow treatment wetlands to remove nitrogen, chemical oxygen demand and nonylphenol ethoxylate surfactants—a laboratory-scale study", Ecological Engineering Volume 21, Issues 4–5, 31 December 2003, Pages 233–247 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2014669A3 (cs) | 2016-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Palm et al. | Coupled aquaponics systems | |
| US5732654A (en) | Open air mariculture system and method of culturing marine animals | |
| Thomas et al. | Utilization of Inland saline underground water for bio-integration of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and spinach (Spinacia oleracea) | |
| 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 | |
| Shete et al. | Evaluation of different hydroponic media for mint (Mentha arvensis) with common carp (Cyprinus carpio) juveniles in an aquaponic system | |
| KR101207158B1 (ko) | 생물 독성 생태 환경 실험을 위한 폐쇄식 생태수조 | |
| De-León-Herrera et al. | Nutrient removal in a closed silvofishery system using three mangrove species (Avicennia germinans, Laguncularia racemosa, and Rhizophora mangle) | |
| KR102258856B1 (ko) | 어류사육과 채소작물을 동시 얻기 위한 순환시스템의 적용방법 | |
| 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 | |
| Senff et al. | Low-technology recirculating aquaculture system integrating milkfish Chanos chanos, sea cucumber Holothuria scabra and sea purslane Sesuvium portulacastrum | |
| 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 | |
| Endut et al. | Aquaponics recirculation system: A sustainable food source for the future water conserves and resources | |
| 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. | |
| Hussan et al. | Common problems in aquaculture and their preventive measures | |
| JP3902476B2 (ja) | ホタルの累代飼育システム及び方法 | |
| US20240150254A1 (en) | Mineral Supplement Including Microbes to Promote Growth in Agriculture | |
| CZ308297B6 (cs) | Způsob odstraňování kontaminantů a sloučenin dusíku a fosforu z odpadní vody a kořenová čistírna k provádění tohoto způsobu | |
| Suyani et al. | COPPER, IRON AND ZINC CONTENTS IN WATER, PAKCOY (Brassica rapa L.) AND TILAPIA (Oreochromis niloticus) IN THE PRESENCE OF AQUAPONICS. | |
| GB2477629A (en) | Treatment of water pollution utilising plants with aerenchyma tissues |