Problematika odstraňování fosforu při čištění odpadních vod v domovních čistírnách. Alena Koryčanová

Transkript

1 Problematika odstraňování fosforu při čištění odpadních vod v domovních čistírnách Alena Koryčanová Bakalářská práce 2011

2 Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Fakulta technologická Akademický rok: 2010/2011 Z A D Á N Í B A K A L Á Ř SK É P R Á C E (P R O J E K T U, U M Ě L E C K É H O DÍLA, U M Ě L E C K É H O V Ý K O N U) Jméno a příjmení: Osobní číslo: Studijní program: Studijní obor: Alena Koryčanová T08885 B 2808 Chemie a technologie materiálů Chemie a technologie materiálů Téma práce: Problematika odstraňování fosforu při čištění odpadních vod v domovních čistírnách Zásady pro vypracování: 1. Proveďte s využitím odborné literatury literární průzkum na dané téma bakalářské práce podle pokynů vedoucího práce 2. Sestavte osnovu bakalářské práce podle pravidel UTB ve Zlíně platných pro danou publikaci a uspořádejte získaný materiál do logického celku 3. Výsledky literárního průzkumu kriticky zhodnoťte jako konečné znění bakalářské práce.

3

4 P íjmení a jméno: Kory anová Alena Obor: CHTM P R O H L Á E N Í Prohla uji, e beru na v domí, e odevzdáním diplomové/bakalá ské práce souhlasím se zve ejn ním své práce podle zákona. 111/1998 Sb. o vysokých kolách a o zm n a dopln ní dal ích zákon (zákon o vysokých kolách), ve zn ní pozd j ích právních p edpis, bez ohledu na výsledek obhajoby 1) ; beru na v domí, e diplomová/bakalá ská práce bude ulo ena v elektronické podob v univerzitním informa ním systému dostupná k nahlédnutí, e jeden výtisk diplomové/bakalá ské práce bude ulo en na p íslu ném ústavu Fakulty technologické UTB ve Zlín a jeden výtisk bude ulo en u vedoucího práce; byl/a jsem seznámen/a s tím, e na moji diplomovou/bakalá skou práci se pln vztahuje zákon. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o zm n n kterých zákon (autorský zákon) ve zn ní pozd j ích právních p edpis, zejm. 35 odst. 3 2) ; beru na v domí, e podle 60 3) odst. 1 autorského zákona má UTB ve Zlín právo na uzav ení licen ní smlouvy o u ití kolního díla v rozsahu 12 odst. 4 autorského zákona; 3) beru na v domí, e podle 60 odst. 2 a 3 mohu u ít své dílo diplomovou/bakalá skou práci nebo poskytnout licenci k jejímu vyu ití jen s p edchozím písemným souhlasem Univerzity Tomá e Bati ve Zlín, která je oprávn na v takovém p ípad ode mne po adovat p im ený p ísp vek na úhradu náklad, které byly Univerzitou Tomá e Bati ve Zlín na vytvo ení díla vynalo eny (a do jejich skute né vý e); beru na v domí, e pokud bylo k vypracování diplomové/bakalá ské práce vyu ito softwaru poskytnutého Univerzitou Tomá e Bati ve Zlín nebo jinými subjekty pouze ke studijním a výzkumným ú el m (tedy pouze k nekomer nímu vyu ití), nelze výsledky diplomové/bakalá ské práce vyu ít ke komer ním ú el m; beru na v domí, e pokud je výstupem diplomové/bakalá ské práce jakýkoliv softwarový produkt, pova ují se za sou ást práce rovn i zdrojové kódy, pop. soubory, ze kterých se projekt skládá. Neodevzdání této sou ásti m e být d vodem k neobhájení práce. Ve Zlín

5 1) zákon č. 111/1998 Sb. o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších právních předpisů, 47 Zveřejňování závěrečných prací: (1) Vysoká škola nevýdělečně zveřejňuje disertační, diplomové, bakalářské a rigorózní práce, u kterých proběhla obhajoba, včetně posudků oponentů a výsledku obhajoby prostřednictvím databáze kvalifikačních prací, kterou spravuje. Způsob zveřejnění stanoví vnitřní předpis vysoké školy. (2) Disertační, diplomové, bakalářské a rigorózní práce odevzdané uchazečem k obhajobě musí být též nejméně pět pracovních dnů před konáním obhajoby zveřejněny k nahlížení veřejnosti v místě určeném vnitřním předpisem vysoké školy nebo není-li tak určeno, v místě pracoviště vysoké školy, kde se má konat obhajoba práce. Každý si může ze zveřejněné práce pořizovat na své náklady výpisy, opisy nebo rozmnoženiny. (3) Platí, že odevzdáním práce autor souhlasí se zveřejněním své práce podle tohoto zákona, bez ohledu na výsledek obhajoby. 2) zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, 35 odst. 3: (3) Do práva autorského také nezasahuje škola nebo školské či vzdělávací zařízení, užije-li nikoli za účelem přímého nebo nepřímého hospodářského nebo obchodního prospěchu k výuce nebo k vlastní potřebě dílo vytvořené žákem nebo studentem ke splnění školních nebo studijních povinností vyplývajících z jeho právního vztahu ke škole nebo školskému či vzdělávacího zařízení (školní dílo). 3) zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, 60 Školní dílo: (1) Škola nebo školské či vzdělávací zařízení mají za obvyklých podmínek právo na uzavření licenční smlouvy o užití školního díla ( 35 odst. 3). Odpírá-li autor takového díla udělit svolení bez vážného důvodu, mohou se tyto osoby domáhat nahrazení chybějícího projevu jeho vůle u soudu. Ustanovení 35 odst. 3 zůstává nedotčeno. (2) Není-li sjednáno jinak, může autor školního díla své dílo užít či poskytnout jinému licenci, není-li to v rozporu s oprávněnými zájmy školy nebo školského či vzdělávacího zařízení. (3) Škola nebo školské či vzdělávací zařízení jsou oprávněny požadovat, aby jim autor školního díla z výdělku jím dosaženého v souvislosti s užitím díla či poskytnutím licence podle odstavce 2 přiměřeně přispěl na úhradu nákladů, které na vytvoření díla vynaložily, a to podle okolností až do jejich skutečné výše; přitom se přihlédne k výši výdělku dosaženého školou nebo školským či vzdělávacím zařízením z užití školního díla podle odstavce 1.

6 ABSTRAKT Bakalá ská práce se zabývá výskytem fosforu ve vodách, jeho vlivem na kvalitu prost edí a hodnocením funkce a ú innosti malých domovních istíren odpadních vod. Vzhledem k problém m s eutrofizací povrchových vod a s ohledem na zvý ené po adavky na kvalitu povrchových vod vyplývajících z legislativy EU, m eme p edpokládat navý ení d razu na odstra ování fosforu i u malých domovních istíren odpadních vod. Klí ová slova: fosfor eutrofizace domovní istírna odpadních vod ABSTRACT This bachelor work deals with the presence of phosphorus in the water, its influence on the quality of the water and also by the evalation of the function and the effectivity of the house wastewater treatment plants. Because there are problems with the eutrofication of the surface waters and in regard on the increased requirments for the quality of the surface waters, which are demanded by the legislation of the EU, we can suppose the increased emphasis on the phosphorus removal in the small house wastewater treatment plants. Key words: phosphorus eutrofication the house wastewater treatment plant

7 D kuji v em, kte í pomocí p isp li svými podn ty ke vzniku této práce. D kuji profesoru Janu Kupcovi za ochotu a volný as, který mi v noval p i vypracování bakalá ské práce. Dále chci pod kovat svým koleg m v zam stnání za trp livost a vst ícnost, kterou se mnou m li po dobu studia. Prohla uji, e odevzdaná verze bakalá ské/diplomové práce a verze elektronická nahraná do IS/STAG jsou toto né.

