Odstranění zvýšeného množství arsenu v pitné vodě obce Vepřová a Malá Losenice

Odstranění zvýšeného množství arsenu v pitné vodě obce Vepřová a Malá Losenice Vypracoval: Ing. Martin Skala

Obsah 1 Zadání... 2 2 Úvod arsen v životním prostředí... 4 2.1 Výskyt arsenu ve vodách... 4 2.2 Zdravotní rizika arsenu... 5 2.3 Legislativa... 6 3 Zhodnocení situace... 7 4 Technologické řešení... 9 4.1 Technologie odstraňování arsenu z vody... 9 4.2 Výběr technologického řešení... 9 4.3 Návrh technologie... 11 5 Ekonomická rozvaha projektu... 15 5.1 Výběr sorbentu... 15 5.2 Nacenění technologie... 15 6 Závěr - CAPEX, OPEX a dopad na cenu upravené vody... 17 7 Literatura a zdroje... 18 1 1 8

1 Zadání Dle zadavatele: V posledních dvou letech se nám v rozborech pitné vody vyskytuje zvýšený obsah arsenu. Ten dosahuje i překračuje limitní hodnoty. Rádi bychom tuto hodnotu snížili umístěním nějakého filtru, nebo hodnotu snížili jiným způsobem. Tento způsob musí být efektivní, dlouhodobý a co nejméně ekonomicky náročný. Zadavatelem jsou obec Malá Losenice a obec Vepřová využívající společný vodojem umístění u obce Vepřová na parcelách č. 153, 154. Na základě diskuze se zástupci zadavatele, starostové obcí Malá Losenice a Vepřová, byly doplněny údaje o současném stavu technologie a možnostech umístění nového technologického řešení pro snížení koncentrace arsenu v pitné vodě: Tabulka 1 Popis technologie úpravy vody Operace Popis Zdroj vody Dvě kopané studně o hloubce cca 7 m Umístění: parcela č. 142/5 GPS: 49.6208800N, 15.8313347E Doprava vody do vodojemu Voda je čerpána ze zdroje na vzdálenost 1 km. Průtok průměrný: 80 m 3 /den (0,93 l/s) Průtok maximální: 170 m 3 /den (1.97 l/s) Současná technologie úpravy vody Odradonování věž s ventilátorem Úprava ph odkyselení, vápencová drť 2 m 3 Vodojem Objem: 3x50 m 3 Chlorace dávkování chloraminu Nátok do nádrží vodojemu Prostor pro novou technologii 3x3 m, výška 2,5-3 m Umístění: parcely č. 153, 154 GPS: 49.6155086N, 15.8204878E Byly dodány rozbory surové a upravené vody z roku 2011. Dále byly dodány rozbory pitné vody z období 2015 až 2017. Odběry pitné vody byly realizovány na celkem 4 odběrových místech v obci Malá Losenice. Obrázek 1 Budova vodojemu a technologie úpravy vody (Zdroj: https://www.google.cz/maps) 2 1 8

a) c) b) Obrázek 2 a - umístění lokality, b - umístění vodojemu, c - znázornění vzdálenosti vodojemu od zdroje surové vody. (Zdroje: http://mapy.cz, http://nahlizenidokn.cuzk.cz) 3 1 8

