Glavni vir onesnaženja v komunalnih odpadnih vodah so človeški izločki, manjši delež predstavljajo odpadki od priprave hrane, osebne higiene, higiene prostorov in ostalih pritiklin.

Količina in sestava odpadne vode lahko zelo variirata in sta odvisni od faktorjev, kot so poraba vode na prebivalca, bivalni standard ter dnevni in letni čas. Največje količine odpadne vode in najbolj umazane vode dotekajo med 12. in 14. uro. Za naselja lahko računamo, da se v kanalizacijo odvaja med 60 in 80% porabljene vodovodne vode.

Količina hišne odpadne vode se približno pokriva s količino porabljene vode. Poraba vode v Srednji Evropi (tudi v Sloveniji) znaša približno 150 l/(PE.d), medtem ko je za Združene države Amerike značilna precej večja poraba, ki znaša približno 300 l/(PE.d).

Tabela 1 Primerjava sestave hišne odpadne vode v Srednji Evropi in ZDA ter dnevnih vrednosti posameznih parametrov onesnaženja, preračunanih na prebivalca oz. 1 PE

Srednje vrednosti

[g/(PE.d)]

Mineralne snovi

Organske snovi

Skupaj

BPK5

Dušik

Fosfor

Evropa

Usedljive snovi

10

30

40

20

-

-

Lebdeče snovi

5

10

15

10

-

-

Raztopljene snovi

75

50

125

30

-

-

Skupaj

90

90

180

60

12,8

2,3

ZDA

Usedljive snovi

15

39

54

19

-

-

Lebdeče snovi

10

26

36

23

-

-

Raztopljene snovi

80

80

160

12

-

-

Skupaj

105

145

250

54

10

-

 

Suspendirane snovi

Organske in mineralne snovi so v odpadni vodi v dveh oblikah: kot raztopljene in neraztopljene snovi. Suspendirane snovi razdelimo glede na njihovo gostoto na: usedljive, lebdeče in plavajoče snovi.

Suspendirane snovi povzročajo v površinskih vodah motnost ter nastajanje usedlin. S tem posledično ustvarijo anaerobne pogoje, s katerimi ogrozijo vodno življenje. Zlasti ostri delci lahko poškodujejo dihala in druge organe v vodi živečih višjih organizmov.

Organske in anorganske snovi

Organska snov je v pretežni meri sestavljena iz ogljika, vodika, kisika in v nekaterih primerih tudi dušika. Drugi pomembni elementi, kot so žveplo, fosfor in železo, so zastopani v manjših količinah. Vodilne skupine organskih substanc, ki so prisotne v odpadnih vodah, so:

  • beljakovine (40–60%),
  • ogljikovi hidrati (25–50%) ter
  • masti in olja (10%).

Običajno so živalskega in rastlinskega izvora ali pa so produkti človekovih aktivnosti. Organske snovi v vodi so zelo podvržene gnitju in povečujejo potrebo po kisiku v vodi.

Anorganske snovi v odpadni vodi so v obliki raznih soli, fosforne kisline, kalija, kalcija…

Beljakovine

Nekatere beljakovine so topne v vodi, nekatere ne. Razgradijo se lahko na zelo različne načine. V vseh je prisoten element ogljik (skupna sestavina vseh organskih substanc) ter elementa vodik in kisik. Poleg teh glavnih elementov so beljakovine tudi vir precejšnje količine dušika (okrog 16%) in v nekaterih primerih tudi manjših količin žvepla, fosforja in železa. Razpadle beljakovine oz. njih žveplove komponente v odpadni vodi povzročajo smrad.

Ogljikovi hidrati

Ogljikovi hidrati se razgrajujejo pod vplivom encimov, nekaterih bakterij in kvasovk, ki povzročijo fermentacijo, kot produkt pa nastaneta alkohol in ogljikov dioksid. Škrob ima za razliko od preprosto grajenih ogljikovih hidratov kompleksnejšo in težje razgradljivo molekulsko strukturo. Vseeno ga mikroorganizmi ali nekatere raztopine mineralnih kislin lahko razgradijo v preprostejše sladkorje. Najtežje razgradljiva oblika ogljikovih hidratov v odpadni vodi je celuloza.

Maščobe

Maščobe sodijo med stabilnejše organske komponente odpadnih voda in se pod vplivom bakterijske aktivnosti zelo nerade razgradijo. V odpadni vodi povzročajo težave tako v kanalskem omrežju kot na čistilni napravi. Če se ne odstranijo pred izpustom v okolje, tvorijo neprivlačno plavajočo maščobno prevleko na površini ter postanejo resna motnja za življenje v površinskih vodah.

