VLIV UMÍSTĚNÍ ROZRÁŽECÍ STĚNY V KOMOŘE SEPTIKU NA ODTOKOVÉ PARAMETRY



Podobné dokumenty
Podklady pro návrh septiku ČOV V HORÁCH VLIV UMÍSTĚNÍ ROZRÁŽECÍ STĚNY VKOMOŘE SEPTIKU NA ODTOKOVÉ PARAMETRY Michal Kriška

Zahušťování suspenzí v oboru čištění odpadních vod

Plastové septiky SEV

ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD LIKVIDACE ODPADNÍCH VOD V LESNÍM NAKLÁDÁNÍ S ODPADNÍ VODOU BSK ČIŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY PRINCIP ČIŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY V

Měřící žlaby FR Technické podmínky

ZKOUŠENÍ MALÝCH ČISTÍREN ODPADNÍCH VOD VE VÚV TGM, V.V.I

ODSTRAŇOVÁNÍ AMONIAKU FILTRAČNÍMI SYSTÉMY

Voda Problematika čištění nestandardních odpadních vod v podmínkách dálničních odpočívek srovnání dvou realizovaných čistíren SBR

26 NÁVRH NA ODTĚŽENÍ A ULOŽENÍ NAPLAVENIN NA VTOKU DO VODNÍHO DÍLA DALEŠICE

Pískový filtr řady ZIF

AS-VARIOcomp 5K - technologie určená pro 3-7 EO

Software pro modelování chování systému tlakové kanalizační sítě Popis metodiky a ukázka aplikace

6. Mechanika kapalin a plynů

INTENZIFIKACE ČOV TLUČNÁ S VYUŽITÍM NOSIČŮ BIOMASY VE FLUIDNÍM LOŽI

VZTAH MEZI HYDRAULICKÝM ŘEŠENÍM, KONSTRUKCÍ

Číslo zakázky: 13 PROTOKOL O ZKOUŠCE č. 1 Číslo přihlášky: 13. Zkoušený výrobek - zařízení: domovní aktivační čistírna - typ EKO-NATUR 3-6

ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE DIPLOMOVÁ PRÁCE

Vyhodnocení provozu. období leden Dr. Ing. Libor Novák

Získávání dat Metodiky laboratorních testů pro popis vlastností aktivovaného kalu a odpadní vody

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Metoda Monte Carlo a její aplikace v problematice oceňování technologií. Manuál k programu

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

Sypaná hráz výpočet ustáleného proudění

Výpočet konsolidace pod silničním náspem

Odlučovače tuků ODLUČOVAČE TUKŮ ODT

Odborný posudek. 1.5.B.2 Komplexní systémy pro využití srážkové vody jako vody užitkové

Modelování proudění podzemní vody a transportu amoniaku v oblasti popelových skládek závodu Chemopetrol Litvínov a.s.

Funkční vzorek. Měření průtoku pomocí výšky hladiny při výtoku z více otvorů

SEPARAČNÍ ÚČINNOST REKONSTRUOVANÝCH FILTRŮ NA ÚV SOUŠ

Výpočet konsolidace pod silničním náspem

Vyhodnocení provozu ČOV Ostrá 2014

Vyhodnocení provozu ČOV Ostrá 2015

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Mezi základní možnosti likvidace odpadních vod rozptýlených drobných znečišťovatelů patří:

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

LEGISLATIVA VE VODNÍM HOSPODÁŘSTVÍ

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

CVIČENÍ č. 11 ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ POTRUBÍM

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 8

Rain Bloc inspect. obj. číslo

TEROVA 20, 25, 30, 40, 50

PDF vytvořeno zkušební verzí pdffactory Čištění odpadních vod

4 STANOVENÍ KINEMATICKÉ A DYNAMICKÉ VISKOZITY OVOCNÉHO DŽUSU

V i s k o z i t a N e w t o n s k ý c h k a p a l i n

Čištění odpadních vod z malých zdrojů znečištění:

Ctislav Fiala: Optimalizace a multikriteriální hodnocení funkční způsobilosti pozemních staveb

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 9

MEMBRÁNOVÉ ČOV MOŽNOSTI, PRAKTICKÉ APLIKACE A PROVOZNÍ ZKUŠENOSTI

HYDRAULICKÉ PARAMETRY ZVODNĚNÝCH SYSTÉMŮ

Proudění vzduchu v chladícím kanálu ventilátoru lokomotivy

Popisná statistika. Komentované řešení pomocí MS Excel

LIKVIDACE SPLAŠKOVÝCH ODPADNÍCH VOD

Dekonta, a. s., Dřetovice 109, Stehelčeves, 2)

