Účel stokování Historie a vývoj městského odvodnění. Požární represe a životní prostředí PRŽP. Cloaka Maxima v Římě

Transkript

1 Historie a vývoj městského odvodnění Požární represe a životní prostředí PRŽP Cloaka Maxima v Římě Přednáška Stokování a čištění odpadních vod Doc. Ing. Jaroslav Pollert, Ph.D. Historie a vývoj městského odvodnění v ČR V době hladomoru r táhly zástupy rolníků do Prahy, spaly na ulici a proti zimě se pokrývaly hnojem, který byl běžně kydán ze stájí na ulici. Kostel sv. Valentina nebyl pro nečistoty přístupný, přestože r vydal magistrát zákaz vypouštět splašky na ulici. Z téže doby je první zpráva o kanálu, který odvodňoval dům pražského probošta v Ostruhové ulici. V r rada Nového města pražského zakázala koželuhům nakládat a prát kůže na břehu pod Zderazem. R bylo zakázáno koželuhům Na poříčí vypouštět splašky na ulici, v r pouštět prasata na ulici, v r bylo zakázáno pod pokutou vyhazovat odpadky a vylévat nočníky na ulici. O čištění ulic je první zmínka v r Poměry se zlepšily v době Karla IV, kdy pavlačové záchody byly překládány na zadní strany domů, ve dvorech byla zakládána hnojiště a žumpy. S výraznou výstavbou pražské kanalizace se začalo koncem 18. st. V letech zásluhou nejvyšší-ho městského purkrabího Chotka došlo k prudkému rozmachu výstavby kanalizace, bylo postaveno 44 km stok, které ústily 35 výustmi do Vltavy. Soustavná kanalizace byla provedena kolem r v Anglii. Při návrhu dochází k radikálním změnám v názorech na odvodnění měst. Počátky úsilí o vybudování moderní stokové sítě v Praze spadají do konce 19. st. Byla provedena nivelace a zmapování stávajících stok v měř.1:720. R vyzvala městská rada řadu význačných evropských odborníků (Ing. W.H. Lindleye, Ing. Kaumana, Ing. Hallensteina, Ing. Kaftana). Vývoj městského odvodnění v ČR od 19. století Lindley vypracoval v r projekt, v r byly ukončeny přípravné práce, začala výstavba kmenových stok. Progresivním prvkem Lindleyova projektu bylo, že zahrnul do návrhu zahrnul nejen historická města pražská, ale i tehdejší předměstí a vše ukončil návrhem čistírny. Tato unikátní stavba byla dokončena v roce 1906 a Praha se stala první metropolí vybavenou stokovou sítí a čistírnou odpadních vod. Nová územní organizace v r přinesla se vznikem Velké Prahy" zvýšení nároků na rozsah i údržbu stokové sítě, která v té době dosahovaladélky 294 km. Vývoj městského odvodnění v ČR od 19. století Účel stokování základní podmínka zdravého bydlení a uchování životního prostředí obyvatel, likvidace tekutých odpadů pomocí soustavného stokovéhosystému a čistírny odpadních vod, správný návrh a bezporuchový provoz, odvodnění dané oblasti představuje technicky a ekonomicky optimálně navržený a provozovaný systém, který tvoří stoková síť, ČOV a recipient, hygienický a hospodářský význam městského odvodnění spočívá v soustavnosti, 1

2 Účel stokování ODPADNÍ VODY etapovost v budování stokové sítě je běžná, ale musí vycházet z generální koncepce řešení odvodnění, při návrhu soustavné kanalizace se vychází z předpokládané perspektivy rozvoje alespoň na 30 let, podklady: demografické, hydrologické, situační podklady technických zařízení, inženýrských sítí, komunikací, kanalizace představuje soubor zařízení, umožňujících neškodné odvádění dešťových, splaškových a průmyslových odpadních vod z urbanizovaného území, závodů, letišť, komunikací apod. a jejich vyčištění na takovou míru, aby byla dodržena hospodářská hodnota vodních toků. Za odpadní vody se považují vody použité v sídlištích, obcích, domech, závodech, ve zdravotnických zařízeních a jiných objektech či zařízeních, pokud po použití mají změněnou jakost (složení příp. teplotu), jakož i jiné vody z nich odtékající, pokud mohou ovlivnit jakost povrchových nebo podzemních vod. Jiné vody jsou srážkové, pokud byly po dopadu na zemský povrch znečištěny, ale i např. kondenzáty ze zplyňování pevných paliv. DRUHY ODPADNÍCH VOD Oddílná soustava splaškové odpadní vody dešťové odpadní vody průmyslové odpadní vody infekční vody oplachové vody ostatní odpadní vody které nelze zařadit do některé z uvedených skupin, nebo které se do stokové sítě dostaly za nepředvídaných okolností). Neznečištěné vody (chladící, kondenzované, podzemní, pramenité; také neznečištěné vody dešťové) nejsou odpadními vodami, pokud nejsou odváděny stokovou sítí. Doporučuje se je vsakovat nebo samostatně odvádět do recipientu, aniž by zatěžovaly systém odvodnění (síť a ČOV). Pokud se již dostanou do stok, s výjimkou neznečištěných vod dešťových, mluvíme o odpadních vodách balastních Splašková stoka Čistírna odpadních vod Opadní voda z domácností Odpadní voda z průmyslu Dešťový odtok ze sídlišť Podzemní voda Ostatní balastní voda Zasakování Dešťová stoka Retenční nebo usazovací nádrž Řeka SPLAŠKOVÁ ODDÍLNÁ SOUSTAVA PODTLAKOVÁ (VAKUOVÁ) KANALIZACE Stoky musí být zatrubněny Doporučuje se gravitační stoka Ve vyjímečných situacích tlaková nebo podtlaková kanalizace S ohledem na relativně rovnoměrné malé průtoky budou k odvodnění stačit stoky malých průřezů. Odpadá možnost kontaminace vody v recipientu fekálním znečištěním ze splaškových vod, odpadá nebezpečí zatopení podzemních prostor zpětným vzdutím domovními přípojkami. ČOV je hydraulicky zatěžována v rozsahu minima Q min a maxima splaškových vod Q maxh. 2