8 OBSAH ÚVOD ÚDAJE O STAVU POVRCHOVÝCH VOD V R ZEJMÉNA K OBSAHU FOSFORU FOSFOR A JEHO VLIV NA VODNÍ PROST EDÍ FOSFOR KOLOB H FOSFORU V P ÍROD EUTROFIZACE DEFINICE P Í INY EUTROFIZACE D SLEDKY EUTROFIZACE VODNÍHO PROST EDÍ ODPADNÍ VODY ROZD LENÍ ODPADNÍCH VOD SPLA KOVÉ ODPADNÍ VODY PR MYSLOVÉ ODPADNÍ M STSKÉ ODPADNÍ VODY KAPALNÉ ODPADY ZEM D LSKÉ FOSFOR VE SPLA KOVÝCH ODPADNÍCH VODÁCH Z DOMÁCNOSTÍ ORGANICKÝ FOSFOR A JEHO ZDROJE ANORGANICKÝ FOSFOR A JEHO ZDROJE PRINCIPY ODSTRA OVÁNÍ FOSFORU Z ODPADNÍCH VOD SEPARACE FOSFORU U ZDROJE POU ÍVÁNÍ BEZFOSFÁTOVÝCH PRACÍCH A ISTÍCÍ PROST EDK ODSTRAN NÍ FOSFORU Z ODPADNÍCH VOD POMOCÍ VHODNÉ TECHNOLOGIE BIOLOGICKÉ I T NÍ ODPADNÍCH VOD FILTRACE DOMOVNÍ ISTÍRNY ODPADNÍCH VOD TYPY DOMOVNÍCH ISTÍREN MECHANICKO-BIOLOGICKÁ ISTÍRNA ODPADNÍCH VOD KO ENOVÉ ISTÍRNY ODPADNÍCH VOD LEGISLATIVA LIMITY KVALITY VYPOU T NÝCH VOD ZÁV R... 38

9 SEZNAM POU ITÉ LITERATURY SEZNAM POU ITÝCH SYMBOL A ZKRATEK SEZNAM OBRÁZK SEZNAM TABULEK SEZNAM GRAF P ÍLOHA - VYU ITÍ DOMOVNÍCH ISTÍREN ODPADNÍCH VOD... 44

10 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 10 ÚVOD Voda je nenahraditelnou slo kou uspokojování pot eb obyvatelstva a základní podmínkou existence ivých organism. Nároky na zdroje sladkých vod se zvy ují nejenom r stem populace lov ka, ale sou asn i rychlým r stem spot eby vody na osobu a den. Je to d sledek rozvoje techniky a technologie výroby r stu pr myslové a zem d lské produkce. [1] Sou asn s mno stvím spot ebované vody vzr stá také objem vody, kterou je po pou ití p ed vypu t ním do tok, p ípadn do podzemních vod, nutné vy istit. Zdroje vody nejsou nevy erpatelné a rostou tedy zárove i nároky na kvalitu vypou t né vody. Na základ zvý eného mno ství vypou t ných odpadních vod do tok dochází ke zvý enému p ísunu ivin a tím pádem zvy ování produkce organické hmoty ve vod, tzv. eutrofizaci. Za tu je zodpov dný do velké míry fosfor, který figuruje v p írod jako nej ast j í limitující makrobiogenní prvek. Na tento problém upozor uje také nap. Franti ek Lellák a Franti ek Kubí ek: V posledních desetiletích se projevuje v eobecná akcelerace procesu eutrofizace zejména vlivem rostoucího p ísunu biogenních prvk odpadními vodami z m st a obcí, z pr myslu, z plo ných zdroj zne i t ní (zem d lská výroba) a bodových zdroj zne i t ní (domácnosti) a to p edev ím vlivem zvý eného obsahu fosforu. Pronikavý p ísun ivin v mnoha p ípadech ohro uje kvalitu u itkové vody a surové vody ur ené k úprav na vodu pitnou. [1] Problém se zvý eným p ísunem fosforu do tok je markantní p edev ím u málo vodnatých tok, kde vlivem nedostate ného pr toku dochází k vytvo ení optimálních podmínek pro eutrofizaci s následným r stem as a sinic, co zp sobuje úbytek po tu druh ivo ich a rostlin, pot ebujících k ivotu kvalitní vodu. V posledních letech spole n s podporou decentralizovaného systému i t ní odpadních vod u men ích obcí bez centrální istírny výrazn nar stá po et domovních istíren zaúst ných do tok. Na své sou asné technologické úrovni D OV nejsou schopny ú inn odstra ovat fosfor p ítomný v odpadních vodách z domácností, a ty se tak stávají jeho stále významn j ím zdrojem v povrchových tocích. Ve své práci jsem si tedy vzala za cíl shrnout informace o r zných typech domovních istíren odpadních vod se zam ením na zp soby a mo nosti odstra ování fosforu.

11 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 11 1 ÚDAJE O STAVU POVRCHOVÝCH VOD V R ZEJMÉNA K OBSAHU FOSFORU Jak vyplývá ze Zprávy o stavu vodního hospodá ství eské republiky z roku 2009 [2] do lo ve srovnání kvality vody v tocích v letech (Obrázek 1) s kvalitou vody v tocích v letech (Obrázek 2) k výraznému poklesu zne i t ní v tocích R. V letech do lo k významnému poklesu vypou t ného zne i t ní z bodových zdroj v R. V základních ukazatelích to bylo o 93 % pro BSK5, o 86 % pro CHSKCr a o 89 % pro NL. Nejvýznamn j í pokles mno ství vypou t ného zne i t ní byl patrný v 90. letech, a to p edev ím v d sledku restrukturalizace národního hospodá ství a dále rozsáhlé výstavby a modernizace istíren odpadních vod. Ji pouze pozvolný pozitivní trend vykazuje vývoj vypou t ného zne i t ní od roku [3] I HODNOCENÍ PODLE SN Základní klasifikace t ída I. a II. nezne i t ná a mírn zne i t ná voda III. zne i t ná voda IV. siln zne i t ná voda V. velmi siln zne i t ná voda Obrázek 1: Mapa jakosti vod, Jakost vody v tocích R [3]

12 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 12 HODNOCENÍ PODLE SN Základní klasifikace I. a II. nezne i t ná a mírn zne i t ná voda III. zne i t ná voda t ída IV. siln zne i t ná voda V. velmi siln zne i t ná voda Obrázek 2: Mapa jakosti vod, Jakost vody v tocích R [3] Mapa jakosti vod ve vybraných tocích eské republiky byla zpracována jak k asové úrovni dvouletí , tak podle SN Jakost vod Klasifikace jakosti povrchových vod. [2] Ka doro n je ve Zpráv o stavu vodního hospodá ství eské republiky uvád no porovnání aktuálního stavu se stavem jakosti vody dvouletí S ohledem na rozsah v té dob sledovaných ukazatel bylo mo né zpracovat jen porovnání podle základní klasifikace. Z Obrázku 2 je patrné, e i p es výrazné zlep ení jakosti vod se je t vyskytují úseky vodních tok za azené do V. t ídy jakosti vody. [2]