Čistírny odpadních vod ČOV-AF K

Komponenta Vzorce a popis symbol propojení Hydraulický válec jednočinný. d: A: F s: p provoz.: v: Q přítok: s: t: zjednodušeně:

Vyhodnocení provozu ČOV Ostrá 2016

PIV MEASURING INSIDE DRAFT TUBE OF MODEL WATER TURBINE PIV MĚŘENÍ V SAVCE MODELOVÉ VODNÍ TURBÍNY

Příspěvek do konference STČ 2008: Numerické modelování obtékání profilu NACA 0012 dvěma nemísitelnými tekutinami

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

DOKUMENTACE K PILOTNÍ JEDNOTCE MIKROSÍTA/UV

Vliv úhlu distální anastomózy femoropoplitálního bypassu na proudové charakteristiky v napojení

2 Charakteristika území Obecné informace Územní plán Hodnocení kanalizace: Výhled... 7

Mechanické čištění odpadních vod

VLHKOST A NASÁKAVOST STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ. Stavební hmoty I Cvičení 7

NESTABILITY VYBRANÝCH SYSTÉMŮ. Úvod. Vzpěr prutu. Petr Frantík 1

Univerzita obrany. Měření součinitele tření potrubí K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů

PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 5

Modelování proudění metanu

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE

STOPOVACÍ ZKOUŠKY V PUKLINOVÉM PROSTŘEDÍ PREDIKČNÍ MODEL A TERÉNNÍ MĚŘENÍ

OVĚŘENÍ FUNKČNOSTI BIONOSIČŮ LEVAPOR

HYDRAULICKÉ AGREGÁTY HA

KNIHOVNA MODELŮ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Obecné požadavky správce kanalizační sítě při HDV Rosypalová H., Fišáková R., úsek koncepce kanalizací a ČOV, Pražská vodohospodářská společnost a.s.

HODNOCENÍ ÚČINNOSTI VEGETAČNÍ KOŘENOVÉ ČISTÍRNY

Modelování úbytku chloru a nárůstu koncentrací železa v distribuční síti pitné vody

Splaveniny. = tuhé částice přemísťované vodou anorganický původ organický původ různého tvaru a velikosti

Semestrální práce. 2. semestr

Zadávací dokumentace

Zemní pískový filtr RG-PF 3, RG-PF8, RG-PF12, RG-PF16

KANALIZACE, BIOLOGICKÉ ČOV A VLASTNOSTI PRODUKOVANÝCH KALŮ MOTTO:

Základní údaje o čistírně odpadních vod

PROUDĚNÍ V KAVITĚ VYVOLANÉ SMYKOVÝM TOKEM PŘI VELKÝCH REYNOLDSOVÝCH ČÍSLECH Shear-driven cavity flow at high Reynolds numbers

Projekt 1 malé vodní nádrže 4. cvičení

KOMPLEXNÍ ŘEŠENÍ VODNÍHO HOSPODÁŘSTVÍ REKREAČNÍCH OBJEKTŮ Jan Šálek 1

PŘEDPROJEKTOVÁ PŘÍPRAVA REKONSTRUKCE ÚV BEDŘICHOV PRŮZKUM SEPARAČNÍ ÚČINNOSTI FLOTACE A FILTRACE

Čistírny odpadních vod AF 3 AF 50

Popis stavby. Obrázek číslo 1 mapa s vyznačením umístění jednotlivých ČOV. ČOV Jirkov. ČOV Údlice. ČOV Klášterec nad Ohří ČOV Kadaň.

Odhady parametrů základního souboru. Cvičení 6 Statistické metody a zpracování dat 1 (podzim 2016) Brno, říjen listopad 2016 Ambrožová Klára

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

PEMZA, ALTERNATIVNÍ FILTRAČNÍ MATERIÁL VE VODÁRENSTVÍ

HYDROTECHNICKÝ VÝPOČET

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

Rozumíme dobře Archimedovu zákonu?

HODNOCENÍ ROZDÍLNÝCH REŽIMŮ PŘI PROCESU SPALOVÁNÍ

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova Viskózní tok, turbulentní proudění, Poiseuillův zákon, Reynoldsovo číslo.