3 PODTLAKOVÁ (VAKUOVÁ) KANALIZACE TLAKOVÁ KANALIZACE Systém se skládá z: gravitační přípojky do sběrné jímky, vlastní akumulační a čerpací jímky s ponorným čerpadlem (nutná el. přípojka 380 V), výtlaku do sběrného tlakového potrubí, sběrného tlakového potrubí. Systém může být doplněn o mezistanice případně proplachování (provzdušňovací stanice). Čistí se pomocí směsi vody se vzduchem 1-2x denně min, stabilními nebo mobilními kompresory. Tlaková sběrná síť může být větevná nebo okruhová. Navrhuje se z tlakových trub PE, PVC min. DN 80 mm (příp.dn 50 mm). Ukládá se do nezámrzné hloubky, min 1,0-1,2m, využívá se zelených pásů a chodníků. Potrubí kopíruje terén s minimem výškových a směrových změn, změny směru se provádí ohyby. Minimální rychlost je 0,7 m/s. TLAKOVÁ KANALIZACE TLAKOVÁ KANALIZACE výhody v ČOV nejsou třeba mělnící česle, odpadá údržba stok, poruchy jsou snadněji zjistitelné, předpoklady pro min. balastních vod, nižší pořizovací náklady. nevýhody možnost poruch čerpadel, vyšší pořizovací cena čerpací šachty, větší spotřeba elektrické energie, zvýšené nároky ne provádění. Dešťová oddílná soustava Souběžně se splaškovou oddílnou soustavou se mohou budovat i dešťové oddílné soustavy Slouží k odvádění POUZE dešťových vod Zakončeny dešťovou nádrží Zachycuje množství vod Zachycuje znečištění, které je odtěženo Stoky mohou být zatrubněny, nebo tvořeny z povrchových rigolů. JEDNOTNÁ SOUSTAVA STOK Dešťové a splaškové vody jsou odváděny společně Jednotná stoková soustava má zásadní nevýhodu v existenci odlehčovacích komor, které vytvářejí přímou spojitost mezi stokovou sítí a recipientem. Jednotná stoková síť by měla být navržena na průtok, který je součtem všech druhů odpadních vod. Mezi odpadními vodami jsou vody takové, které mají stálý průtok s minimálními výkyvy, např. splašky, a naopak vody, které mají velkou nerovnoměrnost, např. dešťové vody. 3

4 Jednotná kanalizace Odlehčovací komory Nádržes přepadem záchytná průtočná kombinovaná Jednotná soustava Retenční nádrž Řeka Odpadní voda z domácností Odpadní voda z průmyslu Dešťový odtok ze sídlišť Podzemní voda Ostatní balastní voda Čistírna odpadních vod Zasakování Retenční nádrž TVARY A ROZMĚRY STOK Pro stoky se doporučuje používat základní tvary: - kruhový, - vejčitý, -tlamový. V historii byly vytvořeny a postaveny profily stok dle nejrůznějších výtvarných pravidel, viz obr. Výběr tvaru pro jednotlivé stoky závisí na posouzení konkrétních hydraulických, provozních, stavebních, ekonomických, geologických a jiných požadavků a podmínek. Hydraulickému hledisku, koncentraci malých průtoků ve dně stoky, nejlépe vyhovuje vejčitý tvar, nejméně tvar tlamový. Kruhový profil je nejvýhodnější pro konstrukci zařízení na jejich čištění, také se nejsnáze vyrábí jako prefabrikát. MINIMÁLNÍ SKLON STOK MAXIMÁLNÍ RYCHLOSTI Obvyklá rychlost ve stokách se pohybuje okolo 1 m/s Obvyklá minimální rychlost by neměla být menší než 0,75 m/s Při nižších rychlostech dochází k usazování a zanášenístok V naší praxi se podle ČSN sklon gravitační stoky navrhuje takový, aby dostatečné tečné napětí ve dně stoky, zamezilo zanášení stok. Tečné napětí ve dně stoky sevypočte zevzorce τ u = ρ. g. R. I [Pa] R - hydraulický poloměr [m] R = S O, g - tíhové zrychlení [m/s], ρ - hustota vody [kg/m 3 ], I - sklon stoky udávaný desetinným číslem. Maximální sklony stok jsou dány maximální přípustnou rychlostí, viz ČSN Max. průtočná rychlost při kapacitním plnění ve stokách může být 5 m/s. V objektech a stokách z kameniny, čediče, litiny, sklolaminátu, některých platů, zděných stok z kanalizačních cihel nebo dlažebních kamenů na cementovou maltu, může být maximální průtočná rychlost vody až 10 m/s. Ve stokách z prostého betonu nebo železobetonu se doporučuje chránitvnitřní profil stoky již při průřezové rychlosti nad3 m/s. Při rychlost větší než 5 m/s a menší než 10 m/s, mluvíme v tom případě o skluzu, objektu, který je tvořen speciálně založeným potrubím, ukončeným zpravidla objektem na tlumení přebytečné pohybové energie (spadištěm, popř. ještě s rozrážeči). TVARY A ROZMĚRY STOK Vejčitý 4

