Historie a vývoj městského odvodnění v datech Stokování - kanalizace Nejstarší zmínka o kanalizaci je z Babylonie, zachovaná v cihlovém nápisu, pojednává o stavbě paláce a skladiště. 3750 př.n.l. město Dur Sarulem, mělo ve skále vyhloubené stoky 2600 př.n.l. Egyptské odvodnění pyramidy Sahu-Rea. Odvodňovací soustava kamennými žlaby je přesně rozměřena na množství srážkové vody. Pro odvedení odpadních vod z obětních místností bylo uloženo potrubí z měděného plechu v sádrové maltě. 1700 př.n.l. veřejnému účelu sloužila kanalizace v Babyloně a v Ninive. 700 před n.l. nejzachovalejší kanalizace Sargonského paláce v Khorsabadu, kterou tvoří hlavní stoka s cihelnou klenbou, s bočními přípojkami a šachtovými vpustmi. Záchody byly tvořené kamennou deskou s otvorem, spočívající na šachtici, která je spojena přípojkou s hlavní stokou. Řekové a Římané měli vodu ve velké vážnosti. O umění Řeků v oboru stokových staveb svědčí: 1300 př.n.l. odvodnění paláce v Tyrinsu 5. století př.n.l. odvodnění města Agrigentu 4. století př.n.l. odvodnění Smyrny a Alexandrie Splašky byly z většiny domů vypouštěny strouhami na ulici, nebo na zahradu. V některých případech byly u domů zřizovány žumpy. Záchody se obvykle stavěly u kuchyně a sloužily též k vylévání kuchyňských splašků. Kde nebyly záchody, používalo se nádob na fekálie, které byly vynášeny otroky. Nejvýznamnějším dílem Římanů je Cloaca maxima v Římě, odvodňující nejstarší část Říma, z doby po 3. století před n.l., později rozšiřované a doplňované stokami, u kterých místo kamenné byla klenba cihlová. Stoky měly malý sklon, zejména Cloaca maxima (asi 3 m široká, až 4 m vysoká), v době bezdeštného průtoku docházelo k značnému usazování a zahnívání nečistot. Historie a vývoj městského odvodnění Historie a vývoj městského odvodnění v datech Cloaka Maxima v Římě Historie a vývoj městského odvodnění v ČR Vývoj městského odvodnění v ČR od 19. století V Praze nebyly poměry lepší. V době hladomoru r. 1281 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. 1331 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. 1364 rada Nového města pražského zakázala koželuhům nakládat a prát kůže na břehu pod Zderazem. R. 1396 bylo zakázáno koželuhům Na poříčí vypouštět splašky na ulici, v r. 1380 pouštět prasata na ulici, v r. 1407 bylo zakázáno pod pokutou vyhazovat odpadky a vylévat nočníky na ulici. O čištění ulic je první zmínka v r. 1413. 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 1816-1828 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. 1850 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. 1889 vyzvala městská rada řadu význačných evropských odborníků (Ing. W.H. Lindleye, Ing. Kaumana, Ing. Hallensteina, Ing. Kaftana). Lindley vypracoval v r. 1893 projekt, v r. 1899 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. 1920 přinesla se vznikem Velké Prahy" zvýšení nároků na rozsah i údržbu stokové sítě, která v té době dosahovala délky 294 km. 1
Vývoj městského odvodnění v ČR od 19. století Vývoj městského odvodnění v ČR od 19. století Vstup do kanalizace pod Staroměstskou radnicí Současné údaje o stokové síti v Praze Počet obyvatel napojených na veřejnou kanalizaci: cca 1,15 mil. obyvatel hl. města Prahy Délka kanalizační sítě: 3 088 km Délka kanalizačních přípojek: 703 km Počet kanalizačních přípojek: 68 800 ks Počet revizních šachet: 57 060 Počet dešťových oddělovačů: 140 Počet dešťových výpustí: 230 Počet zakrytých nádrží: 15 Počet čerpacích stanic: 111 Počet čistíren odpadních vod: Ústřední čistírna odpadních vod + 20 pobočných čistíren Množství vyčištěných odpadních vod za rok cca 135 mil. m 3 Současné údaje o stokové síti v Praze Stáří kanalizační sítě: - 282 km kanalizační sítě je starší více než 89 let - průměrné stáří kanalizační sítě je 45 let - průměrné stáří zděných stok je 73 let - průměrné stáří trubních řadů je 43 let - průměrné stáří celé sítě je 58 let Účel stokování základní podmínka zdravého bydlení a uchování životního prostředí obyvatel, likvidace tekutých odpadů pomocí soustavného stokového systému 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, Účel stokování 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. 2
