Mikrobiální znečištění povrchových a odpadních vod Dana Baudišová a kol.

Subprojekt 3609 – VZ 01 Vznikl nově sloučením mikrobiologických prací v původních subprojektech č. 3608, 3610 a 3622 Řešitelé: Dr. Baudišová, Dr. Mlejnková, Mgr. Horáková a Ing. A. Benáková

Řešená problematika Redukce mikrobiálního znečištění biologickým čištěním a hodnocení mikrobiální kontaminace odtoků z ČOV Výzkum bakteriálního druhu Escherichia coli v povrchových vodách Analýza mikrobiálního společenstva (distribuce fylogenetických skupin bakterií) v povrchových vodách s různým stupněm antropogenního znečištění Sjednocení molekulárně biologických metod a porovnání výsledků stanovení fylogenetických skupin bakterií (FISH) na brněnském a pražském pracovišti. Srovnání výsledků stanovení salmonel kultivačními metodami a metodou polymerázové řetězové reakce (PCR)

Hlavní specifika mikrobiologického rozboru odpadních vod Mikroorganismy jsou živé a odpadní voda pro ně představuje systém, ve kterém může dojít k významnému pomnožení heterotrofní mikroflóry a úhynu hygienicky významných bakterií již v krátké době po odběru (během několika hodin). Vzorek odpadních vod je silně nehomogenní. Vzhledem k vysokým počtům mikroorganismů se však k analýzám používá jen velmi malé množství vzorku (řádově mililitry až desetiny mililitrů).

Problémy stanovení hygienicky významných bakterií v odpadních vodách Výběr ukazatelů a metod jejich stanovení; stanovení hlavních charakteristik mikrobiologických metod Určení stability, resp. nestability vzorků odpadních vod pro mikrobiologické analýzy Stanovení homogenity resp. heterogenity vzorků v rámci jednoho odběru i v delším časovém období Ověření možnosti tvorby směsných vzorků odpadních vod pro mikrobiologické analýzy Zjištění případné existence denních a sezónních cykly na ČOV (pokud jde o mikrobiologická stanovení).

Použité zdroje Údaje ve světové literatuře se na přelomu tisíciletí výrazně zmnožily Ve VÚV T.G.M. v.v.i. se touto problematikou zabýváme od roku 2003 Pilotní experimenty byly provedeny na ČOV Hostivice V roce 2005 a zejména 2006 byly prováděny práce na ČOV Dolní Chabry (tímto děkujeme PVK a.s.) Mikrobiologické analýzy byly prováděny jak přímo na ČOV, tak v laboratoři; byly provedeny i laboratorní experimenty Průběžně analyzovány různé ČOV (především odtoky, v některých případech ale i přítok a případně některé mezistupně); v současné době k dispozici výsledky analýz odtoků z více než 100 ČOV různých velikostí (jednorázové i opakované analýzy prostých vzorků).

Cíle sledování Jaká bývá účinnost eliminace hygienicky významných mikroorganismů biologickým čištěním (v ČOV o různých velikostech, s různými způsoby čištění apod.) Jaká je úroveň mikrobiální kontaminace biologicky čištěných odpadních vod – odtoků z ČOV

Mikrobiologické ukazatele a metody jejich stanovení Indikátory fekálního znečištění – fekální (termotolerantní) koliformní bakterie, Escherichia coli a intestinální enterokoky Metody dle platných norem TNV 75 7835 a ČSN EN ISO 7899-2 Stanovení koliformních bakterií nevhodné

Vzorek odpadní vody pro mikrobiologickou analýzu Variační koeficienty jednotlivých stanovení v jednotlivých vzorcích nepřesahují 100 %. Hodnoty mikrobiologických ukazatelů v odtocích nevykazovaly žádný interpretovatelný denní průběh, vzorkování by tedy nemělo být závislé na době odběru. Nebyly nalezeny závislosti mezi kolísáním ukazatelů chemického (CHSK, NL) a mikrobiálního znečištění. Prosté vzorky vykazují dostatečnou stabilitu 4-6 hodin po odběru, totéž lze konstatovat pro směsné vzorky. Při 24 hodinovém skladování vzorků (i za předepsaných podmínek skladování) je nutné počítat až s třetinovým poklesem počtů termotolerantních koliformních bakterií. Při pracích v terénu je třeba počítat s menší přesností přenosných termostatů a s možnými výkyvy chlazení v přenosných chladicích brašnách.

