Dělení vod, bílé a šedé vody – nové poznatky a možnosti využití

18. 12. 2011

Mezi veřejností existuje již povědomí o možnosti dělení vod, přesto je zatím na tuto možnost nazíráno spíše jako na exotickou novinku nehodící se do našich „bohatých“ zemí. Je pravdou, že u nás je stále relativní dostatek levné vody a tak je využití těchto způsobů okrajovou záležitostí. S rostoucí cenou vody však svého uplatnění určitě dojde. Když si dáme otázku kde, v jaké oblasti, tak si musíme logicky odpovědět, tam kde se to nejvíce vyplatí. Tj. tam kde za nejmenší náklady dosáhneme největšího efektu. No a dojdeme k tomu, že z celé škály možností hospodaření s rozdělenými odpadními vodami se vedle oddělení moči jako perspektivní jeví oblast využití šedých vod a to zejména v hotelích, administrativních budovách, sportovních a lázeňských centrech.
Např. v Německu je v privátní sféře dle oficiálních statistik průměrná spotřeba 127 l/(os.den). Spotřeba v hotelích je pak obvykle zřetelně vyšší. V závislosti na velikosti a vybavení hotelu a rozsahu služeb je spotřeba na jednoho hosta (G) značně rozkolísaná. Spotřeba ve tříhvězdičkovém hotelu je kolem 150 l/(G.den), v pěti hvězdičkovém pak 1000 l/(G.den) – podle firmy Intaqua. Jiné zdroje uvádějí 150 – 600 l/(G.den). Rozsah je dán vybavením hotelu, zejména ho ovlivňuje wellnes jak sauna, bazén a způsob udržování kuchyně.
Na trhu jsou zařízení umožňující podstatně spotřebu vody snížit. Další snížení umožní zařízení na recyklaci vod např. podílu šedých vod.

Definice šedých vod

Podle DIN 4045 (2003) je šedá voda komunální voda bez fekálií a moče. Např. jsou to vody z van, sprch, umývadel a výlevek. Za komunální vody od obyvatelstva se považují i vody z hotelů, restaurací a obdobných ubytovacích zařízení a míst kde se shromažďují lidé. (ATV, 1997). V tabulce 1 jsou množství šedých vod uvažovaných v jednotlivých zemích na jednoho EO. Množství kolísají od 57 do 111 l/(EO.den).

Tabulka 1: Výsledky průzkumu původu a množství šedých vod v jednotlivých zemích
Aby se zajistila vypovídající hodnota, nabízí se vycházet z toho, kde vody vznikly (nebo na co byly použity). Z toho vzniklo rozdělení na 4 zdroje:
- neseparované šedé vody,
- šedé vody z kuchyní a myček,
- šedé vody z praček,
- šedé vody z umývadel, van a sprch.

Poměr mezi CHSK a BSK5 je zpravidla 4:1. Což ukazuje na vyšší podíl hůře odbouratelných organických látek. V klasických komunálních vodách poměr obvykle 2:1. To platí zejména pro odtoky ze sprch, kde se používají mýdla a šampony. Co se týká pH, to je u komunálních vod 7-8, u šedých vod, jména s podílem vod z praní jsou vody zásadité (pH9-10), naproti tomu vody z klasických kuchyní jsou spíše kyselé nebo mírně zásadité pH 5-8,6. Teplota šedých vod z oblasti van a sprch, a praček kolísá mezi 18 a 38oC, neboť pro hygienické účely je používána teplá voda. Následkem vyšší teploty je Rychlý rozvoj mikroorganismů. Měření obsahu NL a zákalu vypovídají o původu částic a koloidů. Právě pak koloidy a plovoucí látky mohou být příčinou problémů při úpravě šedých vod. Nerozpuštěné plovoucí látky pak mohou být zbytky jídla, vlasy a vlákna, písek atd.

Z tabulek je zřejmé, že charakteristické je zejména kolísání hodnot, které vyplývá z rozdílného životního stylu. Konstatovat se ale dá, že nejméně zatížené jsou vody ze sprch a mytí. Vody z kuchyní je díky vyšším obsahům zbytků hodně zatížená. Z těchto poznatků se tedy pak dá vycházet a šedou vodu dá dělit na vhodnou a podmíněně použitelnou pro recyklaci. Použitelná je tedy voda z oblastí umyvadel, van a sprch a podmíněně použitelná z oblasti kuchyně a myčky na nádobí.

