Toxické kovy, pesticídy a PCB (polychlórované bifenyly) obsiahnuté vo vode väčšinou nespôsobujú akútne otravy človeka. Môžu sa však v telách rastlín a živočíchov kumulovať a v potravnom reťazci vedúcom k človeku postupne zvyšovať svoju koncentráciu. Akútne a chronické otravy ortuťou, kadmiom a olovom väčšinou spôsobujú poškodenie centrálneho nervového systému, pečene a obličiek. Zvýšené množstvo dusičnanov v pitnej vode poškodzuje funkcie hemoglobínu - červené krvinky nie sú schopné viazať v dostatočnom množstve kyslík (alimentárna methemoglobinémia). Vodou sa šíri i množstvo nákazlivých chorôb a parazitov. Znečistené studne sú dodnes v niektorých krajinách zdrojom nákazy týfusu a cholery. Vo vyspelých krajinách s prísnymi štátnymi normami a hygienickou kontrolou k podobným ochoreniam dochádza veľmi zriedka.

Proces samočistenia

V každej vode sa na dne usadzujú zvyšky odumretých živočíchov a rastlín, voda je do určitej miery znečistená. Toto prirodzené znečistenie nie je však vôbec škodlivé, ba naopak, je zákonité, pretože inak by sa porušil kolobeh potravy. Drobné organizmy (napr. baktérie) sa živia týmito organickými látkami a rozkladajú ich na látky rozpustné vo vode. Tieto môžu potom prijímať vodné rastliny. Vodné rastliny sú zase potravou malých živočíchov, ktoré sú požierané mäsožravými zvieratami. Tie vylučujú rôzne látky, prípadne hynú, a tak sa stávajú potravou baktérií. Kolobeh potravy je uzavretý.

Preto nie vždy je potrebné čistiť znečistenú vodu umelým (technickým) spôsobom. Jemnejšie čistenie zvládnu aj vodné organizmy bez toho, aby sa podstatnejšie zmenila rovnováha živočíšnej a rastlinnej ríše. Ak je však znečistenie príliš veľké, alebo ide o jedovaté látky, kolobeh potravy sa naruší.

História zneškodňovania odpadových vôd

I napriek tomu, že sa s budovaním kanalizácií započalo až v 18. storočí, bolo zásobovanie pitnou vodou a zneškodňovanie splaškov už v staroveku na vysokej úrovni. Žiaľ, na počiatku stredoveku došlo hlavne v strednej Európe k určitému poklesu úrovne ich zneškodňovania, kedy sa všetky splašky vylievali priamo do povrchových stôk, čo spôsobovalo vznik a následné šírenie epidémií.

V skorších dobách nemali ľudské sídla problém s odpadovými vodami ako máme dnes my. Odpadové vody, aké poznáme dnes, jednoducho neexistovali. Za ľudským obydlím bol vo väčšine prípadov umiestnený suchý záchod, ktorého obsah obyvatelia likvidovali spolu s odpadovými produktami hospodárskych zvierat vyvezením na pole, kde slúžil ako hnojivo. Odpadová voda z umývania nádob a osobnej hygieny bola likvidovaná jednoduchým spôsobom. Bezprostredne po použití bola vyliata na záhradku.

Problém so zneškodňovaním odpadových vôd vznikol umelo až v súčasnej dobe. Jeho vznik je spojený s rozšírením splachovacích záchodov umiestnených v obydliach a budovaním kuchýň a kúpeľní, odkiaľ odtekajú odpadové vody silno riedené a vo veľkých množstvách.

Je zrejmé, že problému s odpadovými vodami sa možno zbaviť alebo návratom k životu v súlade s prírodou tak, ako ho uplatňovali naši predkovia, čo u prevažujúcej miery populácie neprichádza do úvahy, alebo budeme odpadové vody recyklovať čističkami odpadových vôd.

Definícia pojmu "znečistenie odpadových vôd"

Odpadová voda je definovaná ako voda použitá mimo vodného zdroja, ktorej vlastnosti boli zmenené ľudskou činnosťou a voda z atmosferických zrážok.

