Netradiční řešení sanitace městské čtvrti Chytré Líchy

21. 11. 2023

Produkty pro rodinné domy

Úprava vody pro domácnosti a obce

Šedé vody

Recyklace vody & energie

Úvod do problematiky

Každá lokalita je specifická, a tak abychom našli nejvhodnější řešení, tak je obvykle nutné zvážit více variant. Přičemž cílem by mělo být najít variantu, která bude udržitelná – tj. nejlepší po stránce ekologické, ekonomické a sociální, odolná vůči možným rizikům a akceptovatelná obyvateli, a i dalšími stakeholdery. Ideální je se tak na objekt nebo celou lokalitu dívat jako na systém se vstupy (zdroji), procesy zahrnujícími úpravu a spotřebu a úpravu před výstupem a výstupy, a takto holisticky variantu posuzovat. Nově by součástí ekologického hodnocení vhodnosti měla být i uhlíková neutralita nebo schopnost adaptace na sucho.

Vodní hospodářství jako systém – mapa vstupů, procesů a výstupů

Jako se vstupy (zdroji) je možné uvažovat s vodou z veřejného vodovodu, podzemní vodou, srážkami, povrchovou vodou a vzdušnou vlhkostí. Srážkovou vodu pak můžeme zasakovat v místě, v zasakovacím objektu mimo lokalitu, vypouštět do povrchových vod prostřednictvím dešťové kanalizace, vypouštět do jednotné kanalizace, akumulovat a využít, případně odpařit. Použitou vodu pak můžeme vypouštět do veřejné kanalizace, po úpravě do podzemních vod (přes půdní vrstvy), povrchových vod anebo odpařit.

Zvláštní kategorii procesů tvoří recyklované použité vody, kdy výstup přímo na lokalitě měníme na vstup. Tj. šedé nebo odpadní vody centrálně nebo decentrálně vyčistíme a vracíme do systému jako servisní, užitkovou vodu vhodnou k použití na základě posouzení rizik pro různé úrovně čištění. Výjimečně můžeme odpadní vodu recyklovat až na pitnou vodu. Teoreticky lze vyčištěnou použitou vodu použít na pití, na osobní hygienu, na splachování záchodů nebo úklid a závlahu zeleně. Použití recyklované vody je však zatím zejména v podmínkách České republiky nové, a tedy i často přijímáno s nedůvěrou jak mezi občany, tak i mezi úřady – hygienické stanice, vodoprávní úřady. Nedůvěra je navíc podporovány stakeholdery, na které má úspora vody negativní dopad, a to díky demotivující cenotvorbě dodávky pitné vody. Úspora zvyšuje jednotkové náklady na m³ vyrobené vody.

Cesta k objektivizaci názorů a potlačení subjektivity u konkrétních případů vede přes hodnocení rizik a jejich eliminaci. Návody k posouzení rizik poskytují normy např. ČSN ISO 20426 2018 Směrnice pro posuzování a management zdravotních rizik pro opětovné využití vody k nepitným účelům nebo ČSN ISO 20761 (75 9021). Opětovné využití vody v městských oblastech – Směrnice pro hodnocení bezpečnosti opětovného využití vody – Hodnocené ukazatele a metody. Podporu přináší realizace a prezentace výsledků pilotních projektů a zahraničních zkušeností, které jsou již i více než dvacetileté.

 

 

Obr. 1 – Mapa vstupů a výstupů

Hodnotící kritéria

K výběru optimální varianty vede postup, kde se uplatní jednotlivá kritéria vyjadřující společenské cíle a cíle dotčených účastníků, kterých se akce týká, a to dohodnutou vahou podle jejich důležitosti s ohledem na konkrétní případ.

Obr. 2 – Hodnotící kritéria

Udržitelnost

Ekonomická – hodnotí se např. podle ISO CD 24575 Směrnice pro provádění rozborů nákladů v oblasti projektů decentralizovaného čištění nebo opakovaného využívání odpadních vod. Řešení musí vycházet z celkových investičních a provozních nákladů a LCA analýzy. Dále je pak nutné zvážit ekonomické možnosti investora a dopad na život v lokalitě (CF, získání úvěrů, nutnost utlumení dalších aktivit v obci).