Maščobe na površini vode (npr. plast olja), bistveno zmanjšajo ali celo prekinejo navzemanje kisika iz atmosfere.

Površinsko aktivne snovi

Poleg beljakovin, ogljikovih hidratov, maščob, olj in sečnine se v odpadni vodi vse pogosteje znajdejo tudi manjše količine različnih sintetičnih organskih molekul – od preprostejših pa tudi do zelo kompleksnih. Tipični primeri takih kompleksnih snovi so površinsko aktivne snovi, velike organske molekule, slabo topne v vodi. Raztopljene v tekočini, predvsem v vodi, zmanjšajo površinsko napetost ali napetost na mejnih ploskvah in povzročajo tvorbo pene tako v čistilnih napravah kot v površinskih vodah, če se vanje iztekajo. Nabirajo se v vmesni plasti med vodo in zrakom. Med ozračevanjem (aeracijo) odpadne vode se te snovi naberejo na površini zračnih mehurčkov in tvorijo zelo stabilno peno. Prisotnost površinsko aktivnih snovi tudi zelo otežuje čiščenje in obdelavo odpadnih voda, saj je mnoge izmed njih z biološkimi postopki mogoče razgraditi zelo počasi.

Dušik

Človek s svojimi dejavnostmi (med drugim tudi z izpusti neprečiščenih odpadnih vod, gnojevke) vnaša v vodne sisteme vedno večje količine dušikovih spojin, od katerih predstavljajo nekatere nevarnost za zdravje zaradi visoke koncentracije (npr. nitrati), druge pa so strupene tudi v zelo nizkih količinah.

Dušik in fosfor sta bistvena elementa za rast enoceličarjev in rastlin, zato sta znana kot hranili in biološka stimulansa. Dušik je pomemben gradnik pri sintezi beljakovin in podatki o prisotnosti dušika v vodah so pomembna informacija pri ocenjevanju učinkovitosti bioloških čistilnih procesov. V vodah se nahaja največ anorganskega dušika, ki je vezan v amonijevih spojinah, amoniaku, nitritih in nitratih, nekaj pa ga je tudi v organskih spojinah (aminokisline, beljakovine, huminske substance).

Po nekaterih ocenah izvira okrog 30% dušikovih spojin iz fekalnih odpadnih vod. Približno 80% dušika priteka v obliki amonijevih spojin. Le-te se v vodi, ki vsebuje dovolj kisika, oksidirajo v nitratni ion. Za oksidacijo so potrebne velike količine kisika, saj se pri pretvorbi s pomočjo mikroorganizmov za 1 mg dušika v amonijevih spojinah porabi 4,6 mg kisika.

Neizrabljeni nitrati vplivajo na primarno produkcijo naravnih voda, ki se povečuje, posledica so evtrofne razmere – velike količine biomase, ki pri odmiranju in razgradnji porablja raztopljen kisik. Manjši so vplivi v tekočih vodah.

Potencialni viri nitratov, ki obremenjujejo tla, so lahko:

  • lokalni in točkovni (ponikanje z nitrati bogate odpadne vode, nitrati v izcednih vodah odlagališč odpadkov) ali

  • velikoploskovni in razpršeni (nitrati infiltriranih površinskih voda, nitrati prisotni v padavinskih vodah).

Izmed teh nosi velik delež obremenitve ravno ponikanje komunalnih odpadnih voda.

Amonijeve spojine so precej toksične za ribe, še posebej za salmonide. Toksičnost je odvisna od pH-vrednosti oziroma ravnotežne količine prostega amoniaka. Prav tako je močno odvisna od temperature vode in se z višanjem temperature povečuje. Za salmonidne vode (po slovenskih normativih je to 1. kakovostni razred) je priporočena mejna vrednost 0,04 mg NH4+/l vode, za ciprinidne (2. kakovostni razred) pa 0,2 mg NH4+/l vode.

Obstaja realna možnost, da so dušikove spojine bolj toksične, kot kažejo veljavni normativi in smernice. Težava je v tem, da so dušikove spojine do neke mere hranilne spojine za življenjsko združbo v vodi in je težko določiti mejo med koristno in škodljivo vsebnostjo, ker je le-ta odvisna od ravnotežja v celotnem vodnem ekosistemu.

Spremljanju onesnaženosti voda v Sloveniji, so sledile naslednje ugotovitve:

  • Praviloma so v jezerih in izvirih (v zimskih mesecih) vsebnosti dušikovih spojin nizke. Izjema so visoke koncentracije amonijevega iona pri dnu Blejskega jezera v poletnih mesecih, kar je posledica anaerobnega razpada organske mase.