Mikrobiální kontaminace odtoků – denní průběh počtů fekálních koliformních bakterií

Mikrobiální kontaminace odtoků – denní průběh počtů fekálních koliformních bakterií

Stabilita vzorků a přesnost terénních analýz – laboratorní experimenty Testováno skladování vzorků v laboratorní lednici, chladicí brašně s chladicíma vložkama a elektrické chladicí přenosné brašně Testovaná inkubace vzorků v laboratorním termostatu a v přenosném termostatu (Orion) Vzorky byly odebírány a analyzovány každé 2 hodiny

Výsledky laboratorních experimentů

Výsledky eliminace mikroorganismů biologickým čištěním Průměrné hodnoty studovaných mikroorganismů v analyzovaných surových odpadních vodách byly řádově: Koliformní bakterie 104 až 106 Fekální koliformní bakterie 104 až 105 Escherichia coli 104 až 105 Enterokoky 103 až 105

Eliminace mikroorganismů biologickým čištěním (23 ČOV) KOLI FKOLI ESCO ENT Max 99,93 % 99,95 % 99,97 % 99,98 % Min 97,56 % 92,31 % 87,18% 96,35 % Průměr 99,13 % 98,27 % 97,93 % 99,27 %

Mikrobiální kontaminace odtoků z ČOV v ČR (ČOV o různých velikostech; geomean) Počet FKOLI (ktj/ml) ENT (ktj/ml) Do 500 EO 8 493 242 501- 2 000 18 138 2 001 –10 000 32 580 186 10 001 – 100 000 31 457 240 Více než 100 000 EO 6 311 125

Fekální koliformní bakterie v odtocích z pražských pobočných ČOV (2006)

Závěry I Charakter vzorku odpadní vody pro mikrobiologické analýzy je na rozdíl od vzorku určeného pro chemické analýzy méně stabilní, a je nutné jej zpracovat pokud možno do 6 hodin po odběru. Během transportu je nutné dostatečné chlazení. Nejvhodnější ukazatele pro sledování eliminace hygienicky významných mikroorganismů biologickým čištěním jsou termotolerantní – fekální koliformní bakterie (případně druh Escherichia coli) a intestinální enterokoky

Závěry II Minimální počet odebraných vzorků z jedné lokality by měl být 6; vzhledem k neprokázaným denním cyklům by výsledky neměly být závislé na době odběru. Biologické čištění snižuje počty indikátorů fekálního znečištění o 2-3 řády, tj. o více než 95%. Konečné procento úbytku bakterií je více závislé na jejich kolísajících počtech v surové odpadní vodě, než na kvalitě čištění. Pro hodnocení eliminace hygienicky významných bakterií biologickým čištěním je nejvhodnější sledování indikátorů fekálního znečištění v odtocích z ČOV (prosté, případně krátkodobě (2-4 hodiny) slévané - směsné vzorky). Pro statistické hodnocení výsledků jsou vhodné robustnější statistické metody (medián či geometrický průměr) naproti aritmetickému průměru, který je více ovlivněn extrémními hodnotami.

Závěry III Průměrné hodnoty indikátorů fekálního znečištění průměrně desetinásobně převyšují hodnoty přípustného znečištění toků, dané Nař. vlády 229/2007 Sb. Vliv takto znečištěných odtoků na recipient závisí nejen na počtech bakterií na jednotkový objem (ktj/ml) odtoku z ČOV, ale i na velikosti ČOV a objemu vypouštěných biologicky čištěných odpadních vod, ale i na schopnosti recipientu (velikost, obsah živin, stupeň dalšího znečištění) tyto mikroorganismy dále eliminovat bez dalšího zhoršování jeho kvality.

Děkujeme za pozornost a za velmi milou spolupráci především s kolegy z odboru 240