PROVOZOVÁNÍ VODOJEMŮ Úvod stejnou vodu. Požadavky na provoz vodojemů (VDJ)

Transkript

1 OBSAH: Úvodník Ing. Bohumil Kujal Str. 1 Provozování vodojemů doc. Ing. Iva Čiháková, CSc. Str. 3 Zásady uspořádání malých vodních nádrží určených k úpravě jakosti vody prof. Ing. Jan Šálek, CSc. Str. 8 Rekonstrukce, intenzifikace a modernizace čistíren odpadních vod v povodí řeky Radbuzy Ing. Jiří Kaňka Str. 12 Využití recirkulačních systémů k intenzivnímu chovu ryb doc. Ing. Jan Kouřil, Ph.D., Ing. Bohumil Kujal Str. 16 Rekonstrukce vodovodních přivaděčů Ing. Petr Baránek Str. 20 Eutrofizace vod v ČR problém ekologický, vodohospodářský a socio-ekonomický doc. Ing. Josef Hejzlar, Csc. Str. 23 Aktualizovaný seznam členů ČSVH Ing. Jana Máchová Str. 25 Adresa ČSVH: Staroměstská 1, České Budějovice IČ: , účet: ČSOB / cssi@csvh.cz předseda: Ing. Bohumil Kujal, milda2@volny.cz mistopředseda: Ing. Jiří Kubeš, kubes_jiri@centrum.cz tajemník: Ing. arch. Martin Malec, martin-malec@atelier-malec.cz Redakční rada: Ing. Bohumil Kujal, Ing. Jana Máchová, Ing. arch. Martin Malec Foto: Ing. Jan Jindra, CSc. Grafická úprava: Ing. arch. Martin Malec Vydání: listopad 2009 Bulletin vydala jako jednorázový výtisk Česká vodohospodářská společnost ČSSI 2

2 PROVOZOVÁNÍ VODOJEMŮ Iva Čiháková Úvod Vodojemy jsou významné objekty v souboru staveb pro zásobování vodou. Lze bez nadsázky říci, že se jedná o objekty strategické. V jejich dřívějších i současných dokumentacích se odráží vždy kultura i technický pokrok příslušného období. Stavby jako takové, dokumentují poctivost řemesla v té které době, stav technického poznání i používané technologie. Není pochyb o tom, že vodojem jako stavba, je chrám pro vodu - obr.1. Úpravny vody se pyšní dlažbami, obklady, nerez materiály, téměř sterilním prostředím, uměleckým dílem a vlaječkami. Vodojem má velmi často hrubou betonovou podlahu a obojí je pro stejnou vodu. Obr.1 Požadavky na provoz vodojemů (VDJ) Základním úkolem provozovatele je zajistit bezporuchové dodávky kvalitní pitné vody pro odběratele, zajistit stálou zásobu požární vody a zásobu vody pro překlenutí omezené doby poruchy na řadech před vodojemem. Kvalita vody vyhovující příslušným standardům je požadována automaticky a je třeba ji dodržet spolu se splněním všech podmínek kladených na provozování. Velmi často se však jedná o požadavky zcela protichůdné. Zde se tedy zmíníme o hydraulické problematice proudění ve VDJ spojené s výměnou vody a dále budeme sledovat možnosti zamezení kontaminace vody v akumulačních nádržích, některými technickými řešeními pro zlepšení funkce VDJ, omezením namáhání konstrukcí a prodloužením životnosti staveb. 1. Provozování VDJ v systémech gravitačních a výtlačných výměna vody požadavky na provozní řád Pro provozování v gravitačních systémech je charakteristická stálá možnost plnění VDJ, bez nebezpečí energetického výpadku na čerpacích stanicích. Provozní řády VDJ určují, v jaké době, popř. při dosažení jaké hladiny, bude akumulační nádrž doplněna. U výtlačných systémů je zpravidla navržen systém plnění akumulací pravidelný, po omezený počet hodin, nejčastěji mimo dobu špičkových požadavků na dodávku elektrické energie, často však nahodile, nebo v době, kdy hladina poklesla byť i minimálně. Pro zajištění schopnosti dodávky vody je tento režim vhodný, avšak pro dodržení nutné kvality vody a dosažení výměny vody, je tento systém zcela nevhodný. Pro nutnou výměnu vody je často jediným možným řešením, v případě nevhodného dispozičního uspořádání přítokového a odběrného potrubí (blízko sebe, na jedné straně, apod.) povolení poklesu hladiny na minimum a nové napuštění. S ohledem na kvalitu vody, teplotu dopravované vody i okolí a stavebnětechnický stav VDJ je třeba provozním řádem určit optimální dobu, za jakou je nutné tuto manipulaci udělat. Obr. 2. Možnosti úpravy proudění vody v nádrži 3

3 Obr. 3. Proudění vody v nádrži přítok a odběr jsou na protilehlých stranách Obr. 4. Modelování proudění ve VDJ Fyzikální model (KZEI Praha) 2. Vstupy do VDJ Existuje ještě řada objektů s přímým vstupem z terénu do akumulační komory. Toto řešení je nevhodné a představuje pro kontaminaci vody velké nebezpečí. Je zřejmé, že se do vody zákonitě dostane vše z okolí vstupu, jako je prach, pylová zrna, zbytky trávy, zemina apod. V těchto případech je velmi žádané navrhnout úpravy minimálně ve formě zdvojení krytí otvoru vstupu a úpravy jeho okolí. Např. dvojitý uzávěr, hladké okolí vyspárované mimo vstup apod. Veškeré možné zamezení kontaminace pomůže zachovat dobrou kvalitu vody, prodlouží intervaly vypouštění vodojemů i jeho mechanické a chemické čištění. Běžné vstupy do akumulace jsou přes manipulační komory. Velmi často je to ještě přes tzv. meziprostor před akumulací, který většinou je řešen jako podesta, protože vstup se zpravidla umísťuje nad maximální provozní hladinu VDJ. Naprosté oddělení akumulace a armaturní komory a to nejlépe těsnými dveřmi (např. ocelové s povrchovou úpravou), do stejně provedených zárubní, chrání zásobu vody velmi dobře. 4

4 Obr. 5, 6. Vstup přímo do akumulační nádrže VDJ 3. Osvětlení vodojemů Zamezení pronikání denního světla do akumulačního prostoru je nezbytné a pronikání denního světla do prostoru armaturní komory je potřeba omezit na minimum, nejlépe opět vyloučit. Jedná se totiž o stálou dodávku nezbytné suroviny nutné k tvorbě řas a mikroorganismů. Zkušenosti z objektů s okny, popř. s luxferami ukazují na rozvoj řas na stěnách sousedících s akumulačním prostorem. Obr. 7. Řasy na stěně sousedící s akumulační nádrží 4. Povrchové úpravy Veškeré povrchy povrchové úpravy v prostoru armaturní komory je nutné mít jako bezprašné (podlahy, schody) a kovové konstrukce a potrubí opatřené nátěry, nebo provedené v nerezové úpravě. Stávající betonové (prašné) povrchy je velmi obtížné uklízet, zametat, nedají se setřít. Jakákoliv manipulace bývá horší než ponechání stavu a tím se tyto povrchy ve VDJ většinou neošetřují. Netěsnými vstupy i pohybem obsluhy v komorách je povrch podlahy zaprášený a prostou ventilací se vše dostává do akumulace, na hladinu vody. Obr. 8. Povrch podlahy je z prostého betonu 5

5 5. Větrání VDJ Pohybem hladiny nahoru a dolů v akumulačních nádržích dochází také k výměně vzduchu nad hladinou. K tomu slouží větrací otvory, které jsou osazeny vícenásobnými filtry. Celkovou velikost filtračních otvorů řeší projektová dokumentace, kde je řešena výměna vzduchu vzhledem k velikosti (objemu) a rychlosti, s jakou může být nádrž vyprázdněna, a to i havárií v blízkosti VDJ. V případě nedostatečné velikosti těchto větracích průduchů, nebo při zanesených vzduchových filtrech se tlak vzduchu nad hladinou vyrovná stejně, vzduch je nasát škvírami podél dveří popř. jinými vstupy. Abychom tomu zamezili, je lépe udržovat v dobrém a čistém stavu kontrolované vstupy tedy větrací otvory s filtry. Filtry (filtrační sestavy) je nutné osazovat v místech, kde k nim obsluha snadno může, nehrozí nebezpečí pádu, výměna není zdlouhavá. Na stávajících objektech jsou různé úpravy větrání propojení prostoru nad hladinou. Nejlépe se osvědčuje do větracích otvorů osadit nebo předsadit jednoduchá zařízení (rámečky s filtrační textilií) nebo filtry s filtrační tkaninou doplněnou uhlíkovými filtry či sycené aktivním uhlím. Možnosti umístění jsou: a) odvětrání ven mimo objekt přímo otvorem nad max. hladinou, otvor je osazen zvenku protidešťovými žaluziemi, mřížkou a filtry. Někdy je navržen zalomený průduch apod. b) odvětrání z akumulační nádrže pomocí vzduchotechniky ven mimo objekt. Potrubí vzduchotechniky je vedeno přes armaturní komoru (AK), je zakončeno protidešťovou žaluzií a mřížkou, uvnitř armaturní komory je vyjímatelný filtr (sestava jednotlivých filtračních vrstev). Obr. 9. Protidešťové žaluzie u větracích otvorů namísto dříve osazených oken 6. Vlhkost ve vodojemech S větráním VDJ úzce souvisí otázky týkající se vlhkosti v objektech. Vysoké procento vlhkosti v těchto konstrukcích je dáno prostředím samotným. Nicméně je nutné stavební konstrukce maximálně šetřit a usilovat o jejich maximální životnost. Že to je možné lze tvrdit na základě porovnání více objektů. Základní předpoklady pro minimální vlhkostní namáhání konstrukcí jsou následující: a) Odvětrání akumulačního prostoru ven mimo objekt (přes sestavu filtrů) b) Tepelná izolace prostoru armaturní komory c) Oddělení armaturní komory (AK) od akumulačního prostoru d) Snížení (omezení) možnosti vzniku rosných bodů na konstrukcích v AK e) Instalace klimatizace v armaturní komoře (nutné v případě její další funkce např. jako úpravna vody) 7. Bezpečnostní přeliv Jedná se o potrubí se vtokem nad maximální provozní hladinou, v úrovni havarijní hladiny. Toto potrubí se během provozu VDJ třeba vůbec nepoužije a jeho technický stav i jeho vyústění (do kalového prostoru VDJ nebo mimo objekt) rovněž musí splňovat přísné hygienické předpisy. V současné době to řeší některé provozy speciálními plováky osazovanými na bezpečnostní přeliv (BP), nebo jsou realizace, kde je provedeno napojení pro zatopení BP ev.jiné. Je ale nutné připomenout, že jsou i provozy, kde je toto propojení s venkovním prostředím zcela volné. 6