13 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 13 Pro zpracování mapy jakosti vody v tocích R za období poskytli správci povodí údaje z 307 profil bývalé státní sít sledování jakosti vod v tocích HMÚ. Za azení jednotlivých sledovaných profil do t íd istoty podle SN je následující: I. t ída nezne i t ná voda stav povrchové vody, který nebyl významn ovlivn n lidskou inností a p i kterém ukazatele jakosti vody nep esahují hodnoty odpovídající b nému p irozenému pozadí v toku II. t ída mírn zne i t ná voda stav povrchové vody, který byl ovlivn n lidskou inností tak, e ukazatele jakosti vody dosahují hodnot, které umo ují existenci bohatého, vyvá eného a udr itelného ekosystému III. t ída zne i t ná voda stav povrchové vody, který byl ovlivn n lidskou inností tak, e ukazatele jakosti vody dosahují hodnot, které nemusí vytvo it podmínky pro existenci bohatého, vyvá eného a udr itelného ekosystému IV. t ída siln zne i t ná voda stav povrchové vody, který byl ovlivn n lidskou inností tak, e ukazatele jakosti vody dosahují hodnot, které vytvá ejí podmínky umo ující existenci pouze nevyvá eného ekosystému V. t ída velmi siln zne i t ná voda stav povrchové vody, který byl ovlivn n lidskou inností tak, e ukazatele jakosti vody dosahují hodnot, které vytvá ejí podmínky umo ující existenci pouze siln nevyvá eného ekosystému [3] V letech se poda ilo sní it i vypou t né mno ství nebezpe ných a zvlá nebezpe ných závadných látek. K významnému poklesu do lo také u makronutrient (dusík, fosfor) v d sledku toho, e se v technologii i t ní odpadních vod u nových a intenzifikovaných OV cílen uplat uje biologické odstra ování dusíku a biologické nebo chemické odstra ování fosforu. [3] Zatímco v první polovin 90. let 20. století klesalo mno ství zne i t ní v odpadních vodách vypou t ných do povrchových vod hlavn v d sledku poklesu výroby, od poloviny 90. let 20. století se za al projevovat efekt rozsáhlé výstavby a modernizace istíren odpadních vod. Vývoj od roku 2003 (rok 2002 byl ovlivn n katastrofálními povodn mi) vykazuje ji pouze pozvolný pozitivní trend. Ke sní ení vypou t ného zne i t ní do lo tém ve v ech povodích, s výjimkou ukazatel BSK5 v povodí Odry, CHSKCr v povodí Moravy a Odry a NL v povodí Oh e a Odry (Graf 1). [3]

14 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 14 Významný problém pro vodní recipienty znamená vypou t ní nutrient dusíku a fosforu, jejich obohacováním vod dochází k eutrofizaci. Limitujícím faktorem je fosfor. U nutrient do lo v 90. letech 20. století rovn k významnému poklesu mno ství vypou t ného zne i t ní z bodových zdroj (Graf 2). Pokles byl ovlivn n p edev ím tím, e se v technologii i t ní odpadních vod u nových a intenzifikovaných istíren odpadních vod cílen uplat uje biologické odstra ování dusíku a biologické nebo chemické odstra ování fosforu. Od roku 2003 docházelo k pozvolnému sni ování mno ství vypou t ných nutrient (Tabulka 1). [3] V roce 2009 bylo mno ství vypou t ného zne i t ní v ukazateli N anorg t a P celk t. Ve srovnání s rokem 2008 se mno ství vypou t ného zne i t ní v ukazateli N anorg. meziro n sní ilo o t (o 9,6 %), ale v ukazateli P celk.. meziro n zvý ilo o 109 t (o 10,4 %). Pravd podobn m lo na tuto skute nost vliv i vyu ívání fosforu v prost edcích do my ek na nádobí. V p edchozích letech (od íjna 2006) bylo mno ství fosforu vypou t ného z domácností sni ováno mj. i uvád ním pracích prost edk na trh s koncentrací fosforu men í ne 0,5 % dle vyhlá ky. 78/2006 Sb. Dobrovolná dohoda o bezfosfátových výrobcích (s koncentrací fosforu do 0,1 %) platí ji od roku 2005, ale ne v ichni výrobci se p ipojili. [3] Mno ství zne i t ní p itékajícího na OV se ji statisticky významn nem ní a vývoj produkovaného zne i t ní jmenovaných látek vykazuje od roku 2003 vícemén stagnaci. Vzhledem k tomu, e velké zdroje zne i t ní mají OV ji vybudovanou nebo rekonstruovanou, je sni ování mno ství vypou t ného zne i t ní pozvoln j í. [3]

15 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 15 Graf 1: Relativní vyjád ení vypou t ného zne i t ní v ukazatelích BSK5, CHSKCr a NL [index, 1993 = 100], [2] Graf 2: Relativní vyjád ení vypou t ného zne i t ní v ukazatelích Nanorg. a Pcelk.. [index, 2003 = 100], [2]

16 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 16 N anorg. N anorg. [%] P celk. [%] Rok [t/rok] roku 2003] P celk. [t/rok] roku 2003] , , , , , , , , , , ,8 Tabulka 1: Relativní vyjád ení mno ství vypou t ného zne i t ní v ukazatelích N anorg. a P celk [2] Významný zdroj zne i t ní, zejména pokud jde o dusi nany, fosfore nany a pesticidy, p edstavují rovn plo né zdroje zem d lské hospoda ení a erozní splachy z terénu. Na mno ství t chto látek, které se dostane do vod, má vliv krom jiných faktor také aplikace a dávkování dusíkatých hnojiv a p ípravk na ochranu rostlin v zem d lské produkci a podmínky pro erozi zem d lských p d. [3] Vlivem po adovaného terciárního stupn i t ní p i výstavb nových OV a p i rekonstrukci stávajících OV lze p edpokládat dal í sni ování vypou t ných nutrient. Ke sní ení mno ství vypou t ného zne i t ní by m lo p isp t i dokon ení rekonstrukce a intenzifikace Úst ední istírny odpadních vod v Praze. [3] Na centrální OV jsou ji p ipojeny v echny velké zdroje zne i t ní (tj. pr myslové podniky a v echny obce nad 2000 obyvatel) a 76 % obyvatel R. Zbývá vy e it odvád ní a i t ní odpadních vod v men ích obcích (do 500 obyvatel), kde je p i srovnání na obyvatele ijícího ve v t ím m st p ipojení na kanalizaci s OV vlivem roztrou enosti zástavby asov a p edev ím finan n náro né. [3]

17 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 17 2 FOSFOR A JEHO VLIV NA VODNÍ PROST EDÍ 2.1 Fosfor Fosfor je biogenní prvek, který zásadním zp sobem ovliv uje primární produkci zelených rostlin. Vedle dusíku je základním prvkem vý ivy sinic a as. Pom r t chto dvou prvk pot ebný pro optimální r st organizm je cca 100:1, kde v t í podíl má dusík. Z toho podle Liebigova zákona minima vyplývá, e fosfor jako limitující prvek hraje klí ovou roli v nár stu asové biomasy. To znamená, e ím je více fosforu v povrchových vodách, tím nastává v t í produkce sinic a as. [4] Fosfor je také d le itou sou ástí ivých t l v mno ství do 2 % hmotnosti rostlinné su iny, kde hraje nezastupitelnou úlohu v energetickém metabolismu. [1] Fosfor tvo í s kyslíkem fosfore nany, které jsou p ítomné v litosfé e, biosfé e, hydrosfé e i atmosfé e. Rozpu t ný anorganicky vázaný fosfor se m e vyskytovat ve vodách ve form jednoduchých nebo komplexních orthofosfore nan nebo polyfosfore nan v iontové nebo neiontové form. Polyfosfore nany vyskytující se ve vodách mohou mít strukturu bu et zovou (katenapolyfosfore nany) nebo cyklickou (cyklopolyfosfore nany). Mezi formy organicky vázaného rozpu t ného fosforu pat í nap. fosfáty hexos, fosfolipidy, fosfoproteiny, koenzymy ADP a ATP, nukleové kyseliny, aj. Z biologického hlediska je významná ta ást rozpu t ného fosforu, která je vyu itelná asami. Jde o biologicky vyu itelný, dostupný fosfor. Autotrofní organizmy jsou schopné asimilovat fosfor ve form orthofosfore nan. Exracelulární enzymy doká í hydrolyzovat organicky vázaný fosfor do formy fosfore nan. [4] O O O O HO P O P... O P O P OH O O O O Obrázek 3: struktura katenapolyfosfore nan [4]