5 OBJEKTY Vstupní otvory objektů musí být vybaveny kruhovými poklopy o min. průměru 600 mm, zabezpečenými proti vysunutí jedoucími vozidly. Poklop smí být v komunikaci 5 mmpod a 0 mmnad okolí úrovní. Mimo komunikaci má vyčnívat v intravilánu 100 mm, v extravilánu mm. Na zemědělsky obhospodařovaných pozemcích mají být navíc označeny směrovou tyčí. ŠACHTY Vstupní šachty slouží jako vstupní místa pro provozní pracovníky za účelem kontroly funkce stokové sítě, revize a údržby, především čištění stok. Zároveň slouží jako větrací objekty. Umísťují se na konci stok, v lomových bodech, v místech změny profilu, také se jimi rozdělují dlouhé přímé úseky stok. Vzdálenost šachet závisí na příčném průřezu stok. Zvažuje se případně sklon stoky a mechanizační prostředky provozovatele pro čištění stokové sítě. SPOJNÉ ŠACHTY Soutok se provádí ve spojných šachtách. Ve dně je provedeno žlábkovité spojení jednotlivých stok. Vstupní část šachty je stejná jako u předchozího typu. Na stokách velkých průměrů se provádí spojná komora, kde je monolitický nejen základ, ale i část šachty až nad úroveň stropu stoky, teprve vrchní část šachty je provedena z prefabrikátů. ROZDĚLOVACÍ KOMORY Rozdělovací komory mají ve stokové síti opačnou funkci než komory spojné. V těchoto objektech se přítok do komory jednou stokou usměrňuje do dvou i více stok na odtoku z komory. K regulaci odtoku jednotlivými stokami za rozdělovací komorou se k ní často instalují také stavítka. Tím je případně umožněno odstavení jednotlivých větví pro případ revize nebo opravy. SPADIŠTĚ Tím jsou odvedeny malé průtoky a umožněna snadná revize stok. Za přívalu protéká voda nejen obtokovou vertikální rourou, ale většina vody přepadá z horní stoky do vodního polštáře u dna spadiště. Max. povolené výšky stupně u stok: - DN 250 až m - DN 450 až m U spadišť na dešťových stokách vertikální obtok obvykle neprovádíme. 5

6 SKLUZ Skluzem se nazývá úsek stoky se strmým sklonem a s průtokovou rychlostí 5 až 10 m/s. Skluzová trať se zřizuje tam, kde by stavba soustavy spadišť byla nákladná a obtížně proveditelná, případně nemožná. Na konci skluzu je třeba vybudovat objekt k utlumení pohybové energie a k odvedení z vody vyloučeného vzduchu. Lze použít železobetonových rozrážečů ve dně. Použité potrubí nebo stoka musí být z odolného materiálu, odpovídajícího dosahované průtokové rychlosti. Podle druhu materiálu potrubí se zajistí (osadí se do hutněného štěrkopísku, nebo betonového lože, nebo se obetonuje), proti posunu se zajistí kotevními bloky. KANALIZAČNÍ SHYBKA Odlehčovací komory Slouží při příchodu přívalového deště ke snížení průtoku do pokračující stokové sítě nebo na ČOV Neregulovaný odtok Regulovaný odtkok Prázdnění OK Plnění OK Přepad do recipientu Odlehčovací komory Odlehčovací komory Při navrhování odlehčovacích komor je třeba určit množství vody, které z celkového přitékajícího množství Q dim do odlehčovací komory má pokračovat do další stokové sítě Q zř a množství vody, které má být odvedeno do recipientu Q p. Dále je třeba navrhnout takové konstrukční a stavební řešení OK, aby přitékající množství do odlehčovací komory spolehlivě v uvedené požadované relaci oddělila. Objekt odlehčovací komory nemá být využíván k napojení stok, změně směru stok apod. Je vhodné aby odlehčovací komory splňovaly nejen funkci odlehčení stoky, ale také nějaký způsob mechanického předčištění Speciální typy odlehčovacích komor Dešťové nádrže Odlehčovací komory způsobují až 50% znečištění malých vodních toků 6