6 8. Okolí vodojemů Zabezpečení ochrany okolí objektu VDJ. Zákaz vstupu nepovolaným osobám (oplocení) a opatřeními k jeho vymáhání (vlastní kontroly, časté návštěvy Policie ČR, Městské policie, instalace bezpečnostního systému, monitoring kamery, autorizovaný vstup). Vzhledem k tomu, že jsou vodojemy na atraktivních a osamělých místech jsou u nich nalézány doklady trvalého osídlení, jako injekční stříkačky i malby na objektech. V okolí vodojemu je nutné udržovat travní porost sečením s odstraněním posečené trávy. Na objektu a v jeho blízkosti nevysazovat žádné trvalé porosty (stromy, keře) a odstraňovat dřeviny náletové. Na suché trávě je mnoho plísní, jejich hyfy se větrem přenesou nezajištěnými větracími otvory až do akumulačních nádrží, kde mají pro růst vhodné podmínky a začnou bujet. Mohou také vniknout přenosem či průvanem při vstupech. Obr. 10. Příklad objektů zásobujících tři tlaková pásma Závěrem Řada vodojemů postavených v průběhu 20. století je nyní před rekonstrukcí. Je aktuální upozornit na nedostatky, které se v současné době u řady provozovatelů řeší, nebo byly již vyřešeny. Rovněž tlak na kvalitu vody i přísnější hygienické požadavky mohou znamenat zvýšené náklady na častější mytí a lepší údržbu těchto staveb. Vzhledem k dobré kvalitě vody na výstupu z úpravny je tedy škoda umožnit její zhoršení v objektech akumulace. Cestou ke zlepšení dodávané vody je pravidelná výměna vody a maximální čistota v objektech vodojemů. Ta je zajištěna např. častějším mytím VDJ. To ale znamená vyšší náklady i větší opotřebení konstrukcí, nutnost mechanických zásahů tlakovou vodou i jinými technologiemi. Je tedy vhodné řešit maximální možnou prevenci pomocí minimálního vstupu znečištění. Z hlediska životnosti konstrukce provést důkladný audit jednotlivých součástí stavebního objektu i okolí a navrhnout vlastníkovi typ dokonalejší údržby, opravy a popř. rekonstrukce objektu vodojemu. Na základě tříletého sledování vodojemů i zkušeností, které se podařilo díky spolupracujícím provozovatelům získat je možné údaje čerpat v Závěrečné zprávě výzkumného úkolu NAZV ukončené v r. 2008, na které pracovala 3 pracoviště VÚV T.G.M., VŠCHT ÚTVP a ČVUT FSv. Poděkování patří konkrétním pracovníkům těchto organizací stejně jako kolegům z provozních vodárenských organizací i zástupcům vlastníků. Dále pak podpoře díky projektům MSM a MSM Literatura: 1. Říhová Ambrožová J., Hubáčková J., Čiháková I.: Výzkumný úkol MZe - NAZV projekt 1G58052, Praha, Kožíšek F., Kos J., Pumann P.: Hygienické minimum pro pracovníky ve vodárenství, SOVAK Praha 2006, 74 (2006) 3. Říhová Ambrožová J., Hubáčková J., Čiháková I.: Konstrukční uspořádání, provoz a údržba vodojemů. Technické doporučení, Hydroprojekt CZ, a.s., Praha 2008 doc. Ing. Iva Čiháková, CSc., ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra zdravotního a ekologického inženýrství cihakova@fst.cvut.cz 7

7 Zásady uspořádání malých vodních nádrží určených k čištění a úpravě vody Jan Šálek Většina malých vodních nádrží plní obvykle jednu hlavní (dominantní) funkci a řadu důležitých vedlejších funkcí. V podstatě všechny malé vodní nádrže se různým dílem samočisticími procesy podílejí na zlepšení jakosti povrchových vod. Podle hlavní funkce je možné malé účelové nádrže rozdělit na: Nádrže aktivizují horní části povodí, zvyšující kvalitu vody, zabezpečující průtoky vody v malých potůčcích zejména v období sucha, ovlivňují hladinu podzemní vody a mikroklima. Dešťové infiltrační nádrže zvyšují zásoby podzemních vod vsakem dešťových vod do půdy a do podzemních vod a tím významně snižují možnost kontaminace povrchových vod erozními smyvy. Revitalizační nádrže a nádržní refugia vodních a obojživelných živočichů, vodních a mokřadních rostlin, zajišťují jejich nerušené množení a migraci a současně samočisticími procesy se podílejí na čistotě vody. Stabilizační nádrže, zejména biologické nádrže zvyšují jakost vody úpravou fyzikálních, chemických, biochemických a biologických vlastností využíváním přírodních způsobů čištění. Zvyšování jakosti vody je dominantní funkcí těchto nádrží. Protierozní, rekultivační a asanační malé vodní nádrže jsou určené k ochraně, rekultivaci a asanaci různým způsobem, nejčastěji lidskou činností narušených ploch a jsou nezbytným zařízením, které se podílí na udržením jakosti vody v povrchových vodních tocích. Okrasné (estetické) a rekreační nádrže, plní především estetickou funkci v krajině, ale i tyto se významně podílejí na zvýšení jakosti vody. Jakost vody v krajině významně ovlivňují revitalizované přírodní mokřady a zejména umělé mokřady s řízeným hydrologickým režimem. Na jakosti vody se významnou měrou zvyšují i ostatní druhy malých vodních nádrží, zejména nádrže ochranné (retenční nádrže), zásobní, závlahové, zodpovědně provozované rybochovné nádrže, různých typů a uspořádání. 1.0 Čisticí procesy probíhající v malých vodních nádržích V malých vodních nádržích probíhají složité fyzikální, chemické a biologické procesy ovlivňující život v nádržích, rozhodují o jakosti vody a možnostech využití nádrží. K nejdůležitějším fyzikálním pochodům patří procesy ovlivňující teplotní změny v nádržích a sedimentační pochody. Čisticí procesy v nádrži ovlivňují teplotní poměry v nádrži, proudění a doba zdržení vody, poloha, nadmořská výška, tvar a hloubka nádrže, klimatické poměry, zastínění vegetací apod. Voda se v nádrži ochlazuje vypařováním, vyzařováním tepla, odtokem a přítokem vody do nádrže. V nádrži se teplo šíří molekulární a turbulentní difúzí. Průběh sedimentačních procesů závisí na obsahu suspendovaných látek, jejich tvaru, měrné hmotnosti, usazovací rychlosti, fyzikálních vlastnostech vody, rychlosti proudění vody v nádrži, tvaru, hloubce a uspořádání nádrže, řešení vtoků a výtoků apod. Proces sedimentace je narušován větrem, turbulentními proudy, sedimenty aj. vlivy. Biologické flokulace se zúčastňují mikroorganismy a částečně i řasy. Sedimentační pochody probíhají v podstatě ve všech nádržích rybničního typu. Průběh a rozsah biochemických, chemických a biologických procesů úzce souvisí s obsahem kyslíku ve vodě malých vodních nádrží. Aerobní pochody probíhají v malých vodních nádržích při dostatku kyslíku a jsou charakterizované jako proces bakteriální oxidace a fotosyntetické redukce probíhající ve vodním prostředí. Rozklad, přeměna a poutání jednotlivých látek ve vodním prostředí je výsledkem biologických a biochemických procesů, kterých se zúčastní nejen baktérie, ale i vyšší organismy. Anaerobní pochody probíhají v bezkyslíkatém prostředí, u většiny malých vodních nádrží dochází k nim výjimečně v zimním období pod ledem, při havarijním zatížení nádrží znečištěnými vodami a v anaerobních biologických nádržích. Průběh anaerobních čistících procesů závisí na teplotě, při teplotách pod 10 C je jejich průběh značně omezený. Vodní rostliny významným způsobem ovlivňují velikost ozáření vodního prostředí a hloubku průniku slunečního záření vodním prostředím, teplotu vody, ph, kyslíkový režim, obsah oxidu uhličitého, biogenních prvků aj. Přemnožení vodních rostlin neúnosně zvyšuje biologický zákal, nadměrné zarůstání nádrží vegetací a narušení vyrovnaného kyslíkového režimu. Kyslík produkují sinice, řasy a vodní makrofyta v procesu fotosyntézy. K úbytku kyslíku dochází v noci, v důsledku zastavení fotosyntézy u silně zastíněných a silně eutrofních nádrží. Vodní rostliny uvolňují do svého okolí fytoncidní aj. bakteriální látky ovlivňující rozvoj drobných organismů a rostlin. Trofii vod v nádrži je možné hodnotit podle potenciální produktivity. V praxi se používá standardizovaná metoda stanovení trofického potenciálu vody, který se vyjadřuje v mg sušiny řas na 1 l roztoku Podrobnou metodiku stanovení trofického potenciálu a zkušenosti s aplikací výsledků uvádí Žáková (1981). Sinice a řasy patří k významným autotrofním organismům, vyžadují k životu příznivé energetické podmínky (aktivní radiaci) a vhodnou minerální výživu. V procesu fotosyntézy produkují kyslík. Autotrofní řasy a sinice se využívají k poutání živin při čištění a dočištění znečištěných vod. Z mokřadních a vodních rostlin se na zvýšení jakosti vody podle různých autorů podílejí: Emersní helofyta, kořenící v půdě a sedimentech vodních nádrží, s velkým objemem vytrvalých podzemních orgánů. Vodní rostliny vzplývající na vodě s méně vyvinutým kořenovým systémem. Ve vodě ponořené rostliny se slabým kořenovým systémem, resp. volně plovoucí druhy. K objasnění a posouzení čisticích procesů se používá matematické a fyzikální modelování. K dispozici je software řady matematických modelů, které umožňují stanovit průběh a výsledky čistících procesů v plochých malých vodních nádrží. Stručný popis vybraných modelů a jejich blokové schéma uvádějí Šálek- Kujal-Doležal (1989) aj. Blokové schéma velmi zjednodušeného průběhu čisticích procesů v malých vodních nádržích je znázorněn na obr.1. Obr. 1 Zjednodušený průběh čisticích procesů probíhajících v aerobních vodních nádržích Průběh čisticích procesů s plovoucí biomasou je zcela odlišný od procesů čištění, které probíhají v nádržích s volnou hladinou. 8