Zákon stanovuje, že ten, kto vypúšťa odpadové vody, je povinný zabezpečiť ich zneškodnenie. Zo zákona možno odvodzovať, že nie je možné vyhnúť sa povinnosti zneškodnenia (čistenia) vypúšťaných odpadových vôd ani s poukázaním na to, že kvalita vody v recipiente (vodnom toku), do ktorého sú odpadové vody vypúšťané, je horšia ako kvalita vypúšťaných odpadových vôd. Rozhodnutie, do akej miery musí byť značistenie vypúšťaných odpadových vôd odstránené, prislúcha len vodohospodárskemu orgánu, ktorý má prehľad o kvalite vody v recipiente a ďalších vyskytujúcich sa zdrojoch znečistenia a o nárokoch ďalších záujemcov na použitie vody z recipientu.

Odpadové vody od obyvateľstva, z hygienických zariadení, niektorých služieb ako sú napr. reštaurácie, kuchyne, hotely, nemocnice a podobne, nazývame odpadovými vodami splaškovými - krátko splašky. V prípade miest, kde časť odpadových vôd pochádza z priemyslu, dopravy, služieb a podobne, hovoríme o mestských odpadových vodách.

Znečistenie odpadových vôd rozdeľujeme do niekoľkých hlavných skupín:

• Nerozpustené látky - ide väčšinou o pevné látky, aj keď do tejto skupiny môžeme zahrnúť i niektoré látky kvapalné (emulzie, povlaky, gely a pod.). Nerozpustené látky tvoria jeden z najzávažnejších druhov znečistenia odpadových vôd. Pri vypúšťaní s odpadovými vodami do odtoku sa ich časť usadzuje a tvorí kalové lavice. Väčšie nečistoty (zbytky spracovaných potravín, ovocia, zeleniny a pod.) spôsobujú estetické a hygienické závady a vzhľadom k objemu sa pomaly rozkladajú a znečisťujú dlhé úseky tokov. Syntetické hmoty (fólie, vlákna, textílie, obaly a pod.) sa prakticky nerozkladajú, ukladajú sa v kaloch, zachytávajú sa na vodných rastlinách a brehoch. Okrem estetických závad umožňujú zachytávanie ďalších nečistôt a nepriaznivo ovplyvňujú flóru a faunu tokov. Prevažnú časť nerozpustných látok je možné z odpadových vôd odstrániť pomerne jednoducho, ich zachytenie je preto prvou podmienkou pri čistení odpadových vôd
• Rozpustené látky - tvoria rozsiahlu skupinu nečistôt, ktoré nemožno z vody odstrániť usadením. V závislosti na zložení spôsobujú v povrchových vodách rôzne závady. Ovplyvňujú pach vody, látky kyslej alebo zásaditej povahy menia kyslosť vody, čím nepriaznivo pôsobia na biologický život a zvyšujú chemickú agresivitu vody. Rozpustené jedovaté látky patria k najvážnejšiemu ohrozeniu biologického života vo vodách, ich úniky do vodných tokov spôsobujú veľmi vážne havárie
• Špeciálne znečistenie - tvorí rozsiahla skupina látok nachádzajúcich sa len v niektorých odpadových vodách (hlavne z priemyslu a služieb), prípadne v mestských odpadových vodách. Ich koncentrácia je taká nízka, že prakticky neovplyvňujú bežný proces čistenia

Čistenie vody v čistiarňach odpadových vôd (ČOV)

Človek sa dlhú dobu znečistením vody nezaoberal a spoliehal sa na prirodzené samočistiace schopnosti vôd. Vody, v ktorých je zachovaná prirodzená rovnováha, sa vyznačujú samočistiacou schopnosťou. K procesom, ktoré umožňujú postupné zlepšenie kvality vody, patrí usadzovanie sedimentu, prirodzený rozklad znečisťujúcich látok mikroorganizmami, spotreba živín riasami a priame okysličovanie a hydrolýza (rozklad látok vo vode). Ak však prevyšuje zaťaženie odpadom prirodzenú silu samočistenia, musí sa odpad čistiť umelo. Čistenie prebieha v čističkách odpadových vôd, ktoré pracujú vo viacerých etapách. Mechanizmus riadeného čistenia odpadových vôd sa nelíši od prirodzeného mechanizmu.

