Siva voda kao izvor energije

1. REKUPERACE ŠEDÝCH VOD

Šedá voda
Šedou vodou nazýváme podle EN 12056 splaškové odpadní vody neobsahující fekálie a moč, které odtékají z umyvadel, van, sprch, dřezů apod. Šedou vodu, zejména z koupelen, je možné po úpravě využívat jako vodu provozní (tzv. bílou vodu) pro splachování záchodů, pisoárů a zalévání zahrad.



Rozdělení šedých vod:
- neseparované šedé vody,
- šedé vody z kuchyní a myček,
- šedé vody z praček,
- šedé vody z umývadel, van a sprch,
- ostatní šedé vody.

Charakteristické je kolísání hodnot znečištění, které vyplývá z rozdílného životního stylu. Nejméně zatížené jsou vody ze sprch a mytí. Podle zatížení se dá šedou vodu dělit na vhodnou a podmíněně použitelnou pro recyklaci. Použitelná je voda z umyvadel, van a sprch a podmíněně použitelná z oblasti kuchyně a myčky na nádobí.
V posledních letech jsou v praxi často uplatňovány metody systémů certifikace budov  z hlediska snižování vlivu na životní prostředí. Budovy se certifikují podle některého ze systémů, především jsou aplikovány certifikace LEED (Leadership in Energy and Enviromental Design) a BREAM (Bulding Research Establishment Assessment Method). Všechny tyto systémy motivují projektanty, aby v oblasti spotřeby energie a vodního hospodářství budovy,  využili technická řešení redukující spotřebu energie a vypouštění odpadních vod mimo budovy – water cycle management.
Znovuvyužití šedých vod je jednou z cest jak snížit spotřebu pitné vody a redukovat množství vypouštěných vod.

Popis
Čistírny šedých vod jsou určeny čištění odpadních vod bez obsahů fekálií a moče, tzn. vody ze sprch, myček, umývadel. Tato technologie využívá aerobní biologické procesy a je vybavena membránovou technologii, která vyčištěnou vodu zbavuje většiny virů a bakterií. Vyčištěná voda je kvalitou srovnatelná s dešťovou vodou a použitelná pro především jako voda provozní, pro splachování toalet a zalévání.

Popis technologie
Odpadní voda natéká přes filtr mechanických nečistot do vyrovnávací nádrže. Tato nádrž má funkci zachytit nerovnoměrnost vypouštění – akumulaci. Z vyrovnávací nádrže je voda čerpána čerpadlem do reakční nádrže. V reakční nádrži se voda biologicky čistí. V reakční nádrži je osazen membránový modul. V jeho spodní části osazen aerační systém, který slouží ke vhánění kyslíku do aktivační nádrže a k čištění membrán.
Nad membránovým modulem je umístěno čerpadlo, které pod tlakem odsává vodu přes filtrační membrány a odvádí již vyčištěnou vodu do akumulační nádrže vyčištěné vody. Voda z akumulační nádrže je čerpána pomocí automatické tlakové stanice do systému rozvodu provozní vody. Za čerpací stanicí je umístěna membránová tlaková nádoba. Jako poslední je zařazena UV lampa k dezinfekci vody. Všechny nádrže jsou opatřeny havarijním přepadem a možností doplňovaní pitnou vodou pro případ havárie.

 Rekuperace šedých vod

Jak využívat šedou vodu?
Produkce šedé vody se pohybuje od 55 do 100 l/EO.den. Znovuvyužitím šedých vod se dá uspořit cca 50 % denní spotřeby pitné vody.

VÝROBKOVÁ ŘADA KOMPAKTNÍCH  JEDNOTEK  AS–GRAY WATER v jednom celku zajišťuje:
- mechanické předčištění šedé vody,
- akumulaci vody,
- biologické čištění a filtraci,
- čerpání vody do rozvodného systému,
- doplňování pitné vody v případě nedostatku produkce šedých vod.

Technologické schéma čištění šedých vod

Proč používat šedou vodu?
- cena pitné vody se nestále zvyšuje
- zdroje kvalitní pitné vody jsou omezené a ne všude dostupné
- nejběžnější je použití pro splachování WC, zalévání zahrady
- zlepšení hodnocení budovy v systému LEED, BREAM, atd.

