Možnosti potlačování rozvoje řas v „otevřeném„ chladícím systému

Třetí okruh chladícího systému JE Dukovany prezentuje zcela specifické prostředí, v němž se pro účely chlazení využívá neupravená surová voda odebíraná z nádrže Mohelno. Roční spotřeba této surové vody je cca 45 mil. m3 , což prakticky představuje využití celé vodní kapacity nádrže Mohelno cca 4-5x za rok.

Možnosti potlačování rozvoje řas v „otevřeném„ chladícím systému

Ing.I.Petrecký (ČEZ), Doc.B.Maršálek (Masarykova univerzita Brno), RNDr.O.Mráz (G-servis Praha)

Třetí okruh chladícího systému JE Dukovany prezentuje zcela specifické prostředí, v němž se pro účely chlazení využívá neupravená surová voda odebíraná z nádrže Mohelno.  Roční spotřeba této surové vody je cca 45 mil. m3 , což prakticky představuje využití celé vodní kapacity nádrže Mohelno cca 4-5x za rok. Tato surová, významně eutrofizovaná voda projde okruhem chladícího systému elektrárny, kde dojde ke zvýšení její teploty, ke 100% aeraci, zahuštění a takto „upravená“ voda se vrací zpět do nádrže Mohelno.  Při dostatku světla se pak tento umělý systém stává ideálním prostředím pro rozvoj zelených řas. Technologický problém zde způsobují zejména mocné nárosty přisedlých vláknitých řas na konstrukčních prvcích chladících věží, které mohou při jejich přemnožení negativně ovlivňovat provozní podmínky, stabilitu konstrukčních prvků i estetiku (obr.1). Současně s nadbytkem přisedlých řas se rošty a česle zanáší zelenou hmotou, kde se usazují i populace drobných řas a sinic, které se původně  vyskytovaly ve vznosu vodního sloupce a volně protékaly jako součást surové vody chladícím systémem.

Možnosti nepřímé

Jednou z možností nepřímého potlačení rozvoje řas v chladícím systému je ošetření používané surové vody např. v rámci předsazeného retenčního stupně. Toto opatření však naráží na nereálné prostorové a technické podmínky vzhledem k velkému a permanentnímu odebíranému množství vody. Další možností  je cílené protieutrofizační ošetření zdroje vody - nádrže Mohelno. Tento preventivní způsob směřuje k trvalejšímu odstranění hlavní příčiny problému s řasami a sinicemi v surové vodě. Jedná se však o poměrně náročný proces podléhající mnoha vnějším vlivům a souvisejícím okolnostem. Tento způsob řešení lze úspěšně realizovat pouze jako komplexní soubor nápravných opatření, zahrnující zejména eliminaci zdrojů v povodí nad nádrží, odstranění a stabilizaci živin (dusík, fosfor) , které jsou v případě jejich nadbytku hlavní hnací silou rozvoje řas a sinic ve vodě. Tato preventivní opatření směřující k celkové redukci rozvoje řas je sice velmi perspektivní a ekologické, avšak poněkud dlouhodobé.

Možnosti přímé

Jako jedna z reálných možnosti přímého potlačování rozvoje řas v chladícím systému je použití algicidních přípravků. Hlavním kritériem použitelnosti algicidů v „otevřeném“ chladícím systému je jejich  účinnost a současně jejich nezávadnost při vypouštění chladící vody do volné přírody. Musí splňovat kritéria biologické rozložitelnosti, ekotoxicity a z hlediska hygieny a zdraví též podmínky cytotoxity a fototoxicity. Použití algicidů na bázi solí těžkých kovů (cílený vnos bilančně významného množství TK) se jeví z hlediska možného negativního dopadu na otevřený ekosystém jako nevhodné. Navíc potřebné množství pro účinné ovlivnění rozvoje řas roste vlivem rezistence přítomných populací řas na látky tohoto typu a zvyšuje se též vlivem vysokého mikrobiálního oživení chladící vody při 100% aeraci a permanentně zvýšené teplotě. Vzhledem k charakteru „otevřeného“ chladícího systému a tedy zvýšené rizikovosti aplikací algicidů byly testovány tzv. „algicidy II. generace“, které působí přímo na růst buněk, kdy se řasy vlivem inhibice dále nevětví, chloroplast v buňkách se atrofuje, řasa hnědne a odumírá.