18 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 18 O OH O O P O O P P HO O OH Obrázek 4: struktura kyseliny cyklotripolyfosfore né [4] 2.2 Kolob h fosforu v p írod Hlavním zásobníkem fosforu na Zemi jsou sedimenty a horniny s nerozpustnými fosfore nany Ca, Mg, Al, Fe (tzv. fosfátové nerosty). Dostupné sv tové zásoby tohoto fosforu iní asi 16 mld. tun v porovnání s celkovým mno stvím cca 120 mld. tun ulo ených hlavn v oceánech. Fosfor je uvol ován do prost edí v tráním hornin a inností mikroorganism. Do ekosystému vstupuje v t inou v podob ortofosfore nan (hlavn fosfore nanu elezitého). S Ca a Fe tvo í v p d soli, jejich rozpustnost (a tedy i dostupnost rostlinám) se zvy uje s p ítomností humusových látek. Rozpu t ný pak m e být asimilován a vázán do protoplazmy. Rostlinám je p ístupný i z exkrement a je jimi p ijímán hlavn v podob aniontu H 2 PO 4 -. Fosfor se vyskytuje v p dní vod, tocích ek, jezerech, oceánech, v sedimentech mo í a skalních masív. Jeho cyklus je otev ený nebo také sedimenta ní, nebo minerální fosfor je splavován z pevniny do oceán, kde se usazuje bu v litorálu nebo se inkorporuje do hlubinných sediment (okolo 13 mil. tun ro n ). Odtud m e být navrácen zp t pouze p i vyzdvi ení oceánského dna a následném vzniku nové pevniny, v ní je sou ástí mate né horniny. Jen ást fosforu je recyklována mo skými ptáky (guáno) a rybolovem. [5] Obrázek 5: Kolob h fosforu v p írod [5]

19 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 19 Nedostatek fosforu vyvolává nap. p ed asný opad list a r zné nekrózy nadzemních ástí rostlin. Naopak s nadbytkem ivin, eutrofizací, dochází k rozsáhlým zm nám ve spole enstvech. Ve vodním prost edí zaznamenáváme mohutný rozvoj vodních sinic a as, objevuje se zákal, v t í vodní rostliny ustupují v silné mezidruhové konkurenci. Navíc rozklad mohutné biomasy fytoplanktonu m e vést k poklesu koncentrace kyslíku (vydýchání) a k vyhubení vodních ivo ich v etn ryb. Výsledkem je sice vysoce produktivní spole enstvo, ale s malou druhovou diverzitou organism a nízkou estetickou hodnotou. [5] lov k zasahuje stále vy í mírou do p irozeného kolob hu. Stoupá výroba a aplikace fosfore ných hnojiv v zem d lství a v pr myslu. [1] 2.3 Eutrofizace Definice Eutrofizace je definována jako proces zvy ování produkce organické hmoty ve vod, ke které dochází p edev ím na základ zvý eného p ísunu ivin do stojatých a tekoucích vod. Eutrofizace je p írodní d j, jen v d sledku lidské innosti p esáhl p irozené meze. P írodní eutrofizace je zp sobena uvol ováním dusíku a fosforu, p ípadn silikát, z p dy, sediment a odum elých vodních organizm. Um lá eutrofizace je zp sobena intenzivní zem d lskou výrobou, n kterými druhy pr myslových odpadních vod, pou íváním polyfosfore nan v pracích a istících prost edcích a zvý enou produkcí komunálních odpadních vod a odpad fekálního charakteru. [4] P í iny eutrofizace Lidská spole nost produkuje velké mno ství látek, které svými ú inky ovliv ují kvalitu ivotního prost edí. Vedle toxických látek je mo né se dnes setkat i s látkami, které nejsou ve své podstat jedovaté, jejich vlastnosti v ak zp sobují i podporují jiné negativní jevy. Mezi takové odpadní látky lze po ítat nutrienty ( iviny), které svojí nar stající koncentrací

20 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 20 v povrchových vodách zvy ují jejich trofii ú ivnost (zamo ení ivinami - eutrofizaci, která m ní vodní ekosystém, kvalitu vody a ekologickou rovnováhu. [4] Obrázek 6: P í iny indukované eutrofizace [6] lov k ovliv uje kolob h fosforu mnoha zp soby. Lovem mo ských ivo ich (ryb) navrací zp t z oceánu na pevninu zhruba 50 mil. tun fosforu ro n, co je v ak z hlediska oceánu zanedbatelná polo ka. O to více je v ak ovlivn n suchozemský biocyklus: více ne 13 mil. tun fosforu je obsa eno v ka doro ních dávkách zem d lských hnojiv, dal í 2-3 mil. tun projde domácnostmi (odpady). Tento fosfor se dostává do hydrologického cyklu, kde je pak obsa en ve vy í koncentraci v porovnání s p irozeným stavem, co m e zásadním zp sobem ovlivnit fungování a podobu ekosystém. Výsledek je je t umocn n odles ováním a erozí. Fosfor je asto limitujícím prvkem r stu rostlin a produktivity fytoplanktonu. [5] 2.4 D sledky eutrofizace vodního prost edí D sledkem eutrofizace je naru ení ekologických proces následkem p ebytku ivin ve vodním prost edí.[5]

21 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 21 V nádr ích a stojatých vodách zaznamenáváme masový rozvoj vodního kv tu, sinic i vegeta ního zabarvení, tvo eného zelenými asami nebo i rozsivkami, p ípadn n kterými druhy vy ích rostlin. Nastává obvykle v letních m sících, kdy je dostatek tepla a slune ního sv tla. Nadm rný nár st fytoplanktonu zp sobuje problémy vy ím rostlinám a zap í i uje jejich úbytek. Jedním z d sledk je pak i sní ená samo istící schopnost ek a jezer. asy a sinice, je se shroma ují u hladiny, vytvá ejí bariéru slune ním paprsk m, které se nedostanou k organizm m ve v t í hloubce. Velká koncentrace fytoplanktonu zp sobuje úbytek citliv j ích organizm, jejich místo pak zaujímají výhradn organizmy odoln j í, které se v d sledku malého mno ství p irozených více citlivých konzument a predátor p emno ují a zp sobují dal í, mnohdy nevratné, zm ny v ekosystémech. Odolná makrofyta pak nap íklad rychlým a nelimitovaným r stem zp sobují zar stání tok i sni ují reten ní kapacitu nádr í. Výsledkem je sice vysoce produktivní spole enstvo, ale s malou druhovou diverzitou organism a nízkou estetickou hodnotou. Dal ím negativním faktorem zvý eného výskytu as a sinic je naru ení kyslíkového re imu. Rozklad mohutné biomasy fytoplanktonu asto vede k poklesu koncentrace kyslíku (vydýchání) a k vyhubení vodních ivo ich v etn ryb. [5] Revitalizace? Obrázek 7: Schéma vlivu eutrofizace na vodní ekosystém [5]