V čistiarňach odpadových vôd je prvým stupňom čistenia usadzovanie ťažších častíc a zachytávanie hrubých nečistôt. Druhým stupňom je biologické odbúravanie živín. Voda prichádza do styku s riasami a mikroorganizmami, ktoré rozkladajú organické látky a odstraňujú do určitej miery i dusíkaté živiny. V treťom stupni sa chemicky odstraňujú látky bohaté na fosfor. Pri reakcii so železitými soľami sa vyzrážajú, usadia na dne nádrží, a môžu tak byť z vody odstránené.

V čistiarňach odpadových vôd sa však ťažko odstraňujú toxické látky, zvlášť ťažké kovy, ktoré často znemožňujú použitie čistiarenských kalov na kompostovanie a hnojenie. Voda znečistená jedovatými látkami môže spôsobiť odumieranie mikróbov a zablokovať vlastný biologický proces čistenia.

Mechanické čistenie

Najprv sa na veľkých hrabliach zachytia konáre a iné veľké predmety. Menšie častice sa potom zachytia na jemnejších hrabliach. Potom sa voda dostane do lapača piesku. Tu sa zbaví usadenín (piesočnatých a zemitých súčastí). Keďže rýchlosť prúdenia je minimálna a tieto látky sú ťažšie ako voda, klesajú ku dnu. Mnohé substancie ako olej, mastnota a drevené kúsky plávajú na povrchu. Tie sú zadržané stenou, ktorá siaha až pod hladinu. Ďalej sa voda privádza do predčistiacej nádrže. Tu stojí niekoľko hodín, čím sa vznášajúce sa látky usadia ako sediment. Hoci teraz voda vyzerá podstatne čistejšie, mechanické čistenie predstavuje len asi 20 – 30 %-ný čistiaci efekt!

• Lapače piesku - ťažké nečistoty ako napr. kovové úlomky, piesok, kosti a pod. sú nežiadúcimi elementami pre dobrú funkciu čističky a preto je nevyhnutné zachytiť ich už pred príchodom k čističke odpadových vôd. K tomu sú využívané lapače piesku. Pre domové čističky odpadových vôd sú vhodné typizované lapače štrbinové, prípadne upravené lapače vertikálne. V najjednoduchšom prípade stačí k zachytávaniu hrubých nečistôt obyčajná priehlbina v prítokovom potrubí na čistiareň. Pre správnu funkciu lapačov piesku je potrebné zabezpečiť minimálne kolísanie rýchlosti prietoku splaškov. U malých domových čističiek je pomerne ťažké splniť túto podmienku, lebo sú tu pomerne veľké rozdiely medzi minimálnym a maximálnym prietokom a tak často dochádza k usadzovaniu piesku spolu s kalom.
• Lapače tukov, olejov a benzínu - tieto lapače sa používajú na zachytenie tukov, olejov a benzínu pred ich vypustením do kanalizácie, prípadne čistiarne odpadových vôd, pre funkciu ktorej sú nežiadúce. Tuky, ktoré sú pri vyšších teplotách odpadovej vody v tekutom stave, počas chladnutia tuhnú, stávajú sa mazľavými, zachytávajú sa na stenách kanalizácie a zhoršujú jej priechodnosť. Ropné látky, hlavne benzín, sa ľahko odparujú, ich pary tvoria so vzduchom výbušnú zmes, ktorá je nebezpečím pre prevádzku a obsluhu kanalizácií a čistiarní. Spoľahlivá funkcia priemyselne vyrábaných lapačov tukov a odlučovačov ropných látok vždy závisí na ich pravidelnom čistení. Tieto zariadenia sú využívané predovšetkým v najrôznejších prevádzkach ako sú kuchyne, hotely, benzínové pumpy, automobilové opravovne a podobne.