Ekologická – je obvykle dána zákonnými požadavky na kvalitu vod vypouštěných do vod podzemních nebo povrchových a riziky vyplývajícími z jejich ovlivnění. Souvisí s hydrologickými podmínkami a tím, jak je využíváno okolní území. Nově by se měla ekologická stránka posuzovat komplexněji – tj. i z hlediska ovlivnění ovzduší, uhlíkové stopy, dopravního zatížení obce, spotřeby el. energie. Novým trendem je podmínění podmínek úvěru celkovým dopadem na prostředí (taxonometrie). Do ekologického hodnocení by mělo být zahrnuto hodnocení rizik z hlediska adaptace na sucho.

Sociální – obvykle vychází z výše a únosnosti výše vodného a stočného a případných dalších nákladů a jejich srovnání se sociálními dopady jiných variant. Pro první orientaci může sloužit oficiálně stanovená úroveň cen vyplývajících ze „sociálně únosné ceny vody“, stanovené pro jednotlivé lokality s ohledem na příjem vzorové rodiny.  Paradoxní je, že mezi nárůstem počtu obyvatel a ceny vodného a stočného je nepřímá úměra. S klesající hustotou obyvatel rostou náklady na centrální zajištění vody a tak se vytváří prostor pro vhodnost decentrálních řešení. Pro přehlednost je nutné, aby dopady na obyvatelstvo byly vztaženy na 1 m³ dodané nebo odvedené vody.

Odolnost řešení

Odolnost řešení je pro uživatele důležitá z hlediska komfortu a rizik přerušení dodávek. Odolnost systému obecně klesá s rostoucí komplexností (složitostí řešení, počtem podmínek) a těsností (závislostí na okolnostech, rozsahu). Srovnej např. riziko přerušení odběru v místě reprezentované studnou a riziko dopravy na velkou vzdálenost reprezentované např. čerpáním z velké vzdálenosti, nebo riziko plynoucí z nemožnosti využití pitné a povrchové vody v době sucha atd... Na jižní Moravě obecně hrozí omezení odběru pitné vody z povrchových vod a veřejného rozvodu pro jiné účely použití než v rámci domů (např. závlaha, napouštění bazénů, kropení komunikací, sportovišť apod.). Dále pak jsou možná obecná rizika jako přerušení dodávek energie, což má za následek nefunkčnost čerpacích stanic, porucha vodovodní sítě atd.

Uhlíková stopa

Vhodné je posoudit emisi skleníkových plynů spojené s LCA vodního systému. Tato stopa se skládá z několika faktorů:

Spotřeby energie - která je potřebná na dopravu, čerpání, a pak na úpravu vody nebo její čištění a recyklaci. Důležitá je tak volba způsobu čištění a úpravy. Aerobní způsoby založené na aeraci stlačeným vzduchem spotřebovávají obecně více energie, než extenzivní technologie. Uhlíkovou stopu může snížit využití solární nebo vodní energie. Další zdrojem uhlíku může být výroba chemikálií potřebných na úpravu vody a jejich transport. S uhlíkovou stopou souvisejí i ztráty vody v síti a minimalizace ztrát snižuje i uhlíkovou stopu. Uhlíkovou stopu mohu vytvářet i vozidla, pokud je voda dovážena nebo odvážena. 

Způsob distribuce - s uhlíkovou stopou souvisí i způsob distribuce, pro distribuci je zapotřebí vybudovat sítě a stavba může generovat emise skleníkových plynů, zejména pokud se používají materiály s velkou uhlíkovou stopou jako je beton. Distribuce pak může vyžadovat i energii na čerpání, proto by měly být upřednostněny gravitační způsoby dopravy.

Obecně uhlíkovou stopu snižují následující opatření:

Použití obnovitelných zdrojů, volba vhodného způsobu úpravy a čištění, optimální distribuce, minimalizace ztrát, podpora využití místních zdrojů - dešťové a recyklované vody, informování veřejnosti o problematice.

Adaptace na sucho

Vzhledem k tomu, že každé město i místo je jedinečné, tak je řešení individuální. Na sucho je možné se připravovat implementací nejrůznějších opatření a jejich kombinací.

K nejefektivnější opatřením patří ta nejjednodušší a sice úspora vody jejím ohleduplným využíváním a tvorbou vhodných návyků, dalším opatřením jsou pak jednoduché spořiče a armatury jako nízkoprůtokové sprchy, toalety s nízkou spotřebou vody atd.