8 V poměrně malé hloubce dochází v důsledku absence kyslíku pod plovoucí biomasou k anaerobnímu rozkladu a anaerobnímu rozkladu. Jednotlivé zóny jsou znázorněné v obr. 2. Biologická dočišťovací malá vodní nádrž, kde byl prováděn výzkum je na obr. 3. Obr. 2 Průběh čisticích procesů pod plovoucí biomasou Obr. 3 Malá dočišťovací vodní nádrž pokrytá okřehkem 2.0 Čištění a úprava vody stabilizačními nádržemi K úpravě vlastností znečištěných povrchových a odpadních vod se používají stabilizační nádrže. Stabilizační nádrže patří do skupiny přírodních způsobů používaných k čištění různým způsobem znečištěných vod. Využívají fyzikální procesy a samočisticí pochody probíhající ve vodním prostředí s využitím vodní vegetace. Stabilizační nádrže tvoří speciální malé účelové vodní nádrže určené k úpravě vlastností vody, čištění, dočištění, krátkodobé akumulaci a dalšímu využití znečištěných povrchových a odpadních vod. Stabilizační nádrže je možné rozdělit podle technologie úpravy resp. čištění odpadních vod na nádrže upravující fyzikální vlastnosti a nádrže měnící chemické a biologické vlastnosti. Prvou skupinu tvoří chladicí, ohřívací (oteplovací) a sedimentační nádrže, určené k úpravě fyzikálních vlastností znečištěné vody. Úprava těchto vlastností spočívá nejčastěji ve změně teploty vody a sedimentaci usaditelných minerálních částic. Chladící nádrže se využívají při chlazení oteplených vod z energetických a jiných zařízení; výhodně se použijí k intenzivnímu celoročnímu chovu ryb. Ohřívací (oteplovací) nádrže jsou určené k ohřevu chladných podzemních vod pro rekreační, závlahové aj. účely. Jedná se většinou o ploché, mělké nádrže, využívající k ohřevu sluneční záření. Sedimentační nádrže se použijí k zachycení minerálních usaditelných částic z erozních smyvů. Navrhují se k ochraně mokřadů před zanášením, předřazujeme je před vodárenské nádrže apod. Druhou skupinu tvoří biologické nádrže, nacházející uplatnění zejména při čištění splaškových odpadních vod jednotlivých domácností, skupin rodinných domků, hotelů, rekreačních, restauračních zařízení, letních táborů, škol v přírodě, odpadních vod menších obcí ze školních zařízení, zemědělských závodů, drobných provozů, dočištění znečištěných povrchových vod, čištění odpadních vod z malých průmyslových závodů, při dočištění čištěných průsakových vod ze skládek netoxických materiálů, čištění organicky nízkozatížených zemědělských odpadních vod a k čištění povrchových vod znečištěných zejména smyvy ze zemědělsky obhospodařovaných pozemků. Výsledný čistící účinek biologických nádrží závisí zejména na fyzikálním, chemickém a biologickém složení přitékající odpadní vody, na množství odpadních vod, podílu balastních vod, jejich teplotě, fyzikálních, chemických a biologických vlastnostech vodního prostředí, ve kterém probíhá čistící proces, biologickém oživení a intenzitě samočisticích procesů apod., na uspořádání stokové sítě (jednotná, oddílná) a její těsnosti, hydraulických podmínkách, délce filtrační dráhy, době zdržení vody, klimatických podmínkách, zejména na teplotě, dešťových srážkách, směru a síle větru, počtu mrazových a ledových dnů, na umístění nádrží a částečně i hladině podzemní vody, hloubce nepropustného podloží, na hydrologických poměrech, stupni příp.ředění odpadních vod,na přítoku srážkových vod. U znečištěných povrchových vod rozsah znečištění závisí na erozní náchylnosti zemědělských půd, vegetačním krytu, způsobu hospodaření, sklonech pozemků, intenzitě přívalových srážek, druhu, množství a způsobu hnojení, stupni organizačních, biologických, agrotechnických protierozních opatřeních. Biologické nádrže se dělí na aerobní biologické nádrže s převládajícím kyslíkovým režimem. Čistící proces tvoří sedimentace, biologická, chemická flokulace, oxidace apod. Podle autorů Totha a Kmetě (1983) rozklad, přeměna a poutání jednotlivých látek ve vodním prostředí je výsledkem složitých biologických a biochemických procesů, kterých se zúčastní nejen baktérie, ale i vyšší organismy. Koncentrační změny dusíkatých sloučenin způsobuje akumulace, exkrece a příjem organických sloučenin heterotrofními mikroorganismy a vodními rostlinami, fermentativní štěpení proteinů, biologická transformace organického dusíku, tvorba amoniaku a jeho oxidace, oxidace dusitanů autotrofními nitrifikačními baktériemi, asimilace amoniaku, dusitanů a dusičnanů autotrofními a heterotrofními baktériemi, redukce dusitanů a dusičnanů denitrifikačními baktériemi. Anaerobní pochody probíhají v bezkyslíkatém prostředí. K vzniku anaerobních procesů dochází nejen v akumulačních a sedimentačních nádržích, kde je tento proces převládající, ale i v aerobních biologických nádržích u vtoku odpadní vody, v zimním období pod ledem a při nárazovém přetížení odpadními vodami. V anaerobních nádržích se podílejí na rozkladu organické hmoty bezkyslíkaté procesy, které se projevují pachovými závadami. Důležité je, aby při anaerobním odbourávání organické hmoty docházelo k posunu reakce vody do oblasti mírně alkalické. Anaerobní procesy alkalické povahy zabezpečují, že nedochází při nich ke kyselému kvašení. Závěrečnou fázi čištění musí tvořit pochody oxidační, což zamezuje vzniku pachových závad. V praxi se to řeší přídavnou umělou aerací. Anaerobní biologické sedimentační nádrže se navrhují na dobu zdržení 1 až 3 dny. Anaerobní akumulační biologické nádrže se navrhují převážně na maximální množství produkovaných odpadních vod např. kampaňového producenta. Doba zdržení závisí na druhu a rozsahu znečištění, klimatických podmínkách, požadovaném čisticím účinku apod. Poměrně dobře jsou odzkoušené a v praxi osvědčené akumulační anaerobní biologické nádrže na čištění škrobárenských, lihovarských a zejména cukrovarských odpadních vod. Vzhledem ke značné šíři této problematiky, referát je dále zaměřen pouze na problematiku aerobních biologických nádrží a dočišťovacích malých vodních nádrží rybničního typu. 9

9 3.0 Uspořádání malých vodních nádrží určených ke zlepšení jakosti vody Ke zlepšení jakosti vody a čištění odpadních vod malých producentů se převážně používají aerobní biologické nádrže, které se navrhují půdorysně čtvercového, obdélníkového, lichoběžníkového, ale také nepravidelného tvaru s různým uspořádáním vtoků a výtoků. Nepravidelný členitý půdorysný tvar negativně ovlivňuje proudění v biologických nádržích, vyžaduje zvýšený počet a účelné rozmístění vtoků a výtoků. Nerovnoměrnost proudění je příčinou vzniků mrtvých prostor a zkratových proudů, které ovlivňují výsledný čistící účinek a je třeba je maximálně eliminovat. Biologickým nádržím se předřazuje: Úplný mechanický stupeň čištění, který tvoří jemné česle, lapák písku a případně i lapák tuku a usazovací nádrž. Hrubé předčištění, které tvoří jemné česle, lapák písku a tuku, na něž navazuje dvojice zemních anaerobních sedimentačních biologických nádrží různého konstrukčního uspořádání. Dno nádrží se navrhuje ve sklonu 0,5-1 % k výpustnému objektu. Sklony svahů nádrží a hrází se navrhují s ohledem na stabilitu 1:1 až 1:2 u propustných materiálů podloží je třeba nádrže těsnit. Těsnění tvoří jílová vrstva nebo folie z plastů. Návodní svahy se opevňují; v současné době se věnuje pozornost využívání přírodních způsobů opevnění, zejména tvrdými mokřadními rostlinami, břehovými keřovými porosty vrb a pod. Vtok do nádrží musí zajišťovat rovnoměrné rozdělení odpadní vody po celé šířce nádrže. Obdobně je třeba navrhovat i výpustná zařízení. Aerobní nádrže se řadí za sebou, v počtu 2 až 4, případně i více, blokové schéma uspořádání dvojice biologických nádrží je uvedeno na obr.4 a příklad uspořádání biologických nádrží je uveden na obr. 5. Obr. 4 Schéma uspořádání soustavy dvou aerobních biologických nádrží 1-přívod surové odpadní vody, 2- česle, 3-lapák písku, 4- dvojice zemních usazovacích nádrží, 5- odkalování, 6,7- biologické nádrže, 8- výpustné zařízení, 9-měrné zařízení, 10- dešťová zdrž, 11-recipient, 12-obtoky Aerobní biologické nádrže se doplňují umělými provzdušovacími zařízeními - aerátory, které se využívají při kyslíkovém deficitu jednak v zimním období a také v létě při přemnožení bioplanktonu a jeho následném odumírání a rozkladu. Průběžně provzdušované biologické aerobní nádrže jsou novějším řešením, které se uplatňuje v místech, kde je nedostatek vhodných a levných ploch pro založení klasických biologických nádrží. Princip provzdušovaných BN spočívá v návrhu vhodného půdorysného uspořádání, umožňujícího oběh vody v nádrži. K tomuto účelu se jeví jako nevhodnější oválné nádrže vybavené vhodnými aerátory, starší uspořádání tvoří obdélníkové nádrže s horizontálním prouděním, příklad uspořádání je uveden na obr.6. Obr.6 Hladinový aerátor na periodicky provzdušované biologické nádrži. Funkci provzdušované biologické nádrže můžeme výrazně zlepšit umístěním částečné usměrňovací přepážky, které může tvořit stěna (plůtek) ze síťoviny vyrobené z plastů s velikosti ok 10 až 20 mm. Znečištěná povrchová a odpadní voda v aerobních biologických nádržích protéká gravitačně z jedné nádrže do druhé a proudí po celé šířce nádrže. Soustava je vybavena vhodným obtokem, umožňujícím v případě potřeby vyřazení některé nádrže (obr.4). Dělící hrázky mohou být v rovinném území nahrazeny plůtky, přelévanými a protékanými kamennými hrázkami, mříží z proutí apod. Každá nádrž musí být vybavena výpustným objektem, který umožňuje přímý odtok vody až po případné vypuštění nádrže a také bezpečnostním přelivem, pokud jsou do nádrže zaústěné i dešťové vody, schéma uspořádání je na obr.7. Obr. 5 Příklad uspořádání biologických nádrží krátce po výstavbě Obr. 7 Uspořádání nápustného a výpustného objektu 1- přívod OV, 2- rozdělovací šachtice, 3-rozdělovací potrubí (žlab),4- nádrž, 6- výpustný objekt, 7-šachtový přeliv, 8-výpustné zařízení, 9-odpad, 10- ponořené výpustné potrubí 10

10 Potřebné je zřízení vjezdové rampy, která umožňuje mechanizované odkalování biologických nádrží. Čistící účinek se zvýší recirkulací. Střední hloubka nízkozatěžovaných aerobních nádrží se navrhuje 0,8 až 1,4 m, výjimečně více. Dočišťovací biologické nádrže (dočišťovací rybníky) patří k nejrozšířenějšímu způsobu využití malých vodních nádrží při dočišťování čištěných znečištěných povrchových a odpadních vod. K dočištění odpadní vody použijeme běžné nádrže rybničního typu. Důležité je, aby vypouštěná čištěná odpadní voda byla: Rovnoměrně promísená s přítokem vody do rybníka, toho se docílí např. vložením mísícího objektu před vtok do dočišťovací nádrže (rybníka). Zbytkovým znečištěním musí být rovnoměrně zatížená celá plocha dočišťovací biologické nádrže, což zajistí vhodně rozmístěné vtoky do nádrže. Příklad vlivu rozmístění vtokových a výtokových zařízení na rovnoměrnost průtoku zatížení celé plochy nádrže je znázorněn na obr.8. Jednotlivé vektory rychlosti byly stanovené pomocí matematického modelu proudění v plochých nádržích. Obr. 8 Rychlosti proudění v jednotlivých bodech dočišťovací nádrže před a po změně (rekonstrukci) umístění vtoků. Těmito opatřeními se docílí podstatně vyššího dočišťovacího účinku, omezí se možnost vzniku zkratových hustotních proudů mezi vtokem a výtokem. Na základě podrobných šetření zjistili Effenberger a Duroň (1989) při maximálním zatížení dočišťovacího rybníka 30 až 35 kg BSK 5 na 1 ha za 1 den při minimálně 5 denním zdržení je čisticí účinek u BSK 5 35 až 40 %, u CHSK 15 až 20 %, u P celk 35 až 40 %, u N celk 20 až 25 %; u Koliformních zárodků minimálně 95 %. Zachycení a poutání živin (N, P) v dočišťovací nádrži závisí na druhu a rozsahu znečištění, klimatických podmínkách (teplotě vody, sluneční radiací), poměru C : N : P, který by měl být v optimálním případě 40 : 10 : 1, době zdržení vody v nádrži, tvaru, uspořádání, hloubce nádrže, biologickém oživení apod Příklad napojení dočišťovací nádrže na vegetační kořenovou čistírnu je znázorněn v obr. 9. Obr. 9 Dočišťovací biologická nádrž za vegetační kořenovou čistírnou Začlenění stabilizačních nádrží do přírodního prostředí vyžaduje individuální řešení, jejich uspořádání a současně i začlenění do přírodního prostředí úzce souvisí s typem stabilizačních nádrží. Nádrže nesmí narušovat životní prostředí a negativně ovlivňovat vzhled krajiny. Obecné zásady návrhu těchto nádrží spočívají: Ve vhodném výběru místa nádrže a jejím začleněním do krajiny. V odpovědném stanovení výše hráze, jejím opevnění, určení velikosti zátopového území, minimalizaci kolísání výše hladiny. V návrhu jednoduchých a účelných objektů. V účelné a estetické vegetační úpravě hráze, vegetačním opevněním návodních svahů a úpravě litorální zóny. V prohloubení mělkých okrajů stabilizačních nádrží, jejich vegetačním zpevněním s využitím litorální a břehové vegetace. Ve využití vegetačních infiltračních pásů a větrolamů, zejména kolem anaerobních nádrží. V účelně řešených (komplexních) protierozních pozemkových úpravách v okolí stabilizačních nádrží. V rovnoměrném rozdělení přitékající znečištěné vody v nádrži, ve vyloučení možnosti vzniku zkratových proudů a mrtvých prostor v nádržích. V údržbě nádrže, pravidelném odstraňování sedimentů a jejich hygienicky nezávadném využívání v zemědělství. Ve vhodném uspořádání přístupových cest a jejich zpevněním. V přiměřeném zatravnění, esteticky uspořádané keřové a stromové výsadbě v bezprostředním okolí stabilizační nádrže. Literatura: Effenberger, M., Duroň, R. Stabilizační nádrže pro čištění a dočišťování odpadních vod. Praha: VÚV, 1984, 69 s. Gergel, J. Ochrana krajinného prostředí pomocí malých vodních nádrží. Praha: Metodika VÚMOP 1992, 29 s. Šálek, J. Malé vodní nádrže v zemědělské krajině, Praha: UZPI, Zemědělská technika č.2, 1999, 72 s., Šálek, J. Rybníky a účelové nádrže. Brno: Nakladatelství Vutium, 2001, 125 s. Šálek, J.,Kujal, B.,Doležal, P. Rybníky a účelové nádrže- návody ke komplexnímu projektu. 3.vydání, Praha: SNTL, 1989, 144 s. Šálek,J., Tlapák,V. Přírodní způsoby čištění znečištěných povrchových a odpadních vod. Praha: ČKAIT, 2006, 283 s. Štěpánek, M.et al. Hygienický význam životních dějů ve vodách. Praha: Avicenum,1979, 587 s. Tóth, D., Kmeť, T. Matematické modelovanie nitrifikačního procesu ve vodném nádrži. In: Voda a životné prostredie, Bratislava: VUVH, 1983, s Žáková, Z. Stanovení trofi ckého potenciálu vody. Brno: DT, 1981, 102 s. prof. Ing. Jan Šálek, CSc., Brno, salek.j@centrum.cz 11