22 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 22 Zvý ený obsah fosfore nan p sobí komplikace vodárnám, proto e zhor uje upravitelnost vody. To je záva ný problém zejména v na ich podmínkách, kdy je zhruba 60 % zdroj pitné vody získáváno z povrchových zdroj. Dochází zde k ucpávání filtr, zhor ení organoleptických vlastností upravené vody, vzniku sekundárního mikrobiálního zne i t ní p i rozkladu organizm v rozvodné síti i k uvol ování hygienicky nep ijatelných látek do vody. Mnohé druhy sinic produkují celou adu toxických látek. P i jejich vy í koncentraci se mohou u koupajících se osob, zvlá t u d tí a citliv j ích jedinc, projevit ko ní vyrá ky, otoky a zán ty o ních spojivek. Krom chronických ú ink jsou v poslední dob zaznamenávány i p ípady akutní intoxikace. [4] Obrázek 8: Fotografie nádr e posti ené eutrofizací [6]

23 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 23 3 ODPADNÍ VODY Definice odpadních vod podle ustanovení 38 odst. 1 zákona. 254/2001Sb., o vodách a o zm n n kterých zákon (vodní zákon), ve zn ní pozd j ích p edpis : Odpadní vody jsou vody pou ité v obytných, pr myslových, zem d lských, zdravotnických a jiných stavbách, za ízeních nebo dopravních prost edcích, pokud mají po pou ití zm n nou jakost (slo ení nebo teplotu), jako i jiné vody z t chto staveb, za ízení nebo dopravních prost edk odtékající, pokud mohou ohrozit jakost povrchových nebo podzemních vod. Odpadní vody jsou i pr sakové vody z odkali, s výjimkou vod, které jsou zp tn vyu ívány pro vlastní pot ebu organizace, a vod, které odtékají do vod d lních, a dále jsou odpadními vodami pr sakové vody ze skládek odpadu. [7] 3.1 Rozd lení odpadních vod Spla kové odpadní vody Spla kové odpadní vody jsou produkovány z domácností. Jedná se p edev ím o odpadní vody ze sociálního za ízení, kuchyn, z pra ek a my ek nádobí. Spla kové odpadní vody obsahují velký podíl fekálií a mo e, jako jsou slou eniny dusíku, fosforu a uhlíku, dále polysacharidy, sacharidy, lipidy, bezdusíkaté a mastné kyseliny, co vypovídá o organickém zne i t ní OV. Dal í slo kou jsou anorganické látky, a to p edev ím chloridy, slou eniny fosforu (fosfáty) a tenzidy. Tyto látky jsou obsa eny hlavn v pracích a istících prost edcích pou ívaných v domácnosti. [8] Koncentrace t chto látek obsa ených ve spla kových vodách se odhaduje do 200 g/l za den na jednoho obyvatele (cca 60 g/l BSK5 a 120 g/l CHSKCr, tyto hodnoty se vyu ívají k navrhování istíren odpadní vod). [9] Pr myslové odpadní Pr myslové odpadní vody na rozdíl od spla kových OV mají r znorodý charakter i slo ení dané typem pr myslového odv tví, které je produkuje. [8]

24 UTB ve Zlín, Fakulta technologická M stské odpadní vody M stské odpadní vody jsou vody tekoucí v kanalizaci pr myslových m st a také obcí. P edstavují sm s spla kových vod a pr myslových vod. V p ípad, e ve m st je vybudována jednotná kanalizace, obsahují také srá kové splachy z ulic a vody pou ívané k i t ní komunikací a zpevn ných ploch. [8] Kapalné odpady zem d lské Kapalné odpady zem d lské vznikají v ivo i né výrob, p i chovu skotu a prasat ve form kejdy a mo vky. Jedná se o zvlá nebezpe né látky a závadné látky. [8] 3.2 Fosfor ve spla kových odpadních vodách z domácností Fosfor je prvek, který se ve spla kových vodách vyskytuje v organických nebo anorganických slou eninách jako rozpu t ný P rozp a nerozpu t ný P nerozp. a posuzuje se jako fosfor celkový P celk. Jak ji bylo uvedeno, je významným biogenním prvkem a m e se podílet na eutrofizaci vod. Proto je parametr celkový fosfor pe liv sledován a vyhodnocován. Základními formami výskytu fosforu v odpadních vodách jsou orthofosfore nany, polyfosfore nany, a organicky vázaný fosfor (P org ). [9] Organický fosfor a jeho zdroje Organický fosfor v domovních odpadních vodách je obsa en p edev ím v ivo i ných odpadech. lov k vylou í mo í a fekáliemi denn asi 1,5 g fosforu. Mezi formy organicky vázaného rozpu t ného fosforu pat í nap. fosfáty hexos, fosfolipidy, fosfoproteiny, koenzymy ADP a ATP, nukleové kyseliny, aj. Z biologického hlediska je významná ta ást rozpu t ného fosforu, která je vyu itelná asami. Jde o biologicky vyu itelný, dostupný fosfor. [9] Anorganický fosfor a jeho zdroje Zdrojem anorganické formy fosforu v domovních odpadních vodách jsou ortofosfore nany a polyfosfore nany. Nej ast j í formou výskytu jsou ortofosfore nany. Polyfosfore nany jsou obsa eny zejména v pracích a istících prost edcích. Degradací organických látek i

25 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 25 hydrolýzou polyfosfore nan (a to ji ve stokové síti nebo p i mechanickém i t ní) se ve kerý fosfor transformuje na formu orthofore nan. [9] V práci je proveden pr zkum pou ití fosfátových a bezfosfátových pracích prost edk v prádelnách a domácnostech. Uveden je takté odhad produkce fosforu, vznikajícího p i praní prádla v pr myslových prádelnách a p i automatickém mytí nádobí v domácnostech.

26 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 26 4 PRINCIPY ODSTRA OVÁNÍ FOSFORU Z ODPADNÍCH VOD Fosfor p ítomný v odpadních vodách má p vod pov t inou v mo i, fekáliích a istících prost edcích (saponáty, prací prá ky, atd.). Proto bylo zavedeno barevné d lení odpadních vod na luté (mo ), hn dé (fekálie) a edé (odpadní vody z praní, mytí, sprchování, atd.) a optimalizuje se princip nakládání s nimi p i sou asném optimálním vyu ití jejich látkového potenciálu. [10] Zamezit p ísunu z fosforu z domácností do vodních tok lze n kolika zp soby: 1. jeho separací u zdroje - jedná se o luté vody a hn dé vody 2. pou ívat pouze bezfosfátové prací a istící prost edky 3. odstran ním fosforu z odpadních vod p ed vnosem do vodního toku pomocí vhodné technologie 4.1 Separace fosforu u zdroje Dosp lý lov k vylou í okolo 500 l mo i za rok a je v ní obsa eno cca 50 % fosforu a 80 % ve kerého dusíku p ítomného ve spla kové odpadní vod. Separace mo i m e proto p isp t k výrazn ni ím koncentracím fosforu i dusíku v odpadních vodách a sou asn m ou nutrienty znovu vyu ít pro hnojení. Za ú elem separace mo i a fekálií se pou ívají speciální vyrobená sanitární za ízení. Odtud jsou luté a hn dé vody odvád ny potrubím do sb rného nádoby, kde je mo vhodnou technologií upravována na hnojivo, které je mo no vyu ít v zem d lství. Tento zp sob vnosu fosforu do domovních odpadních vod se v eské republice dosud plo n nevyu ívá. Studie ukazují na neochotu ke zm n v nau ených hygienických zvycích, neochotu v investování do dal ích stavebních úprav v domácnostech (pot eba dal ího potrubí na odvád ní lutých vod), v zako en ných p edsudcích vyu ití mo i nebo hnojiv z ní vyrobených v zem d lství a následné konzumace vyp stovaných plodin. [10]

