Vodárenská biologie Organismy během procesu úpravy vody, v pitných vodách a v distribučních sítích
Význam biologie ve vodohospodářské praxi Význam pro technologa monitoring zdroj technologická ÚV linka distribuce VDJ Koncepce komplexního biologického posuzování (MBi, HBi, metody odběru a screeningové metody) Biologická stabilita pitné vody, degradace jakosti vody ve VDJ Riziková analýza (HACCP) Zdroje surové vody (typy) Technologie úpravy vody Hygienické zabezpečení Distribuce Akumulace
Systém zásobování pitnou vodou rizikové body Surová voda (zásoby, zdroje) Úprava vody (technologie) Distribuční síť VODOJEMY Spotřebitel (domovní rozvody, kohoutek) Cíl: Bezpečná a nezávadná pitná voda těšící se důvěře spotřebitelů. Nástroj: Zpracování plánů, které zajistí bezpečné zásobování pitnou vodou. Ověření a kontrola: Hodnocení kvality pitné vody a její prověřování (fyz., chem., biol.).
Bezpečná pitná voda Priorita vodárenství: Zajištění kvalitní a nezávadné pitné vody v celém systému zásobování pitnou vodou. 1. Zabránění kontaminace zdrojů vody. 2. Vhodná a účinná technologie úpravy vody. 3. Účinná dezinfekce v celém systému distribuce. 4. Zabránění sekundární kontaminace v průběhu akumulace a distribuce. 5. Provoz a údržba sítí (materiály, manipulace, odkalování). 6. Použití vhodných materiálů v systému (pro styk s vodou). Distribuční síť = kontinuum (zdroje vody - technologické uspořádání vodárenské linky - stav sítě - vodojemy).
Zdroje surové vody Zákon č. 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů a jeho prováděcí Vyhláška č. 428/2001 Sb. nahrazená č. 515/2006 Sb. - povrchové vody odebírané pro úpravu na vodu pitnou dělí do 4 kategorie upravitelnosti typ organismů a počet (určuje technologii úpravy). Biologie = prvotní indikace vodárenských procesů a stavu objektů (zastoupení, početnost, stav morfologie, ekologie volná voda, nárosty a výživa).
Hodnocení jakosti zdroje surové vody z hydrobiologického hlediska Hydrobiologický průzkum zdroje včetně povodí, zmapování bodových a plošných zdrojů eutrofizace (mikroskopické rozbory, saprobní index, testy toxicity a trofie) Prognóza vývoje jakosti vody ve zdroji Doplnění výsledků sledování o historické údaje (5 a více let) Zařazení pravidelně se vyskytujících organismů do kategorií odstranitelnosti Zařazení zdroje do kategorie dle Vyhlášky č. 515/2006 Sb. Zpracování návrhu optimální technologie úpravy vody (modifikace dle roční sukcese druhů) Sledování nádrže v podélném profilu (stratifikace)
A D B E C Kategorie organismů dle upravitelnosti
Kategorie organismů dle upravitelnosti příklady zástupců
Organoleptické závady - fytoplankton Skupina organismů Rod sinic a řas Druh pachu, když je výskyt řasy Pachuť mírný hojný Sinice Anabaena travnatý, plísňovitý hnilobný - Aphanizomenon řeřichovitý hnilobný nasládlá Oscillatoria travnatý kořenovitý - Obrněnky Ceratium rybí hnilobný nahořklá Peridinium okurkovitý rybí - Skrytěnky Cryptomonas fialkový fialkový nasládlá Zlativky Dinobryon fialkový rybí - Synura okurkovitý, kořenitý, po rybí nahořklá melounu Rozsivky Asterionella muškátový, kořenitý rybí - Melosira muškátový plísňovitý - Stephanodiscus muškátový rybí - Synedra travnatý plísňovitý -
Přívodní potrubí Předúprava: česle, síta Nežádoucí organismy: železité a manganové bakterie, mechovky a sladkovodní houby, měkkýši Dreissensia, korýši Cyclops, strunovci, larvy chrostíků, apod.