11 Rekonstrukce, intenzifikace a modernizace čistíren odpadních vod v povodí řeky Radbuzy. Jiří Kaňka Příprava a realizace projektu Čistá Radbuza, vyhodnocení zkušebního provozu jednotlivých ČOV. Firma EKOEKO s.r.o., byla pověřena investorem k vypracování projektové dokumentace těchto čistíren odpadních vod: ČOV Dobřany, projektovaná kapacita 9600 EO ČOV Stod, projektovaná kapacita 5000 EO ČOV Holýšov, projektovaná kapacita 7000 EO Obsahem projektu byly tyto stavby: 01 Chotěšov kanalizace a ČOV 02 Holýšov kanalizace a ČOV 03 Stod - kanalizace a ČOV 04 Líně - kanalizace a ČOV 05 Dobřany - kanalizace a ČOV 06 Horšovský Týn - kanalizace a ČOV 07 Poběžovice - kanalizace a ČOV 08 Bělá nad Radbuzou - kanalizace a ČOV Ve své podstatě se jednalo o organizačně velmi náročnou a zcela ojedinělou akci v Plzeňském kraji. Příprava byla zahájena již v roce 2004, vlastní realizace byla zahájena na podzim roku 2006, dokončení staveb v březnu 2008, kdy byly jednotlivé ČOV uvedeny do zkušebního provozu. ČOV Dobřany, projektovaná kapacita 9600 EO Provozovatel: 1.JVS a.s., České Budějovice Popis výchozího stavu před rekonstrukcí Původní čistírna odpadních vod města Dobřany byla budována postupně v průběhu let minulého století. Nejstarší částí byla polovina biologické jednotky KOMBIBLOK s jednou uskladňovací nádrží kalu a povodňovou čerpací stanicí. V 80 letech byla postavena druhá polovina jednotky KOMBIBLOK. V roce 1993 byla čistírna rozšířena o třetí biologickou část tzv. BIOBLOK. Zároveň byla vybudována čerpací stanice pro spodní pásmo sběrač B, dešťová zdrž, centrální hrubé předčištění, dále bylo rozšířeno kalové hospodářství o strojní zahuštění kalu a druhou identickou uskladňovací nádrž kalu. Látková kapacita byla 6050 EO 60. Závažné provozní problémy způsobovalo špatné hydraulické rozdělení průtoků odpadních vod na tři části čistírny. Výškové osazení nádrží odpovídající původnímu, pouze gravitačnímu průtoku způsobovalo časté odstávky při zvýšených průtocích v řece Radbuze. Užívaný systém aerace byl neefektivní, energeticky velmi náročný. Technologické zařízení u většiny provozních celků bylo na hranici životnosti. Rovněž kapacita současné čistírny odpadních vod byla pro další rozvoj města nedostačující. Koncepce návrhu a popis výsledného řešení ČOV Odpadní vody z původních sběračů A a B byly převedeny do nové vstupní čerpací stanice. Odkud jsou přečerpány ponornými kalovými čerpadly na kompaktní jednotku hrubého předčištění HUBER. Čerpání všech odpadních vod zajišťuje dostatečné spádové podmínky pro rozdělení průtoků čistírnou a umožnilo celkové zvýšení hladiny v aktivačních a dosazovacích nádržích. Po separaci shrabků, písku a tuku je průtok vody rozdělen na dvě paralelní biologické linky čištění. Zvýšené dešťové průtoky jsou z rozdělovacího objektu odvedeny do stávající upravené dešťové zdrže. Biologická část ČOV je tvořena průvodními, stavebně upravenými biologickými linkami KOMBIBLOK a BIOBLOK doplněnými novou denitrifikační nádrží pro první linku biologického čištění BIOBLOK. Úpravami a dostavbou byl získán potřebný objem aktivačních i dosazovacích nádrží a zároveň byla zvýšena provozní hladina v nádržích. Předčištěné odpadní vody jsou rovnoměrně rozděleny na dvě linky. Linka I byla upravena z původního BIOBLOKU, linka II z KOMBIBLOKU. Každá linka má stejnou látkovou a hydraulickou kapacitu. Aktivace je koncipována pro zvýšené biologické odstraňování dusíku systémem nitrifikace a denitrifikace. Nitrifikační oxické zóny jsou provzdušňovány jemno-bublinnými aeračními systémy. Předřazené denitrifikační anoxické zóny jsou míchány mechanicky. Obě linky jsou vybaveny novým zařízením pro odtah biologické pěny. Stlačený vzduch pro aktivaci dodávají tři rotační dmychadla řízená frekvenčními měniči, opatřená protihlukovými kryty, umístěná pod přístřeškem. Aktivační a dosazovací nádrže linka KOMBIBLOK Pro odtah biologické pěny z BČ-linka I. byla zřízena nová prefabrikovaná čerpací jímka. Kromě pěny je do jímky zaústěna i odbočka z výtlaku přebytečného kalu. Ponorným čerpadlem je směs pěny a přebytečného kalu přečerpávána do zahušťovací nádrže v kalovém hospodářství. Pro odtah biologické pěny z BČ-linka II. byla upravena jedna stávající jímka mezi dosazovacími nádržemi. Ponorným čerpadlem je směs pěny a přebytečného kalu rovněž přečerpávána do zahušťovací nádrže v kalovém hospodářství. ČOV byla upravena i pro příjem přiváženého kalu ze spádové oblasti Dobřany. Separaci biologického kalu zajišťují konstrukčně upravené vertikální dosazovací nádrže osazené novou technologií. K dopravě vratných kalů jsou instalována kalová čerpadla osazená do suché jímky pro linku I, vratný kal z linky II je čerpán mamutími čerpadly. Přebytečný kal z aktivačního systému je po gravitačním zahuštění uskladněn v kalových nádržích a provzdušňován, účelem je aerobní stabilizace kalu. Do homogenizační a obou uskladňovacích nádrží jsou osazena ponorná míchadla. Poté bude kal odvodňován a hygienizován pomocí páleného vápna. Fugát z odvodnění je přiváděn zpět do biologické části čistírny. Homogenizační nádrž je vystrojena pro předpokládaný dovoz a následné zpracování aerobně stabilizovaného kalu z jiných menších ČOV. V místě původních kalových polí byla zřízena nová manipulační skládka odvodněného kalu. Chemické srážení fosforu bylo po přemístění a výměně dávkovací zařízení zachováno. Vyčištěné odpadní vody odtékají přes stávající měrný objekt do řeky Radbuzy. Na odtoku byl osazen nový protipovodňový uzávěr. Strojovna odvodňování a hygienizace kalu 12