27 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 27 Obrázek 9: D lení odpadních vod [10] 4.2 Pou ívání bezfosfátových pracích a istící prost edk Nejsystémov j í a nejlevn j í e ení je omezit produkci fosforu tam, kde je to jenom trochu mo né, ne ho potom slo it a draze odstra ovat z odpadních vod. [10] Pou íváním výhradn bezfosfátových pracích a istících prost edk v domácnostech lze zabránit vnosu 40 % - 50 % anorganického fosforu do vypou t ných odpadních vod. [11] V eské republice se dosud prodávají istící a prací prost edky s obsahem fosfát. I kdy ji více ne ty i roky platí vyhlá ka. 78/2006 Sb., m e ka dý ob an koupit prací prá ek s obsahem fosfát. Pr myslové prádelny vypustí do odpadních vod odhadem tun fosfát za rok. Pou íváním my ek v domácnostech se vypustí odhadem tun fosforu/rok. S rostoucím po tem domácností vybavených my kou bude toto íslo r st. P i specifické produkci fosforu 3 g/obyvatele a den p i 10,5 milionech obyvatel je v R vyprodukováno tun fosforu/rok. [11] Na eském trhu je dostatek t chto bezfosfátových prost edk. Spot ebitelé jsou v ak ovlivn ni systematickou reklamní kampaní na prací prá ky, které dosud obsahují fosfáty. Neuv domují si také, e si odná ejí dom v 10 kg balení pracího prá ku za neuv iteln nízkou cenu p edev ím 8 kg plnidla. Nej ast ji se pou ívá síran sodný a chlorid sodný, zaji ující sypkost prá ku a vhodné koncentrace ostatních slo ek. Plniva se p i praní

28 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 28 zachytávají ve struktu e tkaniny a zp sobují tvrdost prádla, které je nutno zm k ovat pomocí avivá e. [9] Fosfáty se v pracích a istících p ípravcích pou ívají spolu s uhli itany, k emi itany, b lícími látkami a enzymy jako aktiva ní p ísady pro zlep ení vlastností tenzid. Jedná se o polyfosfore nany, které zm k ují vodu a vyzna ují se schopností zabra ovat zp tnému usazování ne istoty v tkanin v pr b hu pracího cyklu. [9] V odpadních vodách vypou t ných z domácností je obsa eno 2,5-3 g na osobu za den fosforu. Z jedné 4 lenné domácnosti se tedy vyprodukuje celkem g fosforu denn p i specifické spot eb vody 0,6 m 3 za den. Z toho % produkují výkaly a mo, tj. 6,5 g, a % tj. 5,5 g, je z pracích a mycích prost edk (automatické pra ky, my ky nádobí p ípadn jiné detergenty). Jedná se tedy o odpadní vody p itékající do domovních OV. [12] Z toho plynou podíly koncentrace fosforu v odpadní vod na nátoku do domovní OV 1. lidské fekálie a mo mg/l 2. istící a prací prost edky 9-13 mg/l Názorný p íklad: 1. Produkce celkového fosforu z lokality 20 RD vybavených D OV p i pou ívání fosfátových istících a pracích prost edk o po tu obyvatel 80 lidské fekálie a mo istící a prací prost edky fosfor celkem 0,52 g na den tj. 0,169 t/za rok 0,44 g na den tj. 0,161 t/za rok 0,96 g na den tj. 0,33 t/rok 2. Produkce celkového fosforu z lokality 20 RD vybavených D OV p i pou ívání bezfosfátových istících a pracích prost edk o po tu obyvatel 80 lidské fekálie a mo 0,52 g na den tj. 0,169 t/rok istící a prací prost edky 0,00 g na den tj. 0,000 t/rok fosfor celkem 0,52 g na den tj. 0,169 t/rok Rozdíl fosforu za rok na nátoku do OV p i pou ívaní bezfosfátových p ípravk iní za rok 0,161 t.

29 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 29 P i 50% ú innosti i t ní je mno ství vypou t ného fosforu z OV zatí enými fosfátovými istícími a pracími prost edky fosfátové fosfor celkem 0,48 g na den tj. 0,169 t/rok bezfosfátové fosfor celkem 0,26 g na den tj. 0,0845 t/rok Rozdíl 0,081 t fosforu za rok V koncentra ních hodnotách by p edchozí výpo et vypadal takto: 1. koncentrace celkového fosforu v D OV p i pou ívání fosfátových istících a pracích prost edk lidské fekálie a mo istící a prací prost edky fosfor celkem mg/l 9-13 mg/l l mg/l 2. koncentrace celkového fosforu v D OV p i pou ívání bezfosfátových istících a pracích prost edk lidské fekálie a mo istící a prací prost edky fosfor celkem mg/l 0-0 mg/l l mg/l P i 50% ú innosti i t ní je mno ství vypou t ného fosforu z OV zatí enými: a) fosfátovými istícími a pracími prost edky fosfátové fosfor celkem mg/l b) bezfosfátové fosfor celkem 6,5-7,5 mg/l Rozdíl 3,5-7,5 mg/l Na tomto p íklad je vid t, e lze tímto nejjednodu ím zp sobem sní it p ísun fosforu do vypou t ných odpadních vod do domovní istírny odpadních vod a tím ovlivnit kvalitu vpou t ných p ed i t ných vod do toku. Sta í pouze pou ívat výhradn bezfosfátové p ípravky. Já sama pou ívám ve své domácnosti ji sedm let výhradn eské istící a prací prost edky ozna ené eskou zna kou ekologicky etrný výrobek (E V) a jsem s nimi naprosto spokojená. Ekozna ka mi dává jistotu, e pou íváním t chto p ípravk chráním ivotní prost edí a p edev ím zdraví své rodiny.

30 UTB ve Zlín, Fakulta technologická Odstran ní fosforu z odpadních vod pomocí vhodné technologie Biologické i t ní odpadních vod P i biologickém i t ní odpadních vod se jedná p edev ím o rozlo ení organických látek v nich obsa ených, z nich v ak je biologicky rozlo itelná jen jejich ur itá ást. Nositelem procesu jsou mikroorganizmy, p edev ím bakterie, pro n je organická hmota substrátem, jeho rozkladem metabolickými procesy za ú asti enzym získávají energii a látky pot ebné k syntéze své biomasy (r stu). ást biogenních prvk (prvky pot ebné ke stavb bun né hmoty P a N) získávají i z látek anorganických. V biologických istírenských systémech se jedná v dy o sm snou mikrobiální kulturu s v t í i men í pestrostí druh. Tyto bakterie jsou souhrnn ozna ovány jako poly-p bakterie. Je-li t eba odstra ovat z odpadní vody fosfor, musí být vytvá eny podmínky p íznivé pro tyto poly-p bakterie. Pokud se poda í navodit mechanismus zvý eného biologického odstra ování fosforu, m e obsah fosforu v su in aktivovaného kalu dosahovat a 9 10 %. [13] Filtrace Vyu ití filtrace pro odstran ní fosforu v dy p edpokládá p edchozí p evedení fosforu do pevné fáze, (srá ením) nap. chemická sra enina nebo biomasa. Filtrace m e být mikrosítová, nap. na odtoku z istíren separujících nerozpu t né látky nebo aktivovaný kal obsahující fosfor. Tento druh separace je primárn zam en na separaci nerozpu t ných látek a odstran ní fosforu je pouze jako vedlej í efekt. [14] Filtrace není sou ástí b n pou ívaných domovních istíren odpadních vod. Dodává se pouze v p ípad, e je nutno sní it koncentraci fosforu na odtoku z OV. Nap. vypou t ní p ed i t ných odpadních vod do vod podzemních nebo povrchových vod málo vodného vodárenského toku.