2 Úvod arsen v životním prostředí Arsen je všeobecně rozšířený prvek, který se v prostředí vyskytuje v organické i anorganické formě. Jedná se o toxický polokov ve čtyřech alotropických modifikacích: žlutá, hnědá, černá a šedá. V přírodě se vyskytuje zejména ve formě sulfidů (arsenopyrit FeAsS, realgar As 4S 4, auripigment As 2S 3) a je častou součástí různých hornin a půd. V horninách se vyskytuje jako příměs v rudách niklu, kobaltu, antimonu, stříbra, zlata a železa a bývá obsažen jako stopová příměs v mnoha ložiscích uhlí. Anorganický arsen se nejčastěji do vody dostává vymýváním a zvětráváním z hornin, z odpadních vod a atmosférickou depozicí. Je velice často běžnou součástí podzemních i povrchových vod. V povrchové vodě má značnou schopnost kumulovat se v říčních sedimentech.[1] Nejvýznamnějšími antropogenními zdroji arsenu jsou: hutní a rudní průmysl, koželužny, aplikace některých insekticidů a herbicidů, spalování fosilních paliv, prostředky na konzervaci dřeva, výluhy z elektrárenských popílků, metalurgický průmysl. 2.1 Výskyt arsenu ve vodách Arsen se vyskytuje ve vodě nejčastěji jako arseničnan (As V ). V neokysličených vodách může být arsen přítomen s oxidačním číslem III. Pokud je voda dostatečně okysličená, bývá převážně v pětimocné formě. V podzemní vodě za anaerobních podmínek dochází k redukci na trojmocnou formu. Někdy bývá také organicky vázán. V přírodních vodách se arsen vyskytuje v koncentraci 1-2 µg/l nicméně v oblastech obsahujících přírodní zdroje arsenu můžeme e vodách prokázat jeho zvýšenou koncentraci (12 µg/l) [2]. Minerální vody karlovarských pramenů obsahují průměrně asi 150 μg/l arsenu. Pramen Glauber III ve Františkových lázních obsahuje asi 800 μg/l, jedná se o tzv. arsenové minerální vody. V mořské vodě se koncentrace arsenu pohybuje obvykle v rozmezí asi od 1 μg.l 1 do 9 μg/l. V odpadních vodách z velkoprádelen je arsen obsažen v koncentracích dosahujících až 100 μg/l. Mimořádně vysoké koncentrace lze nalézt v důlních vodách v okolí nalezišť arsenových rud (i přes 1000 μg/l). Průměrná koncentrace arsenu v pitných vodách ČR se pohybuje okolo 2 μg/l. [1] Oxidace As III na As V probíhá chemickou i biochemickou cestou. Pro rychlou a účinnou reakci se používá chlorace, v případě použití chloraminů se však reakce zpomaluje. Oxidace kyslíkem rozpuštěným ve vodě probíhá velmi pomalu, pro zrychlení lze katalyzovat sloučeninami mědi. Redukce As V na As III lze dokázat poměrně snadno přidáním síranu železnatého nebo přídavkem sulfidů. Tato reakce je velice častá v hypolimniu nádrží a jezer. Opět velmi pomalá je redukce kyslíkem rozpuštěným ve vodě v anoxických podmínkách. Proto dosažení rovnovážného stavu trvá ve stojatých vodách poměrně dlouho, a As III lze prokázat i v oxických podmínkách epilimnia a As V naopak i v anoxických podmínkách hypolimnia. V závislosti na složení vody se doba oxidace nebo redukce pohybuje v desítkách dní. Vzhledem k rozdílným oxidačně-redukčním podmínkám dochází ve vodách hlubších nádrží a jezer k vertikální stratifikaci As III a As V. Na distribuci arsenu se může v létě do značné míry podílet i biologická redukce fytoplanktonem v epilimniu, ve kterém pak převažuje As III. Kromě toho se může As III oxidovat nejenom rozpuštěným kyslíkem, ale také působením oxidů manganu. Redukce As V v bezkyslíkatém hypolimniu probíhá jen zvolna, avšak je urychlována přítomností sulfidů a Fe II. [1] 4 1 8