Projekt BMBF – integrovaná ekologická opatření v hotelu a restauraci

Projekt ukázal, že s využitím nových technologií lze dosáhnou podstatného snížení energie a surovin. Konkrétně se v jednom hotelu ověřil sběr, úprava a rozvod upravené vody jako užitkové vody.

Pro použití systému je třeba vytvořit vhodný provoz a ideální je samozřejmě novostavba. V tomto projektu se rekonstruovalo vodní hospodářství za provozu, jen s mírným omezením provozu. Do projektu se zapojil hotel „Am Kurpark“. Jednalo se čtyřhvězdičkový hotel, postavený v roce 1981. Hotel má 50 pokojů a 90 lůžek a konaní se zde po celý rok různé akce. Restaurace má 100 míst a hotel má 24 zaměstnanců. Hotel byl motivován pro zavedení nového vodního systému a aktivně se do projektu zapojil. V projektu viděl možnost jak do výhledu uspořit za provoz. Na druhé straně si nemohl dovolit přerušit provoz.

Při realizaci projektu byla použita zařízení dostupná na trhu – jak zařizovací předměty, tak i zařízení na úpravu šedých vod. Úpravou vod ze sprch, van a umývadel byla získána kvalitní hygienicky nezávadná užitková voda s kvalitou blízkou pitné vodě. Voda byla nazvána v souladu s terminologií DWA bílou vodou. Tato bílá voda našla své uplatnění při splachování toalet, při zalévání, při praní a ukázalo se tak, že je to krok k snížení nesmyslné spotřeby pitné vody k těmto účelům. Projekt byl společným projektem RWTH Aachen a Vojenské university Mnichov. V projektu se dále účastnila inženýrská kancelář ECON, dodavatel potrubí Hobart a spolek hotelů DEHOGA.

- Přípravné práce se sprchovými vodami na ČOV v Euchenu
Před realizací byly provedeny ověřovací práce a to na ČOV v Euchenu, k ověření byli použity vody ze sprch dovedené na zařízení separátním potrubím. K posouzení vlastnosti vod byly provedeny obvyklé analýzy včetně analýz na nutrienty a tenzidy. Mikrobiologické analýzy byly zvoleny podle zvyklostí při posuzování vod na koupání (2006/7/EG) a pitné vody. Byly stanoveny E.coli, celkové koliformní bakterie, intestinální enterokoky a celkové počty kolonií při 22 a 36oC.

Byla naměřena spotřeba vody na sprchování na jednoho EO ve výši 85 l. Což ve srovnání s literaturou bylo dvounásobné. Zjištěné množství silně kolísalo mezi 45 a 160 l/(EO.den). Ke kolísání vedlo několik důvodů. Např. holení se při sprchování nebo zjištění, že se do zařízení chodí sprchovat ještě další osoby, které zde nejsou zaměstnány.
Také látkové zatížení kolísalo značně. Jen pH bylo konstantní. Poměr CHSK:BSK5 byl 2,6:1 a byl tedy blízký klasickým komunálním vodám. Celkový fosfor byl kolem 1,3 mg/l a celkový dusík kolem 20 mg/l. Příčinou vyšší koncentrací nutrientů byla moč. Která tam přicházela občas z pisoáru, i když s obsluhou bylo dohodnuto, že během pokusů nebude používán. Amoniak byl při odběrech cítit a orientačním testem bylo zjištěno, že místy dosahovala koncentrace až 50 mg/l. Poměr živin byl tedy C:N:P= 26:13:1, vody z domácností ho mají obvykle 20:4:1. Mikrobiální znečištěn odpovídalo hodnotám uváděným v literatuře.

Tabulka 2: Srovnání naměřených hodnot na ČOV v Euchenu a uváděných v literatuře
Díky vysokému naředění byly koncentrace tenzidů minimální. Koncentrace anionických tenzidů byla v rozmezí 0,46 – 0,83 mg/l, neionogenní byly v rozmezí 1,4 -1,7 mg/l a kationaktivní pak pod hranicí stanovitelnosti tj do 0,05 mg/l.