12 Na ČOV byl osazen nový řídící a informační systému, který zajišťuje komfort pro obsluhu. Poskytuje obsluze mimo jiné údaje o aktuálním stavu vybraných zařízení a důležitých technologických veličinách. Systém dále umožňuje archivaci dat, vizualizaci a ovládání chodu vybraných technologických zařízení a v neposlední řadě umožňuje automatizovat a optimalizovat chod celé ČOV. Vybrané údaje z ČOV jsou přenášeny do dispečinku provozovatele. Při realizaci stavby byl plněn požadavek správce povodí na zachování provozu po celou dobu výstavby. Velký důraz byl kladen na kvalitu provedených prací, zvláště pak na sanace betonových konstrukcí všech nádrží a jímek. Vyhodnocení zkušebního provozu Přítok odpadních vod za sledované období zkušebního provozu m 3 /rok, m 3 /den, 14,6 l/s, počet EO V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty p, m a dosahovaná průměrná kvalita vyčištěných odpadních vod v době zkušebního provozu. Vodopráv. rozhodnutí pro ZP Dosahované výsledky při ZP Sledovaný p m bilance průměr bilance účinnost ukazatel mg/l mg/l t/rok mg/l t/rok % CHSK Cr ,0 26,2 12,03 95,9 BSK ,2 2,6 1,17 99,3 NL ,8 6,5 2,97 98,3 + N-NH ,1 0,1 0,05 99,8 P celk. *) ,02 0,47 89,0 *) Pro zkušební provoz nebyly hodnoty pro parametr P celk. stanoveny, parametr P celk. byl po dobu zkušebního provozu pouze sledován. Simultánní srážení fosforu síranem železitým probíhalo průběžně po celou dobu trvání ZP. Kvalita vypouštěných odpadních vod byla po celé sledované období velmi dobrá. Zkušební provoz probíhal při hydraulickém zatížení ČOV 62 % resp. látkovém zatížení 77 %, jednalo se tedy o plné provozní zatížení. Provoz ČOV vykazoval stabilně vysokou kvalitu vypouštěných odpadních vod a vysokou účinnost. Po celé období zkušebního provozu nedošlo k překročení limitů vodohospodářského rozhodnutí. Na základě dosahovaných účinností je zřejmé, že vypouštěním odpadních vod z ČOV Dobřany nedochází ke znatelnému ovlivnění řeky Radbuzy. Funkce mechanického předčištění a čerpání odpadních vod byla velmi dobrá, rovněž funkce technologické linky odvodňování a hygienizace kalu byla odzkoušena a je funkční. Po dobu zkušebního provozu nedošlo k žádným závažným poruchám, které by výrazněji ovlivnily provoz ČOV. S ohledem na celkové dosahované výsledky byl zkušební provoz vyhodnocen jako úspěšný a bylo doporučeno uvést ČOV do trvalého provozu. Provozovatel: VODÁRNA PLZEŇ a.s. Popis výchozího stavu před rekonstrukcí Mechanicko-biologická čistírna odpadních vod pro město Stod byla budována a uvedena do provozu v průběhu 90 let minulého století. Koncepčně se jednalo o systém nadzemních kruhových ocelových smaltovaných nádrží s podzemní čerpací stanicí typu HYDROVIT 1500 S, dodávaných firmu VÍTKOVICE a.s.. K nádržím pro biologické čištění byly doplněny další doprovodné objekty. Šneková čerpací stanice splaškových a dešťových odpadních vod, kompletní hrubé předčištění, dešťová zdrž, sdružený objekt s provozní budovou a další související objekty. Látková kapacita byla uváděna hodnotou 3000 EO 60. Závažné provozní problémy způsobovala nesprávná funkce mamutích čerpadel pro těžení písku. Do dešťové zdrže byly přiváděny nepředčištěné odpadní vody. Byla poškozena tepelná izolace všech nadzemních nádrží. S ohledem na jedno-linkové uspořádání ČOV nebyly provedeny nátěry ocelových konstrukcí a vestaveb uvnitř nádrží. Rovněž užívaný systém aerace byl neefektivní, energeticky velmi náročný. Technologické zařízení u většiny provozních celků bylo na hranici životnosti. Rovněž kapacita současné čistírny odpadních vod byla pro další rozvoj města nedostačující. Koncepce návrhu a popis výsledného řešení ČOV Cílem navrhovaných úprav technologie čištění bylo především zvýšení účinnosti, spolehlivosti a stability čistícího procesu, odstranění přetrvávajících provozních problémů a potíží, doplnění technologického vystrojení ČOV, celková modernizace zařízení a v neposlední řadě také zvýšení komfortu obsluhy. Odpadní vody jsou přiváděny obdobně jako v současnosti do lapáku štěrku. Těžení lapáku strojním drapákem zůstalo zachováno. Z lapáku štěrku odtéká odpadní voda do šnekové čerpací stanice, ve které byla provedena repase šnekových čerpadel splaškové a dešťové linky. Další úpravou bylo propojení předčištěných vod do dešťové zdrže, čímž se zamezí nátoku mechanicky nepředčištěných odpadních vod. Ze šnekové čerpací stanice odtékají odpadní vody do sběrného žlabu a odtud dále do česlovny. Zde byly provozně nevyhovující a zastaralé strojní česle v obou kanálech nahrazeny novými jemnými strojními česlemi s průlinami 6 mm doplněnými o lis na shrabky, který zaručuje odvodnění shrabků. Vylisované shrabky jsou transportovány do přistaveného kontejneru, což usnadní nepříjemnou manipulaci se shrabky. Dvojice vertikálních lapáků zůstala po stavební stránce zachována, byla provedena kompletní výměna nevyhovujícího technologického vystrojení. K lapákům písku byl doplněn separátor písku. Na odtokovém žlabu před čerpací jímkou je osazen nový odlehčovací objekt s přepadem do dešťové zdrže. Mechanicky předčištěné odpadní vody odtékají do čerpací jímky před štěrbinovou nádrží. V čerpací jímce jsou osazena nová čerpadla. Usazovací část štěrbinové nádrže čistírny HYDROVIT po kompletní výměně vestavby a potrubí byla z technologických důvodů zachována. ČOV Stod, projektovaná kapacita 5000 EO Komplexní rekonstrukce ocelové vestavby štěrbinové nádrže Aktivační nádrž byla rozdělena na denitrifikační a nitrifikační prostor, čímž došlo k vytvoření podmínek pro průběh biologického odstraňování dusíku. V denitrifikační sekci jsou osazena dvě ponorná míchadla, nitrifikační část je vystrojena novým jemno-bublinným aeračním systémem a rozvodným potrubím vzduchu. V dmychárně byla provedena výměna dmychadel. Nová dmychadla jsou opatřena protihlukovými kryty. Biologicky vyčištěná voda odtéká do dosazovací nádrže. Odměrka přebytečného kalu byla zrušena a na jejím místě byla osazena plastová zásobní nádrž na síran železitý pro simultánní srážení fosforu. Vyčištěná odpadní voda odtéká přes měrný objekt do řeky Radbuzy. Přebytečný kal je přečerpáván do štěrbinové ná- 13

13 drže a odtud společně s primárním kalem do kalové uskladňovací nádrže. V nádrži je osazeno nové ponorné míchadlo a stávající zařízení pro pneumatické míchání nádrže bylo demontováno. Anaerobně stabilizovaný kal je strojně odvodňován na dekantační odstředivce kalu, která je spolu s dalším příslušenstvím umístěna v nově vybudovaném stavebním objektu situovaném v blízkosti kalové uskladňovací nádrže. Odvodněný kal je dále hygienizován pomocí páleného nehašeného vápna. V souvislosti s hygienizací kalu bylo instalováno vzduchotechnické zařízení pro odtah a dezodorizaci vzdušniny. Celkový venkovní pohled na jednotku odvodňování a hygienizace kalu Na ČOV byl osazen nový řídící a informační systému, který zajišťuje komfort pro obsluhu. Poskytuje obsluze mimo jiné údaje o aktuálním stavu vybraných zařízení a důležitých technologických veličinách. Systém dále umožňuje archivaci dat, vizualizaci a ovládání chodu vybraných technologických zařízení a v neposlední řadě umožňuje automatizovat a optimalizovat chod celé ČOV. Vybrané údaje z ČOV jsou přenášeny do dispečinku provozovatele. Při realizaci stavby byl plněn požadavek správce povodí na zachování provozu po celou dobu výstavby. Velký důraz byl kladen na kvalitu provedených prací, zvláště pak na sanace ocelových smaltovaných konstrukcí nádrží a na vnitřní ocel. vestavby těchto nádrží. Vyhodnocení zkušebního provozu Přítok odpadních vod za sledované období m 3 /rok, Průměrný denní přítok m 3 /den, 12,2 l/s, počet EO V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty p, m a dosahovaná průměrná kvalita vyčištěných odpadních vod v době zkušebního provozu. Sledovaný ukazatel Vodopráv. rozhodnutí pro ZP Dosahované výsledky při ZP p m bilance průměr bilance účinnost mg/l mg/l t/rok mg/l t/rok % CHSK Cr ,0 33,2 12,76 93,2 BSK ,2 4,6 1,75 98,2 NL ,8 8,0 3,09 96,0 + N-NH ,1 1,1 0,43 96,8 P celk. *) ,3 1,25 65,0 *) Pro zkušební provoz nebyly hodnoty pro parametr P celk. stanoveny, parametr P celk. byl po dobu zkušebního provozu pouze sledován. Od září 2008 bylo zahájeno i dávkování síranu železitého tak, aby byl tento provoz otestován v podmínkách ČOV, která má v technologické lince zařazenou štěrbinovou nádrž. Kvalita vypouštěných odpadních vod byla po celé sledované období velmi dobrá. Zkušební provoz probíhal při hydraulickém zatížení ČOV 70 % resp. látkovém zatížení 87,5 %, jednalo se tedy o plné provozní zatížení. Provoz ČOV Stod vykazoval stabilně vysokou kvalitu vypouštěných odpadních vod a vysokou účinnost. Po celé období zkušebního provozu nedošlo k překročení limitů vodohospodářského rozhodnutí. Na základě dosahovaných účinností je zřejmé, že vypouštěním odpadních vod z ČOV Stod nedochází ke znatelnému ovlivnění řeky Radbuzy. Funkce mechanického předčištění a čerpání odpadních vod byla velmi dobrá, rovněž funkce technologické linky odvodňování a hygienizace kalu byla odzkoušena a je funkční. Po dobu zkušebního provozu nedošlo k žádným závažným poruchám, které by výrazněji ovlivnily provoz ČOV. S ohledem na celkové dosahované výsledky byl zkušební provoz vyhodnocen jako úspěšný a bylo doporučeno uvést ČOV do trvalého provozu. ČOV Holýšov, projektovaná kapacita 7000 EO Provozovatel: CHVaK a.s., Domažlice Popis výchozího stavu před rekonstrukcí Stávající čistírna odpadních vod města Holýšov byla uvedena do provozu v roce V areálu původní čistírny se štěrbinovou nádrží a biofiltrem byla umístěna šneková čerpací stanice, budova hrubého předčištění, primární usazovací nádrž, aktivační nádrže s dmychárnou a kruhová dosazovací nádrž. Dále byla doplněna budova odvodnění kalu, vyhnívací nádrž a uskladňovací nádrž kalu. Z původní čistírny byla do technologické linky čištění zapojena pouze štěrbinová nádrž s čerpací stanicí na biofiltr. Štěrbinová nádrž je zařazena do systému kalového hospodářství pro zahuštění primárního a sekundárního kalu a plovoucích nečistot z usazovací nádrže. Do této nádrže byly navíc přiváděny dešťové průtoky mechanicky předčištěných vod oddělené za usazovací nádrží, což zcela degradovalo možnost zahuštění kalu. Čistírna Holýšov měla značné provozní problémy. K největším se řadilo výše zmíněné odlehčení dešťových vod a celý systém stabilizace a odvodnění kalu. Zahuštění kalů bylo nedostatečné. Odvodňování kalu v zimních obdobích bylo rovněž problémové. Při zvýšeném denním množství odvodněných kalů docházelo k přetěžování aktivace amoniakálním dusíkem. Provoz odvodnění omezoval nedostatek oplachové vody pro kalolis. Látková kapacita byla uváděna hodnotou 5700 EO 60. Technologické zařízení u většiny provozních celků bylo na hranici životnosti. Rovněž kapacita současné čistírny odpadních vod byla pro další rozvoj města nedostačující. Koncepce návrhu a popis výsledného řešení ČOV Účelem navrhovaných úprav technologie čištění bylo získání potřebných reakčních objemů pro výhledové zatížení čistírny, úprava poměrů v kalovém hospodářství, zajištění zvýšení účinnosti, spolehlivosti a stability čistícího procesu, odstranění výše popsaných provozních problémů a potíží, celková modernizace zařízení a v neposlední řadě také zvýšení komfortu obsluhy. Odpadní vody produkované na území města jsou i nadále přiváděny do lapáku štěrku, kde dochází k sedimentaci hrubých nerozpuštěných látek. Manipulace se štěrkem je usnadněna instalací strojního zvedacího zařízení. Z lapáku štěrku odtéká voda do šnekové čerpací stanice, ze které je čerpána na další objekty ČOV. V čerpací stanici jsou osazena tři šneková čerpadla, u dvou z nich byla provedena celková repase a výměna šneků. Za čerpací stanicí jsou osazeny dvoje nové strojní česle doplněny o lis na shrabky s dopravníkem, který zaručuje transport shrabků z česlovny do kontejneru umístěného vně budovy. Z česlí odtékají odpadní vody na stávající zdvojený lapák písku, který zůstal po stavební stránce zachován a byl pouze nově technologicky vystrojen. Těžení písku je prováděno mamutími čerpadly. Zdrojem tlakového vzduchu je kompresorová stanice. 14