2.2 Zdravotní rizika arsenu V běžném okolním životním prostředí se všichni setkáváme s určitou nízkou hladinou koncentrace arsenu. Vyšší dávky mohou organismus poškodit. Arsen je značně jedovatý a dlouhodobé používání vod s malými koncentracemi As způsobuje chronické onemocnění. Arsen je dokumentovaný humánní karcinogen, způsobuje rakovinu kůže, plic a zvyšuje pravděpodobnost nádorů jater, ledvin a močového měchýře. V lidském těle se akumuluje pomalu, největší procento je v nehtech, vlasech a kůži. Typické symptomy se projevují po 5 až 10 letech používání vody se zvýšenou koncentrací arsenu. [1] Hlavními zdroji dietární expozice arsenu jsou mořské produkty a maso (cca 70 % z celkově přijatého arsenu). Jedná se o organicky vázaný arsen, který není pro člověka nijak zvlášť nebezpečný, jelikož po požití je rychle a téměř beze změn vyloučen močí. Rozpuštěný arsen v anorganické formě je podstatně nebezpečnější. Denní příjem z pitné vody obecně nedosahuje 10 μg, což odpovídá zhruba 29 % z celkově přijatého arsenu. V anorganické formě se po požití rychle vstřebává, v játrech dochází k detoxikaci s poločasem asi 4 dnů, kde jako první krok nastává metylace a vznikají kyseliny mono- a dimetylarseničná, které jsou ještě toxičtější než sám anorganický arsen. Zhruba 1 % arsenu člověk přijímá ze vzduchu. Stupeň absorpce arsenu u člověka při dermálním kontaktu není přesně známý, avšak experimentální studie potvrzují nízkou absorpci arsenu přes kůži při mytí a zevní vazbu arsenu ve vlasech i kůži. Arsen je značně jedovatý a dlouhodobé požívání vod s malými koncentracemi As způsobuje chronická onemocnění. Jeho toxicita závisí do značné míry na oxidačním stupni. Sloučeniny As III jsou asi pětkrát až dvacetkrát toxičtější než sloučeniny As V. Byly prokázány jeho karcinogenní účinky. Anorganický arsen je toxičtější v trojmocné formě nežli pětimocné. Z časového hlediska působení je možné zdravotní účinky arsenu při orálním požití rozdělit na akutní a chronické. Akutní účinky: akutní otrava arsenem končící smrtí nastává při příjmu pitné vody a obsahem arsenu 60 000 ppb (1 ppb = 1 µg/l). Příjem pitné vody s obsahem 300 30 000 ppb. způsobuje podráždění žaludku, nevolnost, zvracení a střevní potíže. Dochází k poklesu červených a bílých krvinek. Celkové obecné projevy jsou únava, srdeční arytmie, pálení dlaní a chodidel. Chronické účinky: při dlouhodobém orálním příjmu vzniká chronická otrava, která se projevuje kožními změnami, zejména zhrubnutím kůže na dlaních a chodidlech, bradavicemi a změnami cévního systému. Problém s obsahem arsenu ve vodě se týká celého světa. Nejvíce kontaminované vody jsou dle vědců v Bangladéši. Vodní díla jsou zde skládkami odpadů, ze kterých se arsen dostává i do spodních vod. Zde pije a používá kontaminovanou vodu cca 25 milionů lidí. Bylo zjištěno, že 20 % úmrtí v této zemi je způsobeno užíváním a pitím této vody. Kontaminace spodních vod arsenem je problém zaznamenaný i v Argentině, Chile, Číně, Indii, Mexiku, Thajsku či USA. Zdaleka však nedosahuje takových koncentrací a množství jako v Bangladéši. 5 1 8

2.3 Legislativa Hygienické požadavky a četnost a rozsah kontroly pitné vody stanoví vyhláška ministerstva zdravotnictví č. 252/2004 Sb., která je v souladu se směrnicí Rady EU č. 98/83/ES. Pro globálnější pohled je možné nahlédnou na doporučení WHO (World Health Organization) [2]. Všechny tři dokumenty stanoví limitní hodnotu koncentrace arsenu v pitné vodě 10 ppb, tj. 10 µg/l. V případě, že rozbor pitné vody ukazuje na nedodržení hygienických limitů, stanoví vyhláška rozbor opakovat a v případě potvrzení nedodržení limitů přijmout opatření dle zákona o ochraně veřejného zdraví (258/2000 Sb.). Tabulka 2 Limity pro obsah arsenu v pitné vodě dle různých doporučení Dokument Limit As, µg/l Autorita Vyhláška 252/2004 Sb. 10 Ministerstvo zdravotnictví ČR 98/83/ES 10 Rada EU Guidelines for drinking-water quality, 4 th ed. 10 World Health Organisation 6 1 8

As [µg/l] ph [-] 3 Zhodnocení situace Byly dodány rozbory pitné vody z období 2015 až 2017. Odběry byly realizovány na celkem 4 odběrových místech v obci Malá Losenice. Posouzením dat z jednotlivých míst odběrů lze konstatovat, že pozorovaná zvýšená koncentrace arsenu není způsobena uvolňováním v potrubním systému, ale je zapříčiněna zvýšenou koncentrací ve vodě dodávané vodojemem, resp. vodním zdrojem. Dále byly dodány rozbory surové a upravené vody z roku 2011. Na základě diskuse se zadavatelem a správcem technologie úpravy vody bylo sestaveno schéma současné technologie pro úpravu vody (Obrázek 4). Rozbory vody Na základě dodaných rozborů pitné vody z let 2015-2017 se nejedná o závažné překročení limitů v parametru koncentrace arsenu, ale pouze o kolísání kolem mezní hodnoty. Graf 1 Průběh ph a koncentrace arsenu v pitné vodě v odběrech realizovaných v letech 2015-2017 12 10 8 8.4 8.2 8.0 6 7.8 4 2 0 7.6 7.4 7.2 As ph datum Tabulka 3 Chemický rozbor surové a upravené vody v roce 2011 Veličina Jednotka Surová voda Upravená voda ph - 6,1 7,1 Zákal ZF 0,5 0,5 Alkalita mmol/l 0,65 0,35 Acidita mmol/l 0,10 0,10 Celková tvrdost mmol/l 0,53 0,58 Chloridy (Cl - ) mg/l 0,35 1,77 Dusičnany (NO 3- ) mg/l 1,83 2,03 Dusitany (NO 2- ) mg/l 0,00 0,00 Železo (Fe) mg/l <0,010 <0,010 Mangan (Mn) mg/l 0,010 <0,010 CHSK Mn mg O 2/l 0,343 0,180 7 1 8

