Požární represe a životní prostředí

Transkript

1 Historie a vývoj městského odvodnění Požární represe a životní prostředí Cloaka Maxima v Římě Přednáška 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 Vývoj koncepcí městského odvodnění stoková síť mech. ČOV biol. ČOV nové technické prvky nové technologie Koncepce: rychlé odvedení všech odp.vod co nejpomalejší odvedení minima odp.vod omezení směšování vody a látek Metodika: lokální řešení integrované řešení principy trvale udrž. rozvoje 1

2 Účel stokování 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, 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 vodníchtoků. ODPADNÍ VODY 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 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 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. Jednotná kanalizace Odlehčovací komory Nádrže s 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 2

3 TVARY A ROZMĚRY STOK MINIMÁLNÍ SKLON 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. 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 usazováníazanášenístok 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 se vypočte 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. TVARY A ROZMĚRY STOK MAXIMÁLNÍ RYCHLOSTI 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). Vejčitý 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. 3

4 ŠACHTY SPOJNÉ 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. 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. 4

5 KANALIZAČNÍ SHYBKA 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. Odlehčovací komory 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 OK s přímým přelivem Při navrhování odlehčovacích komor je třeba určit množství vody, které z celkového přitékajícího množství Qdim do odlehčovací komory má pokračovat do další stokové sítě Qzř a množství vody, které má být odvedeno do recipientu Qp. 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 šikmým 5

6 S boční přepadovou hranou S přepadajícím paprskem OK 16 A Hybernská Žabí tlama OK Sekaninova vysoká přepadová hrana OK Staroměstské nám.nízká přepadová hrana + stavítko OK 81K Švehlova - nízká přepadová hrana + ve funkci OK Trojická - přes štěrbinu z ocel. desek OK 7A Albertov S rozrážecí hranou OK 3A Pštrosova nízká přepadová hrana OK Nábřeží kpt. Jaroše - žabí tlama Speciální typy odlehčovacích komor Storm King 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 Trubní odlehčovací komora Trubní odlehčovací komora Přítokové potrubí navazuje na akumulační a uklidňovací část Norná stěna (provizorní hrazení) odděluje plovoucí nečistoty Voda je dělena přes přepadovou štěrbinu 6

7 DEŠŤOVÉ NÁDRŽE MODERNÍ ZPŮSOBY ODVODNĚNÍ 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). Technické řešení: 1) dešťové vody ze střech zasakovat do půdy, 2) dešťové vody z komunikací jednoduchým způsobem čistit a pomalu odvádět nebo vsakovat, 3) slabě znečištěné odpadní vody jednoduše vyčistit a odvádět spolu s dešťovými vodami, 4) Silně znečištěné odpadní vody transportovat a vícestupňově čistit v ČOV s eliminací fosforu a dusíku. Oddílná soustava SPLAŠKOVÁ ODDÍLNÁ SOUSTAVA 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 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. Řeka PODTLAKOVÁ (VAKUOVÁ) KANALIZACE Systém má centrální vakuovou stanici, kde se pomocí vakuových čerpadel vytvoří podtlak ve sběrné tlakové nádobě. Do tohoto zásobníku se nasávají splašky při otevření sacího ventilu, umístěného v akumulační jímce (šachtě) na domovní přípojce TLAKOVÁ KANALIZACE Podstatou tohoto systému je stavba čerpacích šachet - jímek, do nichž jsou gravitačně svedeny splašky z jednotlivých případně hvězdicovitě z více nemovitostí. Z jímky jsou pomocí ponorného objemového čerpadla, případně vybaveného drtičem nečistot, dopravovány splašky tlakovým potrubím podstatně menšího průměru do ČOV, příp. stokové sítě apod. Odvodnění je tedy založeno na vyvození tlaku 0,5-3,0 MPa ( m vodního sloupce) v hlavním uličním potrubí, do kterého jsou přes domovní čerpací stanice čerpány odpadní vody z akumulačních jímek. Provoz čerpání je automatický s hladinovým spínačem, případně řízený počítačem. 7

8 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. PNEUMATICKÁ DOPRAVA SPLAŠKŮ výhody nejsou nutné armatury ve výškových lomech trasy, velké rychlosti (až 6 m/s), poruchy jsou rychle zjistitelné ve stanici, jsou předpoklady pro minimum balastních vod, provzdušnění splňuje aerobní podmínky v odpadních vodách. Nevýhody vyšší pořizovací cena pneumatickou stanici, větší spotřeba elektrické energie a tudíž dražší provozní náklady. 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. 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) 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 8

9 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 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. 9

10 Malá domovní ČOV se stálým průtokem (1 fázová) 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. Schéma ČOV Schéma ČOV Redukce znečištění 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 znečištěnin v odpadní vodě na různých stupních konvenční ČOV Stupeň Primární sedimentace Biologický filtr Aktivace Suspendované látky Odstranění (%) BOD Koliformní baktérie

11 mechanické čištění biologické čištění Schéma konvenční ČOV kalové hospodářství 62 Nátok na ČOV Šneková čerpadla účel: průtok čistírnou gravitačně 64 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

12 Shrabky Mechanické čištění 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) 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 Konstrukce kruhové usazovací nádrže 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 Průměr 40 m i více Hloubka 2 3 m Vtoková rychlost 0,2 m/s 72 12

13 Usazovací nádrž podélná, kruhová 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 Biologický stupeň 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 Aktivace 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 bakterie Volně žijící nálevníci stopkatí nálevníci bezbarví bičíkovci měňavky vířníci

14 Aktivace Aerobní čištění směsnou kulturou ve vznosu - Bytnění kalu = velký objem pro usazení Nadměrný rozvoj vláknitých organismů (Sphaerotilus apod.) Aktivační nádrže Rotační aerátory - nevhodné Denitrifikace / nitrifikace 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, ) Odbourání N a P na limity EU!!! 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 Princip odstraňování dusíku 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. 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 84 14

15 Poměr C : N : P Nitrifikace, denitrifikace; dosazovací nádrže 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 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

16 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 Moderní typy ČOV- OA, SBR, D-N Oběhové aktivace - D a N oddělená časově - Nižší účinnost odstraňování N látek - Nenáročné na udržení čistícího procesu 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 96 16

17 Zahušťovací nádrže 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 % 3% voda H2O sulfan H2S Amonik, N2, H2 mastné kyseliny 9% Vyhnívací nádrže 29% 59% 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. 17

18 TYPICKÉ USPOŘÁDÁNÍ KČOV Provoz domovní ČOV - provoz 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. 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 18