7 OK s přímým přelivem S boční přepadovou hranou OK Sekaninova vysoká přepadová hrana OK Staroměstské nám.nízká přepadová hrana + stavítko OK 81K Švehlova - nízká přepadová hrana + ve funkci šikmým OK 3A Pštrosova nízká přepadová hrana S přepadajícím paprskem Speciální typy odlehčovacích komor OK Trojická - přes štěrbinu z ocel. desek OK 7A Albertov S rozrážecí hranou OK 16 A Hybernská Žabí tlama Mají za úkol kromě oddělení průtoku také mechanické předčištění Míra předčištění je dána stupněm mechanického předčištění Využití mechanického proudění vody Sedimentace Česle, síta Norné stěny Jiné prvky Nový směr v ochraně životního prostředí Nutno podpořit legislativou nový Vodní zákon OK Nábřeží kpt. Jaroše - žabí tlama Storm King Trubní odlehčovací komora 7

8 Trubní odlehčovací komora DEŠŤOVÉ NÁDRŽE Přítokové potrubí navazuje na akumulační a uklidňovací část Norná stěna (provizorní hrazení) odděluje plovoucí nečistoty Voda je dělena přes přepadovou štěrbinu Účelem dešťových nádrží je: a) snížení nebo zamezení vnosu znečištění dešťových vod nebo zředěných splaškových vod vodami dešťovými, do vodních recipientů, b) zmírnění přívalové vlny směsi splaškových a dešťových vod za účelem jejich rovnoměrného odváděním stokovou sítí do ČOV, c) zmírnění přívalové vlny dešťových vod před jejich zaústěním do vodního toku (retencí). DEŠTĚ moderní metody PŘEHLEDNÁ SITUACE HYDROTECHNICKÁ SITUACE PODROBNÁ SITUACE 8

9 Srovnání metod měření průtoku PODÉLNÝ PROFIL STROKY METODA objem + čas hloubka hl.+rychlost tracer převod na tlakové proudění POUŽITELNOST obecně obtížně (prameny, přípojky) ANO (S, T) ANO (jen S) ANO (S, T) ANO (jen S) S stoka s přelivem ANO (S, T) ANO (S, T) přesnější ZÁZNAM VÝHODY NEVÝHODY jen okamžitá hodnota možnost kontinuálníh o záznamu možnost kontinuálníh o záznamu jen okamžitá hodnota jen okamžitá hodnota T vodní tok přesnost jednoduché obecně použitelné postihuje hysterezi libovolná geo-metrie a rych-lost proudění přesnost, zejména pro malé Q limitovaná použitelnost nepostihuje hysterezi k.k. narušení průtočného profilu složitější metoda složitější metoda, cena Doporučení Odpadní voda Tvary a rozměry stok Druhy stokových sítí Objekty na stokové síti Odlehčovací komory Ochrana životního prostředí Závěr Doporučené odkazy pro hlubší studium V. Krejčí a kol.: Odvodnění urbanizovaných území. NOEL 2000, ISBN , 2002 Městské inženýrství I,II Petr Šrytr a kol. Academia 1999 Hlavínek, P. a kol: Příručka stokování a čištění (NOEL 2002) Čistírna odpadních vod ( čovka ; ČOV) Technické zařízení, ve kterém dochází k čištění odpadních vod. Odpadní vody: průmyslové, ze zemědělské výroby, komunální (městské), smíšené ČOV co nejvíce napodobuje přírodní procesy samočištění (fyzikální, chemické, biologické a biochemické procesy) 9