Možná příčina zvýšené koncentrace arsenu Zadavatel se domnívá, že rozkolísaná koncentrace arsenu v pitné vodě je způsobena zvýšeným odběrem vody v roce 2014, kdy vodní zdroj kromě obou obcí zásobil ještě zemědělské družstvo z důvodu nedostatku vody jeho vlastního zdroje. Byla proto zhodnocena i geologická situace v okolí zdroje vody. Vodní zdroj 1 2 3 4 Obrázek 3 Geologická situace v okolí vodního zdroje. (Zdroj: http://mapy.geology.cz/geocr_25/) Číslo Hornina 1 Jemně zrnitá biotitická a sillimanit-biotitická migmatitizovaná pararula 2 Deluviální hlinitokamenité až kamenitohlinité sedimenty 3 Fluviální hlinité písky až písečné štěrky 4 Nebulitický biotitický a sillimanit-biotitický migmatit Vzhledem k hloubce studní (7 m) a umístění v dobře propustném prostředí (písky, písčité štěrky) lze domněnku o změně hydrologických poměrů vlivem neobvyklého odběru v roce 2014 podpořit. Navíc se v minulosti v okolí obce Vepřová těžila železná ruda (první zmínky 19. st) [3]. Jak je zmíněno v kapitole 2 (Úvod arsen v životním prostředí) může arsen doprovázet železnou rudu jako její příměs. Není tedy vyloučeno, že se vlivem změny hygrologických poměrů začal vyskytovat arsen v pitné vodě ve vyšší koncentraci právě z takového zdroje. 8 1 8

4 Technologické řešení 4.1 Technologie odstraňování arsenu z vody Konceptů technologie k odstranění arsenu z vody existuje celá řada. Pro úplnost je jejich výčet a srovnání k nahlédnutí v tabulce (viz. níže) Tabulka 4 Přehled metod pro snížení koncentrace arsenu ve vodných roztocích Metoda Výhody Nevýhody Adsorpce Iontová výměna Jednoduché kompaktní řešení Nejhojněji využívaná technologie 80% provozů úpravy pitné vody [4] Použitelné pro vstupní vodu s vyšším ph (>8,5) [5] Vysoká cena sorpčních hmot Nutnost likvidace vyčerpaných sorpčních hmot Nutnost regenerace ionexových hmot Vznik odpadu v podobě regeneračních roztoků (nebezpečný odpad) Membránová separace (RO, UF) Nevyžaduje primární dávkování chemikálií Modulární systém Provoz vyžaduje pravidelné chemické čištění membrán (CIP) Vzniká velké množství odpadního koncentrátu (nebezpečný odpad) Srážení a filtrace Srážení vápenným mlékem Jednoduchá a osvědčená technologie Používá se na vody s vysokým obsahem As odpadní vody, ~100 mg/l Produkce vedlejších produktů Nutnost likvidace toxického kalu Ovlivnění chuti a zápachu vody Nutná následná úprava vody Dosáhne vysoké výstupní koncentrace 1-5 mg/l naprosto nevhodné pro úpravu pitné vody 4.2 Výběr technologického řešení Jak vyplývá z Tabulka 4 je nejvhodnější technologií pro případ zadavatele odstranění arsenu pomocí sorpce. Výhodami sorpce jsou nízké požadavky na obsluhu, kompaktnost systému a nízký obsah arsenu ve vstupní vodě. Ostatní metody nebudou dále diskutovány a bude podrobněji rozebrána pouze sorpční technologie. V současnosti se nejvíce využívá adsorpce na granulované médium na bázi oxidů a hydroxidů železa. Jedná se o selektivní, nenáročnou, ekonomicky přijatelnou a velmi účinnou metodu, která je schopna snížit koncentraci arsenu ve vodě pod limit 10 μg.l 1. Principem funkce je nevratná chemisorpce odstraňovaného arsenu [1]. Téměř všechny komerční produkty jsou na bázi hydroxidu železa. Výjimku představuje Titansorb, který je na bázi H 2TiO 3. 9 1 8

