MIKROBIOLOGIE VODY   Úvod Mikrobiologie pitné vody Mikrobiologie povrchových vod Mikrobiologie odpadních vod Charakteristika odpadních vod Čištění odpadních vod

Úvod Výskyt mikroorganismů silně variabilní (0-109/1ml) Výskyt je určen zdrojem kontaminace a zároveň je určen množstvím živin, hlavně organických látek Živá složka = plankton (megalo – až nanoplankton) Autochtonní x alochtonní mikroorganismy Zákon o vodách – č. 254/2001Sb.

Mikrobiologie pitné vody Optimum – počet mikroorganismů 0 či blízký, většinou malé množství přítomno Normy: Zákon 258/2000Sb. o ochraně veřejného zdraví Vyhláška MZ ČR 252/2004Sb. platná od 1.5.2004 (nahrazuje vyhlášku 376/2000Sb.); /navazuje na Směrnici Rady EU 98/83/EC/; vychází z 258/2000Sb., 274/2001Sb., 274/2003Sb. Vyhláška (§4) určuje rozsah a četnost odběrů ČSN ISO 5667-3, 5667-5, 5667-14 upravují odběr a manipulaci se vzorkem   Rigorózní definice pitné vody: nově není Definice z neplatné ČSN: Voda zdravotně nezávadná, která při trvalém požívání nevyvolává onemocnění nebo poruchy….

Ukazetele jakosti pitné vody (§ 3, vyhláška č. 252/2004Sb. a č Ukazetele jakosti pitné vody (§ 3, vyhláška č. 252/2004Sb. a č. 187/2005Sb.) Pitná voda musí mít takové fyzikálně-chemické vlastnosti, které nepředstavují ohrožení veřejného zdraví. Pitná a teplá voda nesmí obsahovat mikroorganismy, parazity a látky jakéhokoliv druhu v počtu nebo koncentraci, které by mohly ohrozit veřejné zdraví. Ukazatele jakosti pitné vody a jejich hygienické limity jsou uvedeny v příloze vyhlášky.

Pojmy z vyhlášky: Hygienický limit – hodnota stanovená v přílohách vyhlášky, musí být dodržen v místech odběru; u balené v místě stáčení a po dobu minimální trvanlivosti (výjimka KTJ/ml stanovené při 22°C – 500KTJ a při 36°C – 100KTJ) Zásobovaná oblast – území ve kterém je lokalizována rozvodná síť, voda je dodávána jedním provozovatelem Individuální zdroj pitné vody, zpravidla slouží k zásobování podle §3 odst.2 písm. a) zákona (např. studna) Výdejní automat – uměle instalovaná nádrž, do které se voda dováží nebo přivádí z vhodného zdroje (nejedná se o automaty na balenou vodu) Balená pitná voda – 292/1997Sb., 241/1998Sb., 465/2000Sb. Mezní hodnota (MH) - její překročení obvykle nepředstavuje akutní zdravotní riziko; (voda ztrácí kvalitu v daném ukazateli - konzumace nemusí být vyloučena, nutná opatření) Nejvyšší mezní hodnota (NMH) – hodnota zdravotně závažného ukazatele jakosti; při jejím překročení je využití vody jako pitné vyloučeno Doporučená hodnota = optimální koncentrace dané látky (pouze Ca, Ca+Mg) Při překročení limitů se neprodleně provede opakovaný rozbor pro potvrzení výsledků; přijmou se rovněž nápravná opatření