Program for Gas Flow Simulation in Unhinged Material Program pro simulaci proudění plynu v rozrušeném materiálu

STANOVENÍ PROPUSTNOSTI OBALOVÝCH MATERIÁLŮ PRO VODNÍ PÁRU

Transkript:

VLIV UMÍSTĚNÍ ROZRÁŽECÍ STĚNY V KOMOŘE SEPTIKU NA ODTOKOVÉ PARAMETRY Abstrakt Michal Kriška 15, Eva Hyánková 16 Článek se zabývá optimalizací parametrů vícekomorových septiků, se zaměřením na zpracování matematického modelu jedné komory vybraného velkoobjemového septiku. Snahou a jedním z cílů je případné nalezení závislosti umístění rozrážecí stěny v různých místech komory septiku, vliv výšky (velikosti) rozrážecí stěny a jiných parametrů na separační schopnosti zařízení. V neposlední řadě je realizováno také pozorování chování septiku při změně objemové hmotnosti akumulovaného kalu, změně umístění nátokového potrubí a úrovně hladiny kalu v komoře. Veškeré výsledky jsou statisticky vyhodnoceny a pomocí regresní analýzy jsou stanoveny potenciální odtokové koncentrace nerozpuštěných látek při různých polohách rozrážecí stěny. Úvod Septik je od objevení a první konstrukce v roce 186 dodnes používán jako zařízení, určené pro čištění odpadních vod menších producentů. V České republice se nedoporučuje použití septiku pro producenty větší jak 5 EO podle normy ČSN EN 12 556-1. Tato norma zároveň uvádí pouze letmé informace, týkající se konstrukce septiků zahrnuje vstupní otvory, přechody mezi jednotlivými komorami septiku, přibližnou dobu zdržení odpadní vody, objem kalového prostoru. Neřeší ovšem způsob nebo možnosti navržení jednoduché hydraulické úpravy, s cílem zajistit lepší rozložení podélných rychlostí, tedy delší dobu zdržení a omezení vyplavování sedimentovaného kalu (Kriška, 212). Cíl matematického modelování, který určí optimální polohu na jednom příkladu řešení velkoobjemového, je tedy jasný: Zjistit, jaká je závislost výšky přítokového potrubí na kvalitu vody na odtoku Určit závislost objemové hmotnosti akumulovaného kalu na kvalitu odtoku Najít nejlepší polohu svisle umístěné rozrážecí stěny, která zajistí co možná nejrovnoměrnější rozložení přitékající odpadní vody Septiky, ať už se jedná o plastové výrobky nebo betonované objekty v místě stavby, jsou primárně určeny k zachycení co možná nejvyššího množství nerozpuštěných látek. Nemohou být použity jako jediný stupeň čištění. V případě, že jsou nevhodně navržené nebo provozované, hrozí postupným uvolňováním nerozpuštěných látek (NL) pozvolné ucpávání, zanášení a znečištění půdního prostoru, resp. terciálního stupně čištění. Úkol každého septiku je tedy zajištění co možná nejefektivnější separace nerozpuštěných látek. Pro tento účel bylo přistoupeno k matematickému modelu, pomocí něhož lze nalézt 15 Ing. Michal Kriška, Ph.D., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodního hospodářství krajiny, Veveří 95, 62 Brno, tel. 541147778, e-mail: kriska.m@fce.vutbr.cz 16 Ing. Eva Hyánková, Ph.D., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodního hospodářství krajiny, Veveří 95, 62 Brno, tel. 541147778, e-mail:hyankova.e@fce.vutbr.cz - 89 -

teoreticky nejlepší možnou variantu úpravy stávajícího řešení vybrané a definované komory septiku, která zajistí lepší čistící účinek oproti stávajícímu řešení. Pro účely modelování jsme vybrali příkladné řešení jedné komory velkoobjemového septiku o rozměrech délka = 8, m, šířka komory = 3, m a výška komory také 3, m. Přítokové hydraulické parametry, vycházející z napojení průměrných 2 EO. Během procesu definování matematického modelu jsme se soustředili nejen na vzdálenost rozrážecí stěny od přítoku v rozmezí 1, 7, m, ale také na výšku ode dna septiku,5 1,5 m, výšku rozrážecí stěny,5 1,5 m a množství akumulovaného kalu ve výšce,2 1, m. Zjišťovali jsme, jakých hodnot NL na odtoku dosahuje daná úprava. Obr. 1 Příklady plastových výrobků vícekomorových velkoobjemových septiků Abychom byli schopni nalézt optimální řešení, provedli jsme celkem 135 různých příkladů (každý příklad znamená jinou polohu rozrážecí stěny) a pomocí statistického software Minitab 15 jsme odvodili řídící rovnice pro koncentraci nerozpuštěných látek na odtoku pro dvě varianty přítokových rychlostí. Rovnice zahrnují všechny měněné parametry (vzdálenost stěny od přítoku, výškové umístění stěny ode dna septiku, výšku stěny, hloubku sedimentovaného kalu v akumulačním prostoru). Pomocí takto popsané rovnice lze najít optimální řešení polohy rozrážecí stěny, stejně tak i nejlepší polohu v souvislosti s koncentrací uvolněného kalu do odtokového potrubí. Zjištěné poznatky mohou přispět k úpravě nejen zmíněné normy, ale zároveň prostřednictvím takto realizovaných matematických modelů lze jak navrhovat jak již realizované septiky, rekonstruovat septiky stávající popřípadě řešit koncepčně nově řešené septiky ve výrobním procesu. Matematický model Cílem řešení příkladu matematickým modelem je návrh a ověření optimální polohy rozrážecí desky. Pro účely modelování byla nejprve použita komora septiku bez rozrážecí stěny, u níž byly pozorovány vlivy výšky kalu a umístění přítokového potrubí na rovnoměrnost rozložení rychlostí, maximální vyskytující se rychlost v definovaných profilech a také koncentraci NL na odtoku (vycházející z poměru voda:kal a objemové hmotnosti kalu). Po vyšetření a posouzení stávajícího řešení s nově realizovanou rozrážecí stěnou bylo vyhodnoceno 135 různých variant provedení. Jednotlivé příklady se liší polohou rozrážecí stěny v různých místech vertikálního řezu septiku. Vybrána je teoreticky nejvýhodnější varianta, která je následně porovnána s původním řešením. - 9 -