Technologické provozy - Pomalá písková filtrace - Písková filtrace - Koagulace, flokulace Oživení surové vody a následná úprava: 1 000 3 000 org./ml úprava bez potíží, 3 000 10 000 org./ml ucpávání filtrů, 10 000 50 000 org./ml organoleptické závady, 50 000 a více org./ml havarijní situace
Pomalá (biologická) filtrace Analogie procesů probíhajících v přírodě Písková filtrační vrstva - biologická blána (metabolická aktivita) x klasická filtrace Přítomnost rozpuštěného kyslíku v přitékající vodě, světlo - charakter biologické blány Zachycuje bioseston a abioseston a příznivě působí na organoleptické vlastnosti vody
Koagulace, flokulace Chemické srážení - vyvločkování a tvorba vloček (elektrochemický proces, zeta-potenciál) Velikostní kategorie vloček, jejich tvar, charakter zachycených mikroorganismů (obaly, sliz, kategorie koagulovatelnost) Separace vytvořených vloček: sedimentace (usazovací nádrže), čiření (čiřiče, vločkový mrak), flotace (flotační nádrže) Sledování stěn nádrží (biofilmy, nárosty, odkalování) TNV 75 5940 Mikroskopické posuzování separační účinnosti vodárenské biologie (laboratorní koagulační, modelové a provozní zkoušky)
Čiřiče
Odběrná místa, koagulační zkoušky Přelivné hrany čiřičů
Písková rychlofiltrace podzemní vody (první stupeň separace), u eutrofizovaných vod po následné koagulaci a separaci Pracovní filtrační cykly: praní - vzduch a voda, zafiltrování, filtrační fáze, zanesení filtru a praní filtru
Problematika trysek Mechovky v tryskách
Hala filtrace (světlo, teplo) Špatně fungující filtry
Potřeba pitné vody - zajištění kvality Dezinfekční účinek závisí na mnoha faktorech (typ mikroorganismu, prostředek, teplota, ph, redox, celkové minerální složení). Obecná citlivost mikroorganismů vůči chemické dezinfekci: Cysty protozoí > spory bakterií, plísní > mykobakterie > viry, mikromycety > bakterie (u vegetativních forem bakterií jsou koky odolnější než tyčinky, G + tyčinky odolnější než G - tyčinky) 100 80 60 40 20 0 HOCl (%) CT dávka požadavek chloru T 5 6 7 8 ph ClO - (%) 9 10 0 20 40 60 80 100 Srovnání dezinfekčního účinku chemických prostředků: O 3 > ClO 2 > anorg. vázaný chlor > chloramin
Vodojemy (akumulace) Vodojemy (věžové a zemní) slouží k akumulaci pitné vody Závady: biofilm, nárosty, úsady, biologická stabilita pitné vody, hydrobiologický rozbor ČSN 75 7712 a 13 Závady stavebně technické povahy: Nevhodné konstrukční a stavební uspořádání objektu. Nevhodně uspořádaný prostor s akumulačními nádržemi. Neoddělené prostory akumulační od manipulačních. Nepoučený personál.
Žebřík zakončený u kalové jímky s odpadem. Přívod vody vpravo od žebříku nahoře, vlevo bezpečnostní přeliv. Nevhodné uspořádání Nádrž vodojemu. Příklad přítokové potrubí ukončeného u protilehlé stany, než je odběrné potrubí.
Věžové vodojemy:
Zemní vodojemy: Okolí
Zemní vodojemy: Strop akumulační nádrže Dešťový svod
Zemní vodojemy: Manipulační prostor
Zemní vodojemy: Vstupy do akumulační nádrže
Zemní vodojemy: Větrání
Biologické nálezy v nezajištěných objektech
Hodnocení stavu vodojemů Technické doporučení I-D-48 z roku 2008 Typ vodojemu s cílem postihnout vlivy měnící kvalitu distribuované pitné vody v závislosti na době zdržení ve vodojemech a distribuční síti, nikoliv však na přítomné biofilmy a další případná rizika. 02/2011 nová ČSN 75 53 55 Zásadní pro provoz nutnost řešení vzdušné kontaminace. Provoz a údržba objektu. Rekonstrukce a výměna nevyhovujících prvků za vhodnější.
Stavebně-technický popis objektu (2 VDJ) Střecha (strop) akumulace s vegetací. Detail větracího průduchu umístěný přímo v zatravněném terénu, bez ošetření, není kryté a chráněné před vnikem většího hmyzu a partikulí. Akumulace podzemní vody po úpravě (provozovatelem je obec)
Manipulační a akumulační prostor VDJ ze 30. let 20.st. Otvor ve stěně pouze síťka Větrací otvor ve stěně nekrytý ničím. Umožňuje průnik organismů a částic do objektu akumulace vody. Detail přístupu do komory vodojemu, charakter stavu armatur, přítokové, odtokového potrubí, přepadu, stav stěn akumulace s železitými nárosty.