Mikrobiologické parametry pitné vody: Escherichia coli (EC), indikátor čerstvého fekálního znečištění, vzhledem k nižší citlivosti na vnější vlivy než patogenní mikroorg. hlavní indikátor koliformní bakterie (KB), indikátor celkového fekálního znečištění enterokoky (EK), indikátor fekálního znečištění, (metabolicky BMK) Pseudomonas aeruginosa (PA) – potenciální patogen počty kolonií při 36°C (K36), zdrojem výkaly, půda, rostliny, prach… počty kolonií při 22°C (K22), zdrojem půda, rostliny, prach… Clostridium perfringens (CP) – potenciální patogen, stanovuje se při úpravě vody z povrchové (MH: 0/100ml) další biologické ukazatele: mikroskopický obraz: počet organismů, abioseston, živé organismy dále řada parametrů (52) fyzikálních a chemických (patogenní mikroorganismy se běžně nesledují)  Potenciálně přenosné patogenní mikroorg. ve vodě: Campylobacter, E.coli, Salmonella, Shigella, Vibrio, Yersinia, Pseudomonas, Aeromonas, viry, prvoci  

Metody mikrobiologických stanovení: EC - ČSN EN ISO 9308-1 KB - ČSN EN ISO 9308-1 ENT - ČSN EN ISO 7899-2 PE - ČSN EN 12780 K22, K36 - ČSN EN ISO 6222 CP – zákon 252/2004Sb.  Opatření při překročení mezních hodnot bakterií – desinfekce: Ag, Cu, Cl (plynný, Savo, chloramin), O3, UV a γ záření   Dále ve vyhlášce limitní hodnoty: - pro teplou vodu - pro teplou vodu z individuálního zdroje pro účely osobní hygieny

Mikroflora povrchových vod Mikroorganismy pravidelně přítomny ve variabilním množství Měřítkem znečištění saprobita: množství organických látek množství bakterií obsah O2 charakter procesů

α-mesosaprobní – znečištěné vody Stupně saprobity: polysaprobní – vysoce znečištěné vody množství org.látek – vysoké množství bakterií – vysoké (cca 108/ml) obsah O2 – nízký (blízký 0) charakt. procesů – anaerobní (redukční) vyšší organismy téměř nepřítomny α-mesosaprobní – znečištěné vody množství org.látek – střední množství bakterií – vysoké (cca 106/ml) obsah O2 – nízký char. procesů – (aerobní) až anaerobní přítomny nenáročné organismy β-mesosaprobní – mírně znečištěné voda množství org.látek – malé množství bakterií – vysoké (cca 104/ml) obsah O2 – dobrý charakt. procesů – značně aerobní vyhovuje značnému množství živočichů oligosaprobní- čistá voda množství org.látek –blízké 0 množství bakterií – nízké (< 103/ml) obsah O2 – plná nasycenost charakt. procesů – silně aerobní vyhovuje i náročným živočichům

Jakost povrchových vod definuje ČSN 75 7221 (říjen 1998): Cca 46 kriterií; mezné hodnoty fyzikální, chemické, biologické Norma vymezuje 5 tříd jakosti: neznečištěná voda mírně znečištěná voda znečištěná voda silně znečištěná voda velmi silně znečištěná voda Biologické parametry: Termotolerantní koliformní bakterie Enterokoky Saprobní index makrozoobentosu Chlorofyl Kontrola jakosti – ČSN 75 7220

I NEZNEČIŠTĚNÁ VODA nevýznamně ovlivněn lidskou činností hodnoty běžného přirozeného pozadí II MÍRNĚ ZNEČIŠTĚNÁ VODA ovlivněn lidskou činností umožněn bohatý, vyvážený, udržitelný ekosystém III ZNEČIŠTĚNÁ VODA nemusí existovat boh., vyv, udržitelný ekosystém IV SILNĚ ZNEČIŠTĚNÁ VODA umožněn nevyvážený ekosystém V VELMI SILNĚ ZNEČIŠTĚNÁ VODA vytvořen silně nevyvážený ekosystém

Odpadní vody Charakteristika   Charakteristika Vody polysaprobní, silně kontaminované mikroorganismy, vysoký obsah organických látek – nesmí do vodotečí, nutno ošetřit – vyčistit (speciální režim pro vody s toxickými látkami)