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. Látky, kterým má být před vniknutím do veřejné stokové sítě zabráněno: - radioaktivní, infekční a jiné, ohrožující zdraví nebo bezpečnost obsluhovatelů stokové sítě, popř. obyvatelstva, nebo způsobující nadměrný zápach, - narušující materiál stokové sítě a čistírny odpadních vod, - způsobující závady nebo poruchy při průtoku stokovou sítí nebo ohrožující provoz ČOV, - hořlavé, výbušné, popř. látky, které po smísení se vzduchem nebo s vodou tvoří výbušné, dusivé nebo otravné směsi; jinak nezávadné, ale které smísením s jinými látkami, jež se mohou v kanalizační síti vyskytnout, vyvíjejí látky jedovaté, - pesticidy, jedy, omamné látky a žíraviny, - soli, použité k zimní údržbě komunikací v množství přesahující za toto období 300 mg/l, uliční nečistoty přesahující 200 mg/l, ropu a ropné látky přesahující 5 mg/l u systému odvodnění bez ČOV, 20 mg/l a u systému odvodnění ukončených ČOV. VEŘEJNÉ Limity znečištění pro souhrnnou skupinu znečišťovatelů do kanalizace Veřejné kanalizace jsou určeny k hromadnému odvodnění popř. i zneškodnění odpadních vod z obcí, měst a sídlišť. Protože vypouštění odpadních vod do recipientů je "nakládání s vodami" podle zákona č. 254/2001Sb. (vodní zákon), je třeba povolení vodohospodářského orgánu a řídí se ukazateli přípustného stupně znečištění recipientu, jež jsou dány nařízením vlády ČR č. 62/2003 Sb. Provoz veřejné kanalizace se řídí "Kanalizačním řádem". Kanalizační řád Stanoví nejvyšší přípustnou míru znečištění vod vypouštěných jednotlivými producenty do veřejné kanalizace, příp. nejvyšší přípustné množství těchto vod, seznam látek, které nejsou odpadními vodami a vniknutí těchto látek do veřejné kanalizace musí být zabráněno, popř. další podmínky. Nejvyšší přípustná míra znečištění vod vypouštěných do veřejné kanalizace se v kanalizačním řádu stanoví podle doporučených hodnot, které vycházejí z hodnot ukazatelů vládního nařízení č. 62/2003 Sb. Ukazetel Rozměr pv sv ph - 6 10 teplota ºC 40 BSK 5 mg O 2 /l 900 500 CHSK Cr mg O 2 /l 2000 1200 N-NH + 4 mg/l 70 35 N celk mg/l 90 50 P celk mg/l 18 9 RL mg/l 2000 1000 NL mg/l 900 500 RAS oc 1000 500 DRUHY ODPADNÍCH VOD Množství splaškových vod z domácností splaškové odpadnívody 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 Množství splaškových vod se určí přednostně měřením. Pokud není k dispozici, určí se výpočtem podle platných směrnic nebo podle skutečného vývoje spotřeby vody v řešeném území. Určuje se pro výhledový počet obyvatel, v návaznosti na vybavenost bytů, úroveň občanské a technické vybavenosti obce. Označuje se jako potřeba vody q v [l/(obyv.d)]. Průměrný denní průtok splaškových vod: Q 24 = O. q [l/d] O - celkový počet, q - potřeba vody [l/(obyv.d)] Maximální průtok splaškových vod Q max = Q 24.k h [m 3 /h] Stoky splaškové se dimenzují na Q dim = 2.Q max [l/s] 3
BALASTNÍ VODY Některé balastní vody způsobují zatížení systému kanalizace (stoková síť a ČOV) nárazově, jiné mají charakter stálého zatěžování. Zdroje balastních vod, odváděných stokovou sítí nárazově jsou: voda podzemní (při stavbě stok a jiných staveb inženýrských sítí a podzemních staveb, zakládaných pod hladinou podzemní vody - po skončení stavby se příp. drenáž zruší, zaslepí), voda pitná a užitková (z havárií vodovodů, hydrantů) Dle ČSN 75 6401 přítok balastních vod do ČOV má být co nejmenší, větší hodnota než 15% průměrného bezdešného přítoku Q 24 je nežádoucí 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 SOUSTAVA STOK Obdobného vlivu na snížení profilu směrem k ČOV jako za OK lze dosáhnout zařazením retenční dešťové nádrže. Ty slouží pouze pro vyrovnání odtoku, kdy maximální přítok do sledovaného příčného profilu je větší než navržený odtok. Nežádoucí kvalitativní důsledky OK vybudováním dešťové nádrže průtočné, záchytné nebo usazovací. SPLAŠKOVÁ ODDÍLNÁ SOUSTAVA Stoky musí být zatrubněny. S ohledem na relativně rovnoměrné malé průtoky budou k odvodnění stačit stoky malých průřezů. Pro umožnění odvodnění běžně podsklepených objektů budou ale ve stejných hloubkách jako stoky jednotné soustavy. 