Možnosti řešení zápachu ve výrobnách a v kanalizaci

Datum: 1.12.2017
Zápach je fenomén, o kterém se stále častěji hovoří a kterému je věnováno více pozornosti, a to zejména v zemích západní Evropy.

Našinec, který se vydá směrem na západ, sice může argumentovat proti uvedenému tvrzení tím, že vedle skoro každého stavení na venkově se vyskytují běžně hnojníky, které nikomu nevadí, ale asi není „smrad“ jako „smrad“. Zatímco „vůně“ venkova je tolerována, jiné druhy zápachu se stávají zdrojem právních sporů a politického boje – a tak je společenská objednávka na řešení problému zápachu na světě.

Paradoxně (ale nakonec) zcela logicky problém kolem zápachu rozpoutali milovníci malých psů, protože ti jako první začali kolabovat, protože nejvyšší koncentrace plynů způsobujících zápach je dole při zemi. Pak se přidali rodiče dětí batolících se na pískovištích a mezi injekčními stříkačkami a nakonec, například v Hamburku, si stěžovaly na špatné pracovní prostředí i prostitutky.

Příčiny zápachu

Pokud pomineme nemyté nohy atd., jedná se většinou o hnilobné procesy, tj. rozklad organické hmoty v anaerobních podmínkách, nebo průmyslovou výrobu. Na obrázcích jsou sice německy, ale i pro Čechy a Slováky srozumitelně popsány procesy, při kterých vznikají rozkladem organické hmoty plyny (oxid uhličitý, různé formy dusíku a sirovodík) způsobující zápach a následně zdravotní problémy.

Procesy produkující zápach

Obrázek 1. Procesy produkující zápach

Složky zápachu

Zápach představuje komplexní směs organických a anorganických složek.   

Tabulka 1: Obvyklé složky zápachu
Obvyklé složky zápachu

Následky

Vedle přímých známých poškození zdraví se udává, že zápach ovlivňuje čich a ten způsobuje podmíněný reflex, na jehož základě dochází k vyměšování trávících šťáv. Při dlouhé expozici pak následně dochází k žaludečním problémům. Existuje dokonce hypotéza, že pach ovlivňuje emoce, imunitní systém a následně může být i příčinou kardiovaskulárních nemocí. Ale aby vše nebylo jen v rovině pocitů - existuje již řada technických možností, jak zápach měřit a jsou nařízení, podle kterých se musí měřit.

Měření

Olfaktometrie – je objektivní metoda založená na subjektivním pozorování posuzovatelů pachů. Vnější vlivy jsou pak při této metodě eliminovány statistickými nástroji. Tato metoda je definována EN 1372512 a následně ČSN EN 13725 Kvalita ovzduší. Princip spočívá v tom, že se vzorek ředí a zjišťuje se, při jakém ředění bylo dosaženo čichového prahu.

Podle zákonů O ochraně ovzduší a dalších předpisů jsou povinny stanovené subjekty, a mimo jiné i provozovatelé velkých čistíren odpadních vod, provádět měření. Čistírny sice obvykle nepatří mezi objekty s největším zápachem, ale vzhledem k charakteru procesů je možno zde zápach očekávat. Citlivost člověka je velmi vysoká a člověk registruje zápachy i v koncentracích, které nejsou chemicky dokazatelné.

Dalším důvodem, proč se zápachem musíme zabývat, je bezpečnost práce. Zápach často indikuje přítomnost plynů, které jsou zdraví, a často i životu, nebezpečné. Jako nejčastější příčina smrtelných úrazů bývá indikován oxid uhličitý, kde vyšší koncentrace vedou ke ztrátě vědomí. Dtto i sirovodík, který je navíc nebezpečný tím, že působí kumulativně, obdobně jako radioaktivita. Pro indikaci těchto plynů jsou k dispozici měřící (kapesní) zařízení. Jen pro zajímavost jsou uvedeny koncentrace zápachu  zjištěné na ČOV (viz Tabulka 2).

Tabulka 2: Koncentrace zápachu z komponent komunální ČOV v GE/m3.
Koncentrace zápachu z komponent komunální ČOV v GE/m3

Z koncentrací je vidět, že z některých částí ČOV je riziko šíření zápachu velké. Navíc je tvořeno takovými látkami, jako je sirovodík. Proto je nutné se zápachem na ČOV zabývat, a to v první řadě již z hlediska bezpečnosti práce.

