Tradiční a netradiční technologie a jejich kombinace

1. 7. 2016

Souhrn

Předpokládá se, že v budoucnu bude v ČR cca milión lidí řešit čištění odpadních vod decentrálně, což představuje asi 80 000 ks malých a domovních čistíren. Toto číslo je výsledkem ekonomických analýz a odhadů zdůvodňujících posun v rozhodování mezi centrálními a decentrálními řešeními. Skoro zákonitostí je také to, že s posunem k řešení „co nejblíže zdrojům“ se ukazuje, že jsou i další možnosti řešení sanitace, které vedou k dalšímu zlevňování odvádění odpadních vod a lepšímu využití zdrojů. V Německu se tyto technologie nazývají Neuartige Sanitärsystemen (NASS) a vycházejí z alternativního způsobu řešení sanitace vyznačujícího se např. oddělením moči nebo šedých vod . Doposud se těmito způsoby zabývalo spíše jen pár nadšenců, ale dnes se ukazuje, že to může být cesta k řešení neřešitelného (speciální přísné požadavky)… a hlavně to, že z dlouhodobého hlediska je to po stránce využití zdrojů řešení „nejudržitelnější“, a to navíc nejen v kombinaci s decentrálem, ale i v kombinaci například s nízkoenergetickými stavbami.

Kombinace s decentrálními řešeními

Také v ČR, obdobně jako v jiných evropských zemích, se již několik desetiletí vede debata o tom, jak co nejoptimálněji řešit odvádění odpadních vod z objektů, které není možné jednoduše napojit na veřejné kanalizace. Navíc jak zabezpečit, aby z těchto zdrojů znečištění nedocházelo k znečišťování podzemních vod, zejména sloučeninami dusíku. Nová česká legislativa pro vypouštění odpadních vod do zásaku jde dokonce tak daleko, že i u ČOV do 50 EO požaduje denitrifikaci, což u objektů diskontinuálně užívaných je technologický problém – viz Tab. 1.

Tab. 1: Ukazatele a emisní standardy podle NV 57/2016 Sb

V podstatě tak tento požadavek přímo navádí ke kombinaci co nejstabilnějších nárůstových technologií s technologiemi využívajícími dělení odpadních vod.

V rámci několika projektů byly ověřovány (viz výsledky v Tab. 2) klasické nárůstové technologie – sestava septik + vetikální biofiltr, kde bylo dosaženo jak v kontinuálním, tak přerušovaném provozu značného stupně nitrifikace a i částečné denitrifikace, ale ukazuje se, že pokud má být řešení jednoduché, pak nejlevnějším způsobem, jak např. dosáhnout ještě lepšího odstranění celkového dusíku, je oddělení moči a její separátní zpracování.

Technologie vhodné pro diskontinuálně obývaný dům

Zejména pokud jsou výkyvy v návštěvnosti, a to jak v rámci týdně, tak i v rámci roku, pak je z hlediska dlouhodobého dosahování přísných parametrů vhodné volit spíše extenzivnější způsoby (založené například na anaerobních procesech) v kombinaci s nárůstovými kulturami (např. septik + vertikální biofiltr). V rámci projektu ANASEP byla vyvinuta a odzkoušena podle EN 12566-3+A2 sestava AS-ANAZON, kterou tvoří septik AS-ANASEP a  vertikální filtr AS-ZEON se zeolitovo-pískovou náplní. Zdržení v septiku (konstrukcí se spíše jedná o anaerobní přepážkový reaktor) bylo cca 5 dnů a plocha filtru, kterou tvořila směs zeolitu a písku, byla 1,2 m ² /EO při výšce filtrační vrstvy cca 1 m.