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. SPLAŠKOVÁ ODDÍLNÁ SOUSTAVA Je-li oddílná splašková soustava navrhována v oblasti centralizované zástavby, ve svažitém terénu, s hluboko zaklesnutou hladinou podzemní vody, v příznivých geologických podmínkách pro zemní práce, stoky lze navrhnout v příznivých sklonech, pak způsob dopravy splaškových vod se předpokládá gravitační, nebo pouze ojediněle přečerpávání ve stokové síti nebo do ČOV. 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 4
Systém tedy tvoří: domovní přípojka s gravitačním svodem do akumulační šachty (případně s přisávacím potrubím), akumulační šachta s podtlakovým ventilem, podtlakové přípojné potrubí z akumulační šachty do sběrného potrubí, podtlakové sběrné potrubí, vakuová stanice Akumulační šachta - hloubka 2-2,5 m. Ovládací potrubí ventilu ústí do prohlubně ve dně o objemu cca 40 litrů, akumulace v šachtě se navrhuje na 25% Qd m3/d splašků pro případ výpadku elektrické energie. Podélný profil je patrný z následujícího obr. Podtlakové připojovací potrubí je ve sklonu ke sběrnému potrubí. Jako nevýhody tohoto principu dopravy odpadních vod se uvádí: možnost ucpání ventilů, větší spotřeba elektrické energie, zvýšené nároky na provádění. TLAKOVÁ 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 (50-300 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. 5
TLAKOVÁ 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 15-20 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 TLAKOVÁ TLAKOVÁ 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 Jedná se o alternativní způsob transportu splašků z místa soustředění, tlakovým vzduchem, i na velké vzdálenosti. Lze dopravovat i velmi znečištěné médium, s ním nejsou v kontaktu žádná rotující zařízení, celé zařízení nárokuje minimální údržbu v čistém prostředí, odpadá odvzdušnění a odkalení. 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. 6
DEŠŤOVÁ ODDÍLNÁ SOUSTAVA Stoky mohou být zatrubněny, nebo tvořeny z povrchových rigolů. Hloubka uložení bude taková, aby bylo možno napojit uliční vpusti (min. 1,0 m). Oddílné soustavy se v minulosti navrhovaly i v okrajových lokalitách sídlišť velkých měst. Je nutno před zaústěním do vodního toku tyto dešťové vody z rozsáhlých odvodňovaných ploch čistit. DEŠŤOVÁ ODDÍLNÁ SOUSTAVA Za účelem úspory velikosti profilu je možné aplikovat v síti retenční nádrže. V případě malé kapacity recipientu lze navrhnout retenční nádrž před vyústěním do recipientu. Za účelem čištění dešťových vod lze aplikovat všechny typy čistících dešťových nádrží, nejčastěji dešťové nádrže usazovací, příp. jejich kombinace. Problém komplikuje nakládání se zachycenými hmotami z dešťových nádrží. Dešťová oddílná soustava může být navržena také jako soustava povrchových rigolů, tvořených z tvárnic. Při křížení ulic je možné použít propustky, žlaby překryté mříží, mělkou prohlubní o velkém poloměru apod. Tento způsob odvodnění lze aplikovat při výstavbě malých sídel. Způsob dopravy dešťových vod se navrhuje pouze gravitační. ODDÍLNÁ SPLAŠKOVÁ SOUSTAVA Podmínky pro dimenzování stok oddílné splaškové soustavy jsou dány ČSN 75 6101. Stokami splaškové oddílné soustavy jsou odváděny městské odpadní vody, tj. splaškové vody od obyvatel z domácností, splaškové odpadní vody z hygienických a sociálních zařízení průmyslových závodů a odpadní vody průmyslové z drobných případně velkých závodů a provozů, které svým charakterem znečištění jsou vhodné pro společné čištění se splašky. Stokami splaškové oddílné soustavy mohou být odváděny samostatně jen splaškové vody. Jsou-li stokovou sítí odváděny samostatně pouze průmyslové odpadní vody, mluvíme o průmyslové stokové síti oddílné soustavy. Ve všech případech se mohou vyskytnout nežádoucí balastní vody. MODIFIKACE STOKOVÝCH SOUSTAV Šachta polooddílné soustavy MODERNÍ ZPŮSOBY ODVODNĚNÍ 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. 7
8