  • Reke imajo relativno visoko vsebnost nitrata (do 10 mg NO3-/l, zelo redko do 20 mg NO3-/l). Z organskimi snovmi onesnažene odpadne vode vnesejo v vodotoke relativno visoke vsebnosti amonijevega iona, ki se ob prisotnosti kisika sicer hitro oksidira do manj škodljivega nitrata. Kljub lokalnemu značaju onesnaženja je možno in potrebno z ukrepi (čistilne naprave) znižati previsoke vsebnosti toksičnega amonijevega iona.

Najbolj zaskrbljujoča je z vidika vsebnosti nitrata kakovost naših podtalnic. Za razliko od rek, kjer le redko zasledimo nitratni ion v previsoki koncentraciji in je najpogosteje vsebnost amonijevega iona previsoka na krajšem odseku vodotoka, so pri podtalnicah najpogostejše prav visoke koncentracije nitratov (amonijeve spojine se na poti do podtalnice oksidirajo do nitrata). Razlog za ta pojav so manjši pretoki podzemnih vod napram pretokom površinskih vod. Poleg izcednih vod iz odlagališč je najpogostejši povzročitelj takega onesnaženja tudi direkten vdor komunalnih in gospodinjskih odpadnih vod v podtalnico.

Fosfor

Organske komponente fosforja v hišnih odpadnih vodah so manjšega pomena. Fosfor je tako kot dušik bistven za rast alg in drugih organizmov. Vendar pa zaradi škodljivega in nezaželenega cvetenja alg, ki se vse pogosteje bohotijo v površinskih vodah, obstaja vedno več razlogov za nadziranje fosfornih komponent, ki s komunalnimi ali industrijskimi vodami prihajajo v površinske vode.

Ob izdatnem povečanju biomase alg se npr. spreminja tudi njihova sestava: zelene alge nadomestijo modro-zelene alge, ki se namnožijo in strnjeno prekrijejo vodno površino s steljkami. Pod steljkami se nabira zrak in nastanejo zelenkaste pene – govorimo o cvetenju jezera ali morja, ki zmanjša prozornost vode in jo obarva. Podoben pojav je značilen tudi za slovensko obalno morje, kjer je evtrofnost posledica preobilice hranilnih snovi, kar povzroči »cvetenje« in »rdeče plime«. Proizvod cvetenja lahko pozneje sede na dno in masovno pomori vodno življenje.

Sulfati

Žveplo je potrebno pri sintezi beljakovin in se sprošča med njihovo razgradnjo. Sulfati se s pomočjo biološke redukcije v anaerobnih pogojih pretvorijo v sulfide. Slednji se lahko spajajo z vodikom in nastane smrdljiv plin vodikov sulfid (H2S).

Zadah, karakterističen za odpadne vode, pri nizkih koncentracijah sicer nima škodljivega vpliva na človeško telo, če pri tem zanemarimo psihološki stresni dejavnik. Zelo intenzivni vonji pa že lahko povzročajo škodljive učinke, ki se manifestirajo kot: zmanjšanje želje po uživanju hrane in tekočine, oslabelo dihanje, slabost, bruhanje in psihične motnje.

Mikroorganizmi

Mikroorganizmi, prisotni v odpadni vodi, so običajno oblike bakterij, virusov, parazitov in njihovih jajčec, manjši del le-teh je za človeka patogenih, vendar lahko pomenijo veliko epidemiološko nevarnost.

Koliformne bakterije so indikator fekalnega onesnaženja in kažejo na prisotnost tudi drugih patogenih črevesnih bakterij. Primer takšne, sicer potencialno nepatogene bakterije, ki je obvezno zastopana v odpadnih vodah, je Escherichia coli – indikator močnega fekalnega onesnaženja. Število koliformnih bakterij v odpadnih vodah, ki izvirajo iz 1g človeških izločkov, se giblje okrog 13.106 (13.109/kg izločkov), število fekalnih streptokokov pa 3.106/g človeških izločkov (3.109/kg izločkov).

Nepatogene bakterije sodelujejo pri razgradnji odpadnih snovi v vodi skozi procese hidrolize, redukcije in oksidacije. Tudi kvasovke in encimi sodelujejo pri teh procesih. Nenazadnje odpadne vode vsebujejo še hormone, vitamine in druge snovi, ki vanje prav tako prihajajo s človeškimi izločki.