14 Vystrojení česlovny dvojice strojních česlí a lis na shrabky Pro rozrušování sedimentů bylo nově osazeno dmychadlo s rozvodem vzduchu. Směs písku a vody vytěžená z lapáku je přiváděna do separátoru písku. Takto předčištěná voda odtéká do stávající usazovací nádrže. Nádrž zůstala po sanaci zachována, byla provedena celková repase pojezdového mostu a ocelové konstrukce jsou opatřeny novými nátěry. Primární kal ze dna nádrže je přečerpáván do nově vybudované zahušťovací jímky kalu, kde dochází k jeho gravitačnímu zahuštění. Z této jímky pak je zahuštěný primární kal čerpán přímo do podzemní vyhnívací, upravené štěrbinové nádrže alt. přímo do nadzemní vyhnívací nádrže. Obsah nádrže je homogenizován nově osazeným ponorným míchadlem. Dešťové vody, které byly zaústěny do štěrbinové nádrže, jsou odvedeny mimo tuto nádrž. Za usazovací nádrží je provedeno odlehčení mechanicky předčištěné odpadní vody přesahující kapacitu biologického stupně do recipientu. Pro výhledové zatížení ČOV byly aktivační nádrže zvětšeny výstavbou další nádrže v sousedství dnešní nitrifikační nádrže. V denitrifikační nádrži jsou osazena ponorná míchadla, v nitrifikační nádrži byl instalován nový jemno-bublinný aerační systém. V dmychárně byla provedena výměna opotřebovaných dmychadel za dmychadla s vyšším výkonem doplněná frekvenčním měničem. Celkový pohled na aktivační nádrže a dmychánu Směs aktivovaného kalu a biologicky vyčištěné odpadní vody přitéká přes rozdělovací objekt, s předřazeným zařízením pro stírání pěny, do dosazovacích nádrží. Kapacita stávající dosazovací nádrže byla pro výhledové zatížení čistírny nedostatečná, proto byla v blízkosti stávající nádrže vybudována nová dosazovací nádrž průměru 12,0 m. Výstavba druhé dosazovací nádrže podstatně zvýšila provozní spolehlivost celé čistírny. Technologické vystrojení stávající dosazovací nádrže bylo vyměněno. Kal ze dna dosazovacích nádrží odtéká do čerpací jímky vratného a přebytečného kalu. Ve strojovně byla provedena výměna stávajících kalových čerpadel. Vratný kal je čerpán na začátek denitrifikační nádrže, přebytečný kal do nové zahušťovací nádrže kalu s kontinuálním provozem, kde dochází k jeho zahuštění. Odtud je kal přečerpáván do nadzemní vyhnívací nádrže. Z vyhnívací nádrže je kal přepouštěn alt. přečerpáván do stávající uskladňovací nádrže kalu. Obsah nádrže je homogenizován nově osazeným ponorným míchadlem. Z této nádrže je stabilizovaný kal odebírán pro strojní odvodnění. Stávající zastaralý a kapacitně nedostačující lis byl nahrazen novou výkonnější dekantační odstředivkou. Pro dosažení požadovaných odtokových koncentrací celkového fosforu byla na ČOV osazena technologie pro chemické srážení fosforu síranem železitým. Na ČOV byl osazen nový řídící a informační systému, který zajišťuje komfort pro obsluhu. Poskytuje obsluze mimo jiné údaje o aktuálním stavu vybraných zařízení a důležitých technologických veličinách. Systém dále umožňuje archivaci dat, vizualizaci a ovládání chodu vybraných technologických zařízení a v neposlední řadě umožňuje automatizovat a optimalizovat chod celé ČOV. Vybrané údaje z ČOV jsou přenášeny do dispečinku provozovatele. Při realizaci stavby byl plněn požadavek správce povodí na zachování provozu po celou dobu výstavby. Velký důraz byl kladen na kvalitu provedených prací, zvláště pak na sanace betonových konstrukcí všech nádrží a jímek. Na místě původních kalových polí byla vybudována nová provozní budova. Vyhodnocení zkušebního provozu Přítok odpadních vod za sledované období m 3 /rok, Průměrný denní přítok m 3 /den, 11,6 l/s, počet EO V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty p, m a dosahovaná průměrná kvalita vyčištěných odpadních vod v době zkušebního provozu. Vodopráv. rozhodnutí pro ZP Dosahované výsledky při ZP Sledovaný p m bilance průměr bilance účinnost ukazatel mg/l mg/l t/rok mg/l t/rok % CHSK Cr ,0 37,3 13,6 93,5 BSK ,2 8,8 3,19 97,3 NL ,8 4,8 1,73 98,6 + N-NH ,1 < 0,5 0,3 97,6 P celk. *) ,9 2,14 31,8 *) pro zkušební provoz nebyly hodnoty pro parametr P celk. stanoveny, P celk. byl po dobu zkušebního provozu pouze sledován. Simultánní srážení fosforu síranem železitým nebylo provozováno. Pro zlepšení kvality vody v řece Radbuze je třeba snížit koncentraci P celk ve vypouštěných vodách na předepsané limity pro trvalý provoz. Kvalita vypouštěných odpadních vod byla po celé sledované období velmi dobrá. Zkušební provoz probíhal při hydraulickém zatížení ČOV 56,2 % resp. látkovém zatížení 75,7 %, jednalo se tedy o plné provozní zatížení. Provoz ČOV vykazoval stabilně vysokou kvalitu vypouštěných odpadních vod a vysokou účinnost. Po celé období zkušebního provozu nedošlo k překročení limitů vodohospodářského rozhodnutí. Na základě dosahovaných účinností je zřejmé, že vypouštěním odpadních vod z ČOV Holýšov nedochází ke znatelnému ovlivnění řeky Radbuzy. Funkce mechanického předčištění a čerpání odpadních vod byla velmi dobrá, rovněž funkce technologické linky odvodňování kalu byla odzkoušena a je funkční. Zařízení pro hygienizaci kalu nehašeným vápnem nebyla obsahem projektu. Důvodem je využití odvodněného kalu pro kompostování. Po dobu zkušebního provozu nedošlo k žádným závažným poruchám, které by výrazněji ovlivnily provoz ČOV. S ohledem na celkové dosahované výsledky byl zkušební provoz vyhodnocen jako úspěšný a bylo doporučeno uvést ČOV do trvalého provozu. Závěr Intenzifikací čistíren odpadních vod byly vytvořeny podmínky pro další standardní rozvoj měst s předpokládaným výhledem na cca 10 až 15 let. Zkušební provoz ověřil, že uvedené ČOV zajistí i plnění limitů uvedených v Nařízení vlády ČR č. 229/2007 Sb.. Ing. Jiří Kaňka, EKOEKO s.r.o. České Budějovice kanka@ekoeko.cz 15

15 Využití recirkulačních systémů k intenzivnímu chovu ryb Jan Kouřil Bohumil Kujal Intenzivní chov ryb v recirkulačních systémech představuje významnou alternativu intenzivní produkce ryb v průtočných systémech a rybničních chovech. Recirkulační akvakulturní systémy jsou charakterizovány vysokou produkcí ryb s využitím velmi malé zastavěné plochy a nízkou potřebou přítokové vody. Přitom současně produkují, ve srovnání s klasickými technologiemi, jen velmi malé množství odpadní vody. Recirkulační systémy lze charakterizovat jako systémy relativně málo závislé na vnějším prostředí, poněvadž jsou většinou umístěny v krytých budovách. Při využití řady intenzifikačních prvků v nich lze realizovat produkci různých druhů ryb, nebo jiných vodních organismů. Pro tento způsob produkce je charakteristická optimalizace podmínek prostředí (teplota, chemismus), výživy (při použití výhradně kompletních krmných směsí, bez přirozené potravy) a krmné techniky, při relativně rychlém růstu a nízkých ztrátách chovaných ryb. Na druhé straně jsou na tato zařízení kladeny vysoké nároky na spolehlivost použité techniky a lidské obsluhy. Nejvýznamnější rozvoj a využití těchto systémů je v USA, Izraeli, Holandsku a Dánsku. Recirkulační akvakulturní systémy se vyznačují relativně vyššími kapitálovými (investičními) a v některých případech i provozními náklady (zejména na energie), což bývá kompenzováno chovem cennějších druhů ryb a vyšší produktivitou práce. Předmětem chovu bývají zejména lososovité ryby, sumec, sumeček, okoun, candát, jeseteři, okrasné a akvarijní druhy ryb apod.). Další možností je sezónní využívání těchto systémů v kombinaci s rybničním chovem (např. u okouna, sumce, kapra či okrasných ryb), nebo využívání pro odchov raných stadií některých druhů požadujících vyšší teploty vody (východoasijské býložravé druhy ryb ap.). Recirkulační systémy jsou vhodné pro chov generačních ryb různých druhů (kapra, sumce, okouna, jeseterů, reofilních kaprovitých druhů aj.) s cílem jejich řízené reprodukce v mimosezónním období. Hodí se i pro využití v rybích líhních, nejen pro přechovávání generačních ryb před výtěrem, ale i pro vlastní inkubaci jiker, přechovávání plůdku v období endogenní výživy, případně krátkodobé rozkrmení plůdku před vysazením do rybníků apod. (systémy pro inkubaci jiker, resp. přechovávání plůdku je zásadně nevhodné spojovat s okruhy pro přechovávání generačních ryb). Vzhledem k malému zatížení mohou tyto systémy být konstrukčně jednodušší a investičně méně nákladné. Recirkulační systémy s různými stupni čištění se hojně využívají v pěstírnách okrasných druhů ryb (včetně tropických) a v zájmových chovech okrasných ryb v zahradních jezírcích (kapři koi, barevní karasi, jeseni a líni a další druhy ryb). Významné je využívání recirkulačních systémů, včetně vysoce výkonných zařízení pro úpravu kvality vody, ve výstavních akváriích a oceániích. Recirkulační systémy se rovněž často využívají ve výzkumu, nejen při testování intenzivních chovů, ale i z celé řady jiných důvodů (výzkum chování, výživy, testování produkční účinnosti krmiv, testování užitkovosti při šlechtění, studium růstu a ontogenetického vývoje, výzkum průběhu onemocnění a léčení chorob aj.). V souvislosti s minimálními požadavky na doplňování čerstvé vody, lze k tomuto účelu využívat bez potřeby náročné úpravy zdroje vody kvalitní, hygienicky nezávadné (např. podzemní, nebo třeba i vodu z vodovodní sítě), i přes její vyšší cenu. V jiných případech, je naopak možné, s ohledem na relativně minimální spotřebu čerstvé vody při použití méně kvalitního zdroje, zabezpečit jeho dostatečnou úpravu (desinfekce, eliminace nerozpuštěných látek, úprava teploty apod.). Vzhledem k minimalizaci kontaminace odchovného prostředí původci onemocnění Lisované bloky z plastické hmoty (využívané jako náplň zkrápěného biologického filtru) Zkrápěné filtry (sestavené z plastových bedniček na ovoce naplněných plastovými šponami, obalené černou fólií, instalované pro každý odchovný žlab samostatně). Vpravo vzadu zásobník na tekutý kyslík. Skleník (Tropenhaus) s intenzivním chovem tilapie nilské využívající k ohřevu teplo z čerpací stanice dálkového plynovodu (Švýcarsko) 16