Obr. 2 Zobrazení modelované jedné komory septiku Základními podklady pro realizaci matematického modelu byla norma ČSN EN 12566-1, podle které byl navržen ideální objem velkoobjemového septiku, rozděleného na tři stejně velké komory. Model byl realizován v prostředí COMSOL Multiphysics ve 2D prostoru jako řez svislou rovinou v ose přítokového a odtokového potrubí obr.3. Přítokové i odtokové potrubí má průměr 2mm (DN2), uvažovaný přesah před (přítok) a za komoru (odtok) septiku je,2 m (např. tloušťka betonové stěny). Na počátku řešení je komora septiku rozdělena ve vertikálním směru na dvě části oddělené horizontální rovinou akumulační a sedimentační prostor. Rozhraní mezi jednotlivými prostory není pevné ve spodní části akumulační prostor je vyplněn primárním kalem o výšce,2 m, resp.,6 a 1, m. Podle literatury (Šerek-Šálek, 199) a našeho laboratorního měření se pohybuje průměrná objemová hmotnost sedimentovaného kalu v rozmezí 15-12 kg m -3. My jsme testovali vliv tří vybraných objemových hmotností: 15, 11 a 12 kg m -3. Mezi další definované hydraulické charakteristiky kalu patří dynamická viskozita, která je popsána jako nenewtonovská kapalina. Parametr m =.2, n =.6. Rovnice dynamické viskozity má tvar: Obr. 3 Modelová komora septiku: v levé části přítok, v pravé části odtok, ve spodní části akumulovaná vrstva kalu, rozrážecí stěnou je svislá čára v prostoru komory - 91 -

Zároveň se zanedbává povrchové napětí v kalu. Druhou kapalinou proudící v matematickém modelu je voda, objemová hmotnost odpovídá teplotě t = 1 C, tedy ρ = 12 kg m -3, dynamická viskozita je µ = 1,37 *1-3 Pa s. Přítok je realizován celým profilem přítokového potrubí (uvažovat je možné předřazenou první komoru a propojení pod úrovní hladiny, v první komoře jsou zachyceny plovoucí nerozpuštěné látky, tuky aj.), přítoková rychlost vychází pro malou obec s osídlením 2 EO, spotřeba q sp = 15 L EO -1 d -1, při zahrnutí nerovnoměrnosti průtoků jsou navrženy přítokové rychlosti: v in = 4, cm s -1, odpovídající průměrnému dennímu přítoku Q dp v in, max =,1 m/s, odpovídající maximálnímu hodinovému přítoku odpadní vody Q max Takto navržený přítok je konstantní po dobu t = 4 minut (24s), kdy dojde k ovlivnění rychlostí v celém prostoru komory septiku. Na modelu je přítok realizován pouze jako čistá voda s koncentrací NL =, mg L -1 proto, aby nebyl ovlivněn odtok kalu časovým údajem konstantně neměnícího se přítoku. Ve variantě bez osazené rozrážecí stěny je provedeno pozorování vlivu výškového umístění přítokového potrubí na vyplavení sedimentovaného kalu do odtokového potrubí z komory septiku. Vybrány jsou tři úrovně umístění potrubí:,3 m,,7 m a 1,1 m ode dna komory septiku. Dále jsme se zaměřili na posouzení vlivu kombinace dvou vybraných parametrů na rovnoměrnost rozdělení rychlostí a koncentrace NL v odtokové části. Vybrané kombinace parametrů jsou: výška přítokového potrubí vs. výška akumulovaného kalu výška akumulovaného kalu vs. objemová hmotnost kalu Po zjištění vlivů vybraných parametrů jsme se dále soustředili na řešení proudění včetně rozrážecí stěny. Měnícím se parametrem pro jednotlivá řešení je poloha rozrážecí stěny. Uvažována je svislá stěna o tloušťce 1, mm a měnící se výšce. Poloha samotné desky je funkcí vzdálenosti od přítoku (Xd) a výšky ode dna (Yd). Hodnoty Xd jsou zvoleny:,5-2,-4,- 6,-7, m, hodnoty Yd:,2-,6-1, m. Zároveň je uvažováno se třemi výškami rozrážecí stěny, parametr Hs:,5-1,-1,5 m. Příklad je realizován jako laminární dvoufázové proudění, časově závislé řešení. Pro účely vyhodnocení jsou uplatněny hodnoty v každou celou minutu od zahájení až po ukončení příkladu (tj. čas 4 minut). Na obr. 4 jsou zobrazeny průběhy koncentrací první tekutiny (fluid1 = voda) v odtokovém potrubí v jednotlivých minutách. Určení odtokových koncentrací kalu Ve všech 135 příkladech je pozorována koncentrace uvolněného NL ze spodní (akumulační) části septiku. - 92 -