Členění: - mechanický stupeň - biologický stupeň - aerobní - anaerobní Čištění komunálních odpadních vod Základem fyzikální a mikrobiální procesy Členění: - mechanický stupeň - biologický stupeň - aerobní - anaerobní Mechanický stupeň česla – zachycení hrubých nečistot (skládka spalování) lapák písku – odstranění písku (skládka) I.sedimentace Povrch – plovoucí nečistoty (skládka, spálení) Usazenina = surový (primární) kal anaerobní s. Střed = mechanicky vyčištěná voda aerobní stupeň

Biologický aerobní stupeň Princip: dodat maximum O2 a tím podpořit aerobní procesy využít anaerobní procesy pro odstranění dusičnanů Aerobní mikrobiální procesy Hydrolýza – štěpení makromolekul v přítomnosti vody Mineralizace (MIN) – přeměna org. látek na minerální Amonifikace (=MIN) – přeměna org. N-látek na NH4+ Aerobní respirace (=MIN) – přeměna org. C-látek na minerální (voda + oxid uhličitý) Imobilizace – příjem živin a jejich zabudování do organické hmoty v živých buňkách Nitrifikace – oxidace NH4+ na nitrity a dále na nitráty Samočištění – eliminace alochtonních (kontaminujících, neběžných) mikroorganismů autochtonními mikroorganismy Detoxikace xenobiotik – mikrobiální odbourávání polutantů

Biologický aerobní stupeň - pokračování Technické varianty: akumulační rybníky závlahová pole aerobní žlaby aktivační žlaby biofiltry (aerofiltry, rychlofiltry) kořenové čistírny domovní (krabicové čistírny Aktivace – nejúčinnější varianta Princip: mechanicky vyčištěná voda + aktivovaný kal + O2 Výsledek: vyčištěná voda + minerální metabolity + aktivovaný kal II. sedimentace: odděluje aktivovaný kal od vody (vodoteč) Aktivovaný kal: část recyklována (pro další aktivaci); přebytečný akt. kal anaer.stupeň Na aktivaci může navazovat denitrifikační stupeň, kde v anaerobních podmínkách je NO3- (vzniklý při nitrifikaci) denitrifikován na N2 + H2O

Biofiltr (filmový bioreaktor)

přítok odpadních vod separátor shrabků sedimentační nádrž   přítok odpadních vod separátor shrabků sedimentační nádrž aktivační nádrž dosazovací nádrž přelivný žlab odtokové potrubí z ČOV

Biologický anaerobní stupeň Princip: zabránit přístupu O2 a tím podpořit anaerobní procesy Surový kal a přebytečný aktivovaný kal ve vyhnívacích nádržích (I a II), zde anaerobní mikrobiální procesy Výsledek: anaerobně stabilizovaný kal, odvodnit; použít pro kompostování, aplikaci do půdy, skládkování, spalování bioplyn – směs CH4, CO2 a stop dalších plynů; použít pro spalování – tepelná a elektrická energie

Mikrobiální procesy při čištění odpadních vod Anaerobní Denitrifikace – redukce NO3- na N2 (těsně navazuje na aerobní stupeň čištění mechanicky vyčištěné vody) (Mineralizace (MIN) – přeměna org. látek na minerální) (Imobilizace – příjem živin a jejich zabudování do org. látek v živých buňkách) Hydrolýza – štěpení makromolekul v přítomnosti vody Acidogenese – přeměna org. C-látek na organické kyseliny Máselné kvašení (hlavní varianta acidogenese) - org. C-látky na kyselinu máselnou, octovou aj., butanol, oxid uhličitý a vodík Acetogenese – transformace C4 a C3 organických kyselin (máselná, propionová) na kyselinu octovou Metanogenese – transformace C1 a C2 látek (CO, CO2, mravenčí k., octová k., methylalkohol, methylamin, aj.) na CH4 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2