16 z vnějšího prostředí, je do značné míry omezena možnost vzniku různých onemocnění v odchovných systémech s recirkulací vody. Navíc se ve vodě v těchto systémech vyskytuje zpravidla vyšší obsah solí (případně jej lze uměle zvyšovat), což má pozitivní vliv na zdravotní stav chovaných rybích obsádek. Velmi významným faktorem, podporujícím rozvoj takovýchto chovů, je jejich šetrnost k okolnímu prostředí, vzhledem k eliminaci znečištění produkovaného rybami (produkty látkové výměny). V recirkulačních systémech lze zajistit optimální podmínky pro chov ryb jak z hlediska kvality vody, tak z hlediska dávkování krmiva, při nízkých nárocích na množství nové přitékající vody. Jsou to systémy s částečným nebo zcela uzavřeným oběhem vody. Jsou nezávislé na vnějším prostředí s malými nároky na množství vody i omezenými nároky na zastavěnou plochu. V zařízeních tohoto typu se všechna voda použitá k chovu ryb nebo její část, čistí a dále upravuje tak, aby ji bylo možné znovu využít. Důležité je zejména odstranění produktů látkové výměny ryb (exkrementy, amoniak rozpuštěný ve vodě, apod.), odstranění zárodků plísní a bakterií a dostatečné nasycení vody kyslíkem (čistící systémy, aerace a desinfekce). Jsou i vyšší nároky na obsluhu, omezená je kapacita objektu a vyšší jsou zejména pořizovací náklady (přečerpání a čištění vody, měřící zařízení, náhradní zdroje elektrické energie aj.). V celém systému tak dochází ke koloběhu vody a pouze její malá část bývá společně s nečistotami odpouštěna mimo systém. Ztráty vody vzniklé při čistění nebo odparem jsou doplňovány čerstvou vodou v rozsahu zpravidla od několika desetin % až do několika % (maximálně 5-10 %) z celkového průtoku cirkulující vody. Celkový objem vody v systému se v podstatě nemění. Nerozpuštěné látky (kaly), separované z cirkulující vody, lze po zahuštění využívat jako surovinu pro výrobu kompostů, bioplynu, případně pro jiné účely. Nárůst produkce tržních ryb ve světě je počínaje posledním čtvrtstoletím dvacátého století kryt výrazným podílem akvakultury. Růst produkce sladkovodních tržních ryb v klasických průtočných systémech a s využitím klasických rybníkářských metod ve střední Evropě i ČR je v důsledku řady ekologických a vodohospodářských omezení značně limitován. Alternativou je využívání metod intenzivního chovu ryb s pomocí průtočných systémů s odstraňování produktů metabolismu a zejména recirkulačních systémů s pomocí biologického čištění vody, různých způsobů okysličování vody a desinfekce vody pomocí ultrafialového záření (UV), nebo ozonizace. V poslední době se konstrukce recirkulačních systémů orientuje na výzkum vysoce sofistikovaných zařízení s dokonalým způsobem čištěním použité vody s produkcí nejen ryb ale i rostlin tj. bez odtoku znečištěné vody, označované jako zero discharge. Z hlediska ekonomiky a ochrany životního prostředí je při provozu intenzivních chovů teplomilných druhů ryb důležitá možnost využití alternativních zdrojů energie k optimalizaci teploty vody pomocí geotermální energie, tepelných čerpadel, solární energie a zejména odpadního tepla průmyslových objektů. Pro všechny formy intenzivní akvakultury, zejména pro vysoce sofistikované recirkulační systémy je nezbytné použití počítačových systémů řízení provozu a výroby. Pro objekty s chovem ryb se využívají různé zdroje vody. Patří mezi ně jak podzemní, tak povrchová voda. Podzemní voda se získává jímáním přirozených vývěrů nebo zřizováním studní či vrtů, odkud je potom čerpána. Povrchová voda ve srovnání s vodou pramenitou má vyšší obsah kyslíku a zpravidla nižší tvrdost a kolísání teploty. Může však obsahovat i řadu pro chov ryb nežádoucích látek, které vznikly vlivem lidské činnosti. Ostatní fyzikálně chemické vlastnosti vody jsou zpravidla vhodné pro chov ryb. Jsou zvýšené nároky na její úpravu (např. sedimentace, filtrace, zabránění vniknutí původců onemocnění apod.). Používá se jak voda stojatá (jezera, rybníky, údolní nádrže), tak voda tekoucí (řeky, potoky). V obou případech se mohou vyskytovat problémy se zvýšeným obsahem rozpuštěných živin. U stojatých vod se často vyskytují problémy související s přítomností řas, sinic a zooplanktonu. To přináší řadu rizik (kolísání ph, deficity Interiér skleníku s intenzivním chovem tilapie nilské v necirkulačním systému s čištěním vody využívajícím plovoucích vodních rostlin (Švýcarsko) Interiér fóliovníku s intenzivním chovem tilapie nilské v necirkulačním systému s čištěním vody využívajícím hydroponické pěstování rostlin (Maďarsko) Obr. 8. Doprava vody s využitím airliftů poháněných vysoko objemovou turbínou v chovu jesetera (podle Solární panely pro ohřev recirkulačního systému (Polsko) 17

17 O 2, zvýšení obsahu amoniaku, ucpávání rozvodů vody, nebezpečí výskytu plísňových a bakteriálních onemocnění). V případě přímého odběru z hlubších (údolních) nádrží s teplotní stratifikací se využívá voda z různých hloubkových horizontů. To umožňuje volit odpovídající teplotu i některé další kvalitativní ukazatele zdroje vody. Teplota vody pro chovy ryb je jedním z nejvýznamnějších ukazatelů jakosti a vlastností vody. Ovlivňuje nasycenost vody kyslíkem. Se vzrůstající teplotou vody klesá nasycenost kyslíkem a tím i absolutní obsah kyslíku. Významně ovlivňuje chemickou a biochemickou reaktivitu i v poměrně úzkém teplotním rozmezí. Většina biochemických procesů probíhá při teplotách blížících se nule jen velmi zvolna (např. nitrifikace). Teplota má vliv na podíl toxického nedisociovaného amoniaku na celkové koncentraci amoniakálního dusíku (při zvyšování teploty v rozpětí 5 až 25 C se zvyšuje až několikanásobně). Má podstatný vliv na toxicitu některých rozpuštěných látek ve vodě. Teplota vody je jedním z rozhodujících faktorů vnějšího prostředí. Má základní význam pro aktivitu ryb, pro příjem a využití potravy, růst, reprodukci aj. Teplo získané levným způsobem pro temperování vody (odpadní teplo), výrazným způsobem ovlivňuje ekonomiku provozu rybochovných objektů. Jakmile teplota vody roste, tak se ryby stávají aktivnější a spotřebovávají více rozpuštěného kyslíku, zatímco obsah kyslíku ve vodě klesá. Současně produkují více oxidu uhličitého a amoniaku. Takto roste poměr spotřeby nepostradatelných látek a produkce látek škodlivých, což může mít, při překročení tolerovaných mezí, přímý vliv na zdraví ryb a jejich přežití. Když se hodnoty nacházejí mimo optimum, dochází ke stresu. I nízká úroveň stresu může nepříznivě dlouhodobě ovlivňovat obsádku, což se projevuje snížením rychlosti růstu, zhoršeným využitím krmiva a vyšší mortalitou. Teplota hraje významnou roli v průběhu nitrifikace. Obecně se kinetika nitrifikační reakce řídí Arrheniovým vztahem, kdy pokles teploty o 10ºC má za následek snížení rychlosti o 50%. Pro nitrifikaci se doporučují teploty v širokém rozmezí 5 35 C. Nitrifikační bakterie přizpůsobivé širokému okruhu teploty prostředí, jejich aklimatizace na jinou teplotu probíhá ale pozvolně. Teplota vody v recirkulačních systémech s biologickou nitrifikací se může řídit především potřebou chovaných druhů ryb, případně technickými a ekonomickými možnostmi ohřevu systému, nikoliv potřebami nitrifikačních bakterií. Hlavními výhodami recirkulačních systémů je možnost regulovat prostředí a parametry kvality vody s cílem udržení dobrého zdravotního stavu ryb a vysoké rychlosti růstu. Ačkoliv je vodní prostředí komplexní ekosystém skládající se z různých parametrů, je výhodou, že jenom několik z nich hraje rozhodující roli v chovu ryb. Kritickými parametry jsou teplota, nerozpuštěné látky, ph a koncentrace ve vodě rozpuštěných látek - kyslíku, amoniaku, dusitanů a oxidu uhličitého a kyselinová kapacita vody. Každý jednotlivý parametr je důležitý, ale je to jejich souhrn a vzájemné interakce všech parametrů, co ovlivňuje zdraví a růst ryb. Koncentrace jedné látky může být v některých případech méně významná a za jiných okolností naopak zcela zásadní. Nerozpuštěné látky se do vody dostávají při chovu ryb dvojím způsobem. Jednak jsou to exkrementy, jejichž množství závisí na dávce a složení krmiva, na jeho stravitelnosti a ostatních faktorech, které trávení krmiva u ryb ovlivňují (teplota vody, zdravotní stav aj.). Druhým zdrojem nerozpuštěných látek je nespotřebované krmivo. Při správné krmné technice (adaptace ryb na krmivo, použití optimálních denních dávek krmiva a jejich rozdělení v průběhu dne, vhodného složení a velikosti krmiva, minimální, resp. žádný podíl prachových částí krmiva, respektování zdravotního stavu a ochoty ryb přijímat krmivo) by se zbytky rybami nepřijatého krmiva neměly v podstatě vyskytovat, resp. jejich množství by mělo být zanedbatelné. Ryby v intenzivním chovu jsou významnými producenty amoniakálního dusíku. Amoniak do vody vylučují nejen v exkrementech, ale i dýcháním. Za normálních okolností je 60 % rybou vyloučeného dusíku ve formě amoniaku. Dalším zdrojem amoniaku je zbytkové krmivo. Krmivo ryb obsahuje bílkoviny, ze kterých rozkladem amoniak vzniká. Recirkulační systém pro chov lososovitých ryb dánského typu na lokalitě Mlýny u Vimperka (v pravé zadní části nádrže pro chov ryb, v levé přední části biologické filtry). Základními součástmi recirkulačních systémů jsou mechanická filtrace a sedimentace, biologický filtr (nitrifikační a denitrifikační), aerace či oxigenace, zařízení pro čerpání a dopravu vody a přítok čerstvé (doplňkové) vody.výše uvedené nezbytné komponenty bývají ještě doplněny dalšími součástmi. Mezi ně patří ohřev (či spíše příhřev) vody (ve výjimečných případech ochlazování vody), odplynění, flotace, desinfekce vody (UV zářiči nebo ozónem), denitrifikace, zařízení pro zpracování kalu (zahušťování, výroba bioplynu). V současnosti je preferováno těsné uspořádání jednotlivých technologických komponentů pro vlastní chov ryb a pro úpravu a čištění vody, s malými výškovými rozdíly hladin, umožňující úsporu nákladů na čerpání vody a lepší využití obestavěného prostoru. K odstraňování nerozpuštěných látek v recirkulačních systémech se používá několika různých způsobů, nebo jejich kombinací. Prozatím nepříliš často využívanou je dvojitý odtok z odchovných nádrží, včetně speciálního zařízení použitelného u nádrží s krouživým pohybem vody, rovněž poměrně málo jsou využívána poměrně jednoduchá zařízení na principu vířivé separace (cyklony). Osvědčilo se používání šikmých lamelových usazovacích nádrží. Často se používají válcové a pásové mechanické filtry a mikrosíta. Pro obtížně odstranitelné nerozpuštěné látky menších rozměrů a o specifické hmotnosti blízké hmotnosti vody se osvědčila flotace (pěnová separace). V biologických nitrifikačních filtrech je amoniak v prvním stupni nejdříve oxidován na dusitany. Ve druhém stupni, který bezprostředně následuje, jsou dusitany oxidovány na dusičnany. Obě fáze obvykle následují těsně za sebou, proto se v normálně fungujícím systému zpravidla ve vodním prostředí nehromadí dusitany. Biologická filtrace efektivně snižuje hladinu amoniaku ve vodě. V případě vysoké koncentrace nerozpuštěných látek přitékajících s vodou na biologické filtry rostou heterotrofní bakterie výrazně rychleji než nitrifikační bakterie a převládají v konkurenčním boji o prostor a kyslík. Proto je nutné, aby voda přitékající do biologických filtrů obsahovala co nejnižší koncentrace nerozpuštěných látek. Proces nitrifikace je inhibován nízkým ph, nízkou koncentrací ve vodě rozpuštěného kyslíku, nízkou teplotou, vysokou koncentrací amoniaku a přítomností některých cizorodých látek, např. antibiotik (v souvislosti s léčením ryb). Odstranění dusíku získává stále větší pozornost, protože sloučeniny dusíku jsou jednou z příčin eutrofizace přírodních vod. Biologická denitrifikace je cesta k odstranění dusičnanů v přírodních vodách. Konečným produktem denitrifikace je inertní molekulární dusík (N 2 ), který odchází z vodního prostředí vybubláním do atmosféry. Biologické filtry produkují při nitrifikaci dusičnany. Ty jsou pro ryby, na rozdíl od dusitanů a volného amoniaku, poměrně málo toxické. Ve vyšších koncentracích 18