ČOV a legislativa

V legislativě jsou specifikovány „Podmínky provozu pro jiné stacionární zdroje“, kde jsou definovány přímo provozy (a mezi nimi i ČOV), které musí splnit technické podmínky, jež povedou k eliminaci nebo omezení zápachu. Tyto vyjmenované provozy  jsou uvedeny v Tabulce. 3:

Tabulka 3: Provozy, které musí splňovat technické podmínky vedoucí k omezení / eliminaci zápachu
Provozy _ eliminace zápachu

Kontrola pachů a odvětrání ČSN EN 12255-9

Tato evropská norma stanoví zásady navrhování a požadavky na provádění kontroly pachů a s tím spojeného odvětrávání ČOV. Norma je určena přednostně pro navrhování čistíren pro více než 50 ekvivalentních obyvatel.

Zásady navrhování

Vzhledem k vlastnostem odpadních vod nelze zaručit, že čistírna bude zcela bez zápachu. Dobře navržená čistírna však minimalizuje případné problémy se zápachem.

Možnost vzniku zápachu by měla být zvažována už na samém začátku navrhování čistírny. Pravděpodobnost vzniku pachových emisí, jejich účinky a jednoduché způsoby jejich odstraňování (čištění) mají být zvažovány ve všech hlediscích návrhu, především těchto:
a)    Omezování zahnívání surových odpadních vod použitím odpovídajícího systému stok a kanalizačních přípojek.
b)    Vhodná volba procesu čištění - např. pokud se očekávají nahnilé odpadní vody, lze kromě jiných použít tyto způsoby snižování zápachu:
-    zkracování doby zdržení kalu v primární usazovací nádrži,
-    vynechání prvního stupně čištění (primárního čištění) (a tudíž odstranění významného zdroje zápachu) a použití aktivace s prodlouženou aerací,
-    volba zakrytých zařízení pro čisticí procesy.
c)    Umísťování hlavního zdroje zápachu pokud možno co nejdále od území v okolí čistírny zvlášť citlivých na zápach. Při navrhování nutno zvažovat převládající směr a rychlost větrů v místě čistírny.
d)    Při vzájemném umisťování jednotlivých čisticích stupňů blíž k sobě může postačit použití jediného procesu snižujícího pachové emise pro čištění znečištěného vzduchu z více zdrojů zápachu nebo pro odvádění silně zapáchajícího vzduchu z jednoho čistícího stupně jako technologického nebo spalovacího vzduchu do sousedního stupně. Jakékoliv rozhodnutí čistit vzduch znečištěný intenzivním zápachem vyžaduje zakrytí objektu a odvětrání příslušného čistícího stupně, jakož i dovádění znečištěného vzduchu k čištění. Zakrytí objektu, odvětrávání a čištění znečištěného vzduchu by mělo být navrhováno jako jeden integrovaný celek.
Pokud nejsou čistírny zakryty nebo umístěny v objektu a vliv zápachu lze před uvedením do provozu jen obtížně odhadovat, měl by návrh umožňovat pozdější zakrytí a/nebo odvětrávání.

Zdroje a vlastnosti pachů

Zápach se vytváří během průtoku a čištění odpadních vod následkem odbourávání (rozkladu) organických látek mikroorganizmy za anaerobních podmínek. Průmyslové odpadní vody mohou rovněž obsahovat charakteristické pachové látky. Zahnívání může být urychlováno vyšší teplotou, vysokou koncentrací BSK a přítomností redukujících chemikálií.

Zápach může již být přítomen nebo vznikat v systému stok a kanalizačních přípojek nebo v čistírně. Pachové látky mají po svém vzniku tendenci protékat spolu s odpadními vodami čistícími stupni až do míst s vysokou turbulencí nebo větší kontaktní plochou mezi vodou a vzduchem, kde unikají do atmosféry. Intenzita zápachu se může zvyšovat recirkulací kapalin v čisticím procesu, zvláště pak recirkulací při zahušťování a odvodňování kalu.

Snižování zápachu

Metody snižování zápachu rozdílných základních kategorií zahrnují:

  1. návrh čistícího procesu a dispoziční uspořádání,
  2. provoz čistírny,
  3. limity a kontroly průmyslových odpadních vod,
  4. přidávání chemikálií pro zamezení vzniku zahnívání, oslabení jeho účinků nebo snižování zápachu jiným způsobem,
  5. zakrytí zdrojů zápachu, zařízení k odvětrávání a čištění znečištěného vzduchu,
  6. použití vzduchových trysek jako bariéry nebo přidávání chemických protizápachových činidel či modifikátorů.