Obr. 4 Zobrazení odtokových poměrných množství vody v každé pozorované minutě (osa x: svislý řez odtokovým potrubím, osa y: obsah vody) Jednotlivé příklady jsou řazeny podle vstupních parametrů následujícím způsobem: X d : příklad (1 27) 1, m, (28 54) 2, m, (55 81) 4, m, (82 18) 6, m, (19 135) 7, m Y d : v předchozí skupině pravidelné střídání po devíti příkladech hodnoty:,2 m,,6 m, 1, m H d : ve skupinách Yd pravidelné střídání po třech skupinách:,5 m, 1, m, 1,5 m H k : ve všech 135 příkladech postupné vystřídání hodnot,5 m, 1, m, 1,5 m Pozorovací místo je realizováno svislým řezem odtokového potrubí. Tato rovina je rozdělena na 12 bodů, tzn. vzdálenosti pozorovaných bodů jsou cca 1,7 cm. Ve všech bodech je pozorována odtoková koncentrace kalu. Zpracovány všechny podstatné statistické veličiny (průměrné koncentrace NL, směrodatná odchylka, medián koncentrací, dolní a horní kvartil, minimum a maximum, aj.). Experiment v Minitabu Z jednoho modelového příkladu (jedna vybraná kombinace parametrů X d, Y d, H d, H k dne výše uvedeného předpisu) je určena jak průměrná hodnota, tak dosažená maximální hodnota během řešení v čase t = 4 minut. Vždy se jedná o hodnoty, pod kterými si lze představit odběrnou sondu na odtoku z komory septiku takovou, že vždy v každé celé minutě je proveden odběr (odečet) vzorku protékající vody. Výsledky Komora septiku bez rozrážecí stěny Matematickým modelem, zpracovaným v prostředí Comsol Multiphysics a vyhodnoceném ve statistickém programu Minitab 15, jsme se zaměřili na odtokové koncentrace uvolněného kalu ze dna septiku, přepočteného na předpokládanou koncentraci nerozpuštěných látek. Nejprve jsme se soustředili se na interakci dvou vlivů: umístění přítokového potrubí (volena výška Height of Inlet,3 1,1 m) a úroveň akumulovaného kalu ( Height of Sludge, v rozmezí,2 1, m). - 93 -