18 (více než 100 mg.l -1 N-NO 3 ) ale již mohou působit problémy. Jeden z hlavních problémů při použití anaerobní denitrifikace je potřeba doplňování uhlíku. Denitrifikaci má dva kroky, nejprve jsou dusičnany redukovány na dusitany a poté následuje redukce dusitanů na molekulární dusík. K procesu denitrifikace dochází (na rozdíl od nitrifikace) v anaerobních podmínkách za přítomnosti organického substrátu (buď záměrně dodaného, např. metylalkohol, nebo sedimentovaných organických látek původem z mechanické filtrace). Zdrojem tepla nebo teplé vody pro ohřev recirkulačních systémů s chovem ryb mohou být geotermální vody z hlubokých vrtů, odpadní oteplená voda (technologická) z klasických či atomových elektráren či průmyslových podniků. Ohřev vody u sezónně provozovaných systémů, nebo systémů menší velkosti lze zabezpečovat i s využitím pevných, kapalných a plynných paliv a elektrického proudu či pomocí tepelných čerpadel nebo solární energie. Nedílnou součástí moderních recirkulačních systémů je jejich vybavení technikou umožňující kontinuální měření vybraných základních parametrů kvality vody - teplota, obsah kyslíku,amoniakální dusík, průtok vody a stav otevření ventilů, stav hladin apod. Zjištěné údaje se využívají k regulaci a řízení systému a signalizaci mezních a kritických hodnot a stavů obsluze (formou světelné či akustické signalizace, či pomocí SMS na mobilní telefony pracovníků obsluhy v době jejich fyzické nepřítomnosti). Pro potřeby pozdější kontroly a umožnění dalšího využití se provádí i archivace naměřených hodnot. Softwarové systémy bývají zabezpečeny proti výmazu dat (důležité při vyhodnocování havarijních stavů). V České republice je v současnosti provozováno jen několik málo produkčních recirkulačních systémů pro chov ryb. Již více než deset let je v provozu farma ve Velké Bystřici u Olomouce se dvěma instalovanými recirkulačními systémy, využívaná k odchovu násad úhoře, sumce, okrasných ryb a v poslední době i tržního okouna. V roce 2008 a 2009 byly uvedeny do provozu dva moderní recirkulační systémy tzv. dánského typu, každý s plánovanou kapacitou 100 tun tržních lososovitých ryb (v lokalitě Mlýny u Vimperka a u Kamenice nad Lipou). Další v ČR provozované recirkulační systémy menší velikosti jsou buď experimentálního charakteru, či jsou využívány k chovu okrasných ryb. Studie byla zpracována s podporou výzkumného záměru MSM doc. Ing. Jan Kouřil, Ph.D. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Fakulta rybářství a ochrany vod ve Vodňanech kouril@vurh.jcu.cz Ing. Bohumil Kujal Česká společnost vodohospodářská ČSSI České Budějovice milda2@volny.cz PROJEKTOVÁ A INŽENÝRSKÁ SPOLEČNOST Nabízí komplexní poradenské, projektové a inženýrské služby zejména v oblasti vodohospodářských a ekologických staveb s cílem poskytnout svým klientům efektivní a pokrokové řešení problémů v oblasti přípravy, financování a řízení staveb: «Poradenská a konzultační činnost «Návrh možností financování přípravy a realizace projektů «Studie proveditelnosti včetně finančních analýz «Komplexní příprava projektů podporovaných z finančních zdrojů z ČR a EU Mezi vodou a zemí......je tu Aqua Procon «Monitoring a měření na stokových a vodovodních sítích «Generely vodovodů a kanalizací (dynamické modelování) «Projektová dokumentace všech stupňů «Autorský a stavební dozor «Řízení investičních projektů Nabízí velké zkušenosti z přípravy projektů podporovaných z dotačních fondů EU, od roku 1999 se podílela v České republice a na Slovensku na přípravě vodohospodářských projektů v celkových nákladech cca 14mld. Kč. Sídlo Brno AQUA PROCON s.r.o. Palackého tř. 12, Brno fax: info@aquaprocon.cz Středisko Olomouc AQUA PROCON s.r.o. Kosmonautů 6a, Olomouc fax: info.olomouc@aquaprocon.cz Divize Praha AQUA PROCON s.r.o. Dukelských hrdinů 12, Praha fax: info.praha@aquaprocon.cz 19

19 REKONSTRUKCE VODOVODNÍCH PŘIVADĚČŮ Petr Baránek ÚVOD Potřeby rekonstrukcí vodovodních řadů jsou již v současnosti velkým problémem oboru zásobování vodou a v blízké budoucnosti se stanou problémem rozhodujícím. Důvodem je výstavba rozsáhlých skupinových a následně oblastních vodovodů, která probíhala od padesátých let, přes léta šedesátá, až do let sedmdesátých, v menší míře až osmdesátých. Zatímco řady rozvodných sítí se v drtivé většině stavěly z litiny, později z plastů, přivaděče, tj. zejména řady páteřní nadobecního významu byly realizovány nejčastěji z oceli příp. azbestocementu a pouze v menší míře z litiny. Stáří těchto potrubí se tedy pohybuje zhruba od třiceti do šedesáti let. To je stáří, které zejména u ocelových potrubí, ať již dříve chráněných různými, zdraví škodlivými, nástřiky na bázi asfaltů nebo později bez ochrany, znamená končící životnost. A zatímco u řadů rozvodných sítí, ač z materiálů delší životnosti, probíhá postupná, i když pomalá výměna vyvolaná většinou vnějšími vlivy, u přivaděčů balancujících na hranici životnosti se neděje, až na malé výjimky, nic. Důvodem je obecně známý nedostatek financí. Vlastnici vodovodů nevytvářejí v ceně vodného dostatečný prostor pro financování výměn, a to zejména z důvodů sociálně-politických a dotační tituly ve svých pravidlech podporují spíše novou výstavbu k napojení těch zlomků procent dosud nenapojených obyvatel. Přitom se jedná o spotřebiště jejichž připojení zhoršuje hospodaření provozovatelů vodovodů a navíc se zhusta nesetkává s očekávanou odezvou ve formě množství odebírané vody. Nicméně, rekonstrukce vodárenských přivaděčů budou muset v masívním měřítku začít, a to raději dříve než později. Jedná se totiž o velmi důležité objekty systému zásobování vodou, jejichž výpadky vlivem poruch znamenají výpadky v dodávce vody pro velké počty odběratelů. DŮVODY K REKONSTRUKCI Jak již bylo výše zmíněno, žádný z vlastníků vodárenské infrastruktury nemá tolik finančních prostředků, aby vyměňoval potrubí bez vážného důvodu. V následující tabulce jsou shrnuty nejdůležitější důvody k rekonstrukcím řadů. Důvody k rekonstrukci potrubí Vysoká poruchovost Zvýšené úniky vody Zhoršení chemizmu vody při její dopravě Zhoršení biologického obrazu vody při její dopravě Nedostatečná kapacita Snížení kapacity Stáří Nutné vyhodnocení počtu a druhů poruch, např. krátké úseky napadené bludnými proudy, špatný způsob uložení, poruchy na spojích apod. Netýká se poruch (viz výše), ale drobných úniků z netěsných spojů Druhotná kontaminace vody,zejména Fe, organickými sloučeninami chlóru apod. Týká se i vytvoření podmínek pro biologickou kontaminaci (inkrusty) Zvýšení odběrů Inkrustace Nízká zbytková životnost, preventivní opatření METODY ZJIŠŤOVÁNÍ PODKLADŮ Pokud se investor rozhodne k rekonstrukci potrubí z některého z výše uvedených nebo i dalších důvodů, děje se tak na základě minimálně jednoho důvodu. Pro správné rozhodnutí o potřebě nebo i metodě rekonstrukce, je vhodné připravit resp. shromáždit i další podklady týkající se předmětného řadu nebo řadů navazujících. 20

20 Metody zjišťování podkladů o stavu potrubí Vyhodnocení počtu a druhů poruch Úniky vody z potrubí Zhoršení chemizmu a biologického obrazu při dopravě vody v potrubí Hydraulické vlastnosti potrubí Stáří a zbytková životnost Provozní tlaky Převzetí GIS vodárenského systému, s naznačenými místy a daty poruch a popisem poruch. Měření průtoků na začátku a konci sledovaných úseků nebo poklesu tlaku ve výtlacích při definovaných odběrech po trase. Srovnávají se jednotlivé úseky s měrným únikem a přihlédnutím k povoleným odchylkám měřící techniky. Laboratorní rozbory vody na začátku a konci sledovaných úseků. Vizuální kontrola vnitřního povrchu potrubí. Údaje o průtocích a tlacích na začátku a konci sledovaných úseků. Vizuální kontrola povrchu potrubí. Výpočet hydraulické drsnosti. Rok výstavby řadů a přesné rozměry potrubí, zejména výchozí tloušťka stěny. Měření zbytkové tloušťky potrubí (zejména pro ocelové potrubí). Vizuální příp. kamerová prohlídka vnitřního povrchu potrubí. Odkrytí a prohlídka vnějšího povrchu porubí, stav izolace. Prohlídka chrániček. Přehledné podélné profily řadů určené k vytipování tlakově nejvíce namáhaných míst. U míst s lokálně větším počtem poruch je třeba před návrhem metody rekonstrukce stanovit příčiny poruch (např. bludné proudy, agresivita zeminy apod.). V tomto případě lze přistoupit pouze na rekonstrukci problematického úseku. Pravidelně rozprostřené poruchy po celé délce, ukazující na celkový špatný stav potrubí. Stanovení velkosti úniků je možné na základě běžně zabudovaných a správně provozovaných měřidel. Při jejich absenci nebo při snaze získat přesnější údaje je třeba pro zjištění úniků realizovat speciální měrnou kampaň např. s využitím příložných měřidel. Rozbory vody, nejlépe prováděné ze vzorků odebraných bezprostředně po náhlém zvýšení průtoku, se zaměřují pouze na sledování látek signalizujících druhotné znečištění vody při dopravě potrubím. Vizuální kontrolu je nejlépe provádět kamerou, vkládanou do potrubí ve více úsecích. Výhodná je tvorba a archivace fotodokumentace z opravovaných poruch. Zajištění podkladů pro výpočet hydraulické drsnosti potrubí je vhodné spojit s výše popsaným měřením průtoků doplněným o měření aktuálních provozních tlaků. Měření zbytkové tloušťky stěn potrubí, výpočet korozní rychlosti a následná extrapolace zbytkové životnosti potrubí je velmi důležitým podkladem pro stanovení nutnosti rekonstrukcí. Měření se dá provádět jak přímo na odkrytém potrubí (vždy po celém obvodu) nebo na výřezech. Měří se vždy na několika místech a změřené hodnoty je třeba důkladně analyzovat. Stanovení minimální možné zbytkové tloušťky je možno provést pro několik tlakových úrovní dle podélného profilu řadu. RIZIKOVÁ MÍSTA ŘADŮ Jsou to místa náchylná na poruchy nebo místa se složitým odstraňováním případné poruchy. Vyměňují se nejlépe vždy, i když ostatní úseky řadů se pouze sanují. Riziková místa řadů Odbočky ke kalosvodům a vzdušníkům včetně napojení na řad, zejména ocelové odbočky Sekční uzávěry včetně jejich napojení na řad Výměna ocelových tvarovek na neocelových potrubích Křížení pozemních komunikací Křížení vodních toků Špatně přístupné úseky potrubí Úseky s vysokými provozními tlaky Lépe vyměnit celé armaturní a trubní vystrojení. Využití moderních armatur a spojek. Oprava nebo výměna stavebních částí. Výměna armatur. Doporučená výstavba nové stavební části Tvarovky obtížně sanovatelné, zejména tvarovky vyrobené na místě Doporučená i sanace chrániček např. samonosnou vložkou (při zmenšování profilů), výměna uzávěrů, rekonstrukce resp. nová stavební konstrukce armaturních šachet pokud nejsou uzávěry se zemní soupravou Doporučené zdvojení shybek a náhrada uzávěrů v šachtách (většinou zatopených) za uzávěry se zemní soupravou Jedná se zejména o prevenci před odstávkami vyvolanými dlouhodobými opravami poruch Preventivní výměna nejvíce namáhaných úseků zpravidla kombinovaná se dvěma předchozími případy 21