Akumulovaná voda ze sprch byla zpracována na zkušební membránové jednotce. Vedle klasické MBR s membránami v oblasti ultrafiltrace byla zkoušena i nanofiltrace (NF) a reverzní osmóza (RO).

Výsledky úpravy je možné u všech stupňů brát jako pozitivní. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u reverzní osmózy, ale i parametry dosažené na MBR a nanofiltraci vykazují dostatečnou účinnost z hlediska použití na splachování WC a praní.

- Bilance spotřeby vody v hotelu „Am Kurpark“
K zjištění přehledu byla provedena různá sledování, neboť před zahájením projektu nebyly žádné zadávací údaje. K zjištění průměrných hodnost bylo zvoleno období, kdy byl hotel zatížen hosty na 80% a restaurace na 50%. Dále pak byly doplněny řady ve spolupráci s osádkou hotelu. Implementací zařízení na úpravu šedých vod bylo ušetřeno 33% pitné vody.

Tabulka 3: Bilance spotřeby vody v hotelu

- Přestavba vodovodní sítě v hotelu
Data pro návrh
V hlavní budově hotelu se nacházejí recepce, lobby salónek a restaurace, která je využívána hotelovými hosty a kterou ani při omezeném provozu nelze odstavit z provozu. Původní návrh počítal i s napojením celé hlavní budovy, ale nové instalace by nebylo možné udělat bez přerušení provozu. Aby k přerušení nedošlo, bylo nakonec výběrové řízení a postup prací zadán tak, že celá akce probíhala v krocích. Nakonec požadavek na udržení provozu vedl k tomu, že výběrové řízení proběhlo bez úspěchu a vedlo k tomu, že celá hlavní budova nebude na systém šedých vod napojena.
Proto musela být změněna koncepce, a namísto hlavní budovy hotelu byla použita budova seminární části. Což vedlo k nárůstu nákladů na potrubní vedení, neboť samotné zařízení na úpravu vod muselo být umístěno na původním místě ve sklepě hlavní budovy. Práce na instalaci zařízení na úpravu vod nevadily provozu hotelu.

Změny v sítích
Aby bylo možno projekt realizovat, bylo nutné přeložit odpady z umývadel a sprch a dále bylo nutné rozvést bílou vodu. Rozvody nebyly umístěny do zdí, což by si vyžádalo velké náklady na obklady, ale do země, kde byl vyřezána drážka. Odvětrání je napojeno na stávající odvětrání kanalizace. Realizace těchto stavebních opatření trvala 10 dnů.

Zařízení na úpravu šedých vod
V rámci předávání zkušenosti bylo zpracováno zadání na výrobu zařízení. Toto zadání obsahovalo technologické schéma sestávající z MBR reaktoru a zařízení UV desinfekci. Zařízení dále obsahovalo předčištění šedých vod síta s otvory 3 mm, akumulaci o objemu 2,7 m3, samotná biologie byla navržena o objemu 1,4 m3, plocha membrán byla zvolen 28 m2 (velikost ok v oblasti ultrafiltrace), permeát je zachycován v zásobní nádrži o objemu 2,7m3 a voda z této nádrže je recyklována přes UV desinfekci. Do systému je doplňována pitná voda v závislosti na hladině v zásobní nádrži – úprava doplnění je podle DIN EN 1717. Rozvod bílé vody je proveden v tlakovém potrubí.
V prvním kroku je zpracováváno 2,2 m3/den. Počítá se však s napojením dalších pokojů.

Závěr
Implementace úpravy šedých vod příp. použití bílých vod v hotelech a restauracích se ukázala jako technicky možná.
Na trhu již dnes existuje řada zařízení na úpravu šedých vod. Obvykle se jedná o modifikace dodávaných MBR zařízení. Modifikace spočívá zpravidla v doplnění zařízení UV zařízením na hygienizaci vody, což si většinou vyžádá povolovací řízení a což je bariéra snadno překonatelná.

Ing. Karel Plotěný

Tento článek byl již v plném znění publikován ve sborníku k semináři ASIO, spol. s r.o. „Energie z odpadních vod a odpadů“ (listopad 2011).