Z pohledu řešení města by měla být snaha o diverzifikaci zdrojů jako je využití srážkových vod, podzemních vod, dostupných povrchových vod nebo recyklace. Z pohledu snížení rizik zásobování pitnou vodou je vhodné i propojení vodovodních sítí. 

Dalším směrem je omezování vzniku tepelných ostrovů vytvářením zelené infrastruktury a samozřejmostí by dnes už mělo být optimální hospodaření se srážkovými vodami tj. upřednostnit využití srážkových vod v místě, jejich infiltrace nebo pokud to není možné, tak zpomalené odvádění do toků nebo výjimečně do kanalizace.

Akceptovatelnost obyvatel

Akceptovatelnost při nakládání s vodou může mít více hledisek – například kvalita produktu (barva, zápach), vliv na okolí (včetně zátěže dopravou), rozsah spolupůsobení, nejčastěji pak finanční zátěž (náklady a poplatky). Vzhledem k tomu, že v minulosti byl dostatek vod (i levnějších podzemních), nebyly řešeny lokality s nízkou hustotou obyvatel, nebo se náklady do výsledné ceny nepromítly v rozporu s povinností správců do stočného, byly náklady na vodu z veřejného vodovodu a provozování veřejné kanalizace relativně nízké. Stejně tak nedocházelo často k přerušení dodávky vody, nebo nebylo příliš zatěžující i v těchto případech vodu zajistit např. dovozem. Proto bylo centrální řešení jednoznačně považováno za nejlepší.

V posledních letech však stále častěji dochází na některých lokalitách k situacím, kdy je odběr vody v letních měsících omezen a např. pitnou vodu nelze používat na závlahu zeleně. Vznikají sídliště bez napojení na centrální kanalizaci nebo jsou v lokalitách bez možnosti zasakovat dešťovou nebo vyčištěnou vodu. Také jednotkové náklady u řídce osídlených územích rostou a jejich financování je nad možnosti obce. Přibývá lokalit, které si daly za cíl být nezávislé a jsou řešeny ostrovně. Logicky tak přibývá případů, kde do rozhodování vstupují další objektivní a subjektivní vlivy a akceptovatelnost je tak dalším z parametrů, který je nutné vykomunikovat a zohlednit v rozhodovacím procesu.

Problematika hledání optimální varianty

Objektivní vícekriteriální rozhodování s měnící se vahou jednotlivých kritérií, navíc ovlivňované lobby skupinami (snaha o prosazení svého řešení za každou cenu) a polopravdami (pravdami neplatícími obecně, ale v určitých mezích), je někdy na úrovni hrdinského činu.

Chytré Líchy – konkrétní zjednodušené rozhodování o řešení

Z možných kombinací byly vybrány ty, které jsou předběžně realizovatelné s ohledem na místní podmínky a akceptovatelnost ze strany obyvatel (cena, komfort) a zadávacích (požadavek na dodržení zásad hospodaření se srážkovými vodami dle legislativy, není uvažována varianta s vypouštěním srážkových vod do splaškové kanalizace), ale případně i konfliktní z hlediska stávající legislativy nebo jejího výkladu konkrétními stakeholdery.

Cílem analýzy je návrh řešení vedoucího k dosažení stanoveného cíle: dosažení úspory až 50 % pitné vody spotřebované na území a případného dosažení úspory až 50 % odpadní vody odváděné z území vytvořením lokálního koloběhu vody

 

Příklad posouzení jedné z variant

 

Veřejné vodovody – pro pitnou a užitkovou vodu (zdroj podzemní voda), veřejná splašková kanalizace na hnědé vody a centrální řešení s recyklací lehkých šedých vod a využitím NBS, srážkové vody řešeny decentrálně

 

Silné stránky – spolehlivé standardní ověřené řešení co se týká dodávky pitné vody a odvádění odpadních vod, úspora pitné vody, variabilita ve využití srážkových vod, doplňování podzemních vod srážkovou i vyčištěnou šedou vodou a snížení uhlíkové stopy související s čištěním odpadních vod.

Slabé stránky – vyšší cena pro odkanalizování a extenzivní čištění šedých vod než při společném vypouštění s ostatními komunálními vodami do veřejné kanalizace.