31 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 31 5 DOMOVNÍ ISTÍRNY ODPADNÍCH VOD 5.1 Typy domovních istíren Mechanicko-biologická istírna odpadních vod Mechanicko-biologická konven ní výrobek. Jedná se o samonosnou plastovou vícekomorovou nádr, která je kompletn technologicky vybavena a p ipravena ihned po montá i a propojení s potrubí a p ipojením dmýchadla ke spu t ní. Skelet OV se vyrábí z polypropylenu, který zaji uje dlouhodobou ivotnost výrobku. istící proces pracuje na principu biologického i t ní odpadních vod pomoci aktivovaného kalu ve vznosu. Odpadní voda v nádr i je v ur itých intervalech provzdu ována sadou vzduchových trysek. Vzduch, nezbytný pro ivot mikroorganism, je dodáván nehlu ným membránovým dmychadlem, je bývá umíst no p ímo v istírn nebo technické místnosti RD nebo se osazuje v t sné blízkosti OV. Dmychadlo se také pou ívá na pohon vzduchového erpadla, zaji ujícího p e erpávání i t né odpadní vody mezi jednotlivými komorami. Mechanicko-biologické istírny kvalitn istí pouze pokud je do vody vhán n v pravidelný p ísun vzduchu. Jedná se o aerobní proces i t ní. ást fosforu p echází v pr b hu biologického i t ní z rozpu t ných slou enin fosfore nan do bun k bakterií, nebo tento nutrient je sou ástí nov syntetizované biomasy p ebyte ného kalu. Odstran ní fosforu v b n zatí ené domovní mechanicko biologické OV bývá 20 a 50 %. Obrázek 10: Schema umíst ní domovní OV [10] Vy i t nou vodu z istírny lze jímat a dále vyu ívat k zaléváni nebo k dal ímu pou ití v domácnosti (návrat na WC). Mo nosti jejího dal ího vyu ití jsou závislé na stupni a kvalit zvolených do i ovacích za ízení. Pokud se p ed i t ná voda pou ívá pouze na

32 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 32 ko enovou zálivku, posta í vodu na odtoku z istírny zachytit do jímky nebo do zásobníku, který m e byt sou ástí istírny. Pro kapénkovou zálivku (zálivku na list) je vhodné pou ít vodu, která je do i t na na istírn s vestav ným pískovým filtrem.v tomto filtru se zachytí dal í drobné ne istoty a do zásobníku odtéká naprosto irá, nezapáchající voda, dosahující charakteristik u itkové vody. V p ípad, e je po adavek vy i t nou vodu pou ívat na praní, splachování WC nebo ji jinak vyu ívat jako vodu u itkovou, je t eba ji zbavit také p ítomných bakterií, tzn. dále ji do istit nap. UV lampou, membránovou filtrací i chlorováním. [15] Obrázek 11:. Schéma fáze procesu i t ní OV TOPAZ [15]

33 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 33 Obrázek 12: Schéma fáze procesu regenerace OV TOPAZ [15] Aktivovaný kal je sm snou bakteriální kulturou, obsahující p ípadn i jiné organizmy jako nap íklad houby, plísn, kvasinky, prvoky aj., ale také z vody absorbované suspendované a koloidní látky. Aerobní bakterie pot ebují ke svému metabolizmu kyslík, který musí být do aktiva ní nádr e pr b n p ivád n, obvykle jejím provzdu ováním. Aerací se sou asn udr uje aktiva ní sm s ve vznosu. Takto nedochází k usazování kalu a tím k omezení jeho styku s odpadní vodou. D sledkem nedostate ného provzdu ování je vy erpání rozpu t ného kyslíku. Pokud je tento stav dlouhodobý, nastane odumírání aerobních bakterií a vytvo í se anaerobní podmínky, p i nich probíhají rozkladné procesy pomaleji a istící aerobní proces se zhroutí. [15] Výhody konven ních istíren Biologická OV s ú inností i t ní 95 % Nízké po izovací náklady Snadná instalace Bezhlu ný provoz Nevýhody Nutno vybudovat p ípojku elektrické energie pro pohon dmychadla Nutno po ítat s náklady na elektrickou energii Nutno provád t astou kontrolu chodu dmýchadla (p i výpadku energie nutno znovu zapnout) Ko enové istírny odpadních vod Um lé mok ady jsou systémy, které jsou navrhovány a stav ny tak, aby p i i t ní odpadních vod byly vyu ívány procesy, které probíhají v p irozených mok adech. Um lé mok ady se rozd lují podle n kolika kritérií, p edev ím podle druhu pou ité vegetace a zp sobu pr toku odpadní vody. [16]

34 UTB ve Zlíně, Fakulta technologická 34 Kořenové ČOV se budují jako zemní nádrže s 1 a více filtračními poli. Zemní vodotěsná jímka je vyplněna filtračním materiálem s rozvodným a svodným potrubním systémem a osázená vhodnými rostlinami. Před nátokem do ČOV se osadí septik na zachytávání hrubých nečistot. Na odtoku z ČOV se osadí plastová šachta, která slouží k vyrovnávání hladiny vody v tělese čistírny, jako menší akumulační jímka a také pro odběr kontrolních vzorků vyčištěné vody. Obrázek 13: Kořenová ČOV pro 4 EO Lhota u Malenovic [17] Fosfor je z odpadní vody odstraňován téměř výhradně rostlinným příjmem především o adsorpcí a srážením ve filtračním poli, případně absorpcí rostlinami (s následnou sklizní biomasy). Materiály, které jsou běžně využívány pro filtraci v kořenových čistírnách (kačírek, štěrk, drcené kamenivo), však mají velmi malou sorpční kapacitu, a proto je odstraňování fosforu v KČOV poměrně nízké a pro splaškové vody většinou nepřesahuje 50 %. Odstraňování fosforu lze zvýšit použitím materiálů, které mají vysokou sorpční schopnost, například kalcit. Sorpční kapacita tohoto materiálu je však limitovaná a po čase

35 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 35 je nutné celou nápl vym nit. Navíc cena t chto filtra ních materiál je výrazn vy í ne u b n pou ívaných filtra ních materiál. [16] Výhody K OV [16] jsou schopny istit odpadní vody s nízkou koncentrací organických látek, co je u klasických istíren problém dob e se vyrovnávají s kolísáním mno ství a kvality odpadních vod mohou pracovat p eru ovan, co klasické istírny nemohou vy adují minimální (ale pravidelnou) údr bu nevy adují elektrickou energii mají men í náchylnost k havárii systému dob e zapadnou do krajiny a jsou její sou ástí, p ípadn mohou plnit i okrasnou funkci Nevýhody K OV [16] ve srovnání s klasickými istírnami jsou náro n j í na plochu nejsou vhodné pro odstra ování amoniaku a fosforu strojní istírny mají lep í p edpoklady pro ízení isticího procesu, pro analýzu p ípadných problém a pro aplikaci nápravných opat ení