Tabulka 5 Komerčně dostupné sorpční hmoty pro separaci arsenu z pitné vody Obchodní název Aktivní látka CAS No. Výrobce Bayoxide E33 Fe O OH 20344-49-4 Lanxess (DE) Everzit As Fe O OH 20344-49-4 EVERS GmbH & Co. KG (DE) GEH 102 Fe(OH)3 + ß Fe O OH 51274-00-1 GEH Wasserchemie GmbH & Co. KG (DE) Titansorb H 2TiO 3 12026-28-7 Watch-Water GmbH (DE) Vedle těchto produktů je možné narazit na reference o výrobcích na bázi hydroxidu železa CFH 0818 a CFH 12 od finské firmy Kemira. Dle informací poskytnutých dodavatelem těchto přípravků na český trh, Kemwater ProChemie s.r.o., firma Kemira již tyto produkty nevyrábí a proto nejsou dále ve studii zmiňovány. Tabulka 6 Parametry sorpčních hmot pro separaci arsenu z pitné vody Obchodní název Sorpční kapacita As Optimální ph pro sorpci Filtrační rychlost max. Filtrační rychlost opt. - g/kg - BV/h BV/h Bayoxide E33 4,5 5,5-8,5 12 6 Everzit As 8 5,5-8,5** 12 6 GEH 102 24 5,5-6,5 20* 5* Titansorb 25 6,5-6,9 25* 15* *pro výšku lože 1 m **Hodnoty parametrů a informace o sorpčních materiálech byly získány z bezpečnostních a katalogových listů dodávaných výrobci či distributory [6] [11]. U výrobku Everzit As neuvádí výrobce optimální hodnotu ph, ale vzhledem k tomu, že se jedná o stejnou látku jako v případě Bayoxide E33 (CAS No. 20344-49-4) lze očekávat stejné hodnoty. 10 1 8

4.3 Návrh technologie Vzhledem k hodnotě ph surové vody (ph=6,1) a ph vody po úpravě (ph = 7,1) viz. Tabulka 3, je vhodné umístit filtr se sorpční hmotou před stávající úpravu vody s ohledem na optimální pracovní ph sorbentu GEH 102; 5,5-6,5. Vzhledem k uspořádání současné technologie úpravy vody samospádem je třeba dále zařadit do nové technologie čerpadlo pro vytvoření dostatečného tlaku pro průchod vody filtrem nečistost a vlastním sorpčním filtrem pro záchyt arsenu. Vzhledem k parametrům surové vody (Tabulka 3) není zapotřebí upravovat parametry vstupní vody před sorpcí. Ve spolupráci s firmou Inform- Consult-Aqua s.r.o. a formou Vodaservis s.r.o. byly připraveny návrhy technologického řešení. Doprava vody čerpadlem (1 km) Odradovnování provětrávací Dávkování chloraminu Studna 7 m Umístění nové technologie Tok samospádem Odkyselení 2 m 3 vápencová drť Zásobní nádrže vodojemu 3 x 50 m 3 Obrázek 4 Schéma současné technologie úpravy vody a umístění nové technologie Technické řešení dle Inform-Consult-Aqua s.r.o. Upravovaná voda je čerpána pomocí čerpadla Calpeda MXV-B s automatickou tlakovou stanicí (ATS) do filtračního technologického kompletu R-6-16C na separaci veškerých mechanických nečistot. Toto zařízení po odstranění veškerých mechanických nečistot garantuje optimální funkci filtru pro odstranění arsenu. Filtrace probíhá prouděním kapaliny do pláště filtru nad filtračním sáčkem a dále přes něj směrem k výstupu. Uvnitř sáčku jsou zachycovány pevné částice, které se snadno odstraní jeho promytím, případně jeho výměnou. Filtr instalovaný na technogloické obtokové smyčce lze i v průběhu provozu úpravny vody vyřadit z technolgiocké linky pro případ jeho údržby (praní výměna filtrační vložky polyproplyenového sáčku). Při zvyšujícím se množství nečistot, zachycených filtrem se filtrační kapalina filtru zmenšuje a zvětšuje se jeho tlaková ztráta. Pro obnovení jeho filtrační schopnosti je tedy nutné včas vyměnit filtrační sáček, tzn. při dosažení tlakové ztráty cca 50 kpa. Separace arsenu je zcela optimální formou sorpce v sorpční hmotě s obchodním názvem GEH 102. Arsen je v průběhu filtrace upravované vody adsorbován ve filtrační náplni GEH 102. Pevná chemická vazba arsenu v uvedeném sorbentu vylučuje jeho uvolňování v průběhu protiproudého praní čistou upravenou vodou do technologické odpadní vody a vykazuje kromě drobného mechanického znečištění kvalitativní parametry vstupní upravené vody. Navrhované dva filtrační komplety WGSF 30 GEH splňují požadované provozní parametry a garantují dlouhý provozní pracovní cyklus. 11 1 8