Možné konflikty s legislativou: Odběr podzemních vod a veřejný vodovod na užitkovou vodu – Povodí (povolení odběru), KHS zásobování užitkovou vodou (podmínky použití a provozu), JmK změna PRVK (plánu rozvoje vodovodů a kanalizací), zabezpečení podmínek budoucího provozovatele (dohoda na technickém řešení – objekty, měření). Konflikty jsou podrobněji popsány v předešlých případech.

Dosažení cíle z hlediska úspory pitné vody a minimalizace odvádění odpadních vod - je reálné získání 50% úspory pitné vody, a i snížení odvádění odpadních vod o 50%.

Orientační rozhodování o volbě vhodných variant a procesů

Při orientačním rozhodování se vedle subjektivního hodnocení silných a slabých stránek mohou podstatně lišit názory na rizika, a to zejména v případě použití zatím netradičních řešení, kam spadá i recyklace vod, a tedy uplatnění cirkulární ekonomiky.

Abychom zvýšili objektivitu a již v přípravné fázi řešili opatření vyplývající z rizik a jejich vliv na udržitelnost (především ekonomiku) a především akceptovatelnost, tak je pro zpřesnění možné využít postupů uvedených např.  v ISO normách. Pro účely posouzení rizik (určení kvalitativních, kvantitativních parametrů a vhodného managementu) je vhodná např. ČSN ISO 20426 Směrnice pro posuzování a management zdravotních rizik pro opětovné využití vody k nepitným účelům.

Pokud bychom chtěli již v přípravné fázi povést orientační ekonomické vyhodnocení, pak je možné využít například postup v ISO CD 24575 a spočítat si náklady vztažené na 1 m³ vody. 

Závěr a prezentace navržených variant

Klasický současný přístup k sanitaci sídlišť předpokládá centrální zásobování vodou a centrální řešení odpadních vod jejich odváděním na městskou čistírnu. Tento model vzhledem k vysoké hustotě obyvatel zpravidla dosáhne i na vysoké hodnocení z hlediska ekonomického a ekologického. V tomto případě má však nižší hodnocení z hlediska odolnosti – lokalita leží v oblasti, kde je občas zakázáno používat pitnou vidu k nepitným účelům a není ani možný odběr povrchové vody na závlahu zeleně. Ekologicky i ekonomicky je pak výhodnější centrální použití podzemních vod než vod srážkových, na které je nutné budovat akumulační nádrže a instalovat čerpací techniku.  

Předběžným výběrem tak jako nejoptimálnější prošly následující varianty a jejich prvky. Vzhledem k dostupnosti pitné z veřejného vodovodu je logické napojení na rozvod pitné vody, z hlediska úspor pitné vody, snížení rizik při výpadcích zásobování pitnou vodou a z hlediska minimalizace uhlíkové stopy je navrženo centrální zásobování užitkovou vodou z místního zdroje podzemních vod. Individuálně je možnost využít u RD také srážkovou vodu na zálivku (podokapové nadzemní nádrže). Co se týká řešení odpadních vod, tak individuální recyklace šedých vod je méně ekonomicky výhodná než použití podzemních vod. Pokud by podzemní voda nebyla dostupná, tak má smysl uvažovat nad recyklací šedých vod, a to podle okolností centrálně nebo decentrálně. Konkrétně u tohoto projektu je předběžně navržena centrální ČOV na část šedých vod za účelem jejich čištění a vypouštění do vod podzemních, bilance podzemních vod by tak byla vyrovnaná a došlo by k snížení uhlíkové stopy. Otázkou je akceptovatelnost ze strany obyvatel a jejich obavy z ovlivnění podzemních vod vyčištěnými odpadními šedými vodami, ještě bude řešeno.

Obr. 3. Schéma navrženého řešení, které zabezpečí splnění požadovaných cílů.

Poděkování DBU

Řešení lokality Líchy v Židlochovicích je podporovánu z fondu Německé spolkové nadace pro životní prostředí“. (Mitteln der Deutschen Bundes­stiftung Umwelt)

Literatura

Projekt  "Konzept für innovatives Wassermanagement im geplanten  Wohnviertel „Smart Lichy“ in der Stadt Zidlochovice (Groß Seelowitz), Tschechien"

Ing. Karel Plotěný