10 Vývoj koncepcí městského odvodnění stoková síť mech. ČOV biol. ČOV nové technické prvky Koncepce: Metodika: rychlé odvedení všech odp.vod lokální řešení co nejpomalejší odvedení minima odp.vod integrované řešení nové technologie omezení směšování vody a látek principy trvale udrž. rozvoje Co je přípustné vypouštět do recipentů aneb legislativa Návaznost zákonů na evropskou Směrnici o vodě 2000/60 EU Povolení k vypouštění vydává Vodoprávní úřad Vypouštění odpadních vod do recipientů se řídí zákony České republiky Zákon o vodách - zákon č. 254/2001 Sb. (novelizováno Zákon č. 150/2010 Sb.) Zákon o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu - Zákon č. 274/2001 Sb. (novelizováno 320/2002 Sb., 274/2003 Sb., 20/2004 Sb., 167/2004 Sb., 127/2005 Sb., 76/2006 Sb., 222/2006 Sb., 186/2006 Sb., 281/2009 Sb.) Nařízení č. 61/2003 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech (novelizováno 229/2007 Sb., 23/2011 Sb.) Nařízení č. 416/2010 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění odpadních vod a náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod podzemních Vyhláška č. 123/2012 Sb. o poplatcích za vypouštění odpadních vod do vod povrchových Nařízení č. 143/2012 Sb. o postupu pro určování znečištění odpadních vod, provádění odečtů množství znečištění a měření objemu vypouštěných odpadních vod do povrchových vod Vyhláška č. 20/2002 Sb. o způsobu a četnosti měření množství a jakosti vody Vyhláška č. 195/2002 Sb. o náležitostech manipulačních řádů a provozních řádů vodních děl Vypouštění odpadních vod Kontroly limitů Vypouštěním odpadních vod do recipientů se rozumí nakládání s vodami ; podle legislativy nutné upravit podle emisních a imisních limitů Emisní limity jsou max. přípustné koncentrace ve vypouštěné OV, např. ze slévaného vzorku za 24 hod (BSK5, NL, N- NH4,...) Imisní limity jsou koncentrace v recipientu, které by neměly být překročeny ani za nejméně příznivých hydrologických poměrů (obvykle Q355) Vyhláška 123/2012 Sb. O poplatcích za vypouštění OV do vod povrchových. Určuje detaily pro platbu poplatků, V NV jsou ČOV děleny do kategorií dle velikosti < > EO. Čím větší ČOV tím přísnější limity na pokuty dle NV. Limity jsou koncentrační nebo účinnostní. Pokuty se platí ze zisku. Limity pro pokuty se liší od limitů pro poplatky i svou výší a výpočtem (např. CHSK poplatkový limit je 40 mg/l a očišťuje se od odlehlých výsledků a zároveň se musí vypustit více než kg/rok VERSUS limit na pokuty p (řekněme průměr) je u ČOV > EO 75 mg/l a u limitu m (maximum) 125 mg/l nebo 75% průměrná účinnost. Pokutové limity může vodoprávní úřad zřísnit a často tak činí. V NV jsou zmíněny i tzv. BAT parametry (limity) (best available technology), to jsou odtokové koncentrace, která je daná technologie čištění OV zaručeně schopna dosáhnout s rozumnými finančnímu náklady. Vodoprávní úřad vydává povolení k vypouštění, ve kterém jsou limity na pokuty. Také může provést kontrolu. Podniky povodí jsou přítomny jednání jsou odběrateli odtoků z ČOV. Jednání je i přítomna Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP). Limity na pokuty mohou být koncentrační v mg/l více používané, nebo účinnostní v % - méně používané (hlavně průmyslové nebo koncentrované vody), obojí má stejnou váhu. Limity pro pokuty dle NV kontroluje v praxi ČIŽP. Poplatkové limity a agendu má na starosti nyní také ČIŽP. Kontrolu pro úřad a ČIŽP zajišťuje nyní většinou externí firma Bioanalytika (s výjimkou oblasti kolem povodí Odry). Nyní jsou diskuse, protože výsledky vzorků odtoku od provozovatele se míchají s výsledky od Bioanalytiky a data se používají do výpočtu dohromady pro kontrolu poplatků a možná někde už i pro kontrolu pokut dohromady (limitytypu p průměr). Data z laboratoří, data o odpadech atd. se nyní zadávají do jednotného systému ISPOP elektronicky, systém měl velké porodní bolesti. Decentralizovaný systém nakládání s odpadními vodami Centralizovaný systém MO 10

