Čištění odpadních vod pomocí kořenových čistíren (root-zone method) byl propracován v 70. letech 20. století v Německé spolkové republice (pokusy se prováděly od 50. let). Kořenové čistírny jsou řazeny k půdním systémům, k čištění se nepoužívá vodní hladiny. Jedná se o umělý nebo částečně upravený mokřad oddělený od podloží nepropustnou vrstvou jílu, bentonitu nebo fólie. Principem čištění je průchod mechanicky předčištěné vody horizontálně zemním ložem, které je osazené vodními makrofyty a mokřady (viz obr. 1). Při průchodu kořenovou zónou probíhá mikrobiální rozklad organických látek, odstraňování dusíku (nitrifikace, denitrifikace, asimilace, sorpce) a fosforu (asimilace, srážení). Makrofyta zásobují filtrační vrstvu kyslíkem, stabilizují hydraulickou propustnost a při odumření jsou zdrojem organického uhlí.

Existují celkem dva typy zemního lože.

Prvním případem je, že makrofyta rostou ve vrstvě štěrku nebo písku, voda je čištěna biochemickým působením kořenového vegetačního systému spojené s rychlým růstem a rozmnožováním rostlin Schoenoplectus lacustris (skřípinec jezerní), Juncus effusus (sítina), Typha latifolia (orobinec širokolistý) a Typha angustifolia (orobinec úzkolistý), Phragmites communis (rákos obecný). Uvedený způsob uspořádání se používá např. při čištění surových splašek, mechanicky předčištěných splašek či k dočištění sekundárně vyčištěné odpadní vody. Problémem čištění odpadních vod je udržení hydraulické propustnosti zemního lože (použití štěrku či hrubozrnného písku, velikost zrn od 2 mm do 32 mm). Při dodržení podmínek, týkajících se projekce čistírny (plocha 3-5 m² na 1 ekvivalentního obyvatele, hydraulické zatížení do 0,1 m³·m^-2·h^-1 na průřez zemního lože se zrny o velikosti minimálně 2 mm), lze dosáhnout 80-95 % účinnosti BSK₅, 50 % účinnosti eliminace celkového dusíku (eliminace fosforu je zanedbatelná).

Druhým případem je rákos rostoucí v kohezní (soudržné) vrstvě zeminy, kde zakořeňuje oddenky či dlouhými a bohatými kořeny. Za rozklad a eliminaci organických látek a nutrientů odpovídá zemní lože a struktura kořenové zóny s aerobními a anaerobními vrstvami. Metoda využívá schopnosti rostlin transportovat kyslík z nadzemních částí do kořenového systému (možnost denitrifikace a nitrifikace). Uvedený typ se používá pro čištění splašek, doporučením je předřazení mechanického stupně z důvodu menší propustnosti zemního lože. Účinnost závisí na propustnosti kohezní zeminy a jejím složení, účinnost BSK₅ může dosahovat 60-95 %, odstranění dusíku se pohybuje v rozmezí 10-90 %, fosforu 10-95 %.

Umělé mokřady mají široké uplatnění, jsou běžně používány pro čištění či dočišťování odpadních vod, čištění dešťových splachů z dálnic a parkovacích ploch, průsaků ze skládek pevného odpadu a čištění průmyslových odpadních vod. Využití nacházejí při odbourávání ropných produktů (rafinérie, myčky aut, vody z benzínových čerpadel), čištění vod z rybích líhní a sádek, zemědělských skleníků a zahradnictví, čištění splachů z letištních ploch a pro likvidaci rozmrazovacích směsí na bázi glykolu.

 

---

Obr. 1: Příklady makrofyt používaných k osazování vegetačních kořenových čistíren odpadních vod.

  Grafy souvislostí do úrovně:      I       II       III