Přidávání chemikálií

Pro prevenci vzniku zápachu nebo za účelem zneškodňování pachových látek mohou být v systému stok a kanalizačních přípojek nebo také v čistírnách přidávány chemikálie.

Je možné dávkovat tyto chemikálie:
- oxidační činidla jako např. vzdušný kyslík, čistý kyslík, peroxid vodíku, dusičnany,
- sloučeniny, které vážou pachové látky, jako např. železité soli.

Dávkování chemikálií na snížení zápachuObrázek 2. Dávkování chemikálií na snížení zápachu

Čištění vzduchu znečištěného pachovými látkami

Mezi hlavní metody čištění zápachu patří:

  • biologická oxidace,
  • chemické praní,
  • zemní, půdní filtr,
  • adsorpce na pevném loži, např. adsorpce na aktivním uhlí,
  • fyzikálně-chemické způsoby oxidace.

Kritéria výběru

Nejdůležitějšími kritérii pro výběr metod čištění vzduchu znečištěného zápachem jsou účinnost a náklady. Účinnost by měla být odhadována na základě pokusů nebo srovnáváním s podobnou čistírnou, tj. provozovanou za podobných podmínek. V případě požadavku na velmi vysokou účinnost se doporučuje zvažovat kombinace více metod, např. kombinace chemických a biologických procesů.

Na ČOV se používají v podstatě jen biologické oxidace, pračky vzduchu a fyzikálně-chemické způsoby. Tradiční procesy (jako biologická oxidace) směřující k regulaci zápachu mohou vyvolat mimořádné požadavky na údržbu z hlediska nákladů na chemikálie a na zaměstnance, kteří nejsou vždy naprosto spolehliví. Kromě toho jsou s chemikáliemi i s biologickými procesy spojeny vyšší provozní a zdravotní rizika. Nevýhodou biologické oxidace je možnost jejího zkolabování (např. vyschnutím náplně), dále inhibice mikroorganismů v náplni při zvyšování solnosti nebo změnou pH prostředí. Pro půdní filtry je potřeba velké půdorysné plochy, tj. hlavní nevýhodou je záběr velkých ploch.

Biofiltr

Obrázek 3. Biofiltr

Fyzikálně-chemické metody odstraňování zápachu jsou z tohoto pohledu méně problémové. Vedou tím pádem k minimalizaci provozních nákladů a požadavků na údržbu. Naopak vyšší je jejich pořizovací cena.

Fyzikálně-chemické způsoby (jako příklad je uvedena PCO)

Princip fotokatalytické oxidace (PCO) kombinuje fotooxidaci za působení UV světla a katalytickou oxidaci (viz Obrázek 4). Technologie se obvykle používá v aplikacích, kde jsou odpadní plyny značně zatíženy obtížně oxidovatelnými, zapáchajícími nebo organickými látkami. Znečištěný vzduch se vede do reaktoru, v němž krátkovlnné UV světlo iniciuje chemickou reakci. Molekulární vazby zapáchajících složek se štěpí za vzniku radikálů kyslíku, hydroxylu, ozonu a jiných oxidujících iontů. Kromě toho UV světlo štěpí molekuly zapáchajících látek, a tím podporuje oxidační proces. Tím se odstraňují oxidovatelné znečišťující látky, jako je sirovodík, amoniak, merkaptany a uhlovodíky, a odstraňuje se zápach. Katalyzátor pak slouží ke konečné oxidaci a může působit jako krátkodobý zachycující prostředek. Sloučeniny, které nejsou ihned zoxidovány, reagují na povrchu katalyzátoru a rozkládají se. Katalyzátor může představovat povrchová vrstva aktivního uhlí nebo oxidů kovů podle povahy zpracovávaného odpadního plynu. Katalyzátory nejsou absorbenty, mají pouze katalytický účinek na další oxidační reakce. Ve vyčištěném vzduchu se vyskytuje oxid uhličitý (CO2), dusík (N), síra (S) a vodní pára (H2O).

Obrázek 4. Schéma provozu fotokatalytické oxidace

Obrázek 4. Schéma provozu fotokatalytické oxidace

Možnosti použití fotokatalytické oxidace

Fotokatalytická úprava je zvlášť vhodná ke zpracování značně znečištěných odpadních plynů, jako jsou sirovodík (H2S), amoniak (NH3), dimethylsulfidy ((CH3)2S), těkavé organicé látky (VOC) nebo merkaptany (CH3-SH, CH3-CH2-SH) aj. Na čistírnách odpadních vod jsou tyto látky obsaženy v plynech z procesu aerobní termofilní stabilizace, z čištění silného zápachu z fugátu při odvodňování kalů a z anaerobní stabilizace kalů, ve vzduchu v česlovnách, lapácích písku a štěrků.