Manipulační a akumulační prostor VDJ z roku 2002 Nevhodné okno, nezajištěný větrací průduch, kontaminace. Akumulace - nevhodné krytí nárosty, biofilmy.
Diskuse k auditu Jak se tyto závady stavebně-technické povahy a závady nevhodné údržby objektů projeví na biologických nálezech? Nálezy Nálezy K čemu je dezinfekce a hygienické zabezpečení původně kvalitního zdroje podzemní vody v akumulacích bio-voda (RLU >500, kontaminace).
Stavební uspořádání a konstrukce: Vstupy do akumulací z terénu Vhodně řešený obsyp. Dešťový svod nad akumulacemi. Netěsné a nevhodné krytí poklopy.
Stavební uspořádání a konstrukce: Vstupy do akumulací z m.prostoru? Nálezy běžné Nálezy k zamyšlení
Stavební uspořádání a konstrukce: Vstupy do akumulací z m.prostoru Utěsnění dveří. Odolnější materiál.? Výměna skel za plast.
Stavební uspořádání a konstrukce: Vstupy do akumulací Podlaha a krytí? Podlahy: Povrchová úprava bezprašná. Ideální případ řešení.
Stavební uspořádání a konstrukce: Vybavení akumulací Výměna za vhodnější materiál.
Stavební uspořádání a konstrukce: Větrání? Větrací průduchy nevhodně umístěné, nekryté. Osazení filtračních jednotek, geotextilií, apod.?
Sekundární kontaminace vzduchem: Řešení Pyl borovice Pyl břízy Konidie mikromycety Specifikace viz ČSN 75 5355 spady
Stavební uspořádání a konstrukce: Okna Doporučení: Okna nevbudovávat. Luxfery jsou nevhodné. Nově rekonstruovaný objekt. Do oken osadit fólie.? (Minima propustnosti zvolených fólií musí ležet v oblasti 450 490 nm a 660 nm.)
Nárosty na stěnách: sinice, řasy, mikromycety Návrh: Aplikace nátěrů, silikátové a silikonové, obsah ftalocyaninů (fotokatalytická aktivita) 2007 2008 2011 2012-13
Rok 2010 Květen 2012 Zdařilá rekonstrukce objektu.. Krok za krokem.. Únor 2012 Listopad 2012
Rok 2010
Rok 2010 Rok 2012
Distribuční sítě - hodnocení koroze Hydranty, kalníky, úsady, sedimenty, nárosty TNV 75 7121 Požadavky na jakost vody dopravované potrubím
Biofilmy a koroze Mikroorganismy ve vodném prostředí mají snahu připojit se k povrchu pevných látek, konstrukční materiály jsou vhodným podkladem. Potenciální nárůst mikroorganismů = biofilm uvolňování do vody, přežívání v biofilmu spotřeba dezinf. prostředků. Environmentální faktory (teplota vody, přítomnost dezinfekčních činidel) umocnění.
Odkalovací místa hydranty, šachty
Seston vyplavený při odkalování distribuční sítě
Biologické vyšetřování pitné vody Biologický rozbor vod se řídí zásadami ČSN 75 7712 Biologický rozbor vod. Stanovení biosestonu. a ČSN 75 7713 pro stanovení abiosestonu 1 % 10 % 3 % 20 % 5 % 40 %
Hodnocení účinnosti procesu úpravy vody z hydrobiologického hlediska Kontrola jímacích objektů a přívodů surové vody Kontrola účinnosti zařízení prvního separačního stupně (záchyt organismů ve vločkách) Kontrola účinnosti zařízení druhého separačního stupně (účinnost filtrace, zarůstání pískového lože) Hydrobiologický rozbor biofilmů a nárostů ve všech vodárenských stupních a v rozvodné síti Návrhy prevence a kontroly účinnosti Průkaznost přítomných organismů a částic indikace (havárie, netěsnost, jednotlivé organismy železité bakterie, plísně a kvasinky, bakterie sirné a organotrofní, červi, vajíčka