Veškerá obsluha daného zařízení spočívá pouze v uvedené regeneraci sorpční hmoty v pravidelných cca desetidenních cyklech. Po vyčerpání pracovní kapacity sorpční filtrační náplně zabezpečí dodavatel technologie, tj. společnost ICA, s. r. o., její výměnu. Její součástí je i ekologická likvidace nasycené sorpční hmoty. 1 2 4 4 3 5 Obrázek 5 Schéma technologie dle ICA s.r.o. 1- nátok z provětrávací věže; 2 čerpadlo s ATS(200l); 3 filtr mechanických nečistot; 4 - filtrační komplet WGSF 30 GEH; 5 pokračování do technologie úpravy vody Technické řešení dle Vodaservis s.r.o. Ze stávající provzdušňovací věže bude voda padat do nové plastové nádrže o objemu 3 m 3. Z nádrže se bude voda čerpat čerpadlem Grundfos CM 10 na zařízení sorpce arsenu. Na potrubí surové vody bude instalován pulzní vodoměr DN 32, který bude měřit množství přitékající vody na filtrační zařízení a zároveň bude dávat pulz dávkovacímu čerpadlu na chlornan (1 pulz/10 l). Pro odstranění arsenu je vhodné ph vody na v rozmezí 6-6,5, což surová voda splňuje, a není ho nutné upravovat. Nejdříve bude nutné provést oxidaci arsenu na lépe odstranitelnou formu dávkováním chlornanu sodného. Chemikálie se bude dávkovat dávkovacím kompletem DDA 7,5-16 dle pulzu z vodoměru. Takto nadávkovaná voda bude vstupovat na manuálně ovládaný nerezový tlakový filtr TVK 120 M s náplní GEH 102, na kterém se odstraní arsen. Max. průtok na filtr bude 7,1 m 3 /hod a doba zdržení na filtru 12 min. Pro správný průběh procesu úpravy vody je nutné dodržet dobu zdržení na filtru. Za filtrem bude instalován rukávový filtr RF 10 s výměnnou filtrační vložkou, který zachytí případný únik hrubých částic z filtrační náplně. Takto upravená voda bude natékat do akumulace upravené vody. Filtr TVK bude opatřen obtokem, aby nebyla přerušena dodávka vody v případě výměny filtrační náplně. Obtok filtru může být také použit v případě zlepšení surové vody. V tomto případě se může voda z filtru s vodou z obtoku "naředit". Tím se zvýší životnost náplně filtru. 12 1 8

Filtr TVK se bude prát manuálně otočením ovládacích ventilů na filtru, kterým se změní tok vody ve filtru. K praní filtru TVK se bude přistupovat 1 x za 14 dní. Při praní filtru se náplň pouze nadnese a odpadní voda je odváděna do odpadu. Při praní filtrů se z náplně neuvolňuje nasorbovaný arsen. Tlakový filtr je nutné napojit do odpadu. Odpad je tlakový. Pro praní se využije surová voda v množství cca 6,2 m 3 na jedno praní. Odpadní kanálek v místě je třeba připravit (není součástí nabídky). Po nasycení sorpční kapacity náplně filtru bude nutná její výměna a speciální likvidace (jedná se o nebezpečný odpad). Výměna náplně filtru TVK se provádí pomocí výsypné a násypné příruby a tudíž není potřeba složitá manipulace s filtrem. Náklady na likvidaci náplně se pohybují cca 4-6,- Kč/l náplně, podle tarifu společnosti, která bude odpad likvidovat. 1 3 5 4 2 7 Obrázek 6 Schéma technologie dle Vodaservis s.r.o. 1- nátok z provětrávací věže; 2 nádrž PP 3000 l; 3 čerpadlo; 4- dávkování chlornanu; 5 Nerezový tlakový filtr TVK 120 M s náplní sorpčního materiálu GEH 102; 6 filtr mechanických nečistot; 7 pokračování do technologie úpravy vody 6 13 1 8