36 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 36 6 LEGISLATIVA V souvislosti se vstupem eské republiky do Evropské Unie do lo v oblasti vodního hospodá ství k novele zákona. 254/2001 Sb., o vodách a o zm n n kterých zákon (vodní zákon), ve zn ní pozd j ích p edpis. [7] Jeho vydáním byla v R akceptována nejnov j í sm rnice ES pro vody tzv. Rámcové sm rnice vodní politiky Evropských spole enství (2000/60/ES) do lo p ijetím tzv. euronovely vodního zákona (zákon. 20/2004 Sb.). Na základ Rámcové sm rnice byla eská republika vymezena jako tzv. Citlivá oblast. Po adavky na kvalitu vypou t ných odpadních vod do vod povrchových stanovila podle 38 odst. 5 zákona. 254/2001 Sb. (ve zn ní pozd j ích p edpis ) vláda na ízením.. 61/2003 Sb. o ukazatelích a hodnotách p ípustného zne i t ní povrchových vod a odpadních vod, nále itostech povolení k vypou t ní odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech (dále jen Na ízení). [13] V praxi toto znamená, e p i vodoprávním ízení jsou stanoveny emisní limity pro konkrétní odtoky z istíren na základ posouzení sm ovací rovnice a sou asného stavu v recipientu. Vzhledem k tomu, e sou asný stav mnohdy neodpovídá po adovanému cílovému stavu povrchových vod a jsou zárove pro citlivé oblasti posuzovány u odtoku z OV i parametry zne i t ní dusíkem a fosforem, vyvstala v oblasti i t ní odpadních vod v poslední dob pot eba zvý eného odstra ování práv t chto nutriet. [13] Sou asná platná legislativa v oblasti vodního hospodá ství v eské republice se bohu el nezabývá sledováním kvality vypou t ných odpadních vod v ukazateli P celk. (fosfor celkový) u malých zdroj zne i t ní, jako jsou vody z domácnosti. Tento ukazatel je sledován pouze u zdroj zne i t ní nad 2000 ekvivalentních obyvatel, jak je uvedeno v p íloze. 1. Emisní standardy ukazatel p ípustného zne i t ní k na ízení vlády. 61/2003 Sb., o ukazatelích a hodnotách p ípustného zne i t ní povrchových a odpadních vod, ve zn ní pozd j ích p edpis. [18]

37 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 37 Práce je zam ena p edev ím na odstra ování fosforu, který je jedním z nejd le it j ím prvkem ovliv ující kvalitu na ich vod a nejsou zde blí e rozpracovávány dal í nemén d le ité oblasti ochrany vod. 6.1 Limity kvality vypou t ných vod Kvalita vypou t ných m stských odpadních je sledována podle tabulky 1a p ílohy. 1 k na ízení vlády. 61/2003 Sb. [18] Tabulka 2: Emisní standardy p ípustné a maximální koncentrace ukazatel zne i t ní vypou t ných odpadních vod v mg/l [18] Kvalita povrchových vod je sledována podle tabulky 1a p ílohy. 3 k na ízení vlády 61/2003 Sb. [18] Obsahuje ukazatele vyjad ující stav vody ve vodním toku, normy environmentální kvality a po adavky na u ívání vod. ( ást tabulky s limitem fosforu). Tabulka 3: Ukazatele vyjad ující stav vody ve vodním toku, normy environmentální kvality a po adavky na u ívání vod. ( ást tabulky s limitem fosforu). [18]

38 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 38 ZÁV R V souvislosti se strategickým rozvojem obcí zam eným na podporu výstavby rodinných dom, spole n s podporou decentralizovaného systému i t ní odpadních vod, výrazn nar stá po et domovních istíren zaúst ných do tok. D vody podpory decentrálního i t ní odpadních vod z jednotlivých nemovitostí u men ích obcí (do ) obyvatel jsou p edev ím ekonomické. Obce nemají k dispozici dostatek finan ních prost edk pro vybudování nové kanaliza ní sít s centrální istírnou odpadních vod. Náklady na výstavbu se pohybují v desítkách milión korun. Obce mohou vyu ít finan ní podpory státu formou dotace, av ak dota ní tituly jsou asto nastaveny s po adavkem vysoké spoluú asti obce (20-30%), co obce nejsou schopny ze svého rozpo tu pokrýt. Obce i jednotlivé domácnosti mají povinnost vypou t t odpadní vody ve stanovených limitech v souladu s legislativou. Sou asná legislativa R u p ed i t ných odpadních vod z domovních istíren ale sleduje pouze ukazatele CHSK Cr, BSK 5 a NL, ne v ak fosfor. B n pou ívané D OV neodstra ují fosfor p ítomný v odpadních vodách z domácností s takovou ú inností jako ostatní sledované ukazatele. Pro zvý ení ú innosti odstra ování fosforu je nutno doplnit systém o dal í stupe i t ní, který navy uje po izovací náklady istírny a sou asn náklady na i t ní odpadní vody. Bakalá ská práce se zabývá výskytem fosforu ve vodách, jeho vlivem na kvalitu prost edí a odstra ováním z vypou t ních odpadních v domovních istírnách. Shrnuje v podob re er e dosavadní poznatky z oblasti i t ní domovních odpadních vod s d razem na problematiku vypou t ní fosforu, který na e sou asná legislativa nelimituje. Vzhledem k tomu, e se jedná o záva ný problém, je ádoucí se na n j v nejbli í budoucnosti zam it.

39 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 39 SEZNAM POU ITÉ LITERATURY [1] LELLÁK, J. Hydrologie. KUBÍ EK. F. 1. vydání, vydavatelství Praha: Univerzita Karlova, 1991, ISBN [kniha] [2] Zpráva o ivotním prost edí eské republiky Dostupné z www: [webová stránka] [3] Zpráva o stavu vodního hospodá ství eské republiky v roce 2009 (Modrá zpráva). Dostupné z www: < [webová stránka] [4] EUTROFIZACE NA P ELOMU TISÍCILETÍ. Vladimír Ko í, Ji í Burkhard, Blahoslav Mar álek, Ústav chemie ochrany prost edí V CHT Praha. Dostupné z www:< [tematický lánek] [5] Obecná ekologie Doc. Mgr. Miroslav álek, Dr., eská zem d lská univerzita v Praze, elektronický studijní materiál,dostupné z www: < [webová stránka] [6] AMBRO OVÁ, J. Aplikovaná hydrologie (skripta). VYDAL: Vysoká kola chemicko-technologická v Praze, 2003, ISBN: [7] esko. Zákon. 254 z 1. srpna 2009 o vodách a o zm n n kterých zákon (vodní zákon), jak vyplývá z pozd j ích zm n. In sbírka zákon eské republiky, ro ník 2010, ástka 101, s Dostupný také z www: < 32/20f9c15060cad3aec1256ae30038d05c?OpenDocument >. ISSN [webová stránka] [8] Kupec, J. Zpracování odpadních vod a istírenských kal (skriptum). VYDAL: UTB ve Zlín, Fakulta technologická, Zlín 2002, IXBN [9] PITTER, P.: HYDROCHEMIE. SNTL. PRAHA 1990., VYDAL: Vysoká kola chemicko-technologická v Praze, 2009, ISBN [kniha]