Přibližnou představu lze získat při vykreslení konturového grafu, zobrazujícím závislost koncentrace NL (mg L -1 ) uvolněného kalu z akumulačního prostoru do odtoku na umístění přítokového potrubí a počáteční hladině kalu před zahájením pozorování při maximálním dimenzovaném přítoku. Obr. 5 ukazuje, že ideální kombinací pro dané řešení komory septiku je výška vtoku v rozmezí,3,7 m v kombinaci s udržováním kalu na úrovni,4,8 m. Na obr. 6 je zobrazena obdobná grafická závislost koncentrace NL (mg L -1 ) na odtoku, jedná se ale o vykreslení závislosti objemové hmotnosti kalu v kombinaci s výškou sedimentovaného kalu v komoře septiku. Z grafu je patrné, že jako nejvýhodnější se jeví udržování objemové hmotnosti kalu mezi úrovní 11 117 kg m -3 v kombinaci s výškou sedimentovaného kalu do,6 m. Height of Sludge (m) Contour Plot of Koncentrace NL ( vs Height of Sludge; Height of Inlet 1..9.8.7.6.5.4 Koncentrace NL (max) (mg/l) < 5 5 75 75 1 1 125 125 15 15 175 175 2 2 225 225 25 25 275 275 3 > 3.3.2.3.4.5.6.7.8 Height of Inlet (m).9 1. 1.1 Obr. 5 Závislost uvolněného kalu na výšce přítoku a hladině akumulovaného kalu při v in,max =,1 m/s Contour Plot of Koncentrace NL (max) (mg/l) vs Hk (m); Rho (kg/m3) Hk (m) 1.4 1.2 1..8.6 Koncentrace NL (max) (mg/l) < 4.4 4.4 333.3 333.3 626.2 626.2 919.1 919.1 1212. 1212. 154.9 154.9 1797.8 1797.8 29.7 29.7 2383.6 2383.6 2676.5 2676.5 2969.4 > 2969.4.4.2 16 18 11 112 114 Rho (kg/m3) 116 118 12 Obr. 6 Závislost poměrného množství vody v odtokovém profilu na hustotě kalu Rho (kg/m 3 ) a jeho množství H k v akumulačním prostoru (m) - 94 -

Rozdělení rychlostí v komoře septiku ČOV pro objekty v horách Nezanedbatelný vliv na celkovou čistící účinnost má bezesporu rozložení rychlostního pole v celém objemu komory septiku co možná nejrovnoměrněji. Jak ukazují následující schémata, obr. 7 obr. 1 platná pro maximální dimenzovaný průtok Q max, má při stejné poloze rozdělovacího potrubí vliv na rozložení i úroveň akumulovaného kalu. Obě schémata ukazují rozdělení rychlostního pole v čase t = 24 s od zahájení proudění, obr. 7 zobrazuje rozdělení rychlostí při úrovni akumulovaného kalu H k =,5 m téměř v celé druhé polovině komory. Nedochází však k proudění rozdělení ve směru přítoku, ale postupnému zpětnému proudu. Naopak, při výšce akumulovaného kalu na úrovni H k = 1,5 m dochází k menšímu ovlivnění zpětnými proudy, tzn. je možné, že i při vyšší úrovni kalu bude docházet k lepším odtokovým parametrům. V potaz je nutno ovšem brát potřebnou dobu zdržení pro zajištění probíhajících biochemických procesů. Obr. 7 Zobrazení rozdělení vektorů rychlostí pro parametry: v in =,1 m s -1, Xd=1,m, Yd=,2m, Hd=,5m, Hk=,5m v čase t=24s Obr. 8 Zobrazení rozdělení vektorů rychlostí pro parametry: v in =,1 m s -1, Xd=1,m, Yd=,2m, Hd=,5m, Hk=1,5m v čase t=24s - 95 -

Pokud přihlédneme k výraznějšímu ovlivnění proudu odpadní vody rozdělovací stěnou, kdy budeme uvažovat stěnu umístěnou ve výšce Y d = 1, m ode dna a výšku stěny 1,5 m, budeme očekávat rovnoměrnější rozdělení proudového pole. Jak ale ukazuje matematický model, dochází v poslední čtvrtině komory k vytvoření rotujícího válce. Odůvodnit tento stav lze tím, že rozrážecí stěna ve výsledku funguje spíše jako usměrňující stěna většina průtoku je směřována do horní části prostoru komory a dále v téměř nezměněném proudu pokračuje téměř do odtoku. Rychlost proudu je možné odhadnout odečtem z obr. 8, jedná se o hodnotu,7 m s -1. Při délce komory 8, m je doba zdržení v komoře septiku méně jak dvě minuty! Obr. 9 Zobrazení rozdělení vektorů rychlostí pro parametry: v in =,1 m s -1, Xd=1,m, Yd=1,m, Hd=1,5m, Hk=,5m v čase t=24s Obr. 1 Zobrazení rozdělení vektorů rychlostí pro parametry: v in =,1 m s -1, Xd=1,m, Yd=1,m, Hd=1,5m, Hk=1,5m v čase t=24s Pokud budeme uvažovat stejnou rozrážecí stěnu jako na obr. 8, ale úroveň akumulovaného kalu o výšce H k = 1,5 m, docílíme pouze zúžení cirkulujícího válce před odtokem z komory - 96 -