11 Domovní ČOV Domovní sestava septik zemní filtr Domovní čistírny odpadních vod (pro osob) jsou určeny k čištění veškerých odpadních vod (včetně odpadních vod z praček a myček nádobí) z individuálních zdrojů znečištění. Jedná se především o tyto objekty: rodinné domy, rekreační objekty a chalupy, hotely a penziony, restaurace. Čistírny jsou dodávány jako kompletní výrobky včetně víka, bez nutnosti dokupování dodatečných nástavců podle hloubky přítokového potrubí. Pro výrobu skeletu čistíren Topas je použit polypropylenový materiál, zajišťující dlouhodobou životnost výrobku. Čistírny pracují na principu čištění odpadních vod pomocí aktivovaného kalu ve vznosu. Vzduch, nezbytný pro život mikroorganismů je dodáván malým membránovým dmychadlem s nehlučným provozem, jež je umístěno přímo v čistírně. Dmychadlo, spolu s přidaným třícestným elektroventilem je použito také na pohon vzduchového čerpadla, zajišťujícího přečerpávání vody mezi jednotlivými komorami ČOV. Malá domovní ČOV se stálým průtokem (1 fázová) Princip funkce malé ČOV SBR Činnost čistírny spočívá ve střídání dvou fází, které reguluje řídící plovákový spínač, umístěný v přítokové komoře. FÁZE ČINNOSTI ČOV Fáze průtočná - normální režim - je hlavní fází, při níž dochází k samotnému čištění odpadní vody a následnému odtoku čisté vody z čistírny. Třícestný elektroventil směřuje vzduch do vzduchového rozvaděče průtočné fáze V chodu je: centrální dmychadlo, mamutka surové vody (1), provzdušňování filtru hrubých nečistot (2), mamutka provzdušňování kalojemu (3), mamutka načerpávání dosazovací nádrže (4), mamutka odsávání mezidna pískového filtru (5), provzdušňování aktivační nádrže (6). Fáze regenerace - odkalování Třícestný elektroventil - nastává 3 5krát za den. Dochází k směřuje vzduch do odtahu kalu do kalojemu a celkové vzduchového rozvaděče údržbě, díky provzdušnění fáze regenerace částí čistírny, které byly doposud v klidovém stavu. V chodu je: centrální dmychadlo, provzdušnění dosazovací nádrže (7), mamutka přebytečného kalu (8), mamutka stahování plovoucích nečistot z hladiny dosazovací nádrže (9), mamutka provzdušnění pískového filtru (10), mamutka stahování nečistot z pískového filtru (11), provzdušňování akumulační nádrže (12). Fáze průtočná Surové odpadní vody natékají do akumulační nádrže, kde dochází k usazení hrubých nečistot. Předčištěná odpadní voda je z akumulační nádrže přečerpávána přes filtr hrubých nečistot, vzduchovým čerpadlem, mamutkou (1), do aktivační nádrže, kde probíhá vlastní proces čištění odpadních vod aktivovaným kalem ve vznosu (6). Následně je směs vyčištěné vody a kalu načerpávána mamutkou (4) do kónické dosazovací nádrže, kde kal sedá ke dnu a otvorem ve spodní části nádrže, propadá zpět do aktivační komory. Vyčištěná voda stoupá k hladině a přepadá do nádrže pískového filtru. Tady gravitačně protéká ke dnu a současně se dočišťuje. Z mezidna pískového filtru je mamutkou (5) odčerpávána do odtoku z čistírny. V průtočné fázi dochází zároveň také k provzdušňování filtru hrubých nečistot, aby nedošlo k jeho ucpání a k provzdušnění kalojemu (3) proto, aby kal nazahníval a byl aerobně stabilizován. Fáze regenerace Při nedostatečném přítoku splašků, plovákový spínač (14) v akumulační nádrži dosáhne minimální hladiny a nastává fáze regenerace. Dojde k odčerpání usazeného přebytečného kalu (8) z aktivační nádrže společně s vyčištěnou vodou do kalojemu. Tady kal sedimentuje a v horní části přepadá zpět do akumulační nádrže, která se provzdušňuje (12), aby nedocházelo k anaerobním procesům a ke vzniku zápachu. Jejím provzdušňováním současně dochází k rozmělňování usazených hrubých nečistot. V této fázi dále dochází k provzdušňování dosazovací nádrže a odtahu plovoucích nečistot z jejího povrchu zpět do aktivace. Zároveň začíná automatické praní náplně pískového filtru. Na dno pískového filtru se přivádí vzduch (10), který uniká k povrchu a tím uvolňuje nečistoty, které se přečerpávají s vrstvou vody nad pískovým filtrem mamutkou (11) zpět do akumulační nádrže. 11

12 mechanické čištění biologické čištění Schéma ČOV Schéma ČOV 1. Kanalizační sítí se dostávají odpadní vody z domácností na čistírnu odpadních vod. Mechanická část 1. Ve vstupní kanalizační čerpací stanici se přečerpává odpadní voda, aby se mohla dále čistit. 2. K odstraňování nejhrubších nečistot dochází v česlovně a lapači štěrků, odsud se shrabky odváží na skládku. 3. Lapači písku zadržují jemné části písku, které jsou odváženy na skládku. 4. V usazovacích nádržích dochází k posledním krokům mechanického čištění. V těchto nádržích se usazuje kal na dno a odtud odchází do vyhnívacích nádrží. Biologická část 5. V aktivačních nádržích se již jedná o biologické čištění, mikroorganismy v nich tzv. "vyžírají" biologické znečištění. Nádrže se provzdušňují, aby se vytvořily podmínky pro život mikroorganismů. 6. V dosazovacích nádržích se usazuje biologický kal a vyčištěná voda odtud už odtéká do řeky. 7. Vysušený kal, shrabky a písek připravené k odvozu na skládku. 8. Vyčištěná voda odtéká do řeky. Redukce znečištění Schéma konvenční ČOV Redukce znečištěnin v odpadní vodě na různých stupních konvenční ČOV Odstranění (%) Stupeň Primární sedimentace Suspendované látky BOD Koliformní baktérie Biologický filtr Aktivace kalové hospodářství Nátok na ČOV 71 12