Výhody fotokatalytické oxidace (PCO)

Provozováním fotokatalytického zařízení se získají následujícími výhody:

  • jedná se o kompaktní jednotku s integrovaným ventilátorem a kontrolním panelem,
  • schopnost spolehlivě čistit zápach o vysokých koncentracích s proměnlivým zatížením (tzn. s výkyvy znečištěného vzduchu),
  • vysoká účinnost čištění podle mezinárodních standardů,
  • zařízení zabírá málo prostoru, tj. minimální požadavky na prostor,
  • minimální požadavky na údržbu,
  • nedochází ke vzniku žádné odpadní vody,
  • není potřeba vody,
  • nepotřebuje žádné chemikálie,
  • umístění zařízení je možné uvnitř objektu nebo i mimo něj,
  • možnost provozu kontinuálního i přerušovaného (šetření energií).

Argumentace při srovnání biologických a fyzikálně-chemických metod

Biofltry jsou vhodné pro malé a rovnoměrné zatížení - v literatuře se udává, že biofiltry nejsou schopny akceptovat více než 15 ppm H2S. Biofiltry jsou citlivé na provozní podmínky, tj. vlhkost a teplota musí být odpovídající a zatížení znečištěním musí být v určitých mezích. V zimě je nutno vzduch ohřívat, aby biologie zůstala aktivní. Biofiltr tedy je řešením, ale je třeba si uvědomit, že je citlivý na změny provozních podmínek. Pokud tedy v praxi biofiltr není funkční, pak je to špatným návrhem nebo nesprávným provozováním. Fotoionizace tyto problémy nezná. Zařízení je zapnuto nebo vypnuto. Teplota a vlhkost nehrají roli. Jednou za rok se vymění spotřební materiál – filtry, UV lampy a katalyzátor. Fotoionizace zvládá i vysoké zatížení a může pracovat také s nerovnoměrným zatížením.

Technologie AS-PCO se používá všude tam, kde je nutné dobré a jisté čištění vzduchu.  V praxi to znamená tam, kde je blízko obytná zástavba. Další argument pro PCO je ten, že vzduch je v podstatě hygienicky zabezpečen, tj. jsou odstraněny i další choroboplodné zárodky, bakterie, plísně a houby.

Další možnosti řešení zápachu u zdroje – sorpční filtry

Někdy se k eliminaci zápachu, zejména tam kde mu nejde předejít – např. u čerpacích stanic, zaústění tlakových kanalizací do kanalizace o volné hladině nebo na čistírnách vod s anaerobní částí, používají sorpční filtry. K dispozici jsou buď ve formě vložek do kanalizačních šachet, nebo filtrů na odvětrávací potrubí.

Příklad sorpčního filtru AS-OREO v kanalizační šachtě

Obrázek 5. Příklad sorpčního filtru AS-OREO v kanalizační šachtě

Příklad sorpčního filtru na odvětrávacím potrubí na čistírně odpadních vod

Obrázek 6. Příklad sorpčního filtru na odvětrávacím potrubí na čistírně odpadních vod

Je zřejmé, že zápach bude i v budoucnu jednou z častých příčin občanské nespokojenosti. Porostou jak nároky na kvalitu čištění vzduchu, tak i na technologie. Pro exponovaná místa (průmysl a pracovní prostředí) budou biofiltry pravděpodobně nahrazeny účinějšími a nekompromisnějšími zařízeními na bázi fyzikálně-chemických procesů. Se stoupající náročností občanů na prostředí lze počítat i s nárůstem řešení problémů se zápachem přímo na kanalizačních sítích nebo přečerpávacích objektech v zastavěné části měst a obcí.

Ing. Karel Plotěný

Literatura

[1] ATV Fachauschuss 6.4 - Abluftemisionen aus kommunalen Abwasseranlagen, Publishing ISBN 3-927729-19-1.
[2] ASIO, spol. s r.o, Sborník ze setkání odborníků VEJCOID 2011 – Kobylí na Moravě.

 

Kontakty

ASIO, spol. s r.o.
Kšírova 552/45
619 00 Brno
ID datové schránky: 9nwzka6

ASIO NEW, spol. s r.o.
Kšírova 552/45
619 00 Brno
ID datové schránky: z9g8vaw

tel.: 548 428 111
e-mail: asio@asio.cz
 


Chcete dostávat informace z oboru, pozvánky na akce, novinky a důležité informace? Přihlašte se!

required

required