Tabulka 7 Postup technologických kroků navrhovaného řešení separace arsenu Operace ICA s.r.o. Vodaservis s.r.o. 1. Čerpání na filtr 2. Separace mechanických nečistot 3. Separace arsenu Vertikální článkové čerpadlo Calpeda MXV-B 32-404 ATS - automatická tlaková stanice (200l) Filtrační technologický kompletu R-6-16C stojan odvzdušňovací ventil vypouštění ventil tlakoměr na vstupu, případně i na výstupu Použití filtračních sáčků 1-800 µm Dva filtry WGSF 30 s náplní sorpčního materiálu GEH 102 (každý 700 kg sorbentu) 2 x čerpadlo Grundfos CM 10, 1,5kW, 400V Plastová PP nádrž 3000l Filtru se sorbentem není předřazena mechanická filtrace Čerpadlo DDA 7.5-16 AR-PVC dávkování chlornanu pro oxidaci arsenu na lépe odstranitelnou formu Nerezový tlakový filtr TVK 120 M s náplní sorpčního materiálu GEH 102 (cca 1600 kg) Nerezový tlakový rukávový filtr RF 10 s výměnnou filtrační vložkou 20 µm 14 1 8

5 Ekonomická rozvaha projektu 5.1 Výběr sorbentu Pro výpočet množství upravené vody pomocí 1 kg sorbentu byla použita koncentrace arsenu ve vstupní vodě 10 µg/l s předpokládaným 100% odstraněním. Dle cen a kapacit sorbentů (Tabulka 6) byla vypočtena cena zpracování 1 m 3 vstupní vody. Na základě tohoto výpočtu je finančně nejvýhodnější sorbent GEH 102 od firmy GEH Wasserchemie GmbH & Co. KG dodávaný do ČR firmou Inform- Consult-Aqua s.r.o. Tabulka 8 Výběr ekonomicky nejpříznivějšího sorpčního materiálu (cena zpracované vody zohledňuje pouze cenu sorpčního materiálu). Obchodní název Dodavatel do ČR Cena sorbentu Množství upravené vody Cena zpracované vody - - CZK/kg m 3 /kg CZK/m 3 Bayoxide E33 Radka s.r.o 529 450 1,18 Everzit As EVERS GmbH & Co. KG 98 800 0,12 GEH 102 Inform-Consult-Aqua s.r.o. 210 2427 0,09 Titansorb Watch-Water GmbH 285 2500 0,11 5.2 Nacenění technologie Technologické řešení bylo poptáno u více dodavatelů. Následující tabulky ukazují pořizovací náklady na technologii včetně nákladů na montáž od firem Inform-Consult-Aqua s.r.o. a VODASERVIS s.r.o. Tabulka 9 Pořizovací náklady technologie dle firmy Inform-Consult-Aqua s.r.o. - ceny jednotlivých položek a prací (ceny bez DPH). Položka Počet Cena jednotková Cena celkem - ks CZK/ks CZK Čerpadlo Calpeda MXV B včetně ATS (200 l) 1 48 000 48 000 Filtrační komplet R-6-16C 1 25 300 25 300 Filtrační nádoba WGSF 30 2 120 000 240 000 Sorpční hmota GEH 102 1400 kg 210 CZK/kg 294 000 Elektroinstalační materiál - - 15 000 Instalační materiál (trubky, tvarovky, vodoměry na vstupu a výstupu z filtrační jednotky) - - 35 000 Montáž - - 25 000 Doprava - - 10 000 CELKEM - - 692 300 15 1 8

Tabulka 10 Pořizovací náklady technologie dle firmy Vodaservis s.r.o. - ceny jednotlivých položek a prací (ceny bez DPH). Položka Počet Cena jednotková Cena celkem - ks CZK/ks CZK Závitový vodoměr DN32/1 1/4", G 1 1/2", D260, včetně šroubení 1 2690 2690 REED kontakt pro závitový vodoměr 10l/puls 2 965 1930 Čerpadlo chlornanu, DDA 7.5-16 AR- PVC Chlornan sodný na úpravu pitné vody Plastová PP nádrž 3000l pro vodu natékající z provzdušňovací věže Čerpadlo Grundfos CM 10, 1,5kW, 400V 1 24650 24 650 50 kg 21 CZK/kg 1 050 1 43750 43 750 2 9620 19 240 Nerezový tlakový filtr TVK 120 M 1 605821 605 821 Sorpční hmota GEH 102 1600 kg 210 CZK/kg 33 600 Nerezový tlakový rukávový filtr RF 10 s výměnnou filtrační vložkou 20 mí 1 22190 22 190 Montážní a trubní materiál - 65000 65 000 Elektrorozvaděč technologie včetně nutné elektroinstalace - 70000 70 000 Montáž - - 49 800 Doprava - - 10 000 CELKEM - - 1 252 121 16 1 8