Sledování účinnosti

Experimentální ověření účinných koncentrací testovaných algicidů, které by byly současně v těchto účinných koncentracích pro ekosystém neškodné proběhly na vzorcích řas a sinic odebraných přímo z nárostů na  stěnách bazénů chladících věží. Z výsledků ověřovacích pokusů vyšel jako nejvhodnější pro dané prostředí přípravek Algiflash. Jako prokazatelně inhibiční dávka s účinností do 48 hodin byla v laboratorních podmínkách stanovena v množství 2mg/l. Uvedená dávka však ve specifickém prostředí chladícího systému, používající přírodní eutrofizované vody, působila s nižší účinností, tedy spíše algistaticky. Dávka byla upravena na 4mg/l, což představovalo výrazné zvýšení inhibičního účinku, avšak s občasnými projevy nevyrovnaného efektu. Ale např. v období vrcholu vegetační sezóny, kdy velmi intenzivně fungují všechny faktory stimulující růst a rozvoj řas, dosáhl účinek přípravku až k hodnotě účinnosti 70%. Účinnost přípravku na dominantní populaci vláknité řasy rodu Cladophora byla průběžně mikroskopicky sledována. Inhibici vláknitých řas dokumentují fotografie vzorků vláknitých řas odebraných ze systému před aplikací (obr.2a) a po aplikaci přípravku (obr.2b) do vody chladícího systému.

Výsledky experimentálních i poloprovozních testů účinnosti dokládají že při koncentraci přípravku 10mg/l je možné při vhodně zvoleném harmonogramu dávkování a režimu odluhu dosáhnout zásadního omezení růstu řas na cca 2-3 týdny, při současném splnění všech kritérií z hlediska ekotoxicity.

Sledování ekotoxicity

V rámci pilotní aplikace uskutečněné v roce 2004 bylo prováděno detailní hydrobiologické a mikrobiologické sledování vody. Toxický efekt přípravku Algiflash byl testován s korýši Daphnia magna (až 15x citlivější k účinným látkám sledovaného přípravku než ryby) v prostředí reálné vody chladících okruhů EDU a vody z nádrže Mohelno. Ekotoxikologické testy prokázaly, že aplikace nemá v koncentracích přípravku do 10mg/l vody negativní vliv na přežívání ani reprodukci těchto korýšů při chronické expozici. Kombinace řasového testu toxicity na standardní testovací sladkovodní řase rodu Pseudokirchneriella  a biotestu na korýších   představuje dostatečně citlivý detekční systém pro sledování reziduí  přípravku, či jeho event. změn vlivem procesu biodegradace. Pro maximální citlivost detekce reziduí přípravku bylo navíc zvoleno intenzivní sledování nárostových společenstev v prostoru retenční nádrže, odkud voda přechází do Skryjského potoka a dále do  Mohelna. V této nádrži se trvale vyskytovala neovlivněná standardní  autotrofní planktonní a bentická společenstva, vláknité sinice a rozsivky, což potvrzuje funkčnost detekčního systému a  nezávadnost vody opouštějící areál elektrárny.

Sledování biodegradability

Sledování biodegradability přípravku vykázalo v laboratorních podmínkách rozklad 70% přípravku ve vodě po 96 hodinách. Pátý den již korýši pohlavně dospívají a to se projevilo neinhibovanou produkcí mláďat. Specifické podmínky chladícího systému (teplota, vodivost, aerace a pod.) však v rámci průběžného sledování biodegradability vykázaly ještě rychlejší proces biodegradace (již za 48 hodin), což ve svém důsledku sice ještě zvyšuje ochranu souvisejícího ekosystému, ale poněkud snižuje účinnost dávky, zkrácením doby plnohodnotné expozice.

Optimalizace zásahu

Dílčí rozdíly výsledků experimentu (aplikace v uměle navozených laboratorních podmínkách) a výsledků monitorování pilotní aplikace (naprosto specifické  podmínky prostředí chladícího systému) byly předpokládány a pohybovaly se v přijatelné toleranci.  Jejich detailní vyhodnocení přispělo k optimalizaci návrhu způsobu aktivního zásahu proti rozvoji řas v chladícím systému, který podléhá těmto hlavním kritériím :

Pro preventivní posílení účinku potlačování rozvoje řas by bylo vhodné doplnit aplikaci přípravku Algiflash speciálními povrchovými nátěry obsahujícími látky preventivně snižující možnosti uchycení a rozvoje řas na betonových a železných konstrukcích chladícího systému.

Závěrem je nutné připomenout, že přímé možnosti potlačování rozvoje řas jsou sice účinnou alternativou pro redukci následků, ale nikoliv řešením směřujícím k odstranění příčiny současných problémů s řasami v chladícím systému. Příčinu je nutné hledat zejména v nedobré kvalitě používané surové vody. Zásadním krokem k dlouhodobějšímu vyřešení této problematiky by byl účinný protieutrofizační zásah ve zdrojové oblasti, za účelem zlepšení kvality využívané surové vody.  O takovémto komplexním zásahu se však zatím konkrétně neuvažuje, a proto se realizují výše popsané algicidní aplikace. I když se algicidní aplikace jeví jako úspěšné, propracovávají se další možné ekologicky šetrné alternativy omezení masového rozvoje vláknitých řas v chladících věžích.

Mohlo by Vás také zajímat: chemická úprava vody