13 Šneková čerpadla účel: průtok čistírnou gravitačně Hrubé česle Zachycení větších nečistot Průliny mm Průliny mm Rychlost vody 0,6 1,0 m/s Strojně stírané česle musí mít ochranu před povětrností; v zimě temperovat Jemné česle Shrabky Mechanické čištění 75 Lapák písku + odčerpávání Měl by zachytit částice d 0,2 0,25 mm Podélný lapák 0,15 0,45 m/s Vytěžený materiál co nejkratší skládkování; zneškodnění podobně jako shrabky z česlí Lapák tuku a olejů Princip jako u separace látek těžších než voda, ale obráceně: snížit rychlost průtoku a nechat lehčí látky vystoupat k hladině V městské čistírně tuky procházejí lapákem písku Pro městské odpadní vody se nejčastěji používají provzdušňované lapáky tuků (podpora vzestupné rychlosti nalepování na vzduchové bubliny) 78 13

14 Primární sedimentace usazovací nádrže Usazovací nádrže jsou navrženy pro separaci a částečné zahuštění primárního nebo směsného surového kalu Tvar nádrže, včetně všech detailů navržen tak, aby byla co nejvíce využita plocha a objem nádrže Střední doba zdržení (před aktivací) od 1 do 3 hod Typy sedimentace Prostá Částice se neovlivňují Zrnitý kal do koncentrace cca 0,5 % objemově Rušená Částice se ovlivňují, jejich rychlost sedimentace se snižuje Zahušťování Koncentrace suspenze je taková, že se tvoří fázové rozhraní mezi kapalnou a pevnou fází, tvoří se póry, ze kterých je kapalina vytlačována 79 Konstrukce kruhové usazovací nádrže Usazovací nádrž podélná, kruhová Průměr 40 m i více Hloubka 2 3 m Vtoková rychlost 0,2 m/s Nádrže s přerušovaným provozem Nádrže s nepřerušovaným provozem Aktivace Nejrozšířenější způsob biologického čištění OV aktivační proces aktivace Principiálně je to kultivace biomasy s recyklem Aktivační směs vyniká smísením OV a vratného aktivovaného kalu je nutné provdušňovat Aktivovaný kal je separován v dosazovací nádrži Část je recirkulována vratný kal, ostatní biomasa je odstraňována

15 Biologický stupeň Aktivace Využití aerobních bakterií, které ve svém metabolismu odbourají až 99 % organického znečištění Funkční polykultura základ bakterie, dále jednobuněčné organismy (měňavky, bičíkovci, ) Hlavní proces mineralizace, odbourání organických látek za vzniku CO2 a H2O Další proces nitrifikace + denitrifikace (převod amonných iontů na dusičnany) Následná sedimentace (aktivovaný kal) Odvod vyčištěné vody do recipientu Při tomto druhu čištění je odpadní voda směšována s tzv. aktivovaným kalem za dostatečného provzdušňování Aktivovaný kal je tvořen mikroorganismy, převážně bakteriemi; je směsnou kulturou mikroorganismů Od čistých kultur se liší tím, že je schopen se oddělovat od kapalné fáze prostou sedimentací, protože má vločkovitý charakter. Tato vlastnost je nezbytná pro úspěšné biologické čištění Fáze vzniku vločky aktivovaného kalu Aktivace Aerobní čištění směsnou kulturou ve vznosu - Bytnění kalu = velký objem pro usazení Nadměrný rozvoj vláknitých organismů (Sphaerotilus apod.) bakterie Volně žijící nálevníci stopkatí nálevníci bezbarví bičíkovci měňavky vířníci 87 Aktivační nádrže Biologické odstraňování nutrientů Nutrienty v OV anorganické sloučeniny dusíku a fosforu Zvýšená přítomnost vyvolává problémy: Amoniak je toxický pro vodní organismy Zvýšené náklady nebo znemožnění úpravy vody pro pitnou Eutrofizace povrchových vod se všemi průvodními jevy (sinice, ) Rotační aerátory - nevhodné Denitrifikace / nitrifikace 90 15

16 Odbourání N a P na limity EU!!! Princip odstraňování dusíku Jak na N: A. Nitrifikace - biochemická oxidace na amoniakální dusík a dusičnany B. Denitrifikace Biochemická redukce dusičnanů na oxidy dusíku a plynný dusík. Drahé nutný substrát jako zdroj energie a C Jak na P: Srážení solemi Al nebo Fe Nitrifikace Nitrifikace probíhá ve dvou fázích. Nitritace - Nitritační bakterie převádějí amoniak na dusitany. Známá nitritační bakterie je Nitrosomonas. Nitratace - Nitratační bakterie převádí dusitany na dusičnany. Známá nitratační bakterie je Nitrobacter. Denitrifikace Denitrifikace je přeměna dusičnanů na plynný dusík. Při nedostatku kyslíku ji využívají některé bakterie např. Pseudomonas a některé houby. 91 Ostraňování fosforu Základní formy fosforu v OV ortofosforečnany, polyfosforečnany a organicky vázaný fosfor Odstranění biologicky pomocí poly-p bakterií Častěji chemickým srážením železnaté, železité nebo hlinité soli; dávkování před dosazovací nádrž Zdroj fosforu pračky, myčky, apretační prostředky Poměr C : N : P Při aerobním čištění odpadních vod se poměr mezi C : N : P má pohybovat 100 : 10 :1 a 100 : 5 : 1 Zkušenosti ukazují že městské odpadní vody mají poměr C : N : P 100 : 20 : 5 Je-li na přítoku do biologické části ČOV nepoměr nutrientů, nebo některého je nedostatek nastanou problémy v čištění Modifikovaný aktivační proces s odstraňováním fosforu Nitrifikace, denitrifikace; dosazovací nádrže 96 16