2. ENERGIE ŠEDÝCH VOD

Dalším aspektem využití šedých vod, který nemůžeme pominout, je značný tepelný potenciál, obsažený v šedých vodách. Její využití se přímo nabízí. Důvody jsou hned dva – je v nich obsaženo více tepla než v jiných vodách a jsou relativně čisté. Minimalizuje se tak největší problém v této oblasti a to usazování nečistot na výměnících.
Teplota šedé vody je různá a závislá na mnoha faktorech, jako je návštěvnost zařízení, směnovitost provozu atd. Proto jako nejvhodnější se jeví individuální posouzení každého objektu. Logické je, že ekonomičnost bude lepší tam, kde je vyšší produkce odpadních vod i potřeba a kde se vypouští voda s vyšší teplotou. Recyklace tepla ze šedých vod je jedním ze způsobů jak snížit náklady na ohřev TUV (teplá užitková vody), popřípadě na vytápění objektu.
Spotřeba energie na ohřev teplé užitkové vody (TUV), která tvoří velkou část šedých vod, tvoří dnes přibližně 25% celkových nákladů na energie  v objektech a 25-75% v domácnostech (čím kvalitnější je dům např. pasivní, tím je poměr potřeby tepla pro ohřev TUV vyšší), které vložíme do ohřátí TUV.

Používané metody
Odebírání tepla z odpadní vody můžeme provádět buď lokálně, nebo centrálně. O volbě, kterou metodu použít rozhoduje průtok odpadní vody. Pro menší aplikace a rodinné domy, je investičně zajímavější lokální rekuperace tepla, která reaguje na aktuální spotřebu. U větších aplikací je možno odpadní vodu akumulovat, odebrat z ní potřebné teplo a až po té jí vypustit do stokové sítě nebo na čistírnu odpadních vod.

Místa odběru tepelné energie z odpadních vod v budově
- lokální

Možné zapojení lokálního systému předehřevu vody pro okamžitou spotřebu

Obr. 2 Možné zapojení lokálního systému předehřevu vody pro okamžitou spotřebu

- centrální

Možné zapojení centrálního systému do akumulace zařízení na čištění šedých vod

Obr. 3 Možné zapojení centrálního systému do akumulace zařízení na čištění šedých vod 

Vložením výměníku do vyrovnávací nádrže (obr.3) můžeme získat potřebné teplo buď pro přímý předehřev TUV a nebo pomocí tepelného čerpadla převést toto teplo na vyšší teplotní parametry teplé vody, která ohřeje TUV na potřebnou teplotu (55°C) a která může také sloužit jako zdroj topného systému o teplotě až 65°C. Ohřev na ještě vyšší teploty je z hlediska topného faktoru tepelného čerpadla neekonomický.
Po stránce ekonomické je zřejmé, že největších efektů se dosáhne použitím systémů se současným využitím srážkových vod a šedých vod a to u budov s velkou možnou spotřebou bílých vod. Různé kombinace je třeba zvážit s ohledem na místní podmínky a cenu nakupované vody.

Závěr

Jedním ze současných požadavků na novou výstavbu je tzv. udržitelnost. Což znamená, že je nutné odpovědně hospodařit se zdroji – energií a vodou a minimalizovat jejich potřebu. Využití odpadních vod je jednou z cest.
Lokální systémy odběru zbytkového tepla jsou vhodnější pro rodinné domy, kde je průtok vody menší a zároveň investice jsou daleko menší než u centrálních systémů. Je to dáno jednoduchou konstrukcí těchto výměníků.

Centrální systémy odběru zbytkového tepla jsou investičně náročnější, teploty, které lze dosáhnout, jsou však daleko vyšší a hodí se i pro provozní aplikace.
Největšími zdroji tepelné energie mimo čistíren odpadních vod jsou hotely, školy, restaurace, ubytovny, administrativní budovy a další veřejná zařízení, také wellness centra, bazény, lázně a nemocnice. Tady všude je možné získat nezanedbatelná množství tepelné energie a tuto zpětně využít pro vlastní potřebu a snížit tím provozní náklady.
Návrhy nádrží a výměníků jsou prováděny pomocí počítačového modelování a to především kvůli minimalizaci investičních nákladů a co největší účinnosti systému.