septiku. Dobu zdržení lze očekávat taktéž nevyhovující, i když při odečtu z obr. 8 se nejedná o tak jednoznačný tvar hlavního proudu. Komora septiku s rozrážecí stěnou V následujících grafech jsou zobrazeny vždy dva srovnatelné průběhy vybraných veličin během realizace průtoku v čase t = 4 min, odpovídající přítokové rychlosti, která vychází z Q dp (vlevo) a Q max (vpravo): Průměrná hodnota koncentrace nerozpuštěných látek (NL) pro jednotlivé příklady Krabicový graf zobrazující statistické vyhodnocení dosažených maximálních hodnot koncentrací nerozpuštěných látek (NL) pro jednotlivé vzdálenosti rozrážecí stěny od přítoku Závislost průměrné koncentrace nerozpuštěných látek na výšce akumulovaného kalu (H k ) v komoře septiku Přítoková rychlost odvozená od průměrného denního přítoku Q dp odpovídá při uvažovaných 2 EO hodnotě v in =,4 m/s celým profilem DN2, rychlost při Q max, zobrazená v pravých grafech, dosahuje konstantní hodnoty během 4 minut, a sice v in, max =,1 m/s. Scatterplot of Koncentrace NL (mean) (mg/l) vs C1 Scatterplot of Koncentrace NL (mean) (mg/l) vs C1 Koncentrace NL (mean) (mg/l) 14 12 1 8 6 4 2 Xd 1 2 4 6 7 Koncentrace NL (mean) (mg/l) 5 4 3 2 1 Xd 1 2 4 6 7 2 4 6 C1 8 1 12 14 Obr. 11 Zobrazení průměrných koncentrací NL na odtoku ze septiku pro jednotlivé kombinace vstupních parametrů 2 4 6 C1 8 1 12 14 Boxplot of Koncentrace NL (mean) (mg/l) Boxplot of Koncentrace NL (mean) (mg/l) 14 5 Koncentrace NL (mean) (mg/l) 12 1 8 6 4 2 Koncentrace NL (mean) (mg/l) 4 3 2 1 1 2 4 Xd 6 7 Obr. 12 Krabicový graf pro průměrné koncentrace NL na odtoku ze septiku pro různé vzdálenosti rozrážecích stěn od nátoku 1 2 4 Xd 6 7-97 -

Scatterplot of Koncentrace NL (mean) (mg/l) vs C1 Scatterplot of Koncentrace NL (mean) (mg/l) vs C1 Koncentrace NL (mean) (mg/l) 14 12 1 8 6 4 2 Hk.5 1. 1.5 Koncentrace NL (mean) (mg/l) 5 4 3 2 1 Hd.5 1. 1.5 2 4 6 C1 8 1 12 14 2 4 6 C1 8 1 12 14 Obr. 13 Průběh průměrných koncentrací NL na odtoku, závislost na výšce vrstvy akumulovaného kalu Diskuze výsledků Při odhadování koncentrace NL (mg/l) v odtoku do další komory nebo na navazující čistící stupeň lze vycházet z hodnot lineárně proložené spojnice, která je ovlivněna všemi měnícími se prediktory vzdáleností rozrážecí desky Xd [m], výškou rozrážecí desky ode dna septiku Yd [m], výškou desky Hd [m] a úrovní akumulovaného kalu ode dna septiku Hk [m], volenými v rozmezí modelovaných hodnot: a) Rychlost v in =,4 m/s, dosažené maximum NL na odtoku během t = 4 minut Koncentrace NL (max) (mg/l) = - 677-86.9 Xd - 22 Yd + 256 Hd + 2668 Hk S = 1176.9 R-Sq = 48.1% R-Sq(adj) = 46.5% b) Rychlost v in =,4 m/s, průměrné hodnoty NL na odtoku během t = 4 minut Koncentrace NL (mean) (mg/l) = - 649 + 3.54 Xd +.3 Yd + 23.3 Hd + 16 Hk S = 239.72 R-Sq = 75.4% R-Sq(adj) = 74.7% c) Rychlost v in, max =,1 m/s, dosažené maximum NL na odtoku během t = 4 minut Koncentrace NL (max) (mg/l) = 31266 + 1715 Xd - 274 Yd - 868 Hd - 3465 Hk S = 187.8 R-Sq = 8.3% R-Sq(adj) = 5.4% d) Rychlost v in, max =,1 m/s, průměrné hodnoty NL na odtoku během t = 4 minut Koncentrace NL (mean) (mg/l) = 1362 + 61.2 Xd + 62 Yd - 459 Hd + 533 Hk S = 87.718 R-Sq = 12.3% R-Sq(adj) = 9.6% V exportovaných datech výše znamená hodnota S odchylku reziduí od modelu (čím nižší číslo, tím přesnější lze očekávat výsledek), R-Sq představuje koeficient determinace a R- Sq(adj) koeficient korelace (procento udává hodnotu, kolik variability model popisuje čím vyšší číslo, tím lepší a přesnější výsledek). Vzhledem k uvedenému lze např. s jistotou 94,6 % tvrdit, že nelze přesně odhadnout při pevně zadaných vstupních hodnotách koncentraci NL na odtoku za maximálního dimenzovaného průtoku (rovnice c). Obdobně, při stejném průtoku Q max nelze v 9,4 % přesně odhadnout odtokové koncentrace NL, které vychází z průměrných hodnot během celého pozorování, trvajícího 4 minut (rovnice d). Lepší výsledek nastává v případě nižších rychlostí: pokud je septik zatížen průměrným přítokem - 98 -