17 Aktivační nádrž ČOV aktivační nádrže, přednost má dnes jemnobublinná aerace přes difusory S nuceným oběhem Mikrobubliná aerace Aktivační nádrže ČOV aktivační nádrže, vzkaz až do Německa přes Vltavu a Labe Rotační aerátory - nevhodné Denitrifikace / nitrifikace Dosazovací nádrže Kalový index Odběr z nátoku na DN KI = Vk/ X kde Vk je objem aktivovaného kalu, který se usadí z 1 litru aktivační směsi po 1/2 hodině v Imhoffově kuželi, X je koncentrace kalové sušiny aktivační směsi (g.ml -1 ). normální lehký zbytnělý KI < 100 g.ml -1 KI = g.ml -1 KI > 200 g.ml

18 Současný stav Moderní typy ČOV- OA, SBR, D-N Oběhové aktivace - D a N oddělená časově - Nižší účinnost odstraňování N látek - Nenáročné na udržení čistícího procesu Průměrný průtok Maximální průtok Moderní typy ČOV- OA, SBR, D-N D-N včetně modifikací - D a N oddělená prostorově - Vyšší účinnost odstraňování N látek za předpokladu udržení procesu - Náročnější na udržení čistícího procesu Moderní typy ČOV- OA, SBR, D-N SBR reaktor - Všechny fáze probíhají v 1 nádrži investiční úspora za stavbu - Náročnější na řídící systém - Pouze pro OV s vyrovnanou kvalitou, OV bez balastních vod, vhodné na menší ČOV Zahušťovací nádrže

19 Anaerobní rozklad První fáze (kyselé kvašení) - trvá asi 7 dnů - snižuje se ph kalu (až pod 5) následkem rozkladu uhlohydrátů. Zároveň probíhá změna složitějších organických hmot, zvláště bílkovin. Vytváří se těkavé organické kyseliny a oxid uhličitý. Po 1.fázi se přidává vápenné mléko (aby se snížilo ph) a vyhnilý kal jako očkovací materiál. Druhá fáze (metanová) - rozkládají se či odbourávají hlavně těkavé organické kyseliny a jiné složité organické látky. Metanový rozklad příznivě probíhá v neutrálním nebo slabě alkalickém prostředí. K rozběhnuté 2.fázi lze pak přidávat přesně stanovené množství čerstvého kalu. Anaerobní stabilizace se uskutečňuje ve třech pásmech teplot: psychrofilní (6-16 o C), mezofilní (27-33 o C) a termofilní (asi do 55 o C) Rozdělení zpracování kalu Typ zpracování kalu Rozpětí teplot Ideální teplota psychrofilní 0-27 C Méně než 15 C mezofilní 5-50 C Méně než 45 C (42 C) termofilní C Více než 45 C (55 C) Mezofilní Termofilní Teplota C , , Doba potřebná na zpracování - dny Složení bioplynu Methan CH % Oxid uhličitý CO % 0% 3% voda H2O sulfan H2S Amonik, N2, H2 mastné kyseliny 29% 9% 59% Vyhnívací nádrže ÚČOV Praha Stabilizační nádrže a rybníky používají se ke zneškodňování až úplnému vyčištění hnilobných odpadních vod za použití různých nádrží rybničního typu. Na čistícím procesu se podílí bakterie ve vodě i v kalu a další fáze látkového koloběhu. Kladem rybníků jsou nízké stavební a provozní náklady, k záporům patří hlavně značné nároky na plochu, zápachy v případě anaerobních stavů a nutnost odstraňování usazenin. TYPICKÉ USPOŘÁDÁNÍ KČOV 1. distribuční zóna (kamenivo, mm) 2. nepropustná bariéra (PE nebo PVC) 3. filtrační materiál (kačírek, štěrk, drcené kamenivo) 4. Vegetace 5. výška vodní hladiny v kořenovém loži nastavitelná v odtokové šachtě 6. odtoková šachta 7. sběrná drenáž 8. regulace výšky hladiny. 19

20 Provoz domovní ČOV - provoz Nutné přizpůsobení chodu domácnosti Méně tuků Ekologické výrobky Nepoužívat myčky nádobí (fosfor) Zápach kořenového pole se projeví jen při nízkém tlaku a je minimální. Nutné ještě čištění vody v rybníčcích provzdušňováním pokud je výsadba mladá Osázeno - pomněnka, blatouch, máta, rákos, modráska, šípatka, orobinec a další. Výhodou je využívání vody na zalévání zahrady, příjemné klima kolem rybníčků, nová flóra a fauna - mokřadní a bahenní rostliny, žáby, ptáci. Estetické hledisko Nevýhoda potřebná plocha 20