Biologické čistenie

Pri biologickom čistení sa znečisťujúce organické substancie, rovnako ako v prírode, rozložia pomocou mikroorganizmov. Najskôr sa znečistená voda privádza do špeciálnych nádrží, v ktorých je v neustálom pohybe. Dochádza tak k prevzdušneniu a okysličeniu odpadu. Má to svoj význam, pretože mikroorganizmy sú náročné na spotrebu kyslíka. Hovoríme o tzv. oživení kalu. Špeciálne kmene baktérií spracúvajú organické látky, pričom sa obaľujú čiastočkami nečistôt a spájajú do chumáčov. Potom prechádza voda do čistiacich nádrží, v ktorých sa nechá pokojne stáť. Chumáče nečistoty pritom klesajú na dno (čistiaci kal). Kal sa v špeciálnej veži oddelí a môže byť použitý ako hnojivo. Táto metóda umožňuje vodu vyčistiť až na 90 %.

Chemické čistenie

Odpad môže obsahovať početné substancie, ktoré sa mohli voľne usadiť v biologickom stupni. Ak by sa táto voda vypustila do rieky alebo jazera, tak by došlo vďaka veľkému množstvu živín k eutrofizácii. Pri chemickom stupni sa používa najmä metóda chemického zrážania, pri ktorej sa dosiahne zrážanie pomocou špeciálnych substancií, ktoré tvoria väzby.

Domové čistiarne odpadových vôd

K čisteniu odpadových vôd sú využívané mikroorganizmy pevne prisadnuté k podkaladu vo forme rôznych systémov biofiltrov a biodiskov, ktoré sú zmáčané odpadovými vodami, ale aj aktivačné systémy s kalom vo vznose, u ktorých sú vločky kalu premiešavané s odpadovou vodou a vzduchom.

Väčšina čističiek odpadových vôd je založená na aeróbnom spôsobe čistenia, pri ktorom je organická hmota rozkladaná zmesou mikroorganizmov, ktoré k životu potrebujú kyslík zo vzduchu. Každá čistička má obvykle tri časti. Hrubé predčistenie, kde dochádza k oddeleniu hrubých nečistôt od odpadovej vody, ďalej aeróbny stupeň, kde dochádza k vlastnému biologickému čisteniu s následným oddelením kalu (je produktom čistenia) od vyčistenej vody a nakoniec priestor k skladovaniu produktov čistenia. Toto platí ako pre malé domové čistiarne, tak i pre väčšie obecné - komunálne čistiarne odpadových vôd. Biologické čistenie odpadových vôd je pomerne zložitý a technologicky náročný proces. U väčších čistiarní je k dispozícii kvalifikovaná obsluha, ktorú v posledných rokoch úspešne nahrádzujú inteligentné riadiace systémy. U malých domových čistiarní je potrebné zabezpečiť obdobnú vysokú kvalitu čistenia, ale bez trvalej obsluhy podstatne jednoduchším spôsobom.

Čistenie v lagúnach a koreňových čistiarňach

Princípy čistenia vody v lagúnach alebo v koreňových čistiarňach sú založené na prirodzených schopnostiach baktérií a iných mikroskopických organizmov žijúcich v mokradiach rozkladať organické látky z odpadov. Vzniknuté živiny sú vodnými a mokradnými rastlinami využívané k stavbe ich tiel. Odpadové alebo znečistené vody, ktoré nesmú obsahovať vysoké množstvo toxických látok, sú privádzané do umelo vytvorených mokradí, kde sú zbavené nadmerného množstva živín, zákalu a často i ropných látok. Aby bolo čistenie účinné, je na jedného obyvateľa treba i niekoľko m2 takej mokrade.

Tento spôsob čistenia je náročný na záber plôch, ale veľmi šetrný k prostrediu, nakoľko koreňové a mokraďové čiastiarne odpadových vôd neprodukujú žiadny zbytkový kal, ktorý musí byť pri klasickom čistení ďalej spracovávaný, spaľovaný alebo ukladaný na skládky, a nevyžadujú takmer žiadnu dodatkovú energiu na pohon technologických zariadení. V USA, v západnej a severnej Európe už pracuje niekoľko takýchto čistiarní. Na Slovensku bola takáto čistiareň uvedená do prevádzky napr. v obci Nižné Repáše.