Tab. 2: Výsledky dosažené zkouškou typu dle ČSN EN 12566-3+A2 pro AS-ANAZON

Z uvedeného, a i z dalších pokusů prováděných při nerovnoměrném zatížení, je vidět, že vertikální biofiltr vykazuje značnou stabilitu i co se týče odstranění amoniakálního a celkového dusíku, čehož se dá využít jako základu pro řešení dané problematiky. Další opatření pro dosažení přísných českých požadavků na parametr celkový dusík pak mohou být již z portfolia NASS – např. oddělení moči z pánských pisoárů a její separátní zpracování. To je opatření, které provozovatele minimálně zatíží jak po stránce investičních, tak i provozních nákladů. V dalším textu je pro ilustraci uvedeno několik praktických případů.

Obr. 1: Septik a vertikální filtr (septik AS-ANASEP + biofiltr AS-ZEON)

Praktický příklad č. 1 – informační středisko pro návštěvníky CHKO

Zejména u sezónně provozovaných turistických objektů s velkými výkyvy v návštěvnosti je to prakticky jediná ekonomicky únosná možnost - viz zpracovaná ekonomická studie pro rekreační objekt v CHKO (informační středisko) na frekventovaném místě, bez možnosti napojení na el. energii a další sítě, které navštíví při hezkém počasí až 1000 lidí/den. Přičemž pro návštěvníky se počítá s 6 dámskými a 1 pánským klozetem a 5 pisoáry. Pro personál pak s jednou splachovací toaletou bez dělení vod a sprchou. Vypouštění je možné jen do vod podzemních – do zásaku.

Varianty řešení:

Varianta a  ) Komfortní splachovací klozety bez dělení vod, high-tech technologie s dávkováním substrátu a MBR s následujícím zásakem.

Varianta b) Splachovací klozety s oddělením moči pro dámy a bezvodé pisoáry, řešení odpadních vod pomocí septiku AS-ANASEP a vertikálního filtru AS-ZEON a jímek na moč.

Varianta c) Suché záchody pro turisty, splachovací toaleta pro personál – jímky na exkrementy ze suchých záchodů, řešení toalety pro personál pomocí septiku AS-ANASEP a vertikálního filtru AS-ZEON a jímek na moč.

Varianta d) Komfortní splachovací toalety s řešením sestavy septik + vertikální filtr + sorpční filtr (pozn. varianta d) byla vyloučena z důvodů legislativních – nereálné nároky na plochu a problematičnost odstranění N _celk pod hranici 20 mg/l).

Varianta e) Po vzoru řešení z Austrálie - splachovací toalety, ale s minimalizací spotřeby vody, splachovací toaleta pro personál a řešení pomocí septiku a vertikálního filtru.

Obr. 2: Příklad řešení hygienického zařízení pro turisticky exponovanou lokalitu v Austrálii

Obr. 3: Vyhodnocení jednotlivých variant – graf vyjadřující srovnání variant zohledňující investiční i provozní náklady při desetiletém provozu

Závěr: Výsledkem rozhodovacího procesu byl kompromis mezi nároky na komfort a náklady na investici a provoz. Vybráno bylo řešení, kde budou využity separační toalety pro dámy a bezvodé pisoáry k oddělení moči a jejímu následnému transportu na ČOV (ověřována bude dále možnost a stanovení podmínek pro dávkování moči na biofiltr v době malého provozu).

Praktický příklad č. 2 – dům bez možnosti připojení ke kanalizaci, není možný ani zásak

Další porovnání klasicky řešeného a optimalizovaného domu s využitím NASS je provedeno pro české podmínky a obvyklé nároky uživatelů na dům, z kterého není možné vodu odvádět kanalizací a v místě není možný zásak. Srovnávány jsou investiční a provozní náklady a návratnost v případě použití systému s dělením vod.

Ukazuje se, že nejčastějším případem využití NASS v praxi je použití šedých vod ze sprch po úpravě na splachování toalet. V českých podmínkách se tak dá šetřit až 50 % nákladů na vyvážení, což v některých případech (pro čtyřčlennou rodinu) může být až 13 500 Kč/rok. S využitím tohoto údaje se dá lehce spočítat návratnost - pohybuje se kolem pěti let. Dále je možná i jiná varianta pro případ, kdy pitné vody je nedostatek (viz Obr. 4). Tato varianta je však zatím z hlediska návratnosti výhodná jen v případech, kdy se skutečně nedostává pitné vody – v případě dostatku pitné vody je návratnost více než 20 let.