6 Závěr - CAPEX, OPEX a dopad na cenu upravené vody Z pořizovacích nákladů (CAPEX) a nákladů na provoz (OPEX) bylo vypočteno navýšení ceny upravené vody při životnosti technologie 10 let pro technologická řešení obou dodavatelských firem. Cena upravené vody se navýší o 2,25 CZK/m 3 v případě řešení dle Inform-Consult-Aqua s.r.o a o 4,81 CZK/m 3 v případě řešení dle Vodaservis s.r.o. Protože se obě technologie významně neliší, co do konceptu technologie, lze s ohledem na ekonomickou výhodnost doporučit řešení nabízené firmu Inform- Consult-Aqua s.r.o. Tabulka 11 Výpočet dopadu investice na cenu upravené vody po dobu 10 let a vztažené na 1 m 3 upravené vody (Do výpočtu nebyly zahrnuty personální náklady spojené s údržbou nové části technologie.) Položka Jednotka ICA s.r.o Vodaservis s.r.o CAPEX CZK 398 300 915 071 CAPEX CZK/m 3 1,36 3,13 OPEX sorbent náplň CZK/m 3 0,09 0,09 OPEX sorbent likvidace CZK/m 3 0,002 0,002 OPEX čerpání* CZK/m 3 0,80 1,59 OPEX celkem CZK/m 3 0,88 1,68 Počet dní za 10 let den 3 650 3 650 Upravené množství za 10 let m 3 292 000 292 000 Celkem náklady CZK 655 950 1 405 628 Nárůst ceny upravené vody CZK/m 3 2,25 4,81 *pro výpočet byla použita cena elektřiny 3,82 CZK/kWh. OPEX - čerpání 35.40% OPEX - čerpání 33.06% OPEX - sorbent likvidace 0.08% OPEX - sorbent náplň 3.85% CAPEX 60.67% OPEX - sorbent lividace 0.04% OPEX - sorbent náplň 1.80% CAPEX 65.10% a) b) Graf 2 Poměrné zastoupení pořizovacích a provozních nákladů: a) ICA s.r.o; b) Vodaservis s.r.o. 17 1 8

7 Literatura a zdroje [1] R. Biela, T. Kučera, and J. Vosáhlo, Odstraňování arsenu z vody sorpčními materiály, 2012. [Online]. Available: http://voda.tzb-info.cz/vlastnosti-a-zdroje-vody/8360-odstranovaniarsenu-z-vody-sorpcnimi-materialy. [Accessed: 20-Jan-2018]. [2] WHO, Ed., Guidelines for drinking-water quality, 4th ed. 2011. [3] ČGS, Geologické lokality - Vepřová, 2002. [Online]. Available: http://lokality.geology.cz/d.pl?item=7&id=2814&kraj=j&vyb=1&text=lokality v kraji:vyso%e8ina (157). [Accessed: 28-Jan-2018]. [4] M. Reinsel and A. Engineering, Arsenic Removal Technologies: A Review, 2015. [Online]. Available: https://www.wateronline.com/doc/arsenic-removal-technologies-a-review-0001. [Accessed: 21-Jan-2018]. [5] F. DESILVA and S. BLUMHOF, ARSENIC REMOVAL BY REGENERABLE ANION RESIN, 2008. [Online]. Available: https://www.wqpmag.com/arsenic-removal-regenerable-anion-resin. [Accessed: 21-Jan-2018]. [6] Watch-Water GmbH, TITANSORB MSDS, 2015. [7] Watch-Water GmbH, Titansorb(R) product brochure. [8] Lanxess, Product information: BAYOXIDE E 33 HC DRINKING WATER QUALITY SYNTHETIC IRON OXIDE ADSORBER, 2016. [9] Inform-Consult-Aqua s.r.o., Bezpečnostní list - GEH 102 zrnitý (granulovaný) hydroxid železitý, 2003. [10] AdEdge Technologies, Inc., Bayoxide E33 Adsorption Media Arsenic Reduction, 2011. [11] EVERS GmbH & Co. KG, EVERZIT As EN 15029 Granular Iron (III) hydroxide oxide for effective removal of arsenic from water, 2015. 18 1 8