Q dp, lze předpovědět správný výsledek (rovnice a) ve 46,5 % případů maximálních odtokových koncentrací NL, a nejlepším výsledkem je hodnota jistoty 74,7 % - v případě průměrných odtokových koncentrací NL, což je velice slušný výsledek (rovnice b). V dalších grafech je pozorovatelný vliv jednotlivých faktorů X d, Y d, H d, H k na výsledné koncentrace NL. Kolísající křivky zobrazují výrazný vliv, naopak téměř vodorovná spojnice znamená, že daný interakce dvou vstupních faktorů výsledek příliš neovlivňuje. Např. hodnota Y d je téměř ve všech případech vodorovná, lze tedy tvrdit, že poloha rozrážecí stěny vzhledem ke dnu nemá na odtokový parametr vliv. Závěr Výsledky simulovaných průtoků odpadní vody ve vícekomorových septicích mohou vést k bližšímu pochopení celé problematiky. Jak dokazuje zpracovaný příklad v uvedeném referátu, je celá problematika proudění ovlivněna spoustou vstupujících vlivů. Jasné je, že pokud jsou vícekomorové septiky hydraulicky zatíženy podle projektovaných přítoků, hrozí výrazně nižší riziko znečištění, protékající voda by neměla uvolňovat větší množství akumulovaného kalu. Opak nastává v případě, že je septik hydraulicky přetížen intenzivní průtok způsobí velice krátké doby zdržení, nelze počítat se sedimentací látek, tzn. čistící účinnost nelze očekávat takovou, jak uvádí norma a projektová dokumentace. Problematiku je v současné době nutné řešit i s ohledem na provozní problémy, které mohou nevhodně navrhované septiky způsobovat. Jedná se zejména o ucpávání filtračních prostředí zemních filtrů a kořenových čistíren odpadních vod. K obdobným procesům akumulace a rozdělení proudění dochází také ve štěrbinových usazovacích nádržích, které v případě přetížení vyplavují akumulovaný primární kal do dalšího stupně čištění. Výsledky, které byly zjištěny v rámci popsaného referátu, budou sloužit jako podklady pro optimalizaci nově řešených septiků, zejména poslouží pro vyvíjený Anaerobní separátor nerozpuštěných látek (projekt Technologické agentury české republiky). - 99 -

Literatura 1. Hlavínek, P., Mičín, J., Prax, P.: Příručka stokování a čištění odpadních vod. Brno: Noel 2, 21, 251 s. 2. Šerek, M., Šálek, J.: Inženýrské sítě a závlahové stavby, Vodohospodářské tabulky, Ediční středisko VUT Brno, Brno, 199 3. Kriška, M.: Modelování proudění vody v komoře septiku. Sborník přednášek ze semináře konaného dne 14.11.212 v Brně, Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně, 212, 146s. ISBN 978-8-214-4661-8 4. Šálek, J., Hyánková, E.: Příčiny zakolmatování filtračních polí a způsoby jeho snížení. Sborník přednášek ze semináře konaného dne 14.11.212 v Brně, Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně, 212, 146s. ISBN 978-8-214-4661-8 5. Šálek, J., Kriška, M., Pírek, O., Plotěný, K., Rozkošný., M., Žáková, Z.: Voda v domě a na chatě, Využití srážkových a odpadních vod. 212. Grada Publishing, a.s.. ISBN 978-8-247-3994-6. s.143 6. Šálek, J., Tlapák, V.: Přírodní způsoby čištění znečištěných povrchových a odpadních vod, Praha 26, 283 s., ISBN 8-86769-74-7 Poděkování Tento příspěvek vznikl za podpory projektu Technologické agentury České republiky ev. č. TA22132 Anaerobní separátor nerozpuštěných látek a nutrientů. - 1 -