Obr. 4: Řešení domu s nedostatkem pitné vody a s jímkou na vyvážení

Příklad č. 3 - nízkoenergetické stavby

Úspora spotřeby a dělení vod jsou další možnosti, jak snížit nároky na energetickou spotřebu a případně i snížit investiční náklady. Avšak z ekonomických důvodů se často nevyplatí dělat za každou cenu všechna možná opatření z portfolia NASS. Vždy se ale vyplatí použít spořiče vody, z dlouhodobého pohledu pak detekci úniku vody, např. protékající toaletou. Jednou z variant při upřednostnění nízkoenergetického čištění vod (např. v případě závislosti na solární energii) je použití sestav septik + filtr, a to i za cenu vyšších investičních nákladů (ČOV s intenzivní technologií, např. s SBR, se dá pořídit za polovinu) – návratnost je pak řádově za 20 let. U menších staveb je pak většinou i diskutabilní recyklace tepla z vody – u větších staveb, zejména pokud se pracuje s teplou vodu, je už návratnost reálná.

Spořiče vody

Spořiče vody jsou často velice jednoduchá zařízení, která dokáží (zejména u veřejných budov) podstatně snížit produkci odpadních vod, a tím i náklady. Zejména tam, kde by se odpadní vody měly odvážet, mohou být úspory značné. Existují také již zařízení detekující např. protékající toalety.

Nízkoenergetické způsoby čištění vod

Existují i další možnosti, jak vyhovět požadavku na minimalizaci potřeby energie – viz např. již zmíněná sestava septik + vertikální biofiltr. V případě potřeby se pak dá využít i sestava s čerpadlem, které využívá energii z fotovoltaických panelů .

Obr. 5: Příklad zařízení na čerpání s využití fotovoltaických panelů (AS-SUNO)

Recyklace vody a tepla

Recyklace vody a tepla přichází v úvahu zejména u větších objektů. Především se týká šedých vod a jejich znovuvyužití na splachování toalet a využití tepla z šedých vod na ohřev teplé užitkové vody. Recyklace šedých vod má již řadu sofistikovaných řešení (nejčastěji s využitím membránových technologií), ale přirozeně intuitivně vznikly postupy zcela amatérské – nabrat z vany po osprchování hrníčkem vodu do kbelíku a použít ji ke spláchnutí toalety nebo si umývat ruce nad splachovací nádržkou.

Obr. 6: Příklad zařízení na využití šedých vod a spirálový výměník tepla

Příklad projektu pro rekreační objekt – recyklace šedých vod při současném využití tepla pro objekt výukového centra pro děti a mládež (cca 30 osob). Investiční náklady na šedé vody a jejich recyklaci. Po započtení provozních nákladů vyšla návratnost cca na 7 roků.

Obr. 7: Příklad zařízení na využití tepla z šedých vod - deskový výměník

Závěr

Díky legislativnímu tlaku (např. kvůli požadavkům na vypouštění odpadních vod do vod podzemních), a i díky možným úsporám, se pomalu ale jistě začínají jednotlivé prvky NASS prosazovat do praxe nejen formou pilotních projektů. A to i v takových zemích, které mají relativní dostatek vody. A i když to ještě bude dlouhá cesta, kterou bude nutno urazit (např. v oblasti akceptace), tak to vypadá, že řešení jako je dělení moči nebo recyklace šedých vod mají svoje místo všude tam, kde se budou uplatňovat ekologické přístupy v duchu udržitelnosti. Je také zřejmé, že s používáním těchto technik ještě přibydou další praktické náměty. Cesta, na kterou se NASS vydaly, je tedy už nevratná.

Ing. Karel Plotěný

Literatura

[1] Korespondenz Abwasser (KA) 12/2013
[2] Návrh změn v Nařízení vlády č.416/2010 o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění odpadních vod a náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod podzemních.